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起源

雷(lei)達的(de)出現(xian)，是由于一戰(zhan)期間當(dang)時英國(guo)和德國(guo)交(jiao)戰(zhan)時，英國(guo)急需一種能探測空(kong)(kong)中金屬物(wu)體的(de)雷(lei)達（技術(shu)）能在反空(kong)(kong)襲戰(zhan)中幫助(zhu)搜尋德國(guo)飛(fei)機。二戰(zhan)期間，雷(lei)達就已經出現(xian)了地(di)對空(kong)(kong)、空(kong)(kong)對地(di)（搜索）轟(hong)炸、空(kong)(kong)對空(kong)(kong)（截(jie)擊(ji)）火(huo)控(kong)、敵我識別(bie)功能的(de)雷(lei)達技術(shu)。

二戰以(yi)后，雷(lei)達發展(zhan)了單脈沖(chong)(chong)(chong)角度跟(gen)蹤(zong)、脈沖(chong)(chong)(chong)多(duo)(duo)普勒信號處理、合成孔徑和脈沖(chong)(chong)(chong)壓縮(suo)的(de)高(gao)分辨(bian)率(lv)、結(jie)合敵我識別的(de)組合系統(tong)、結(jie)合計算機的(de)自(zi)動火控系統(tong)、地形(xing)回避和地形(xing)跟(gen)隨、無(wu)源或(huo)有源的(de)相位陣列、頻(pin)率(lv)捷變(bian)、多(duo)(duo)目標探測與跟(gen)蹤(zong)等新的(de)雷(lei)達體制(zhi)。

后來隨(sui)著微(wei)電子等各個領域科學進(jin)步，雷達(da)技術的(de)(de)不斷發(fa)展，其內(nei)涵(han)和研究內(nei)容都在不斷地拓展。雷達(da)的(de)(de)探(tan)測(ce)(ce)手(shou)段(duan)已經由從前的(de)(de)只有(you)雷達(da)一種探(tan)測(ce)(ce)器發(fa)展到了紅外光(guang)(guang)、紫外光(guang)(guang)、激光(guang)(guang)以及其他光(guang)(guang)學探(tan)測(ce)(ce)手(shou)段(duan)融(rong)合(he)協作。

當代雷達的(de)同時多功(gong)(gong)能的(de)能力使得戰場指揮員(yuan)在(zai)(zai)各種不同的(de)搜索/跟蹤模式下對目(mu)標進(jin)行(xing)掃描(miao)，并對干擾誤差進(jin)行(xing)自動修正(zheng)，而且大多數的(de)控制功(gong)(gong)能是在(zai)(zai)系統內部完成的(de)。

自動目(mu)標識(shi)別則可使武器(qi)系統(tong)最大限(xian)度地發揮作用，空中(zhong)預警(jing)機和JSTARS這樣(yang)的具有(you)戰(zhan)場敵我識(shi)別能力(li)的綜合雷(lei)達系統(tong)實際上已經成為了未來(lai)戰(zhan)場上的信息(xi)指揮中(zhong)心(xin)。

發展歷史

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

1864年，英國物理學(xue)家麥克斯韋（James Clerk Maxwell）推導出可計(ji)算電磁波特性的公式。

1886年，德(de)國(guo)物(wu)理學家赫茲(zi)（Heinerich Hertz）展開研究(jiu)無線(xian)電波的一系列實驗。

1888年赫茲成功利(li)用儀器產生無線(xian)電波。

1897年(nian)湯姆遜（JJ Thomson）展開對真空管內陰極射(she)線的研究。

1904年侯斯美爾(er)（Christian Hülsmeyer）發(fa)明電(dian)動鏡(jing)（telemobiloscope），是利用(yong)無線(xian)電(dian)波回(hui)聲探測的裝置，可防止海上船舶相撞(zhuang)。

1906年(nian)德弗瑞(rui)斯特（De Forest Lee）發明真空三極管，是世界上第一種(zhong)可放(fang)大信號的主動(dong)電子元件。

