雷达简介

相控阵雷达是一种新型的有源电扫阵列多功能雷达。它不但具有 传统雷达的功能，而且具有其它射频功能。有源电扫阵列的最重要的 特点是能直接向空中辐射和接收射频能量。它与机械扫描天线系统相 比，有许多显著的优点。
雷达的历史
1842年多普勒（ChristianAndreasDoppler）率先提出利用多 普勒效应的多普勒式雷达。
1921年业余无线电爱好者发现了短波可以进行洲际通信后，科 学家们发现了电离层。短波通信风行全球。
1934年，一批英国科学家在 R．W．瓦特领导下对地球大气层进 行研究。有一天，瓦特被一个偶然观察到的现象吸引住了。它发现荧 光屏上出现了一连串明亮的光点，但从亮度和距离分析，这些光点完 全不同于被电离层反射回来的无线电回波信号。经过反复实验，他终 于弄清，这些明亮的光点显示的正是被实验室附近一座大楼所反射的 无线电回波信号。瓦特马上想到，在荧光屏上既然可以清楚地显示出 被建筑物反射的无线电信号，那么活动的目标例如空中的飞机，不是 也可以在荧光屏上得到反映吗?
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对雷达的径向相对运动速度；根据发射脉冲和接收的时间差，可以测 出目标的距离。同时用频率过滤方法检测目标的多普勒频率谱线，滤 除干扰杂波的谱线，可使雷达从强杂波中分辨出目标信号。所以脉冲 多普勒雷达比普通雷达的抗杂波干扰能力强，能探测出隐蔽在背景中 的活动目标。
脉冲多普勒雷达于 20世纪 60年代研制成功并投入使用。20世 纪 70年代以来，随着大规模集成电路和数字处理技术的发展，脉冲 多普勒雷达广泛用于机载预警、导航、导弹制导、卫星跟踪、战场侦 察、靶场测量、武器火控和气象探测等方面，成为重要的军事装备。 装有脉冲多普勒雷达的预警飞机，已成为对付低空轰炸机和巡航导弹 的有效军事装备。此外，这种雷达还用于气象观测，对气象回波进行 多普勒速度分辨，可获得不同高度大气层中各种空气湍流运动的分布 情况。
雷达的发明
在本世纪 30年代，无线电技术出现了重大的突破，那就是雷达 的发明。雷达又称作无线电测位。是利用无线电波的反射，来测量远
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处静止或移动目标的距离和方位，并辨认出被测目标的性质和形 状。
早在 1887年，赫兹进行验证电磁波存在的实验时就曾发现：发 射的电磁波会被一大块金属片反射回来，正如光会被镜面反射一 样。
1864年马克斯威尔（JamesClerkMaxwell）推导出可计算电磁 波特性的公式。
1886年赫兹（HeinerichHertz）展开研究无线电波的一系列实 验。
1888年赫兹成功利用仪器产生无线电波。 1897年汤普森（JJThompson）展开对真空管内阴极射线的研究。
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1904年侯斯美尔（ChristianHülsmeyer）发明电动镜 （telemobiloscope），是利用无线电波回声探测的装置，可防止海 上船舶相撞。
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常采用较高以及多种的重复频率和多种发射信号形式，以在数据处理 机中利用代数方法，并可应用滤波理论在数据处理机中对目标坐标数 据作进一步滤波或预测。
脉冲多普勒雷达具有下列特点：①采用可编程序信号处理机，以 增大雷达信号的处理容量、速度和灵活性，提高设备的复用性，从而 使雷达能在跟踪的同时进行搜索并能改变或增加雷达的工作状态，使 雷达具有对付各种干扰的能力和超视距的识别目标的能力；②采用可 编程序栅控行波管，使雷达能工作在不同脉冲重复频率，具有自适应 波形的能力，能根据不同的战术状态选用低、中或高三种脉冲重复频 率的波形，并可获得各种工作状态的最佳性能；③采用多普勒波束锐 化技术获得高分辨率，在空对地应用中可提供高分辨率的地图测绘和 高分辨率的局部放大测绘，在空对空敌情判断状态可分辨出密集编队 的群目标。
