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起源

雷達的出(chu)現，是由(you)于一戰(zhan)(zhan)(zhan)期間當時(shi)英國(guo)和德國(guo)交戰(zhan)(zhan)(zhan)時(shi)，英國(guo)急需一種能(neng)探測空(kong)中金屬物(wu)體的雷達（技術(shu)）能(neng)在反空(kong)襲戰(zhan)(zhan)(zhan)中幫助搜(sou)(sou)尋德國(guo)飛機。二戰(zhan)(zhan)(zhan)期間，雷達就已(yi)經出(chu)現了地對空(kong)、空(kong)對地（搜(sou)(sou)索）轟炸、空(kong)對空(kong)（截擊）火控、敵我識別功能(neng)的雷達技術(shu)。

二戰以后，雷達發展(zhan)了(le)單脈(mo)沖角度跟蹤(zong)(zong)、脈(mo)沖多普勒(le)信號處理(li)、合(he)成孔(kong)徑(jing)和脈(mo)沖壓(ya)縮(suo)的(de)高分(fen)辨率(lv)、結(jie)合(he)敵我識別(bie)的(de)組合(he)系(xi)(xi)統、結(jie)合(he)計算機的(de)自動火控系(xi)(xi)統、地(di)形回避和地(di)形跟隨、無(wu)源或有源的(de)相位陣列(lie)、頻率(lv)捷變(bian)、多目標探(tan)測與跟蹤(zong)(zong)等新(xin)的(de)雷達體制。

后來隨著微電(dian)子(zi)等各個領域(yu)科學(xue)進步，雷(lei)達技術的不斷(duan)發展(zhan)，其內(nei)(nei)涵和研究(jiu)內(nei)(nei)容都在(zai)不斷(duan)地(di)拓展(zhan)。雷(lei)達的探測手(shou)段(duan)已經(jing)由從前的只有雷(lei)達一種探測器發展(zhan)到了紅外光(guang)(guang)、紫(zi)外光(guang)(guang)、激光(guang)(guang)以(yi)及其他(ta)光(guang)(guang)學(xue)探測手(shou)段(duan)融合協(xie)作。

當代雷(lei)達(da)的(de)(de)(de)同(tong)時(shi)多(duo)功(gong)能的(de)(de)(de)能力使得戰場指揮員在各種不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)搜索/跟蹤模式下(xia)對目標進(jin)行掃描，并對干擾誤差進(jin)行自動修(xiu)正，而且大多(duo)數(shu)的(de)(de)(de)控(kong)制(zhi)功(gong)能是(shi)在系統內(nei)部完(wan)成的(de)(de)(de)。

自動(dong)目(mu)標識(shi)別則(ze)可使武(wu)器系統最大限(xian)度地(di)發(fa)揮作用，空中(zhong)預警(jing)機(ji)和JSTARS這樣的具有戰場(chang)敵我識(shi)別能力(li)的綜合雷達系統實(shi)際上已經(jing)成為了未來(lai)戰場(chang)上的信息指揮中(zhong)心。

發展歷史

1842年，奧地利物理學(xue)家多普(pu)勒（Christian Andreas Doppler）率先提出利用多普(pu)勒效應(ying)的多普(pu)勒式(shi)雷達。

1864年，英國(guo)物理學家(jia)麥克斯韋（James Clerk Maxwell）推(tui)導出可計算電磁波特性(xing)的公式。

1886年，德國物理學家赫茲（Heinerich Hertz）展開(kai)研(yan)究無線電波的一系列實驗(yan)。

1888年(nian)赫茲成功(gong)利(li)用(yong)儀器產(chan)生無(wu)線電波(bo)。

1897年湯姆遜（JJ Thomson）展開對真空(kong)管(guan)內(nei)陰極射(she)線的研(yan)究。

1904年侯斯美爾(er)（Christian Hülsmeyer）發明電動(dong)鏡（telemobiloscope），是利用無線電波(bo)回聲探(tan)測的(de)裝置，可防止(zhi)海上船舶相撞。