1916年馬可尼(ni)（ Marconi）和(he)富(fu)蘭克林（Franklin）開始研究短(duan)波(bo)信號反射(she)。

1917年羅伯特(te)(te)·沃(wo)特(te)(te)森·瓦(wa)特(te)(te)（Robert Watson-Watt）成(cheng)功設計雷暴定位(wei)裝置。

1922年馬可尼在美國電氣及無線電工程師學會（American Institutes of Electrical and Radio Engineers）發表演(yan)說，題目是可防止船只相撞的平面角雷(lei)達。

1922年美國泰(tai)勒和楊建議在(zai)兩艘軍艦(jian)上裝備高(gao)頻發射機(ji)和接收機(ji)以搜索敵艦(jian)。

1924年英國(guo)(guo)阿普利頓(dun)和(he)巴尼(ni)特通過電離層(ceng)反射(she)無線電波(bo)測量賽（ionosphere）的高度。美國(guo)(guo)布萊爾(er)和(he)杜夫用脈沖波(bo)來(lai)測量亥維塞層(ceng)。

1925年貝爾德(de)（John L. Baird）發明機(ji)動式(shi)電視（現(xian)代(dai)電視的前身）。

1925年伯(bo)烈特（Gregory Breit）與杜武（Merle Antony Tuve）合作(zuo)，第一次成功使用雷達，把從電(dian)離層(ceng)反射(she)回(hui)來的無線電(dian)短脈(mo)沖顯示在陰極射(she)線管上。

1931年美國海軍研究(jiu)實驗室利用(yong)拍頻(pin)原理研制雷達，開始讓發射機發射連續(xu)波，三年后改用(yong)脈(mo)沖波。

1935年法國(guo)古頓研制出用磁控管產生16厘米波長的(de)信號，可以在霧天或黑夜發現其(qi)他船只。這是雷達和平利用的(de)開(kai)始(shi)。

1935年英國羅伯特·沃特森·瓦特發明第一臺實用(yong)雷(lei)達。

1936年1月英國(guo)羅伯特·沃特森·瓦特在索夫(fu)克海岸(an)架起(qi)了英國(guo)第一(yi)個雷達站。英國(guo)空(kong)軍又增設了五個，它(ta)們在第二次(ci)世界大戰中發(fa)揮了重(zhong)要作用。

1937年(nian)馬可尼(ni)公司(si)替(ti)英國(guo)加建20個鏈向(xiang)雷達(da)站。

1937年美國第(di)一個軍艦(jian)雷達(da)XAF試驗成功。

1937年瓦里(li)安兄弟（Russell and Sigurd Varian）研(yan)制(zhi)成(cheng)高功率微波振(zhen)蕩器，又稱速(su)調管（klystron）。

1939年布特(te)（Henry Boot）與蘭特(te)爾（John T. Randall）發(fa)明電子管，又稱共振穴磁控管（resonant-cavity magnetron ）。

1941年蘇聯最早(zao)在飛機上裝備預警雷達。

1943年美國麻(ma)省(sheng)理工學院研制出機載雷(lei)達平面位置指(zhi)示器，預警(jing)雷(lei)達。

1944年馬可尼(ni)公司成功設計、開發并生產(chan)「布(bu)袋式」（Bagful）系統，以(yi)及「地氈(zhan)式」（Carpet）雷達干擾系統。前者用(yong)來截取(qu)德國(guo)的無線(xian)電(dian)通(tong)訊，而后者則用(yong)來裝備英國(guo)皇(huang)家空軍（RAF）的轟(hong)炸機(ji)隊。

1945年二次大戰結束(shu)后，全憑(ping)裝有特別設計的真空管(guan)──磁(ci)控管(guan)的雷達，盟軍得以打敗德(de)國。

1947年美國貝爾電話實驗室研制出線性調頻脈沖雷達。

50年代中期(qi)美國(guo)裝備了超距預警雷達系統，可以探尋超音速飛(fei)機。不久又研制出脈(mo)沖(chong)多普勒雷達。

1959年美國(guo)通用電器公(gong)司(si)研制出彈道(dao)導彈預警雷達(da)系統(tong)，可發跟(gen)蹤(zong)3000英(ying)里外，600英(ying)里高(gao)的導彈，預警時間為20分鐘。

