[科普中国]-雷达

概述

雷达（Radar）是Radio Detection and Ranging缩写的音译，即“无线电探测与测距”，它是利用目标对电磁波的反射或散射现象对目标进行检测、定位、跟踪、成像与识别的。雷达是集中了现代电子科学技术各种成就的高科技系统。目前已成功地应用于地面（含车载）、舰载、机载、星载等方面。这些雷达已经和正在执行着各种军事和民用任务。1

雷达的发展1904年4月30日，德国的Christian Huelsmeyer申请了一项名为telenobiloscope的专利。这是一个利用电波来探测远处金属物体的发射一接收机系统。Telemobiloscope设计用来防止轮船之间的碰撞，但该系统最初没有考虑测距功能。1927年，Hans E，Hollmann在对Huelsmeyer的装置进行改进的基础上，制造了第一部厘米波段的发射一接收机。它便是“微波”通信系统的“鼻祖”。Hollmann等三人完善了该系统，使得该系统可以探测到8 km远的轮船和30 km远、500 m高空飞行的飞机。以后，上述系统分别形成了舰载（Seelakt）和地基（Freya）两个系统的雷达。该阶段被视为雷达的雏形阶段。

在雷达的早期发展阶段，美国在1922年利用连续波干涉雷达检测到木船，1933年首次利用连续波干涉雷达检测到飞机，1934年美国海军开始研究脉冲雷达，1935年英国开始研究脉冲雷达，1936年首个警戒雷达投入使用，1937--1938年大量CH型号雷达站投入使用，1938年美国研制出第一台火炮控制雷达，1944年能够自动跟踪飞机的雷达研制成功，1945年能够消除背景干扰，显示运动目标的技术使雷达功能进一步完善。在整个第二次世界大战期间，雷达成了电磁场理论最活跃的部分。

20世纪60年代以来，由于航空和航天技术的15-速发展，以及利用雷达探测飞机、导弹、卫星等的需要，对雷达的作用距离、测量精度、分辨率等性能有了更高要求，同时由于发展反弹道导弹、空间卫星探测和监视、军用对地侦察、民用遥感等。使得一些关键技术在雷达中得到应用。如脉冲压缩技术、脉冲多普勒（PD）和动目标检测（MTD）、有源相控阵技术、合成孔径/逆合成孔径雷达技术、超宽带雷达技术（UWB）、高频超视距雷达技术（OTHR）、双/多基地雷达技术、综合脉冲与孔径雷达技术、MIMO雷达系统、外辐射源雷达、网络雷达系统等。1

分类现代雷达种类繁多，分类的方式也比较复杂。

（1）按雷达用途分为：预警雷达、搜索警戒雷达、引导指挥雷达、炮瞄雷达、测高雷达、战场监视雷达、机载雷达、气象雷达、航行管制雷达、导航雷达以及防蝗、敌我识别雷达等。

（2）按雷达信号形式分为：脉冲雷达、连续波雷达、脉冲压缩雷达、噪声雷达和频率捷变雷达等。

（3）按角跟踪方式分为：单脉冲雷达、圆锥扫描雷达和隐蔽扫描雷达。

（4）按测量目标的参数分为：测高雷达、两坐标雷达、三坐标雷达和敌我识别雷达等。

（5）按采用的技术和信号处理的方式分为：各种分集制雷达（例如，频率分集、极化分集等）、相参积累和非相参积累雷达、动目标显示（moving target indication，MTI）雷达、动目标检测（movingtarget detection，MTD）雷达、脉冲多普勒雷达、合成孔径雷达、边扫描边跟踪（track while scan，TWS）雷达等。

（6）按天线扫描方式分为：机械扫描雷达和电扫描雷达等。

（7）按雷达频段分为：高频超视距雷达、微波雷达、毫米波雷达和激光雷达等。

（8）按雷达工作平台分为：地基、机载、天基、舰载等。1

基本原理雷达是利用目标对电磁波的反射（又称二次散射）现象来发现目标并测定其位置及其他相关信息的。由雷达发射机产生的电磁能，经收发开关后传输给天线，再由天线将此电磁能定向辐射于大气中，电磁能在大气中以光速（约m/s）传播。如果目标恰好位于定向天线的波束内，则它将要截取一部分电磁能，目标将被截取的电磁能向各方向散射，其中部分散射的能量朝向雷达接收方向。雷达天线搜集到这部分散射的电磁波后，就经传输线和收发开关反馈给接收机，接收机将这微弱的信号放大并经信号处理后即可获取所需信息，并将结果送至终端显示。1