1906年德弗瑞斯(si)特（De Forest Lee）發明真空三極管(guan)，是世界(jie)上第(di)一(yi)種可(ke)放大信號(hao)的主動電(dian)子元件。

1916年馬可尼（ Marconi）和富蘭克(ke)林（Franklin）開始(shi)研究短(duan)波(bo)信號(hao)反(fan)射。

1917年羅伯特·沃特森·瓦(wa)特（Robert Watson-Watt）成功設計雷暴定位裝置。

1922年馬可尼在美國電(dian)氣及(ji)無線電(dian)工程師學會（American Institutes of Electrical and Radio Engineers）發(fa)表演說，題目(mu)是可防止船只相撞的平面角(jiao)雷達。

1922年美國泰勒和(he)楊建議在兩艘軍艦上(shang)裝備高頻發(fa)射(she)機和(he)接收機以搜索(suo)敵艦。

1924年英(ying)國阿普利頓和巴尼特通過電(dian)(dian)離層反射無線電(dian)(dian)波測量賽（ionosphere）的高(gao)度。美國布萊爾和杜夫用脈(mo)沖波來測量亥維塞層。

1925年貝爾德（John L. Baird）發明機動式電視（現代電視的(de)前身(shen)）。

1925年伯烈特(te)（Gregory Breit）與杜武（Merle Antony Tuve）合作，第一次成(cheng)功使用(yong)雷達，把從電離層(ceng)反(fan)射回來的無線(xian)電短脈沖顯(xian)示(shi)在(zai)陰極(ji)射線(xian)管上(shang)。

1931年美國海軍研究實(shi)驗(yan)室利用(yong)拍(pai)頻原理研制雷達(da)，開始讓發(fa)射(she)機發(fa)射(she)連續波(bo)，三年后改用(yong)脈沖波(bo)。

1935年法國古頓研制(zhi)出用磁控管產生16厘米波長的信號(hao)，可(ke)以在霧天或(huo)黑夜發現其(qi)他船只。這是雷(lei)達和平利用的開始。

1935年英(ying)國(guo)羅伯(bo)特·沃特森·瓦(wa)特發明第(di)一臺實用雷達。

1936年1月英國(guo)羅伯特·沃(wo)特森·瓦特在(zai)索(suo)夫克海(hai)岸架起(qi)了(le)(le)英國(guo)第一個(ge)(ge)雷達(da)站。英國(guo)空(kong)軍(jun)又增設(she)了(le)(le)五(wu)個(ge)(ge)，它們在(zai)第二次世界大戰中發揮了(le)(le)重要作用。

1937年馬可尼公司替英國(guo)加建20個鏈向雷(lei)達站(zhan)。

1937年美(mei)國第一個軍艦雷達(da)XAF試驗成(cheng)功。

1937年瓦里安兄弟（Russell and Sigurd Varian）研制成高功率微波(bo)振蕩器，又稱速調管（klystron）。

1939年(nian)布特（Henry Boot）與(yu)蘭(lan)特爾（John T. Randall）發(fa)明電子(zi)管(guan)(guan)，又(you)稱(cheng)共(gong)振穴磁控管(guan)(guan)（resonant-cavity magnetron ）。

1941年蘇聯最早在飛機上裝備預(yu)警雷達。

1943年美國麻省理工(gong)學(xue)院研制出(chu)機載雷達(da)平面位置指示器，預(yu)警雷達(da)。

1944年馬(ma)可(ke)尼公司(si)成功設計、開發并生產「布(bu)袋式(shi)」（Bagful）系(xi)統(tong)，以及「地氈式(shi)」（Carpet）雷達(da)干擾系(xi)統(tong)。前者(zhe)用(yong)來截(jie)取德國的(de)無線(xian)電通訊，而后者(zhe)則用(yong)來裝(zhuang)備英國皇家空軍(jun)（RAF）的(de)轟炸(zha)機隊。