1964年美(mei)國裝置了第一(yi)個(ge)空間軌道監(jian)視雷(lei)達，用于(yu)監(jian)視人(ren)造地球衛星或(huo)空間飛行器。

1971年加拿大(da)伊朱(zhu)卡等3人發(fa)明(ming)全息矩(ju)陣雷達(da)。與此同時，數字雷達(da)技術在美國出現。

1993年美國(guo)曼徹斯(si)特市德雷爾(er)·麥(mai)吉爾(er)發(fa)明了多塔查克(ke)超智能(neng)雷達。

工作原理

各(ge)種雷達的具體用途和結(jie)構不盡相同(tong)，但(dan)基本形式是一致的，包(bao)括:發(fa)(fa)射(she)機(ji)、發(fa)(fa)射(she)天(tian)線(xian)、接收機(ji)、接收天(tian)線(xian)，處理部分(fen)以及顯示器(qi)。還有(you)電源設(she)(she)備(bei)(bei)、數據錄取設(she)(she)備(bei)(bei)、抗干擾設(she)(she)備(bei)(bei)等輔助(zhu)設(she)(she)備(bei)(bei)。

雷達所起的(de)(de)(de)(de)作用跟眼睛和(he)耳朵相(xiang)似，當(dang)然，它不再是大自(zi)然的(de)(de)(de)(de)杰作，同(tong)(tong)時(shi)，它的(de)(de)(de)(de)信息(xi)載體(ti)是無(wu)線電波(bo)。 事(shi)實(shi)上，不論是可(ke)見光(guang)或是無(wu)線電波(bo)，在(zai)本質上是同(tong)(tong)一(yi)種東西，都是電磁波(bo)，在(zai)真(zhen)空中傳播的(de)(de)(de)(de)速(su)度(du)都是光(guang)速(su)C，差別(bie)在(zai)于它們各(ge)自(zi)的(de)(de)(de)(de)頻率和(he)波(bo)長(chang)不同(tong)(tong)。其原理是雷達設備(bei)的(de)(de)(de)(de)發(fa)射(she)機通(tong)過(guo)天線把電磁波(bo)能(neng)量(liang)射(she)向(xiang)空間某(mou)(mou)一(yi)方向(xiang)，處在(zai)此方向(xiang)上的(de)(de)(de)(de)物體(ti)反(fan)射(she)碰(peng)到的(de)(de)(de)(de)電磁波(bo)；雷達天線接收此反(fan)射(she)波(bo)，送至接收設備(bei)進行處理，提取有關(guan)該物體(ti)的(de)(de)(de)(de)某(mou)(mou)些信息(xi)（目標(biao)物體(ti)至雷達的(de)(de)(de)(de)距離(li)，距離(li)變(bian)化率或徑向(xiang)速(su)度(du)、方位(wei)、高度(du)等）。

測量速度(du)原理(li)是(shi)雷(lei)達(da)(da)(da)根據自身和(he)目標(biao)之(zhi)間(jian)有相對運動產生的頻(pin)率(lv)(lv)多(duo)普(pu)(pu)勒(le)效應。雷(lei)達(da)(da)(da)接收(shou)到的目標(biao)回波頻(pin)率(lv)(lv)與雷(lei)達(da)(da)(da)發射頻(pin)率(lv)(lv)不同(tong)，兩(liang)者的差值稱(cheng)為多(duo)普(pu)(pu)勒(le)頻(pin)率(lv)(lv)。從多(duo)普(pu)(pu)勒(le)頻(pin)率(lv)(lv)中可(ke)提(ti)取的主要信息之(zhi)一是(shi)雷(lei)達(da)(da)(da)與目標(biao)之(zhi)間(jian)的距(ju)離變化(hua)率(lv)(lv)。當目標(biao)與干(gan)擾(rao)雜波同(tong)時存在于雷(lei)達(da)(da)(da)的同(tong)一空間(jian)分(fen)辨單元內時，雷(lei)達(da)(da)(da)利(li)用它們(men)之(zhi)間(jian)多(duo)普(pu)(pu)勒(le)頻(pin)率(lv)(lv)的不同(tong)能從干(gan)擾(rao)雜波中檢測和(he)跟(gen)蹤目標(biao)。測量目標(biao)方位原理(li)是(shi)利(li)用天(tian)線的尖(jian)銳(rui)方位波束，通(tong)過(guo)測量仰(yang)(yang)角(jiao)靠窄的仰(yang)(yang)角(jiao)波束，從而(er)根據仰(yang)(yang)角(jiao)和(he)距(ju)離就能計算出目標(biao)高度(du)。

