雷達(dá)
雷達(dá)，是英文Radar的音譯，源于radio detection and ranging的縮寫(xiě)，意思為"無(wú)線(xiàn)電探測(cè)和測(cè)距"，即用無(wú)線(xiàn)電的方法發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并測(cè)定它們的空間位置。因此，雷達(dá)也被稱(chēng)為“無(wú)線(xiàn)電定位”。雷達(dá)是利用電磁波探測(cè)目標(biāo)的電子設(shè)備。雷達(dá)發(fā)射電磁波對(duì)目標(biāo)進(jìn)行照射并接收其回波，由此獲得目標(biāo)至電磁波發(fā)射點(diǎn)的距離、距離變化率（徑向速度）、方位、高度等信息。雷達(dá)的種類(lèi)繁多，分類(lèi)的方法也非常復(fù)雜，一般為軍用雷達(dá)。
雷達(dá)
發(fā)展起源 編輯本段
雷達(dá)顯示器屏幕
二戰(zhàn)以后，雷達(dá)發(fā)展了單脈沖角度跟蹤、脈沖多普勒信號(hào)處理、合成孔徑和脈沖壓縮的高分辨率、結(jié)合敵我識(shí)別的組合系統(tǒng)、結(jié)合計(jì)算機(jī)的自動(dòng)火控系統(tǒng)、地形回避和地形跟隨、無(wú)源或有源的相位陣列、頻率捷變、多目標(biāo)探測(cè)與跟蹤等新的雷達(dá)體制。
后來(lái)隨著微電子等各個(gè)領(lǐng)域科學(xué)進(jìn)步，雷達(dá)技術(shù)的不斷發(fā)展，其內(nèi)涵和研究?jī)?nèi)容都在不斷地拓展。雷達(dá)的探測(cè)手段已經(jīng)由從前的只有雷達(dá)一種探測(cè)器發(fā)展到了紅外光、紫外光、激光以及其他光學(xué)探測(cè)手段融合協(xié)作。
當(dāng)代雷達(dá)的同時(shí)多功能的能力使得戰(zhàn)場(chǎng)指揮員在各種不同的搜索/跟蹤模式下對(duì)目標(biāo)進(jìn)行掃描，并對(duì)干擾誤差進(jìn)行自動(dòng)修正，而且大多數(shù)的控制功能是在系統(tǒng)內(nèi)部完成的。
自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別則可使武器系統(tǒng)最大限度地發(fā)揮作用，空中預(yù)警機(jī)和JSTARS這樣的具有戰(zhàn)場(chǎng)敵我識(shí)別能力的綜合雷達(dá)系統(tǒng)實(shí)際上已經(jīng)成為了未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)上的信息指揮中心。
發(fā)展歷史 編輯本段
1842年，奧地利物理學(xué)家多普勒（Christian Andreas Doppler）率先提 出利用多普勒效應(yīng)的多普勒式雷達(dá)。
1864年，英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋（James Clerk Maxwell）推導(dǎo)出可計(jì)算電磁波特性的公式。
1886年，德國(guó)物理學(xué)家赫茲（Heinerich Hertz）展開(kāi)研究無(wú)線(xiàn)電波的一系列實(shí)驗(yàn)。
1888年赫茲成功利用儀器產(chǎn)生無(wú)線(xiàn)電波。
1897年湯姆遜（JJ Thomson）展開(kāi)對(duì)真空管內(nèi)陰極射線(xiàn)的研究。
1904年侯斯美爾（Christian Hülsmeyer）發(fā)明電動(dòng)鏡（telemobiloscope），是利用無(wú)線(xiàn)電波回聲探測(cè)的裝置，可防止海上船舶相撞。
雷達(dá)
雷達(dá)1906年德弗瑞斯特（De Forest Lee）發(fā)明真空三極管，是世界上第一種可 放大信號(hào)的主動(dòng)電子元件。
1916年馬可尼（ Marconi）和富蘭克林（Franklin）開(kāi)始研究短波信號(hào)反射。
1917年羅伯特·沃特森·瓦特（Robert Watson-Watt）成功設(shè)計(jì)雷暴定位裝置。