1945年(nian)二次大戰結束后(hou)，全(quan)憑裝有特(te)別設計的(de)真空管──磁控(kong)管的(de)雷達，盟軍得以打敗德國。

1947年美國貝爾電話實驗室研制出線性調頻脈(mo)沖雷達。

50年代中期美國裝備了超距預警雷(lei)達(da)系統，可(ke)以探尋(xun)超音速飛機。不久又(you)研(yan)制出脈沖(chong)多普勒雷(lei)達(da)。

1959年美國通用(yong)電器(qi)公司研制(zhi)出彈道(dao)導彈預警雷達系統，可發跟(gen)蹤3000英里(li)外，600英里(li)高的導彈，預警時間為20分鐘。

1964年(nian)美國裝置了第一個(ge)空間軌道監(jian)視雷達，用于監(jian)視人(ren)造地球衛(wei)星或空間飛行(xing)器(qi)。

1971年加(jia)拿大伊(yi)朱卡等3人發明全(quan)息矩陣(zhen)雷達。與(yu)此同(tong)時，數字雷達技術在美國出現。

1993年美國(guo)曼徹斯特市德雷爾·麥吉爾發明了多塔查克超(chao)智能雷達。

工作原理

各種雷達的具體(ti)用途和(he)結(jie)構不盡相同，但基本(ben)形(xing)式(shi)是一致的，包括:發射(she)機、發射(she)天(tian)線、接收(shou)機、接收(shou)天(tian)線，處理部分以及顯示(shi)器。還有電(dian)源(yuan)設備、數據錄取設備、抗干擾設備等輔助設備。

雷(lei)達(da)所(suo)起(qi)的(de)作用(yong)跟眼睛和耳朵(duo)相(xiang)似，當然(ran)，它(ta)不再是(shi)(shi)大自(zi)然(ran)的(de)杰作，同時，它(ta)的(de)信息(xi)載體是(shi)(shi)無(wu)線(xian)電(dian)(dian)波(bo)。 事實上，不論是(shi)(shi)可見光(guang)或是(shi)(shi)無(wu)線(xian)電(dian)(dian)波(bo)，在(zai)(zai)本質上是(shi)(shi)同一種東西，都是(shi)(shi)電(dian)(dian)磁(ci)(ci)波(bo)，在(zai)(zai)真(zhen)空中傳播的(de)速度(du)都是(shi)(shi)光(guang)速C，差別在(zai)(zai)于它(ta)們各自(zi)的(de)頻率和波(bo)長不同。其(qi)原理是(shi)(shi)雷(lei)達(da)設備的(de)發射(she)(she)機通過天線(xian)把電(dian)(dian)磁(ci)(ci)波(bo)能量射(she)(she)向空間某一方向，處(chu)在(zai)(zai)此方向上的(de)物體反射(she)(she)碰到的(de)電(dian)(dian)磁(ci)(ci)波(bo)；雷(lei)達(da)天線(xian)接收此反射(she)(she)波(bo)，送(song)至接收設備進行(xing)處(chu)理，提取(qu)有關該物體的(de)某些(xie)信息(xi)（目標物體至雷(lei)達(da)的(de)距離，距離變化率或徑向速度(du)、方位、高(gao)度(du)等）。

