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起源

雷(lei)(lei)達的出(chu)現(xian)，是(shi)由于一戰(zhan)(zhan)期(qi)間當時(shi)(shi)英國(guo)和德國(guo)交戰(zhan)(zhan)時(shi)(shi)，英國(guo)急需一種能探測空(kong)中金屬物體的雷(lei)(lei)達（技術(shu)(shu)）能在反空(kong)襲戰(zhan)(zhan)中幫(bang)助搜尋德國(guo)飛機。二戰(zhan)(zhan)期(qi)間，雷(lei)(lei)達就已經出(chu)現(xian)了地對空(kong)、空(kong)對地（搜索）轟炸、空(kong)對空(kong)（截擊）火控、敵我識(shi)別(bie)功(gong)能的雷(lei)(lei)達技術(shu)(shu)。

二戰以后，雷達(da)發展了單脈(mo)沖角度跟(gen)蹤、脈(mo)沖多普勒信號處理、合(he)成孔徑(jing)和脈(mo)沖壓縮的(de)(de)高分辨率、結合(he)敵(di)我識(shi)別的(de)(de)組合(he)系統、結合(he)計(ji)算機的(de)(de)自(zi)動火控系統、地(di)形回避(bi)和地(di)形跟(gen)隨、無源(yuan)或有源(yuan)的(de)(de)相位陣(zhen)列、頻率捷(jie)變、多目標探(tan)測與(yu)跟(gen)蹤等新的(de)(de)雷達(da)體制。

后來(lai)隨著微(wei)電子等各個領域科(ke)學進(jin)步，雷(lei)達(da)(da)技術的(de)不斷(duan)(duan)發(fa)展(zhan)，其內涵和研究內容都在不斷(duan)(duan)地拓展(zhan)。雷(lei)達(da)(da)的(de)探(tan)(tan)測(ce)手段已經由(you)從前的(de)只有(you)雷(lei)達(da)(da)一種探(tan)(tan)測(ce)器發(fa)展(zhan)到(dao)了紅外光(guang)、紫外光(guang)、激光(guang)以及(ji)其他光(guang)學探(tan)(tan)測(ce)手段融合協作。

當代(dai)雷達的(de)同(tong)時多功能(neng)的(de)能(neng)力使得戰場指揮員(yuan)在各(ge)種不(bu)同(tong)的(de)搜索/跟蹤(zong)模式下對(dui)目標(biao)進行(xing)(xing)掃描(miao)，并對(dui)干(gan)擾(rao)誤差(cha)進行(xing)(xing)自動修(xiu)正，而且大(da)多數的(de)控制功能(neng)是在系(xi)統內部完(wan)成(cheng)的(de)。

自動目標識(shi)別(bie)則可使武器系(xi)統最大限度(du)地發(fa)揮作用(yong)，空中預警(jing)機和JSTARS這樣的(de)具(ju)有戰(zhan)場敵(di)我識(shi)別(bie)能力的(de)綜合雷達系(xi)統實(shi)際上(shang)已經成為了未來戰(zhan)場上(shang)的(de)信息指揮中心(xin)。

發展歷史

1842年，奧地利物理學家多(duo)(duo)普(pu)勒(le)（Christian Andreas Doppler）率先(xian)提出利用多(duo)(duo)普(pu)勒(le)效應的多(duo)(duo)普(pu)勒(le)式雷(lei)達。

1864年，英國物理(li)學家麥克斯韋（James Clerk Maxwell）推導出可計算電磁波特(te)性(xing)的公式。

1886年，德(de)國物(wu)理學家赫茲（Heinerich Hertz）展開研究無(wu)線電波的一系列實驗。

1888年(nian)赫茲成(cheng)功利用儀器(qi)產生無線電波。

1897年(nian)湯(tang)姆遜（JJ Thomson）展開對真(zhen)空管內陰極射線的研(yan)究。

1904年侯斯美爾（Christian Hülsmeyer）發(fa)明電動鏡（telemobiloscope），是利用無線電波(bo)回聲探測(ce)的裝置，可防止海(hai)上船舶相(xiang)撞。

1906年德(de)弗瑞(rui)斯(si)特（De Forest Lee）發明真空三極管(guan)，是(shi)世界上(shang)第一種可放大信號的(de)主動電子元件(jian)。