測(ce)量距離原理是測(ce)量發射脈(mo)沖與回(hui)波(bo)脈(mo)沖之間的時間差，因電磁波(bo)以光速(su)傳(chuan)播，據(ju)此就能換算成雷達與目標的精確距離。

分類

雷(lei)達(da)(da)(da)的種類繁(fan)多，分(fen)類的方法也非(fei)常復雜。一般為軍用(yong)雷(lei)達(da)(da)(da)。通常可以按(an)照雷(lei)達(da)(da)(da)的用(yong)途分(fen)類，如(ru)預警雷(lei)達(da)(da)(da)、搜索(suo)警戒(jie)雷(lei)達(da)(da)(da)、引導指揮雷(lei)達(da)(da)(da)、炮瞄雷(lei)達(da)(da)(da)、測(ce)高(gao)雷(lei)達(da)(da)(da)、戰(zhan)場監視雷(lei)達(da)(da)(da)、機載雷(lei)達(da)(da)(da)、無(wu)線電測(ce)高(gao)雷(lei)達(da)(da)(da)、雷(lei)達(da)(da)(da)引信、氣象(xiang)雷(lei)達(da)(da)(da)、航行管制雷(lei)達(da)(da)(da)、導航雷(lei)達(da)(da)(da)以及防撞和(he)敵我識別雷(lei)達(da)(da)(da)等。

1.按(an)照雷(lei)(lei)達信號(hao)形式分類，有脈沖雷(lei)(lei)達、連續波雷(lei)(lei)達、脈部壓(ya)縮雷(lei)(lei)達和頻率捷變雷(lei)(lei)達等(deng)。

2.按(an)照角跟蹤方式(shi)分類(lei)，有單脈沖雷達、圓錐(zhui)掃描雷達和隱蔽圓錐(zhui)掃描雷達等。

3.按照目標(biao)測量的參數分類，有測高雷達(da)(da)、二坐(zuo)標(biao)雷達(da)(da)、三坐(zuo)標(biao)雷達(da)(da)和敵我識對雷達(da)(da)、多站(zhan)雷達(da)(da)等。

4.按照雷(lei)達(da)采用的技術和信(xin)號處理的方式有相參(can)積累和非相參(can)積累、動目(mu)標顯示、動目(mu)標檢(jian)測、脈(mo)沖多普(pu)勒(le)雷(lei)達(da)、合成孔(kong)徑雷(lei)達(da)、邊掃描(miao)邊跟蹤雷(lei)達(da)。

5.按照天(tian)線掃(sao)描方式分(fen)類，分(fen)為機(ji)械掃(sao)描雷(lei)達、相(xiang)控(kong)陣(zhen)雷(lei)達等。