1922年馬可尼在美國(guó)電氣及無(wú)線(xiàn)電工程師學(xué)會(huì)（American Institutes of Electrical and Radio Engineers）發(fā)表演說(shuō)，題目是可防止船只相撞的平面角雷達(dá)。
1922年美國(guó)泰勒和楊建議在兩艘軍艦上裝備高頻發(fā)射機(jī)和接收機(jī)以搜索敵艦。
1924年英國(guó)阿普利頓和巴尼特通過(guò)電離層反射無(wú)線(xiàn)電波測(cè)量賽層（ionosphere）的高度。美國(guó)布萊爾和杜夫用脈沖波來(lái)測(cè)量亥維塞層。
1925年貝爾德（John L. Baird）發(fā)明機(jī)動(dòng)式電視（現(xiàn)代電視的前身）。
1925年伯烈特（Gregory Breit）與杜武（Merle Antony Tuve）合作，第一次成功使用雷達(dá)，把從電離層反射回來(lái)的無(wú)線(xiàn)電短脈沖顯示在陰極射線(xiàn)管上。
1931年美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)室利用拍頻原理研制雷達(dá)，開(kāi)始讓發(fā)射機(jī)發(fā)射連續(xù)波，三年后改用脈沖波。
1935年法國(guó)古頓研制出用磁控管產(chǎn)生16厘米波長(zhǎng)的信號(hào)，可以 在霧天或黑夜發(fā)現(xiàn)其他船只。這是雷達(dá)和平利用的開(kāi)始。
1935年英國(guó)羅伯特·沃特森·瓦特發(fā)明第一臺(tái)實(shí)用雷達(dá)。
1936年1月英國(guó)羅伯特·沃特森·瓦特在索夫克海岸架起了英國(guó)第一個(gè)雷達(dá)站。英國(guó)空軍又增設(shè)了五個(gè)，它們?cè)诘诙问澜绱髴?zhàn)中發(fā)揮了重要作用。
1937年馬可尼公司替英國(guó)加建20個(gè)鏈向雷達(dá)站。
1937年美國(guó)第一個(gè)軍艦雷達(dá)XAF試驗(yàn)成功。
1937年瓦里安兄弟（Russell and Sigurd Varian）研制成高功率微波振蕩器，又稱(chēng)速調(diào)管（klystron）。
戰(zhàn)略預(yù)警雷達(dá)
1943年美國(guó)麻省理工學(xué)院研制出機(jī)載雷達(dá)平面位置指示器，預(yù)警雷達(dá)。
1944年馬可尼公司成功設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)并生產(chǎn)「布袋式」（Bagful）系統(tǒng)，以及「地氈式」（Carpet）雷達(dá)干擾系統(tǒng)。前者用來(lái)截取德國(guó)的無(wú)線(xiàn)電通訊，而后者則用來(lái)裝備英國(guó)皇家空軍（RAF）的轟炸機(jī)隊(duì)。
1945年二次大戰(zhàn)結(jié)束后，全憑裝有特別設(shè)計(jì)的真空管──磁控管的雷達(dá)，盟軍得以打敗德國(guó)。
機(jī)載雷達(dá)
1959年美國(guó)通用電器公司研制出彈道導(dǎo)彈預(yù)警雷達(dá)系統(tǒng)，可發(fā)跟蹤3000英里外，600英里高的導(dǎo)彈，預(yù)警時(shí)間為20分鐘。
1964年美國(guó)裝置了第一個(gè)空間軌道監(jiān)視雷達(dá)，用于監(jiān)視人造地球衛(wèi)星或空間飛行器。
1971年加拿大伊朱卡等3人發(fā)明全息矩陣?yán)走_(dá)。與此同時(shí)，數(shù)字雷達(dá)技術(shù)在美國(guó)出現(xiàn)。
1993年美國(guó)曼徹斯特市德雷爾·麥吉爾發(fā)明了多塔查克超智能雷達(dá)。
類(lèi)型分類(lèi) 編輯本段
雷達(dá)
1.按照雷達(dá)信號(hào)形式分類(lèi)，有脈沖雷達(dá)、連續(xù)波雷達(dá)、脈部壓縮雷達(dá)和頻率捷變雷達(dá)等。
2.按照角跟蹤方式分類(lèi)，有單脈沖雷達(dá)、圓錐掃描雷達(dá)和隱蔽圓錐掃描雷達(dá)等。