1916年馬可尼（ Marconi）和富蘭克林(lin)（Franklin）開始研究(jiu)短(duan)波信(xin)號反射。

1917年羅(luo)伯(bo)特(te)·沃特(te)森(sen)·瓦特(te)（Robert Watson-Watt）成功設(she)計雷暴定位裝置(zhi)。

1922年馬可尼在美國電氣及(ji)無線電工程師學會（American Institutes of Electrical and Radio Engineers）發表(biao)演說，題目是(shi)可防止船只相撞的平面角雷達。

1922年美國泰(tai)勒和楊建議(yi)在(zai)兩艘軍艦(jian)上裝(zhuang)備高頻(pin)發射機和接收機以搜(sou)索敵艦(jian)。

1924年英(ying)國(guo)(guo)阿普利(li)頓和(he)巴尼特通過(guo)電離層反射無線電波(bo)測量賽（ionosphere）的高度。美國(guo)(guo)布萊爾和(he)杜夫用脈沖波(bo)來測量亥維塞層。

1925年貝爾德（John L. Baird）發明(ming)機動(dong)式電視（現代電視的前身）。

1925年伯烈特（Gregory Breit）與杜武（Merle Antony Tuve）合作，第一次成功使(shi)用(yong)雷達，把從電離層(ceng)反射(she)回(hui)來(lai)的無線電短脈沖顯(xian)示在陰極射(she)線管上。

1931年美(mei)國海軍(jun)研(yan)(yan)究實驗(yan)室利用(yong)拍(pai)頻原理(li)研(yan)(yan)制雷達，開(kai)始讓發射機發射連(lian)續(xu)波(bo)，三年后改用(yong)脈沖波(bo)。

1935年法國古頓(dun)研制出用磁控管產生16厘米波(bo)長的信號，可以(yi)在霧(wu)天或黑夜發(fa)現其他船只。這是雷達和平利用的開始。

1935年英國羅伯特·沃特森·瓦特發(fa)明第(di)一(yi)臺實(shi)用雷達(da)。

1936年1月(yue)英國(guo)(guo)羅伯特·沃(wo)特森(sen)·瓦特在索夫(fu)克海(hai)岸架起了(le)英國(guo)(guo)第一個(ge)雷達站。英國(guo)(guo)空軍(jun)又(you)增設了(le)五個(ge)，它們在第二次世界大戰(zhan)中(zhong)發揮(hui)了(le)重要(yao)作(zuo)用(yong)。

1937年馬可尼公司替(ti)英國加(jia)建(jian)20個鏈向雷達站(zhan)。

1937年(nian)美國第一個軍艦雷達XAF試驗成功。

1937年(nian)瓦里安兄弟（Russell and Sigurd Varian）研制成高功率微(wei)波振蕩器，又稱速調管（klystron）。

1939年布特(te)（Henry Boot）與蘭特(te)爾(er)（John T. Randall）發明電子管，又(you)稱共振穴磁(ci)控管（resonant-cavity magnetron ）。

1941年蘇聯最早在飛機上(shang)裝備(bei)預警雷達(da)。

1943年美國麻省理工(gong)學(xue)院研制出機載雷達平(ping)面位置指示器，預(yu)警(jing)雷達。

1944年馬可尼公司成(cheng)功設計、開發并生產(chan)「布袋式(shi)」（Bagful）系統，以及「地氈式(shi)」（Carpet）雷達(da)干擾系統。前者(zhe)用來截取德國的(de)(de)無線電通訊，而后者(zhe)則(ze)用來裝(zhuang)備英國皇家空軍（RAF）的(de)(de)轟炸(zha)機隊。

1945年二次大(da)戰結束后，全(quan)憑裝(zhuang)有特別設計(ji)的(de)真空管──磁控管的(de)雷達，盟軍得以打敗德國。

1947年(nian)美(mei)國貝爾電話實驗(yan)室研制出線(xian)性調頻(pin)脈沖雷達。

50年(nian)代中期美國裝(zhuang)備了超距預警(jing)雷達系統，可(ke)以(yi)探尋超音(yin)速(su)飛機。不久又(you)研制出脈沖多(duo)普勒雷達。

