(一)什么叫雷达
雷达,是发射无线电波,利用物体对电波反射的特性来发现目标并测定目标位置(距离、速度、高度和方位)的电子装置。雷达一词是英文(RADAR) 的译音,而(RADAR)是“RadioDetectionandRanging(无线电测向与测距) 的缩写。中文为雷达译音,无实际意义。本文讲的雷达主要是讲的军用雷达。
世界上第一部雷达是英国人 R·A 沃森一瓦特于 1936 年设计的“本士链” 对空警戒雷达,首次部署在英国泰晤士河附近。当时,该雷达频率为 22~28 兆赫兹,对飞机的探测距离为 250 公里。
1938 年英国研制成功了用于对海搜索的机载雷达。同年,美国海军研制成功第一部舰载警戒雷达,首次装备“纽约”号战列舰,对飞机探测距离达137 公里,对舰艇的探测距离为 20 公里左右。到 1941 年,英国部署了大量的对空警戒雷达,沿海岸构成了完整的雷达警戒网。在第二次世界大战期间, 雷达得到了迅速发展,苏联、德国、日本等国都相继研制出各种类型的雷达。战后以来,随着电子工业的飞速发展,雷达更新换代越来越快,许多新体制, 新类型的雷达不断涌现。目前雷达已成为,地面、飞机、舰船、卫星、导弹等平台和武器重要探测和制导装备,成为现代战争中,陆战、空战、海战乃至空间战争不可缺少的技术兵器。
典型的雷达,是脉冲雷达,主要由无线收发转换开关、发射机、接收机、定时器、显示器、电源等部分组成,见图 12-1。
图 12-1 雷达的组成
发射机产生强功率高频振荡脉冲。具有方向性的无线,将这种高频振荡转变成束状的电磁波(简称波束),以光速在空间传播。电磁波在传播过程中遇到目标时,目标受到激励而产生二次幅射,二次幅射中的一小部分电磁波返回雷达,为无线所收集,称为回波信号。接收机将回波信号放大或变频后,送到显示器上显示,从而探测到目标的存在。为了使雷达能够在各个方向的广阔空域内搜索、发现和跟踪目标,通常采用转动天线或电子控制波束扫瞄的方法,使天线的定位波柬以一定的方式在空中扫瞄。定时器用于控制雷达各个部分保持同步工作。收发转换开关可使用一幅天线兼发射和接收之
用。电源供给雷达需要的电能。
目标的距离是根据电磁波从雷达传播到目标,所需要的时间(即回波信号到达时间的一半)和光速(每秒 30 万公里相乘而得的。)目标的方位角和仰角是利用无线波束的指向特性测定的。根据目标距离和仰角,可测定目标的高度,当月标与雷达之间存在相对运动时,雷达接收到目标回波的频率就会产生变化。这种频移称为“多普勒频移”,它的数值与目标运动速度的径向分量成正比,据此,即可测定目标的径向速度。
以上说明了雷达的组成和运用原理。
根据雷达发射的工作原理和无线电波的波长,可以把雷达分为:
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米波雷达。也称为超短波雷达,工作波长在 1~10 米,工作频率为300~30
兆赫兹。地面警戒雷达多选用这一波段。其主要特点是雷达天线体积庞大,发射功能也大,作用距离远,工作稳定,受气象影响小。但比较笨重,测距精度较低。
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分米波雷达。工作彼长在 10~100 厘米,工作频率为 3000~300
兆赫兹。选用这一波段的多为炮瞄雷达、警戒雷达、引导雷达。
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厘米波雷达。工作波长在 1~10
厘米,相应工作频率在30000~3000兆赫兹。各种火控雷达多集中在这一波段。一般炮瞄雷达工作在 10,3,2厘米波段,导弹制导雷达工作在 10,5,3 厘米波段,截击瞄准雷达和轰炸瞄准雷达工作在 3,2 厘米波段,导航雷达工作在 5 厘米波段。
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毫米波雷达。工作波长为 1~10 毫米,相应工作频率为 30 万~3
万兆赫兹。主要用于导弹、灵巧炸弹、子母弹的制导等,其主要特点是体积小,重量轻,测定目标坐标精度高,但受气象影响较大。
雷达按不同的任务和用途、架设的位置等可分为不同类型。按雷达所担负的不同任务分为:
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警戒雷达。对空情报雷达,对海警戒雷达、机载预警雷达、超视距雷达、弹道导弹预警雷达等。
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武器控制雷达。炮瞄雷达、导弹制导雷达、鱼雷攻击雷达、机载截机雷达、机载轰炸雷达、未制导雷达、弹道导弹跟踪雷达等。
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侦察雷达。战场侦察雷达、炮位侦察校射雷达、活动目标侦察校射雷达、侦察与地形显示雷达等。
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航海保障雷达。航行雷达、航海雷达、地形跟踪与地物回避雷达、着陆(海)雷达等。
有些雷达还装有雷达敌我识别系统,用于制定所发射目标的敌我属性。
- 气象观测用的气象雷达。测雨雷达、测云雷达、测风雷达。
按照雷达架设的位置,可分为地面雷达、机载雷达、舰载雷达、弹载雷达、航天雷达、气球载雷达等。
按照发射信号形式不同,可分为:脉冲雷达、连续波雷达、脉冲压缩雷达等。
按照天线波束扫瞄控制方式不同,可分为:机械扫瞄雷达、机电扫瞄雷达,频扫瞄雷达和相控阵雷达等。
根据《中国大百科全书》军事卷预测,雷达的发展趋势是:雷达的工作频段将继续向电磁频谱的两端扩张;应用微电子学和固体技术的成果,将实现雷达的小型化;用计算机管理和控制的雷达,将实现操作、校准、性能和故障控制的自动化;并发展适应抗干扰技术;在中小型地面、舰载、机载雷
达中,相控阵技术将获得广泛应用,以实现雷达的多功能;将提高雷达对目标实际形象、尺寸大小、运动姿态和诱饵识别能力,增强雷达抗核袭击和抗反幅射导弹摧毁能力;并将发展新的雷达体制,如多基地雷达、无源雷达、扩频雷达、噪声雷达等。