6.按雷達頻段分，可分為超視距(ju)雷達、微波雷達、毫米波雷達以及激光(guang)雷達等。

其中(zhong)，相(xiang)(xiang)控陣(zhen)(zhen)雷(lei)達(da)(da)又稱(cheng)作(zuo)相(xiang)(xiang)位陣(zhen)(zhen)列雷(lei)達(da)(da)，是一種以改(gai)變(bian)雷(lei)達(da)(da)波(bo)相(xiang)(xiang)位來改(gai)變(bian)波(bo)束方(fang)向的(de)(de)雷(lei)達(da)(da)，因為是以電(dian)子方(fang)式控制(zhi)(zhi)波(bo)束而(er)非(fei)傳統(tong)(tong)的(de)(de)機械轉動天(tian)線面方(fang)式，故又稱(cheng)電(dian)子掃描(miao)雷(lei)達(da)(da)相(xiang)(xiang)控陣(zhen)(zhen)技(ji)術，早在30年(nian)代(dai)后期就已(yi)經出現。1937年(nian)，美國首(shou)先開始這(zhe)項(xiang)研究(jiu)工作(zuo)。但一直到50年(nian)代(dai)中(zhong)期才研制(zhi)(zhi)出2部(bu)實用(yong)(yong)型艦載(zai)相(xiang)(xiang)控陣(zhen)(zhen)雷(lei)達(da)(da)。80年(nian)代(dai)，相(xiang)(xiang)控陣(zhen)(zhen)雷(lei)達(da)(da)由于具(ju)有很多(duo)獨特的(de)(de)優點(dian)，得到了更(geng)進(jin)一步的(de)(de)應用(yong)(yong)。在已(yi)裝備和正在研制(zhi)(zhi)的(de)(de)新一代(dai)中(zhong)、遠程防(fang)空導彈(dan)武(wu)器(qi)(qi)系統(tong)(tong)中(zhong)多(duo)采用(yong)(yong)多(duo)功(gong)能(neng)(neng)相(xiang)(xiang)控陣(zhen)(zhen)雷(lei)達(da)(da)，它已(yi)成為第三代(dai)中(zhong)、遠程防(fang)空導彈(dan)武(wu)器(qi)(qi)系統(tong)(tong)的(de)(de)一個(ge)重要標志。從而(er)，大大提高了防(fang)空導彈(dan)武(wu)器(qi)(qi)系統(tong)(tong)的(de)(de)作(zuo)戰(zhan)性能(neng)(neng)。在21世紀，相(xiang)(xiang)控陣(zhen)(zhen)雷(lei)達(da)(da)隨著科技(ji)的(de)(de)不斷(duan)發展和現代(dai)戰(zhan)爭兵器(qi)(qi)的(de)(de)特點(dian)，其制(zhi)(zhi)造(zao)和研究(jiu)將會(hui)更(geng)上一層樓(lou)。

波段劃分

最(zui)早用(yong)于搜索雷(lei)達的(de)電磁波(bo)(bo)(bo)波(bo)(bo)(bo)長(chang)度(du)為(wei)23cm，這(zhe)一波(bo)(bo)(bo)段被(bei)(bei)定義為(wei)L波(bo)(bo)(bo)段（英(ying)語Long的(de)字(zi)頭(tou)），后來這(zhe)一波(bo)(bo)(bo)段的(de)中心(xin)波(bo)(bo)(bo)長(chang)度(du)變為(wei)22cm。 當波(bo)(bo)(bo)長(chang)為(wei)10cm的(de)電磁波(bo)(bo)(bo)被(bei)(bei)使(shi)用(yong)后，其波(bo)(bo)(bo)段被(bei)(bei)定義為(wei)S波(bo)(bo)(bo)段(英(ying)語Short的(de)字(zi)頭(tou)，意為(wei)比原有波(bo)(bo)(bo)長(chang)短的(de)電磁波(bo)(bo)(bo)）。

在主要使用(yong)3cm電磁波的火控(kong)雷(lei)達出現后，3cm波長的電磁波被稱為X波段，因為X代(dai)表坐(zuo)標上的某點。

為(wei)了(le)(le)結(jie)合X波(bo)段和(he)S波(bo)段的優(you)點(dian)，逐漸出現了(le)(le)使用中心波(bo)長為(wei)5cm的雷達，該(gai)波(bo)段被稱為(wei)C波(bo)段（C即Compromise，英(ying)語(yu)“結(jie)合”一(yi)詞的字頭）。