1959年美國通用(yong)電器公司研制出彈(dan)道(dao)導彈(dan)預警(jing)雷達系統，可發跟蹤(zong)3000英里外，600英里高(gao)的導彈(dan)，預警(jing)時間(jian)為20分鐘。

1964年美國裝置了(le)第一個空(kong)間(jian)軌道監(jian)(jian)視雷達(da)，用于監(jian)(jian)視人造地球衛星或(huo)空(kong)間(jian)飛行(xing)器。

1971年加拿大伊朱卡(ka)等3人發明全(quan)息矩陣(zhen)雷達。與此同時(shi)，數(shu)字雷達技術在美國出(chu)現。

1993年美(mei)國曼徹斯特市德雷爾·麥吉(ji)爾發明(ming)了多塔查克超(chao)智(zhi)能(neng)雷達。

工作原理

各種雷達的(de)具體用(yong)途(tu)和(he)結構不盡(jin)相同，但基本形式是一(yi)致的(de)，包括:發(fa)(fa)射(she)機、發(fa)(fa)射(she)天線、接收(shou)機、接收(shou)天線，處(chu)理部分以及顯示(shi)器。還有電源設(she)(she)備(bei)、數據錄取設(she)(she)備(bei)、抗干擾(rao)設(she)(she)備(bei)等輔助設(she)(she)備(bei)。

雷達(da)(da)所起的(de)作用跟(gen)眼睛(jing)和(he)耳朵(duo)相(xiang)似，當然，它(ta)不再(zai)是(shi)(shi)大自然的(de)杰(jie)作，同(tong)時，它(ta)的(de)信息載體(ti)是(shi)(shi)無(wu)線(xian)(xian)電(dian)波(bo)。 事實上(shang)，不論(lun)是(shi)(shi)可見光或是(shi)(shi)無(wu)線(xian)(xian)電(dian)波(bo)，在本質上(shang)是(shi)(shi)同(tong)一種東(dong)西，都是(shi)(shi)電(dian)磁(ci)波(bo)，在真空中傳播的(de)速度都是(shi)(shi)光速C，差別(bie)在于它(ta)們(men)各自的(de)頻率(lv)和(he)波(bo)長不同(tong)。其原(yuan)理(li)是(shi)(shi)雷達(da)(da)設備(bei)的(de)發射機通(tong)過(guo)天線(xian)(xian)把電(dian)磁(ci)波(bo)能量射向(xiang)空間某(mou)一方(fang)向(xiang)，處在此方(fang)向(xiang)上(shang)的(de)物(wu)體(ti)反(fan)射碰(peng)到(dao)的(de)電(dian)磁(ci)波(bo)；雷達(da)(da)天線(xian)(xian)接收此反(fan)射波(bo)，送(song)至(zhi)接收設備(bei)進行處理(li)，提取有關(guan)該物(wu)體(ti)的(de)某(mou)些信息（目標物(wu)體(ti)至(zhi)雷達(da)(da)的(de)距離(li)，距離(li)變化率(lv)或徑向(xiang)速度、方(fang)位、高度等）。

測量速度原(yuan)理(li)是(shi)雷(lei)(lei)(lei)達(da)(da)根(gen)據(ju)(ju)自(zi)身和(he)目(mu)標(biao)(biao)之間(jian)(jian)有相對運動產(chan)生的(de)(de)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)多(duo)普勒效應。雷(lei)(lei)(lei)達(da)(da)接收(shou)到(dao)的(de)(de)目(mu)標(biao)(biao)回(hui)波(bo)(bo)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)與雷(lei)(lei)(lei)達(da)(da)發射頻(pin)(pin)率(lv)(lv)不(bu)同(tong)(tong)，兩者的(de)(de)差值(zhi)稱為多(duo)普勒頻(pin)(pin)率(lv)(lv)。從多(duo)普勒頻(pin)(pin)率(lv)(lv)中(zhong)可提取的(de)(de)主要(yao)信息之一是(shi)雷(lei)(lei)(lei)達(da)(da)與目(mu)標(biao)(biao)之間(jian)(jian)的(de)(de)距離變化(hua)率(lv)(lv)。當目(mu)標(biao)(biao)與干擾(rao)雜波(bo)(bo)同(tong)(tong)時存在于雷(lei)(lei)(lei)達(da)(da)的(de)(de)同(tong)(tong)一空間(jian)(jian)分辨單(dan)元內時，雷(lei)(lei)(lei)達(da)(da)利(li)用(yong)它們之間(jian)(jian)多(duo)普勒頻(pin)(pin)率(lv)(lv)的(de)(de)不(bu)同(tong)(tong)能從干擾(rao)雜波(bo)(bo)中(zhong)檢測和(he)跟(gen)蹤(zong)目(mu)標(biao)(biao)。測量目(mu)標(biao)(biao)方位原(yuan)理(li)是(shi)利(li)用(yong)天線(xian)的(de)(de)尖銳(rui)方位波(bo)(bo)束，通過(guo)測量仰角靠窄(zhai)的(de)(de)仰角波(bo)(bo)束，從而(er)根(gen)據(ju)(ju)仰角和(he)距離就能計(ji)算出目(mu)標(biao)(biao)高度。