3.按照目標(biāo)測(cè)量的參數(shù)分類(lèi)，有測(cè)高雷達(dá)、二坐標(biāo)雷達(dá)、三坐標(biāo)雷達(dá)和敵我識(shí)對(duì)雷達(dá)、多站雷達(dá)等。
4.按照雷達(dá)采用的技術(shù)和信號(hào)處理的方式有相參積累和非相參積累、動(dòng)目標(biāo)顯示、動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)、脈沖多普勒雷達(dá)、合成孔徑雷達(dá)、邊掃描邊跟蹤雷達(dá)。
5.按照天線(xiàn)掃描方式分類(lèi)，分為機(jī)械掃描雷達(dá)、相控陣?yán)走_(dá)等。
6.按雷達(dá)頻段分，可分為超視距雷達(dá)、微波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)以及激光雷達(dá)等。
其中，相控陣?yán)走_(dá)又稱(chēng)作相位陣列雷達(dá)，是一種以改變雷達(dá)波相位來(lái)改變波束方向的雷達(dá)，因?yàn)槭且噪娮臃绞娇刂撇ㄊ莻鹘y(tǒng)的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)天線(xiàn)面方式，故又稱(chēng)電子掃描雷達(dá)相控陣技術(shù)，早在30年代后期就已經(jīng)出現(xiàn)。1937年，美國(guó)首先開(kāi)始這項(xiàng)研究工作。但一直到50年代中期才研制出2部實(shí)用型艦載相控陣?yán)走_(dá)。80年代，相控陣?yán)走_(dá)由于具有很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，得到了更進(jìn)一步的應(yīng)用。在已裝備和正在研制的新一代中、遠(yuǎn)程防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)中多采用多功能相控陣?yán)走_(dá)，它已成為第三代中、遠(yuǎn)程防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的一個(gè)重要標(biāo)志。從而，大大提高了防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)性能。在21世紀(jì)，相控陣?yán)走_(dá)隨著科技的不斷發(fā)展和現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)兵器的特點(diǎn)，其制造和研究將會(huì)更上一層樓。
工作原理 編輯本段
各種雷達(dá)的具體用途和結(jié)構(gòu)不盡相同，但基本形式是一致的，包括：發(fā)射機(jī)、發(fā)射天線(xiàn)、接收機(jī)、接收天線(xiàn)，處理部分以及顯示器。還有電源設(shè)備、數(shù)據(jù)錄取設(shè)備、抗干擾設(shè)備等輔助設(shè)備。
雷達(dá)
雷達(dá)雷達(dá)所起的作用跟眼睛和耳朵相似，當(dāng)然，它不再是大自然的杰作，同時(shí)，它的信息載體是無(wú)線(xiàn)電波。事實(shí)上，不論是可見(jiàn)光或是無(wú)線(xiàn)電波，在本質(zhì)上是同一種東西，都是電磁波，在真空中傳播的速度都是光速C，差別在于它們各自的頻率和波長(zhǎng)不同。其原理是雷達(dá)設(shè)備的發(fā)射機(jī)通過(guò)天線(xiàn)把電磁波能量射向空間某一方向，處在此方向上的物體反射碰到的電磁波；雷達(dá)天線(xiàn)接收此反射波，送至接收設(shè)備進(jìn)行處理，提取有關(guān)該物體的某些信息（目標(biāo)物體至雷達(dá)的距離，距離變化率或徑向速度、方位、高度等）。