雷达的种类
雷达种类很多，可按多种方法分类： （1） 按定位方法可分为：有源雷达、半有源雷达和无源雷达。
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（2） 按装设地点可分为；地面雷达、舰载雷达、航空雷达、卫星雷 达等。
（3） 按辐射种类可分为：脉冲雷达和连续波雷达。 （4） 按工作被长波段可分：米波雷达、分米波雷达、厘米波雷达和
其它波段雷达。 （5）按用途可分为：目标探测雷达、侦察雷达、武器控制雷达、飞 行保障雷达、气象雷达、导航雷达等。
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根据上述的设想，瓦特和一批英国电机工程师终于在 1935年研 制成功第一部能用来探测飞机的雷达。后来，探测的目标又迅速扩展 到船舶、海岸、岛屿、山峰、礁石、冰山，以及一切能够反射电磁波 的物体。当时研制雷达纯粹是为了军事需要，因此是在保密状态下进 行的。实际上，几乎在同一时期，各国的科学家们都在保密的条件下 独立地开展这方面的工作，都有杰出的代表人物。R．W瓦特只能说 是在这方面已为大家知晓的代表人物而已。
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50年代中期美国装备了超距预警雷达系统，可以探寻超音速飞 机。不久又研制出脉冲多普勒雷达。
1959年美国通用电器公司研制出弹道导弹预警雷达系统，可发 跟踪 3000英里外，600英里高的导弹，预警时间为 20分钟。
1964年美国装置了第一个空间轨道监视雷达，用于监视人造地 球卫星或空间飞行器。
1971年加拿大伊朱卡等 3人发明全息矩阵雷达。与此同时，数 字雷达技术在美国出现。
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1931年美国海军研究实验室利用拍频原理研制雷达，开始让发 射机发射连续波，三年后改用脉冲波。
1935年法国古顿研制出用磁控管产生 16厘米波长的撜习窖捌 鲾，可以在雾天或黑夜发现其他船只。这是雷达和平利用的开始。
1936年 1月英国 W.瓦特在索夫克海岸架起了英国第一个雷达站。 英国空军又增设了五个，它们在第二次世界大战中发挥了重要作用。
到 1939年为止，一些国家秘密发展起来的雷达技术已达到了完 全实用的地步。就在这一年，爆发了第二次世界大战，这项新发明在 二战中显示出了它的巨大威力。
雷达的工作原理
雷达所起的作用和眼睛相似，当然，它不再是大自然的杰作，同 时，它的信息载体是无线电波。 事实上，不论是可见光或是无线电 波，在本质上是同一种东西，都是电磁波，传播的速度都是光速 C, 差别在于它们各自占据的波段不同。其原理是雷达设备的发射机通过 天线把电磁波能量射向空间某一方向，处在此方向上的物体反射碰到 的电磁波；雷达天线接收此反射波，送至接收设备进行处理，提取有 关该物体的某些信息(目标物体至雷达的距离，距离变化率或径向速 度、方位、高度等)。
雷达
目录
雷达的定义 雷达的组成 雷达的发明 雷达的工作原理 雷达的应用 雷达的种类 雷达的历史
雷达的定义
雷达概念形成于 20世纪初。雷达是英文 radar的音译，意为无 线电检测和测距，是利用微波波段电磁波探测目标的电子设备。
雷达的组成
各种雷达的具体用途和结构不尽相同，但基本形式是一致的，包 括五个基本组成部分:发射机、发射天线、接收机、接收天线以及显 示器。还有电源设备、数据录取设备、抗干扰设备等辅助设备。
机载火控系统用的主要是脉冲多普勒雷达。如美国战机装备的 A PG－68雷达，代表了机载脉冲多普勒火控雷达的先进水平。它有 18 种工作方式，可对空中、地面和海上目标边搜索边跟踪，抗干扰性能 好，当飞机在低空飞行时，还可引导飞机跟踪地形起伏，以避免与地 面相撞。这种雷达体积小，重量轻，可靠性高。