測(ce)量距(ju)離原理是測(ce)量發(fa)射(she)脈(mo)沖與回波(bo)脈(mo)沖之間(jian)的(de)時(shi)間(jian)差，因電磁波(bo)以光(guang)速傳播，據(ju)此就能換(huan)算成雷(lei)達與目標的(de)精確距(ju)離。

分類

雷(lei)(lei)達(da)(da)(da)(da)的種類(lei)繁多，分(fen)類(lei)的方法也非常(chang)復(fu)雜。一般為軍用(yong)雷(lei)(lei)達(da)(da)(da)(da)。通(tong)常(chang)可以按(an)照雷(lei)(lei)達(da)(da)(da)(da)的用(yong)途分(fen)類(lei)，如(ru)預警(jing)雷(lei)(lei)達(da)(da)(da)(da)、搜(sou)索(suo)警(jing)戒雷(lei)(lei)達(da)(da)(da)(da)、引導指揮雷(lei)(lei)達(da)(da)(da)(da)、炮瞄(miao)雷(lei)(lei)達(da)(da)(da)(da)、測高(gao)(gao)雷(lei)(lei)達(da)(da)(da)(da)、戰(zhan)場監(jian)視雷(lei)(lei)達(da)(da)(da)(da)、機載雷(lei)(lei)達(da)(da)(da)(da)、無(wu)線電測高(gao)(gao)雷(lei)(lei)達(da)(da)(da)(da)、雷(lei)(lei)達(da)(da)(da)(da)引信、氣象雷(lei)(lei)達(da)(da)(da)(da)、航行管制雷(lei)(lei)達(da)(da)(da)(da)、導航雷(lei)(lei)達(da)(da)(da)(da)以及防撞(zhuang)和敵(di)我(wo)識別雷(lei)(lei)達(da)(da)(da)(da)等。

1.按照雷達信號形式分類，有(you)脈沖雷達、連續(xu)波(bo)雷達、脈部(bu)壓縮雷達和頻率捷變雷達等。

2.按(an)照角(jiao)跟(gen)蹤(zong)方式(shi)分(fen)類，有(you)單脈沖雷(lei)達、圓(yuan)錐掃描雷(lei)達和(he)隱蔽圓(yuan)錐掃描雷(lei)達等。

3.按照目標(biao)(biao)(biao)測量的參數分類，有測高(gao)雷(lei)(lei)達(da)、二坐標(biao)(biao)(biao)雷(lei)(lei)達(da)、三(san)坐標(biao)(biao)(biao)雷(lei)(lei)達(da)和敵我識對(dui)雷(lei)(lei)達(da)、多站雷(lei)(lei)達(da)等。

4.按照雷(lei)(lei)達(da)采用的(de)技術和(he)信號處理的(de)方式有相(xiang)參積(ji)累(lei)和(he)非相(xiang)參積(ji)累(lei)、動目標(biao)顯(xian)示、動目標(biao)檢測(ce)、脈沖多(duo)普勒雷(lei)(lei)達(da)、合成孔徑雷(lei)(lei)達(da)、邊掃描邊跟蹤(zong)雷(lei)(lei)達(da)。

5.按(an)照天(tian)線掃(sao)描方式(shi)分(fen)類，分(fen)為機械掃(sao)描雷(lei)達、相(xiang)控(kong)陣雷(lei)達等。

