用雷达做穿墙挂能行吗?
原标题:用雷达做穿墙挂能行吗?
微信网友Lord:什么样的电磁波信号 , 能够穿透混凝土或者是砖墙呢?
马岩:这个要看用电磁波来做什么啦 。 有一个基本原则是:在一定频段内 , 电磁波的频率越高 , 穿透墙壁的能力越差(在介质中的衰减速度越快) 。
如果是用来通信的话 , 不用太过纠结电磁波“穿透”墙壁的能力 。 只要房间不是绝对封闭 , 电磁波都能通过门缝等空间以衍射的形式“溜”进来 。 比如 , 我们在卧室能够连接到客厅的WIFI , 事实上大部分信号是“绕过”墙壁来到卧室的 。 而直接“穿墙而过”的信号虽然也存在 , 但不是主流 , 因为在通过墙壁时 , 绝大部分能量会损耗掉 。 要想降低这种损耗 , 就要选择低一些的频率 。 比如 , 5GHz频率的信号在穿过10厘米厚的砖墙时 , 强度会衰减80% , 而如果换成1GHz的信号 , 只会衰减40% 。 使用过5G和2.4G频段WIFI的读者 , 如果细心试试 , 能对两种信号的“穿墙”能力身有点体会 。
高频率虽说“穿墙”实力不足 , 但能够带来更大的带宽和传输容量 , 而且设备、天线所需要的尺寸比低频率的更小 , 因而需要全面权衡 。 军事通信中要考虑“穿墙”的场景不多 , 现有的短波、超短波电台工作在3~300MHz频段 , 在房间内使用问题不大 。 卫星通信大多使用1GHz以上频段 , 而且功率小 , 传输距离远 , 因此是不具备“穿墙”能力的 。
如果要制成雷达来探测墙壁另一侧的状况 , 情况就更复杂了 。
首先 , 信号损耗倍增 。 雷达发出的电磁波要穿过墙壁 , 被目标反射 , 而后再穿一次墙才能被接收机接收 。 这还没有考虑遇到介质分界面的反射、目标的吸收、入射角度的影响等等因素 , 所以坚持到最后顽强抵达接收电路的雷达脉冲 , 已极其微弱 。 其次 , 信号处理难度大 。 “穿墙”雷达收到最强的回波来自于面前的墙体 , 必须将其滤除掉 。 要求如果再高一点 , 还要将探测数据生成二维甚至三维图像 , 数据处理量大 。 最后 , 要保证实时性 。 如果像体检拍X光一样等半小时才出结果的话 , 墙那边的状况跟薛定谔的猫也没什么两样了 。
“穿墙”雷达选择的频段大多是1~10GHz , 实际上和家用WIFI的频率差不多 。 使用较高频率能够提升雷达的分辨率 。 但如果频率过高 , 衰减作用会使探测距离缩短 。 为了同时达到理想的穿透深度和分辨率要求 , 这种雷达的工作频段非常宽 , 属于超宽带雷达 。 “穿墙”雷达可以探测到建筑物内人员的准确位置和轻微活动 , 可以用于军事侦察、人质营救和生命探测等场合 。
俄罗斯国民警卫队使用的RO-900手持穿墙雷达 , 仅重800克 , 可以穿透40厘米的墙壁 , 最大探测距离11米
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美国国土安全局使用的RANGER穿墙雷达 , 工作在3GHz , 探测视场宽度达160° , 探测距离15米
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VISOR探地雷达可用于探测地雷及路边炸弹 , 已装备美国、加拿大、澳大利亚、西班牙、土耳其、韩国等多国军队
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【用雷达做穿墙挂能行吗?】基于同样原理 , 如果将发射和接收天线对准地面 , 让雷达波穿透连续的土壤、砂石、岩层等介质 , 就成了探地雷达 。 为降低衰减 , 提高探测深度 , 其工作频率相对更低 , 大多使用10MHz~2.6GHz频段 。 探地雷达可以用于探雷排爆、寻找地下埋藏物、工程探伤、地质勘测等领域 。
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