測(ce)量(liang)速度原理是(shi)(shi)(shi)雷(lei)達(da)(da)(da)根據自(zi)身和(he)(he)目(mu)標(biao)(biao)(biao)之間有相對運(yun)動產生的頻(pin)(pin)率多(duo)(duo)普(pu)(pu)勒(le)效應。雷(lei)達(da)(da)(da)接收到(dao)的目(mu)標(biao)(biao)(biao)回波(bo)(bo)頻(pin)(pin)率與(yu)(yu)雷(lei)達(da)(da)(da)發射頻(pin)(pin)率不(bu)同(tong)(tong)，兩者的差值稱為多(duo)(duo)普(pu)(pu)勒(le)頻(pin)(pin)率。從(cong)多(duo)(duo)普(pu)(pu)勒(le)頻(pin)(pin)率中可提取(qu)的主要(yao)信息之一是(shi)(shi)(shi)雷(lei)達(da)(da)(da)與(yu)(yu)目(mu)標(biao)(biao)(biao)之間的距離變化(hua)率。當目(mu)標(biao)(biao)(biao)與(yu)(yu)干擾(rao)雜波(bo)(bo)同(tong)(tong)時存在于雷(lei)達(da)(da)(da)的同(tong)(tong)一空間分辨單元內時，雷(lei)達(da)(da)(da)利用(yong)它們之間多(duo)(duo)普(pu)(pu)勒(le)頻(pin)(pin)率的不(bu)同(tong)(tong)能從(cong)干擾(rao)雜波(bo)(bo)中檢(jian)測(ce)和(he)(he)跟(gen)蹤目(mu)標(biao)(biao)(biao)。測(ce)量(liang)目(mu)標(biao)(biao)(biao)方位原理是(shi)(shi)(shi)利用(yong)天線的尖銳方位波(bo)(bo)束，通(tong)過測(ce)量(liang)仰(yang)(yang)(yang)角(jiao)靠窄的仰(yang)(yang)(yang)角(jiao)波(bo)(bo)束，從(cong)而根據仰(yang)(yang)(yang)角(jiao)和(he)(he)距離就能計算出目(mu)標(biao)(biao)(biao)高度。

測量(liang)距離原理是測量(liang)發(fa)射(she)脈(mo)沖(chong)與(yu)回波脈(mo)沖(chong)之間(jian)的時間(jian)差(cha)，因電(dian)磁波以(yi)光速傳播，據此就能(neng)換算成雷達與(yu)目標的精確(que)距離。

分類

雷(lei)(lei)(lei)(lei)達的(de)種類繁多，分(fen)類的(de)方法也非常復(fu)雜。一般為軍用雷(lei)(lei)(lei)(lei)達。通常可以按照(zhao)雷(lei)(lei)(lei)(lei)達的(de)用途分(fen)類，如(ru)預警雷(lei)(lei)(lei)(lei)達、搜索警戒雷(lei)(lei)(lei)(lei)達、引導指揮雷(lei)(lei)(lei)(lei)達、炮(pao)瞄雷(lei)(lei)(lei)(lei)達、測(ce)高(gao)雷(lei)(lei)(lei)(lei)達、戰(zhan)場監(jian)視(shi)雷(lei)(lei)(lei)(lei)達、機載雷(lei)(lei)(lei)(lei)達、無線電測(ce)高(gao)雷(lei)(lei)(lei)(lei)達、雷(lei)(lei)(lei)(lei)達引信、氣(qi)象雷(lei)(lei)(lei)(lei)達、航(hang)行管(guan)制雷(lei)(lei)(lei)(lei)達、導航(hang)雷(lei)(lei)(lei)(lei)達以及防撞(zhuang)和敵(di)我識(shi)別(bie)雷(lei)(lei)(lei)(lei)達等。

1.按照雷(lei)(lei)達(da)信號形式分(fen)類，有脈沖雷(lei)(lei)達(da)、連續(xu)波雷(lei)(lei)達(da)、脈部壓縮雷(lei)(lei)達(da)和(he)頻率捷變雷(lei)(lei)達(da)等。

2.按(an)照角跟(gen)蹤方式(shi)分(fen)類(lei)，有單(dan)脈(mo)沖雷達(da)(da)、圓錐(zhui)掃描(miao)雷達(da)(da)和隱蔽圓錐(zhui)掃描(miao)雷達(da)(da)等。

3.按(an)照目標測量的(de)參(can)數分類，有測高雷達、二坐標雷達、三坐標雷達和敵我識(shi)對雷達、多(duo)站(zhan)雷達等。

4.按照雷達采用的技(ji)術和(he)信號處理(li)的方式有相參積(ji)累和(he)非相參積(ji)累、動目(mu)標(biao)顯示、動目(mu)標(biao)檢測、脈沖多普勒雷達、合成孔徑雷達、邊(bian)掃描邊(bian)跟(gen)蹤(zong)雷達。

