動く反射体と動くトランスミッターのドップラー周波数計算機

ドップラー周波数計算機は、移動する反射器または移動する送信機を含むシナリオにおいて、ドップラー周波数を計算するように設計された、万能なツールです。このツールは、状況の具体的なダイナミクスに合わせた 2 つの個別の計算を実施します。

歴史的背景

オーストリアの物理学者、クリスチャン・ドップラーにちなんで名付けられたドップラー効果は、波の源に対して相対的に移動する観測者に対する、波の周波数または波長の変化を表します。効果は一般的にサイレンの音が近づいたり、観測者から遠ざかったりするときに聞こえます。レーダーおよび通信システムでは、ドップラー周波数のずれを理解し計算することが、正確な信号処理と解釈にとって重要です。

計算式

• 移動する反射器の場合: 使用される式は次のとおりです。 \[ f' = f \left(1 + \frac{2v}{c}\right) \] ここで、\(f'\) はドップラー周波数、\(f\) は元の周波数、\(v\) は反射器の速度、\(c\) は光の速度を表します。

• 移動する送信機の場合: 式は次のように調整されます。 \[ f' = f \left(1 + \frac{v}{c}\right) \]

計算の例

波源速度が 1000 m/秒で動作周波数が 3000 MHz の移動する反射器の場合、出力ドップラー周波数は 20 kHz になります。その逆、同じ条件下の移動する送信機の場合、出力ドップラー周波数は 10 kHz に半減し、このことは、運動方向と移動する物体の性質 (反射器対送信機) がどのようにドップラーシフトに影響を与えるかを示しています。

重要性と使用事例

ドップラー周波数の計算は、物体の速度を検出するレーダーシステム、血流を測定する医療画像診断、地球に対する星の速度と方向を特定する天文学を含む、多くのアプリケーションにおいて不可欠です。

一般的な FAQ

1. ドップラー効果は音にどのように適用されますか?

   • ドップラー効果は、音源のピッチ (通り過ぎるサイレンなど) が近づくにつれて高く、遠ざかるにつれて低く聞こえる理由を説明しています。

2. 反射器と送信機の場合で異なる計算式があるのはなぜですか?

   • 波源に対する相対的な運動の方向が、観測される周波数偏移に影響を与えます。計算式はこれらの形状と相対的な運動における差異を考慮しています。

3. ドップラー周波数は負になる可能性がありますか?

   • はい、源と観測者が互いに遠ざかっている場合、観測される周波数は減少し、負のドップラーシフトを示します。