在英國人之(zhi)后，德國人也開(kai)始獨(du)立(li)開(kai)發自(zi)己的雷(lei)達，他(ta)們選(xuan)擇1.5cm作為(wei)自(zi)己雷(lei)達的中(zhong)心波長。這一(yi)波長的電磁波就被稱為(wei)K波段（K = Kurz，德語(yu)中(zhong)“短”的字頭）。

“不幸(xing)”的(de)是，德國人以其日爾曼民(min)族特(te)有的(de)“精確性”選擇的(de)波(bo)長(chang)可以被水蒸(zheng)氣強烈吸收(shou)。結(jie)果這(zhe)一波(bo)段(duan)(duan)的(de)雷達(da)不能(neng)在(zai)雨(yu)中和(he)有霧(wu)的(de)天氣使用。戰后(hou)設計的(de)雷達(da)為了(le)避免(mian)這(zhe)一吸收(shou)峰，通常使用頻率略(lve)高于K波(bo)段(duan)(duan)的(de)Ka波(bo)段(duan)(duan)（Ka，即(ji)英語(yu)K－above的(de)縮(suo)寫，意(yi)為在(zai)K波(bo)段(duan)(duan)之(zhi)上）和(he)略(lve)低（Ku，即(ji)英語(yu)K－under的(de)縮(suo)寫，意(yi)為在(zai)K波(bo)段(duan)(duan)之(zhi)下）的(de)波(bo)段(duan)(duan)。

最(zui)后，由于最(zui)早的(de)雷達使(shi)用(yong)的(de)是米波(bo)，這(zhe)一波(bo)段被稱為P波(bo)段（P為Previous的(de)縮寫，即英(ying)語“以往”的(de)字(zi)頭）。

該系(xi)統十分繁瑣、而且使用(yong)不(bu)便。終于被一個(ge)以(yi)實際(ji)波(bo)(bo)長(chang)劃分的波(bo)(bo)分波(bo)(bo)段系(xi)統取代，這兩個(ge)系(xi)統的換(huan)算如下(xia)。

原(yuan) P波段(duan) = 現 A/B波段(duan)

原 L波段 = 現 C/D 波段

原(yuan) S波段 = 現 E/F 波段

原 C波(bo)段(duan) = 現 G/H 波(bo)段(duan)

原 X波段 = 現(xian) I/J 波段

原(yuan) K波段 = 現 K 波段

應用

雷達(da)的(de)(de)(de)優(you)點是白(bai)天黑夜(ye)均能探測(ce)遠距離(li)的(de)(de)(de)目(mu)標(biao)，且(qie)不(bu)受霧、云和雨的(de)(de)(de)阻擋(dang)，具有(you)全天候、全天時的(de)(de)(de)特點，并有(you)一(yi)定的(de)(de)(de)穿透能力。因此，它不(bu)僅成(cheng)(cheng)為軍事上必不(bu)可(ke)少的(de)(de)(de)電子裝備，而(er)且(qie)廣泛應(ying)用于社會經(jing)濟發展(如(ru)氣(qi)象(xiang)預報(bao)、資(zi)源(yuan)探測(ce)、環(huan)境(jing)監(jian)測(ce)等)和科學研(yan)究(天體(ti)研(yan)究、大氣(qi)物理、電離(li)層(ceng)結構研(yan)究等)。星(xing)載和機載合成(cheng)(cheng)孔徑(jing)雷達(da)已經(jing)成(cheng)(cheng)為當(dang)今遙(yao)感中十(shi)分重要(yao)的(de)(de)(de)傳感器。以地面(mian)為目(mu)標(biao)的(de)(de)(de)雷達(da)可(ke)以探測(ce)地面(mian)的(de)(de)(de)精確形(xing)狀。其空間分辨力可(ke)達(da)幾米(mi)(mi)到幾十(shi)米(mi)(mi)，且(qie)與距離(li)無關。雷達(da)在(zai)洪水監(jian)測(ce)、海冰監(jian)測(ce)、土壤濕度調查、森林資(zi)源(yuan)清(qing)查、地質調查等方面(mian)也顯示出了很好的(de)(de)(de)應(ying)用潛力。