測(cè)量速度原理是雷達(dá)根據(jù)自身和目標(biāo)之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的頻率多普勒效應(yīng)。雷達(dá)接收到的目標(biāo)回波頻率與雷達(dá)發(fā)射頻率不同，兩者的差值稱(chēng)為多普勒頻率。從多普勒頻率中可提取的主要信息之一是雷達(dá)與目標(biāo)之間的距離變化率。當(dāng)目標(biāo)與干擾雜波同時(shí)存在于雷達(dá)的同一空間分辨單元內(nèi)時(shí)，雷達(dá)利用它們之間多普勒頻率的不同能從干擾雜波中檢測(cè)和跟蹤目標(biāo)。測(cè)量目標(biāo)方位原理是利用天線(xiàn)的尖銳方位波束，通過(guò)測(cè)量仰角靠窄的仰角波束，從而根據(jù)仰角和距離就能計(jì)算出目標(biāo)高度。
測(cè)量距離原理是測(cè)量發(fā)射脈沖與回波脈沖之間的時(shí)間差，因電磁波以光速傳播，據(jù)此就能換算成雷達(dá)與目標(biāo)的精確距離。
波段標(biāo)準(zhǔn) 編輯本段
二戰(zhàn)后雷達(dá)的波段有三種標(biāo)準(zhǔn)，德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)、美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)和歐洲標(biāo)準(zhǔn)。由于德國(guó)和美國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)提出的較早，大多數(shù)使用的是歐洲新標(biāo)準(zhǔn)：
歐洲新標(biāo)準(zhǔn)下的部分波段表
波段 | 類(lèi)型 | 波長(zhǎng)[cm] | 頻率[GHz] |
A | 米波 | <0.25 | |
B | 米波 | 0.25-0.5 | |
C | 分米波 | 30-60 | 0.5-1 |
D | 分米波 | 15-30 | 1-2 |
E | 分米波 | 10-15 | 2-3 |
F | 分米波 | 7.5-10 | 3-4 |
G | 分米波 | 5-7.5 | 4-6 |
H | 厘米波 | 4-5 | 6-8 |
I | 厘米波 | 3-4 | 8-10 |
J | 厘米波 | 1.5-3 | 10-20 |
K | 厘米波 | 0.75-1.5 | 20-40 |
L | 毫米波 | 0.5-0.75 | 40-60 |
M | 毫米波 | 0.3-0.5 | 60-100 |
現(xiàn)用微波分波段代號(hào)
波段代號(hào) | 標(biāo)稱(chēng)波長(zhǎng)（cm） | 頻率范圍（GHz） | 波長(zhǎng)范圍（cm） |
L | 22 | 1-2 | 30-15 |
S | 10 | 2-4 | 15-7.5 |
C | 5 | 4-8 | 7.5-3.75 |
X | 3 | 8-12 | 3.75-2.5 |
Ku | 2 | 12-18 | 2.5-1.67 |
K | 1.25 | 18-27 | 1.67-1.11 |
Ka | 0.8 | 27-40 | 1.11-0.75 |
U | 0.6 | 40-60 | 0.75-0.5 |
V | 0.4 | 60-80 | 0.5-0.375 |
W | 0.3 | 80-100 | 0.375-0.3 |
我國(guó)的頻率劃分方法
名稱(chēng) | 符號(hào) | 頻率 | 波段 | 波長(zhǎng) | 傳播特性 | 主要用途 |
甚低頻 | VLF | 3-30KHz | 超長(zhǎng)波 | 1KKm-100Km | 空間波為主 | 海岸潛艇通信；遠(yuǎn)距離通信；超遠(yuǎn)距離導(dǎo)航 |
低頻 | LF | 30-300KHz | 長(zhǎng)波 | 10Km-1Km | 地波為主 | 越洋通信；中距離通信；地下巖層通信；遠(yuǎn)距離導(dǎo)航 |
中頻 | MF | 0.3-3MHz | 中波 | 1Km-100m | 地波與天波 | 船用通信；業(yè)余無(wú)線(xiàn)電通信；移動(dòng)通信；中距離導(dǎo)航 |
高頻 | HF | 3-30MHz | 短波 | 100m-10m | 天波與地波 | 遠(yuǎn)距離短波通信；國(guó)際定點(diǎn)通信 |
甚高頻 | VHF | 30-300MHz | 米波 | 10m-1m | 空間波 | 電離層散射（30-60MHz）；流星余跡通信；人造電離層通信（30-144MHz）；對(duì)空間飛行體通信；移動(dòng)通信 |
