雷达波形 · 先把图看懂

为什么“发出”画成一个小三角形

因为这张图画的不是电磁波在空中的外形,而是雷达信号强弱随时间的变化

💡
一句话答案

三角形表示一次持续时间很短的“发射脉冲”:功率先增强,再减弱,最后停止。

这张波形图到底在画什么?

横着看时间,竖着看信号强弱。三角形越高,那个时刻的信号越强。

时间 →信号强度
雷达自己发出的信号飞机反射回来的较弱信号

一次“发出”其实有过程

它很短,但不是没有时间。

1
开始发射

雷达发射功率从零开始增大。

2
达到最强

三角形的顶点表示信号最强。

3
逐渐结束

发射功率减小,最后回到零。

“一瞬间”与“很短的一段时间”有什么区别?

口语里我们会说闪光灯“闪了一瞬间”,但真实的闪光仍然持续了一个很短的时间。

数学上的绝对瞬间

没有持续时间,会画成一条竖线。它是理想化模型。

真实的雷达短脉冲

持续一小段时间,因此图像有宽度。教材把它简化成三角形。

记住:三角形是“时间—信号强度图”,不是电磁波的空间形状。

左边三角形是发射脉冲;过一段时间后出现的较小三角形,是接收到的回波。

现在开始做整道题

从波形到飞机速度,一步一步来

飞机保持相同高度,水平飞向雷达正上方。雷达先测量一次得到图甲;过了 173 秒,飞机来到雷达正上方,第二次测量得到图乙。

1先读时间

看发射脉冲与接收回波之间相隔几格。

2再算距离

电磁波走了一个来回,所以单程距离要除以 2。

3最后算速度

用勾股定理得到水平路程,再除以 173 秒。

第一步:从波形中读出时间

每两个相邻刻度之间都是 1 × 10⁻⁴ 秒。比较两个三角形相同位置之间的间隔。

图甲相隔 4 格
← 4 格 →

往返时间:4 × 10⁻⁴ 秒

图乙相隔 2 格
← 2 格 →

往返时间:2 × 10⁻⁴ 秒

第二步:把往返时间换成距离

电磁波速度是 3 × 10⁸ 米/秒。先算电磁波来回一共走了多远,再除以 2。

图甲
3×10⁸ × 4×10⁻⁴ = 120 km

120 km 是来回总路程,单程为 60 km

图乙
3×10⁸ × 2×10⁻⁴ = 60 km

60 km 是来回总路程,单程为 30 km

为什么除以 2? 因为电磁波走的是“雷达 → 飞机 → 雷达”,而我们要的是“雷达 → 飞机”这一段。
📡 60 km30 km水平飞行方向

第三步:用勾股定理算水平路程

第二次飞机在雷达正上方,因此飞行高度是 30 km。飞机水平飞行,高度不变,所以第一次测量时高度也是 30 km。

第一次雷达到飞机的斜线距离是 60 km。设飞机水平飞行距离为 x:

x² + 30² = 60²
x = 30√3 km ≈ 52 km

第四步:路程除以时间

飞机在 173 秒内水平飞了约 52 km,也就是约 52,000 m。
v = 52,000 ÷ 173 ≈ 300 m/s

≈ 300 m/s
甲:60 km乙:高度 30 km水平约 52 km速度约 300 m/s