雷达(Radar,无线电探测与定位)
第二次世界大战中,无线电应用的另一重要成果是雷达。当时研制成功的雷达可以在 10-5 秒内的极短时间里,发射微波并测定被目的物反射回来电波的时间,由此探测出远方目标的方位、速度和距离。
雷达的研究始于 1925 年美国的布里特(Bright)用无线电波进行了测量
电离层高度的实验。早在 1897 年,波波夫在进行无线电实验时,就发现电磁
波被船反射回来的现象。到 20 世纪 30 年代初,有人发现从地面发射的电磁波,会被空中飞行的飞机反射回来。
1934 年,英国皇家空军科学部长 E.H.维布里斯向皇家物理研究所无线电部主任瓦特森-瓦特(R.A.waston-Watt 1892—1937)询问可否有一种能杀人的“死光”,瓦特森-瓦特讲不可能有死光,但可以用一种电磁波探测敌机。随后瓦特森-瓦特向皇家空军提交了一份题为“用雷达探测飞机”的报告。空军对此十分重视,将报告列为“绝密”,并于第二年开始研究雷达。
在雷达技术中不使用超短波(厘米波)就无法进行精确的测定,它涉及到超短波的产生、放大、检波及与此相应的电子线路等一系列技术问题。在英国,为了反对纳粹德国的战争威胁,卢瑟福的学生们全力以赴地开发了能够产生超短波的元件磁控管。在此基础上,皇家空军很快地研制成功使用波长为 1.5 厘米电磁波的雷达。1938 年在英国东海岸布署了防空雷达网, 1940 年,英国已经研制成功投弹瞄准雷达 GH2S 系统,用于指挥飞机投弹,同时还研制成功了地面指挥截击雷达、夜间防空雷达、对空射击雷达等。
同一时期,美国的泰勒(A. H. Taylor 1879—1961)提出了使用连续波的雷达捕捉敌机飞行动向的方法(多普勒雷达)。这一方法很快被美国陆军开发成功,但并不实用,于是进而研究用脉冲波代替连续波的雷达, 1936 年完成了 ISCR268 型雷达系统。1940 年美国得知英国已开发出起振波长 10 厘米、功率 20 千瓦的大功率磁控管,军部立即责令 MIT 的放射研究所全力对此进行研究,很快即完成了陆军用的 AI 型雷达、海军用的 SER520、SCR720 型防空雷达以及与高射炮连动的 SCR584 型雷达。
英美还联合研制成功了发射频率高达 1 万兆赫的 H2X 系统,可以发射更为细锐的电磁波射束,使瞄准更为精确。纳粹德国在 30 年代即开始研究船舶
和飞机的探测系统, 1939 年完成了对入侵飞机和船舶的报警系统, 1944 年又开发成功了用于高射炮瞄准用的雷达。但由于德国致力于研究导弹,对雷达的研究投入经费严重不足,使战争期间使用的雷达系统远落后于同盟国。
战后雷达除了军用外,在民用如航空、海运、交通管制、地图绘制、天文观测、气象观测等众多领域得到应用。