6.按雷(lei)達(da)(da)頻(pin)段(duan)分，可(ke)分為超視距雷(lei)達(da)(da)、微波雷(lei)達(da)(da)、毫米(mi)波雷(lei)達(da)(da)以(yi)及激光(guang)雷(lei)達(da)(da)等。

其(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)，相(xiang)(xiang)控(kong)(kong)陣(zhen)(zhen)雷(lei)達(da)又稱作(zuo)相(xiang)(xiang)位(wei)(wei)陣(zhen)(zhen)列雷(lei)達(da)，是一(yi)(yi)種以改變雷(lei)達(da)波相(xiang)(xiang)位(wei)(wei)來改變波束(shu)方向的雷(lei)達(da)，因為是以電子方式(shi)控(kong)(kong)制(zhi)波束(shu)而非傳統的機械轉動天線面方式(shi)，故又稱電子掃描雷(lei)達(da)相(xiang)(xiang)控(kong)(kong)陣(zhen)(zhen)技(ji)術，早(zao)在30年(nian)代(dai)(dai)后(hou)期就已(yi)(yi)經出現。1937年(nian)，美(mei)國首先開始(shi)這(zhe)項(xiang)研(yan)究工作(zuo)。但(dan)一(yi)(yi)直到50年(nian)代(dai)(dai)中(zhong)(zhong)(zhong)期才研(yan)制(zhi)出2部實(shi)用型艦載相(xiang)(xiang)控(kong)(kong)陣(zhen)(zhen)雷(lei)達(da)。80年(nian)代(dai)(dai)，相(xiang)(xiang)控(kong)(kong)陣(zhen)(zhen)雷(lei)達(da)由于具有(you)很多(duo)獨特(te)的優(you)點(dian)，得到了(le)(le)更進一(yi)(yi)步的應用。在已(yi)(yi)裝備和正(zheng)在研(yan)制(zhi)的新一(yi)(yi)代(dai)(dai)中(zhong)(zhong)(zhong)、遠程防空導彈武器系(xi)(xi)統中(zhong)(zhong)(zhong)多(duo)采用多(duo)功能(neng)相(xiang)(xiang)控(kong)(kong)陣(zhen)(zhen)雷(lei)達(da)，它已(yi)(yi)成為第三(san)代(dai)(dai)中(zhong)(zhong)(zhong)、遠程防空導彈武器系(xi)(xi)統的一(yi)(yi)個(ge)重要標志。從而，大大提高了(le)(le)防空導彈武器系(xi)(xi)統的作(zuo)戰(zhan)性能(neng)。在21世紀(ji)，相(xiang)(xiang)控(kong)(kong)陣(zhen)(zhen)雷(lei)達(da)隨著科(ke)技(ji)的不斷發展(zhan)和現代(dai)(dai)戰(zhan)爭(zheng)兵器的特(te)點(dian)，其(qi)制(zhi)造和研(yan)究將(jiang)會更上一(yi)(yi)層樓。

波段劃分

最早用于(yu)搜索雷達的(de)電磁(ci)波(bo)(bo)波(bo)(bo)長度為(wei)23cm，這一(yi)波(bo)(bo)段(duan)被定(ding)(ding)義為(wei)L波(bo)(bo)段(duan)（英(ying)語Long的(de)字頭(tou)），后來這一(yi)波(bo)(bo)段(duan)的(de)中(zhong)心(xin)波(bo)(bo)長度變為(wei)22cm。 當波(bo)(bo)長為(wei)10cm的(de)電磁(ci)波(bo)(bo)被使用后，其波(bo)(bo)段(duan)被定(ding)(ding)義為(wei)S波(bo)(bo)段(duan)(英(ying)語Short的(de)字頭(tou)，意(yi)為(wei)比原有波(bo)(bo)長短的(de)電磁(ci)波(bo)(bo)）。

在主要(yao)使用(yong)3cm電(dian)磁波的(de)火控雷達出現后，3cm波長的(de)電(dian)磁波被稱(cheng)為(wei)X波段，因為(wei)X代(dai)表坐標上的(de)某點(dian)。