5.按(an)照(zhao)天線掃描方式(shi)分類(lei)，分為機(ji)械掃描雷達、相控陣雷達等(deng)。

6.按雷(lei)達(da)(da)頻段分，可分為超視距雷(lei)達(da)(da)、微波(bo)雷(lei)達(da)(da)、毫米波(bo)雷(lei)達(da)(da)以及(ji)激(ji)光雷(lei)達(da)(da)等。

其中(zhong)，相(xiang)控(kong)陣(zhen)雷(lei)達(da)(da)(da)又稱作相(xiang)位陣(zhen)列雷(lei)達(da)(da)(da)，是(shi)(shi)一(yi)(yi)種以改變雷(lei)達(da)(da)(da)波(bo)(bo)相(xiang)位來改變波(bo)(bo)束(shu)方(fang)向的(de)雷(lei)達(da)(da)(da)，因(yin)為(wei)是(shi)(shi)以電子(zi)方(fang)式(shi)控(kong)制(zhi)(zhi)波(bo)(bo)束(shu)而非傳統的(de)機械轉動天線面(mian)方(fang)式(shi)，故又稱電子(zi)掃描(miao)雷(lei)達(da)(da)(da)相(xiang)控(kong)陣(zhen)技術，早在30年代(dai)(dai)后期就已(yi)經出(chu)現。1937年，美國首先開始這(zhe)項研(yan)(yan)究(jiu)工作。但一(yi)(yi)直到50年代(dai)(dai)中(zhong)期才研(yan)(yan)制(zhi)(zhi)出(chu)2部(bu)實用型(xing)艦載相(xiang)控(kong)陣(zhen)雷(lei)達(da)(da)(da)。80年代(dai)(dai)，相(xiang)控(kong)陣(zhen)雷(lei)達(da)(da)(da)由于具(ju)有很多(duo)獨特(te)的(de)優點，得(de)到了(le)更進一(yi)(yi)步的(de)應(ying)用。在已(yi)裝備和正在研(yan)(yan)制(zhi)(zhi)的(de)新一(yi)(yi)代(dai)(dai)中(zhong)、遠(yuan)程防(fang)空(kong)導(dao)彈(dan)武(wu)器(qi)系統中(zhong)多(duo)采用多(duo)功能相(xiang)控(kong)陣(zhen)雷(lei)達(da)(da)(da)，它已(yi)成為(wei)第(di)三代(dai)(dai)中(zhong)、遠(yuan)程防(fang)空(kong)導(dao)彈(dan)武(wu)器(qi)系統的(de)一(yi)(yi)個重要(yao)標(biao)志。從而，大大提高了(le)防(fang)空(kong)導(dao)彈(dan)武(wu)器(qi)系統的(de)作戰(zhan)性能。在21世紀，相(xiang)控(kong)陣(zhen)雷(lei)達(da)(da)(da)隨(sui)著科技的(de)不斷發展和現代(dai)(dai)戰(zhan)爭兵器(qi)的(de)特(te)點，其制(zhi)(zhi)造和研(yan)(yan)究(jiu)將會更上(shang)一(yi)(yi)層樓。

波段劃分

最(zui)早用于搜索雷達的(de)電磁(ci)波(bo)(bo)波(bo)(bo)長(chang)度為23cm，這一波(bo)(bo)段被定義(yi)(yi)為L波(bo)(bo)段（英(ying)語Long的(de)字(zi)頭），后來這一波(bo)(bo)段的(de)中心波(bo)(bo)長(chang)度變為22cm。 當波(bo)(bo)長(chang)為10cm的(de)電磁(ci)波(bo)(bo)被使用后，其波(bo)(bo)段被定義(yi)(yi)為S波(bo)(bo)段(英(ying)語Short的(de)字(zi)頭，意為比(bi)原有波(bo)(bo)長(chang)短的(de)電磁(ci)波(bo)(bo)）。

在主要使(shi)用3cm電(dian)磁波(bo)的(de)(de)火控(kong)雷達出現后，3cm波(bo)長(chang)的(de)(de)電(dian)磁波(bo)被稱為X波(bo)段(duan)，因(yin)為X代表坐(zuo)標上的(de)(de)某點。