机载脉冲多普勒雷达主要由天线、发射机、接收机、伺服系统、 数字信号处理机、雷达数据处理机和数据总线等组成。机载脉冲多普 勒雷达通常采用相干体制，有着极高的载频稳定度和频谱纯度以及极 低的天线旁瓣，并采取先进的数字信号处理技术。脉冲多普勒雷达通
脉冲多普勒雷达是利用多普勒效应制成的雷达。1842年，奥地 利物理学家 C 多普勒发现波源和观测者的相对运动会使观测到的频 率发生变化，这种现象被称为多普勒效应。
脉冲多普勒雷达的工作原理可表述如下：当雷达发射一固定频率 的脉冲波对空扫描时，如遇到活动目标，回波的频率与发射波的频率 出现频率差，称为多普勒频率。根据多普勒频率的大小，可测出目标
多普勒雷达
多普勒雷达就是利用多普勒效应进行定位，测速，测距等工作的 雷达。所谓多普勒效应就是，当声音，光和无线电波等振动源与观测 者以相对速度 V相对运动时，观测者所收到的振动频率与振动源所发 出的频率有所不同。因为这一现象是奥地利科学家多普勒最早发现 的，所以称之为多普勒效应。由多普勒效应所形成的频率变化叫做多 普勒频移，它与相对速度 V成正比，与振动的频率成反比。
1897年夏天，在波罗的海的海面上，俄国科学家波波夫在“非 洲号”巡洋舰和“欧洲号”练习船上直接进行 5千米的通信试验时， 发现每当联络舰“伊林中尉号”在两舰之间通过时，通信就中断，波 波夫在工作日记上记载了障碍物对电磁波传播的影响，并在试验记录 中提出了利用电磁波进行导航的可能性。这可以说是雷达思想的萌 芽。
测量距离实际是测量发射脉冲与回波脉冲之间的时间差，因电磁 波以光速传播，据此就能换算成目标的精确距离。
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测量目标方位是利用天线的尖锐方位波束测量。测量仰角靠窄的 仰角波束测量。根据仰角和距离就能计算出目标高度。
测量速度是雷达根据自身和目标之间有相对运动产生的频率多 普勒效应原理。雷达接收到的目标回波频率与雷达发射频率不同，两 者的差值称为多普勒频率。从多普勒频率中可提取的主要信息之一是 雷达与目标之间的距离变化率。当目标与干扰杂波同时存在于雷达的 同一空间分辨单元内时，雷达利用它们之间多普勒频率的不同能从干 扰杂波中检测和跟踪目标。
雷达的应用
雷达的优点是白天黑夜均能探测远距离的目标，且不受雾、云和 雨的阻挡，具有全天候、全天时的特点，并有一定的穿透能力。因此， 它不仅成为军事上必不可少的电子装备，而且广泛应用于社会经济发 展(如气象预报、资源探测、环境监测等)和科学研究(天体研究、大 气物理、电离层结构研究等)。星载和机载合成孔径雷达已经成为当 今遥感中十分重要的传感器。以地面为目标的雷达可以探测地面的精 确形状。其空间分辨力可达几米到几十米，且与距离无关。雷达在洪 水监测、海冰监测、土壤湿度调查、森林资源清查、地质调查等方面 显示了很好的应用潜力。
1937年马可尼公司替英国加建 20个链向雷达站。 1937年美国第一个军舰雷达 XAF试验成功。 1937年瓦里安兄弟（RussellandSigurdVarian）研制成高功 率微波振荡器，又称速调管（klystron）。 1939年布特（HenryBoot）与兰特尔（JohnT.Randall）发明 电子管，又称共振穴磁控管（resonant-cavitymagnetron）。 1941年苏联最早在飞机上装备预警雷达。 1943年美国麻省理工学院研制出机载雷达平面位置指示器，可 将运动中的飞机柏摄下来，他胶发明了可同时分辨几十个目标的微波 预警雷达。 1944年马可尼公司成功设计、开发并生产「布袋式」（Bagful） 系统，以及「地毡式」（Carpet）雷达干扰系统。前者用来截取德国 的无线电通讯，而后者则用来装备英国皇家空军（RAF）的轰炸机队。 1945年二次大战结束后，全凭装有特别设计的真空管──磁控 管的雷达，盟军得以打败德国。 1947年美国贝尔电话实验室研制出线性调频脉冲雷达。