微信網友Lord：什麽(me) 樣的電磁波信號，能夠穿透混凝土或者是磚牆呢？
馬岩：這個(ge) 要看用電磁波來做什麽(me) 啦。有一個(ge) 基本原則是：在一定頻段內(nei) ，電磁波的頻率越高，穿透牆壁的能力越差（在介質中的衰減速度越快）。
如果是用來通信的話，不用太過糾結電磁波“穿透”牆壁的能力。隻要房間不是絕對封閉，電磁波都能通過門縫等空間以衍射的形式“溜”進來。比如，我們(men) 在臥室能夠連接到客廳的WIFI，事實上大部分信號是“繞過”牆壁來到臥室的。而直接“穿牆而過”的信號雖然也存在，但不是主流，因為(wei) 在通過牆壁時，絕大部分能量會(hui) 損耗掉。要想降低這種損耗，就要選擇低一些的頻率。比如，5GHz頻率的信號在穿過10厘米厚的磚牆時，強度會(hui) 衰減80%，而如果換成1GHz的信號，隻會(hui) 衰減40%。使用過5G和2.4G頻段WIFI的讀者，如果細心試試，能對兩(liang) 種信號的“穿牆”能力身有點體(ti) 會(hui) 。
高頻率雖說“穿牆”實力不足，但能夠帶來更大的帶寬和傳(chuan) 輸容量，而且設備、天線所需要的尺寸比低頻率的更小，因而需要全麵權衡。軍(jun) 事通信中要考慮“穿牆”的場景不多，現有的短波、超短波電台工作在3~300MHz頻段，在房間內(nei) 使用問題不大。衛星通信大多使用1GHz以上頻段，而且功率小，傳(chuan) 輸距離遠，因此是不具備“穿牆”能力的。
如果要製成雷達來探測牆壁另一側(ce) 的狀況，情況就更複雜了。
首先，信號損耗倍增。雷達發出的電磁波要穿過牆壁，被目標反射，而後再穿一次牆才能被接收機接收。這還沒有考慮遇到介質分界麵的反射、目標的吸收、入射角度的影響等等因素，所以堅持到最後頑強抵達接收電路的雷達脈衝(chong) ，已極其微弱。其次，信號處理難度大。“穿牆”雷達收到最強的回波來自於(yu) 麵前的牆體(ti) ，必須將其濾除掉。要求如果再高一點，還要將探測數據生成二維甚至三維圖像，數據處理量大。最後，要保證實時性。如果像體(ti) 檢拍X光一樣等半小時才出結果的話，牆那邊的狀況跟薛定諤的貓也沒什麽(me) 兩(liang) 樣了。
“穿牆”雷達選擇的頻段大多是1～10GHz，實際上和家用WIFI的頻率差不多。使用較高頻率能夠提升雷達的分辨率。但如果頻率過高，衰減作用會(hui) 使探測距離縮短。為(wei) 了同時達到理想的穿透深度和分辨率要求，這種雷達的工作頻段非常寬，屬於(yu) 超寬帶雷達。“穿牆”雷達可以探測到建築物內(nei) 人員的準確位置和輕微活動，可以用於(yu) 軍(jun) 事偵(zhen) 察、人質營救和生命探測等場合。

▲ 俄羅斯國民警衛隊使用的RO-900手持穿牆雷達，僅(jin) 重800克，可以穿透40厘米的牆壁，最大探測距離11米

▲ 美國國土安全局使用的RANGE R穿牆雷達，工作在3GHz，探測視場寬度達160°，探測距離15米

▲ VISOR探地雷達可用於(yu) 探測地雷及路邊炸彈，已裝備美國、加拿大、澳大利亞(ya) 、西班牙、土耳其、韓國等多國軍(jun) 隊
基於(yu) 同樣原理，如果將發射和接收天線對準地麵，讓雷達波穿透連續的土壤、砂石、岩層等介質，就成了探地雷達。為(wei) 降低衰減，提高探測深度，其工作頻率相對更低，大多使用10MHz～2.6GHz頻段。探地雷達可以用於(yu) 探雷排爆、尋找地下埋藏物、工程探傷(shang) 、地質勘測等領域。

本文由《兵器星空体育官网入口网站》雜誌社與(yu) 科普中國·光明網軍(jun) 事科技前沿聯合出品。


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