為(wei)(wei)了結(jie)合X波(bo)段(duan)和S波(bo)段(duan)的(de)(de)優點，逐漸出現了使用中(zhong)心(xin)波(bo)長(chang)為(wei)(wei)5cm的(de)(de)雷(lei)達(da)，該波(bo)段(duan)被稱為(wei)(wei)C波(bo)段(duan)（C即Compromise，英(ying)語“結(jie)合”一(yi)詞的(de)(de)字頭）。

在英國人之后，德國人也(ye)開始獨立(li)開發(fa)自己的(de)雷達，他們(men)選(xuan)擇1.5cm作為(wei)自己雷達的(de)中心波(bo)長(chang)。這一波(bo)長(chang)的(de)電磁波(bo)就被(bei)稱為(wei)K波(bo)段（K = Kurz，德語中“短”的(de)字(zi)頭）。

“不幸”的(de)是，德(de)國人以其日(ri)爾曼民族特有(you)的(de)“精確性(xing)”選擇的(de)波(bo)(bo)長可以被水(shui)蒸氣(qi)(qi)強烈吸收(shou)。結(jie)果這一波(bo)(bo)段(duan)的(de)雷達(da)不能在雨中和有(you)霧的(de)天氣(qi)(qi)使(shi)(shi)用(yong)。戰后設計的(de)雷達(da)為(wei)(wei)了避免(mian)這一吸收(shou)峰，通(tong)常使(shi)(shi)用(yong)頻(pin)率(lv)略高于K波(bo)(bo)段(duan)的(de)Ka波(bo)(bo)段(duan)（Ka，即英語K－above的(de)縮寫，意為(wei)(wei)在K波(bo)(bo)段(duan)之(zhi)上(shang)）和略低（Ku，即英語K－under的(de)縮寫，意為(wei)(wei)在K波(bo)(bo)段(duan)之(zhi)下）的(de)波(bo)(bo)段(duan)。

最(zui)后，由(you)于最(zui)早的(de)雷(lei)達使(shi)用的(de)是米(mi)波，這一(yi)波段被稱為(wei)P波段（P為(wei)Previous的(de)縮(suo)寫，即英(ying)語“以(yi)往”的(de)字頭）。

該系(xi)統(tong)十分(fen)繁瑣、而且(qie)使用不便。終于被一個以實(shi)際(ji)波長劃(hua)分(fen)的(de)波分(fen)波段系(xi)統(tong)取代，這兩個系(xi)統(tong)的(de)換(huan)算如下。

原 P波段 = 現 A/B波段

原 L波段 = 現 C/D 波段

原 S波段(duan) = 現 E/F 波段(duan)

原 C波段 = 現(xian) G/H 波段

原 X波(bo)段 = 現(xian) I/J 波(bo)段

原(yuan) K波(bo)(bo)段 = 現(xian) K 波(bo)(bo)段

應用

雷(lei)達(da)(da)的(de)優點是(shi)白天黑(hei)夜(ye)均能(neng)探(tan)測遠距(ju)離(li)(li)的(de)目標(biao)，且(qie)不受霧、云和(he)雨的(de)阻擋，具有全天候、全天時(shi)的(de)特(te)點，并有一定的(de)穿透(tou)能(neng)力(li)。因(yin)此，它不僅成為軍事上必不可(ke)(ke)少的(de)電子裝備，而且(qie)廣(guang)泛應用于社會(hui)經濟(ji)發展(zhan)(如氣象預(yu)報、資(zi)源探(tan)測、環境監測等)和(he)科學研究(天體研究、大(da)氣物理、電離(li)(li)層結構研究等)。星載和(he)機(ji)載合成孔徑雷(lei)達(da)(da)已(yi)經成為當今遙感(gan)中十分重(zhong)要的(de)傳感(gan)器。以(yi)地面為目標(biao)的(de)雷(lei)達(da)(da)可(ke)(ke)以(yi)探(tan)測地面的(de)精確形狀(zhuang)。其空間分辨(bian)力(li)可(ke)(ke)達(da)(da)幾米到幾十米，且(qie)與距(ju)離(li)(li)無關。雷(lei)達(da)(da)在洪水監測、海(hai)冰監測、土壤(rang)濕度調查(cha)、森林資(zi)源清查(cha)、地質調查(cha)等方(fang)面也(ye)顯示出了很好的(de)應用潛力(li)。