特高頻 | UHF | 0.3-3GHz | 分米波 | 1m-0.1m | 空間波 | 小容量微波中繼通信；（352-420MHz）；對(duì)流層散射通信（700-10000MHz）；中容量微波通信（1700-2400MHz） |
超高頻 | SHF | 3-30GHz | 厘米波 | 10cm-1cm | 空間波 | 大容量微波中繼通信（3600-4200MHz）；大容量微波中繼通信（5850-8500MHz）；數(shù)字通信；衛(wèi)星通信；國(guó)際海事衛(wèi)星通信（1500-1600MHz） |
極高頻 | EHF | 30-300GHz | 毫米波 | 10mm-1mm | 空間波 | 在入大氣層時(shí)的通信；波導(dǎo)通信 |
波段劃分 編輯本段
雷達(dá)傳感器
在主要使用3cm電磁波的火控雷達(dá)出現(xiàn)后，3cm波長(zhǎng)的電磁波被稱(chēng)為X波段，因?yàn)閄代表坐標(biāo)上的某點(diǎn)。
為了結(jié)合X波段和S波段的優(yōu)點(diǎn)，逐漸出現(xiàn)了使用中心波長(zhǎng)為5cm的雷達(dá)，該波段被稱(chēng)為C波段（C即Compromise，英語(yǔ)“結(jié)合”一詞的字頭）。
在英國(guó)人之后，德國(guó)人也開(kāi)始獨(dú)立開(kāi)發(fā)自己的雷達(dá)，他們選擇1.5cm作為自己雷達(dá)的中心波長(zhǎng)。這一波長(zhǎng)的電磁波就被稱(chēng)為K波段（K = Kurz，德語(yǔ)中“短”的字頭）。
“不幸”的是，德國(guó)人以其日爾曼民族特有的“精確性”選擇的波長(zhǎng)可以被水蒸氣強(qiáng)烈吸收。結(jié)果這一波段的雷達(dá)不能在雨中和有霧的天氣使用。戰(zhàn)后設(shè)計(jì)的雷達(dá)為了避免這一吸收峰，通常使用頻率略高于K波段的Ka波段（Ka，即英語(yǔ)K－above的縮寫(xiě)，意為在K波段之上）和略低（Ku，即英語(yǔ)K－under的縮寫(xiě)，意為在K波段之下）的波段。
最后，由于最早的雷達(dá)使用的是米波，這一波段被稱(chēng)為P波段（P為Previous的縮寫(xiě)，即英語(yǔ)“以往”的字頭）。
該系統(tǒng)十分繁瑣、而且使用不便。終于被一個(gè)以實(shí)際波長(zhǎng)劃分的波分波段系統(tǒng)取代，這兩個(gè)系統(tǒng)的換算如下。
原 P波段 = 現(xiàn) A/B波段
原 L波段 = 現(xiàn) C/D 波段
原 S波段 = 現(xiàn) E/F 波段
原 C波段 = 現(xiàn) G/H 波段
原 X波段 = 現(xiàn) I/J 波段
原 K波段 = 現(xiàn) K 波段
應(yīng)用領(lǐng)域 編輯本段
雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn)是白天黑夜均能探測(cè)遠(yuǎn)距離的目標(biāo)，且不受霧、云和雨的阻擋，具有全天候、全天時(shí)的特點(diǎn)，并有一定的穿透能力。因此，它不僅成為軍事上必不可少的電子裝備，而且廣泛應(yīng)用于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展(如氣象預(yù)報(bào)、資源探測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等)和科學(xué)研究(天體研究、大氣物理、電離層結(jié)構(gòu)研究等)。星載和機(jī)載合成孔徑雷達(dá)已經(jīng)成為當(dāng)今遙感中十分重要的傳感器。以地面為目標(biāo)的雷達(dá)可以探測(cè)地面的精確形狀。其空間分辨力可達(dá)幾米到幾十米，且與距離無(wú)關(guān)。雷達(dá)在洪水監(jiān)測(cè)、海冰監(jiān)測(cè)、土壤濕度調(diào)查、森林資源清查、地質(zhì)調(diào)查等方面也顯示出了很好的應(yīng)用潛力。
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