為(wei)了結合X波(bo)段和S波(bo)段的優點(dian)，逐漸出現(xian)了使用中心(xin)波(bo)長為(wei)5cm的雷達，該波(bo)段被稱為(wei)C波(bo)段（C即Compromise，英語“結合”一詞的字頭）。

在英國(guo)人(ren)之后，德(de)(de)國(guo)人(ren)也開始(shi)獨立(li)開發自(zi)己的雷(lei)達，他們選擇1.5cm作為自(zi)己雷(lei)達的中(zhong)心波(bo)長。這一波(bo)長的電磁波(bo)就被稱為K波(bo)段（K = Kurz，德(de)(de)語中(zhong)“短”的字頭）。

“不幸”的(de)(de)是，德國人以其日爾曼民族特有的(de)(de)“精確性”選(xuan)擇的(de)(de)波長(chang)可以被水(shui)蒸氣(qi)(qi)強烈吸收。結果這(zhe)一(yi)波段(duan)的(de)(de)雷達不能在雨中(zhong)和有霧的(de)(de)天氣(qi)(qi)使用。戰后設計的(de)(de)雷達為了避免這(zhe)一(yi)吸收峰，通(tong)常使用頻率略高于K波段(duan)的(de)(de)Ka波段(duan)（Ka，即(ji)英(ying)語K－above的(de)(de)縮寫，意為在K波段(duan)之上）和略低（Ku，即(ji)英(ying)語K－under的(de)(de)縮寫，意為在K波段(duan)之下）的(de)(de)波段(duan)。

最后，由于最早(zao)的(de)雷達(da)使用的(de)是米波(bo)，這一波(bo)段(duan)被稱為P波(bo)段(duan)（P為Previous的(de)縮(suo)寫，即英(ying)語“以往”的(de)字(zi)頭(tou)）。

該系(xi)統(tong)十分(fen)繁瑣、而且使用(yong)不便(bian)。終于被一個(ge)以實際波(bo)長劃分(fen)的波(bo)分(fen)波(bo)段(duan)系(xi)統(tong)取代，這兩個(ge)系(xi)統(tong)的換算如下。

原 P波段 = 現 A/B波段

原 L波段 = 現(xian) C/D 波段

原(yuan) S波段 = 現 E/F 波段

原(yuan) C波段 = 現 G/H 波段

原 X波段 = 現 I/J 波段

原 K波(bo)段 = 現(xian) K 波(bo)段

應用

雷達(da)(da)的(de)(de)優點(dian)是白(bai)天(tian)黑(hei)夜均能探測遠距(ju)離(li)的(de)(de)目標，且(qie)(qie)不受霧、云和雨的(de)(de)阻擋，具有全天(tian)候(hou)、全天(tian)時的(de)(de)特(te)點(dian)，并(bing)有一定的(de)(de)穿透能力。因此，它不僅成(cheng)(cheng)為軍事上必不可少的(de)(de)電子裝備，而且(qie)(qie)廣泛應(ying)用于社會經(jing)濟(ji)發展(如氣(qi)象預(yu)報(bao)、資源(yuan)探測、環境監測等(deng)(deng))和科學研(yan)究(天(tian)體研(yan)究、大(da)氣(qi)物理、電離(li)層結構(gou)研(yan)究等(deng)(deng))。星載和機載合成(cheng)(cheng)孔(kong)徑雷達(da)(da)已經(jing)成(cheng)(cheng)為當今遙感中(zhong)十分重(zhong)要的(de)(de)傳感器。以(yi)地(di)面為目標的(de)(de)雷達(da)(da)可以(yi)探測地(di)面的(de)(de)精確(que)形(xing)狀。其空間分辨力可達(da)(da)幾米到幾十米，且(qie)(qie)與距(ju)離(li)無關。雷達(da)(da)在洪(hong)水監測、海冰監測、土(tu)壤濕度調查、森林(lin)資源(yuan)清查、地(di)質調查等(deng)(deng)方面也顯示出了很好的(de)(de)應(ying)用潛(qian)力。