浅析现有雷达种类
作者:刘炳涛
现如今,雷达技术已经日趋成熟且种类繁多,功能各异。随着新技术的发展和应用,雷达衍生出了各种形式。雷达的工作原理是靠发射探测脉冲和接收目标的回波发现目标,而与雷达有关的理论最先由多普勒在1842年提出,利用多普勒效应侦查目标。而后马克斯威尔在1864年推导出了可计算电磁波特性的公式,1886年,赫兹展开一系列研究无线电波的实验,并在1888年成功利用仪器产生了无线电波。1897年,汤普森展开对真空管内阴极射线的研究。这些与电磁波相关的科技是雷达的最基本理论。
1904年克里斯蒂安•豪斯梅耶宣称他的“电动镜”可以传输音频,并能够接受到运动物体的回应。可以说,就是这位德国人奠定了这项技术。然而,在一战期间,德国军官们所注意的是无线电通讯。接下来雷达的出现就显得顺理成章了。1933年,鲁道夫•昆德提出毫米波长可能可以探测出水面船只及飞船的位置。两年后,威廉•龙格已经能够根据飞机自身所发出的信号计算出50公里以外的飞机位置所在,即使是在夜晚或者有雾的时候。
第二次世界大战中的不列颠战役成为雷达正式登场的舞台。法国的迅速陷落,使希特勒有理由相信只需通过空袭便能征服英国。在这一大规模的空战中,纳粹德国空军拥有的飞机数量远远超过了英国皇家空军。而英国在雷达方面有优势。1936年1月,W.瓦特在索夫克海岸架起了英国第一个雷达站。1938年,为保卫英格兰,用七部雷达组成“Chain Home”雷达网,雷达频率30兆赫。雷达网使德国轰炸机还没到达英吉利海峡即被发现,英国也因此取得了英伦空战的胜利。这场胜利也是第二次世界大战中较大的转折点之一。
之后四十年人们更加意识到雷达的重要作用,雷达也因此得到了不断发展,也分出了不同种类。
在上世纪四十年代初期,由于英国发明了谐振腔式磁控管,从而在先驱的VHF雷达发展的同时,产生了微波雷达发展的可能性。它开拓了发展L波段和S波段大型地面对空搜索雷达和X波段小型机载雷达的美好前景。1941年苏联最早在飞机上装备预警雷达。两年后美国麻省理工学院研制出机载雷达平面位置指示器,预警雷达。时至今日,雷达已成为各式飞机不可缺少的组成部分,是实施精确打击和自身防护的必要手段。
五十年代则标志着雷达进入了第二代。它在前两个十年发展的基础上扩展了工艺技术。雷达理论在此时也有了很大的进展。雷达理论的引入是雷达设计具有比以往更扎实的基础,使工程经验更具有信赖性。这个时期所发明的雷达理论概念如匹配滤波器、模糊函数、动目标显示理论已经被广大雷达工程师应用。
六十年代的标志是大型电控相控阵的出现以及六十年代后期开始的数字处理技术。六十年代后期,数字技术的日益成熟引起了雷达信号处理的革命。在以模拟技术为主的时代,雷达理论只能有限地应用,只有数字处理技术才使雷达理论付之于实践。为了对付敌人施放的有害干扰,雷达抗干扰技术也在六十年代有新的发展。
六十年代后期所兴起的数字处理技术,在七十年代得到了加速发展。这十年中,高分辨力脉冲压缩技术的实用性又前进了一大步,机载的飞机监视雷达方面也取得了巨大进步。
八十年代,雷达数字波束形成技术得以迅速发展,成为了提高雷达天线性能中最有希望的技术之一。雷达数字波束形成技术具有波束形成精度高、波束控制算法灵活、自适应能力强等显著特点。另一突破在于相控阵列雷达。普遍认为,千万量级阵元发射天线数字波束形成技术研究的相控阵列雷达,利用相控阵列雷达的优势与数字波束形成技术相结合,作为雷达收发机与外部空间的接口,实现空间滤波的设计概念取得的重大突破,满足了九十年代以后三坐标雷达,超视距雷达,各种战略战术雷达的作战要求。
军用雷达简介:雷达在军事上的应用极其广泛,可以说几乎没有一种武器系统不使用雷达的。目前,甚至小到步枪或炮弹头上也可以装上微型雷达来提高射击的准确性。 从历史上来看,雷达是在第二次世界大战初期,为了防空的需要而专门研制发展起来的。在无线电通信的基础上经过不断试验,搞出了第一部能够探测飞机的无线电设备,人们管它叫雷达。 可见,雷达是随着战争的需要而诞生的,它随着战争中各种新式武器的发展而发展。超音速喷气飞机、导弹、卫星出现以后,对雷达性能提出了愈来愈高的要求。由于雷达在各军兵种中的广泛使用,雷达的类型也愈来愈多了。军用雷达一般可以分为地面防空雷达、机载雷达、舰载雷达等几类。
地面防空雷达
地面防空雷达系统中的各种雷达,构成了一个严密的雷达网。它们肩负着国土防空的重任。其主要任务是:不间断地监视国境线外敌人飞机、导弹的活动情况,将入侵领空的敌飞机、导弹的情况报告给相关指挥机关及友邻部队,为上级指挥机关制定作战方案提供准确的情报(远警雷达);准确地指挥引导我歼击机去截击敌机(引导雷达和测高雷达);对接近我重要保卫目标上空之敌机,为高炮提供准确的射击诸元,使之“百发百中”(炮瞄雷达);对我防空导弹实行制导,使其命中飞行中的敌机或导弹(制导雷达)等。
远警雷达
远警雷达即远程警戒雷达,它主要担负远距离监视的任务,看得远,是这种雷达得主要特点。如何使雷达看得远,首先,它所使用得无线电波得波长不能太短,因为,波长越短,大气对无线电波得衰减就越厉害,无线电波就传不远。所以,远程警戒雷达一般都采用米波或分米波-微波波段中波长较长的波段。
在波长一定的条件下,要使雷达看得远,通常采取三方面的措施。一是加大雷达发射机的功率;二是提高接收机的灵敏度;三是把天线做得大些。由于以上这些原因,远程警戒雷达一般都是庞然大物。
引导雷达
引导雷达的主要任务是准确地测定敌机的位置和动向;把歼击机引导到敌机所在的空域,并使其处于有利的攻击位置,保证顺利地击落敌机。
地面引导雷达对飞机的引导是否准确,往往对空战的胜利有着极大的影响。因此,对引导雷达来说主要要求就是要“测得准”。为要测得准,而又要有足够的探测距离,引导雷达一般工作在波长为几十厘米到十厘米左右的微波波段。这一波段的雷达天线一般都是抛物面天线。
炮瞄雷达
炮瞄雷达是专门用来指示高射炮瞄准敌机用的。由于高射炮射程不远,所以这种雷达的探测距离不要求很远,只要有几十公里就够了。但其探测精度要求极高,否则就击不中敌机。
炮瞄雷达向空间发射的无线电波,它的水平波瓣和垂直波瓣都是很窄的。为了要在空间产生极细的波瓣(或称波束),炮瞄雷达通常工作在10cm到3cm波长的微波波段,它的抛物面天线是圆形的。
炮瞄雷达还有两个特殊本领:一个是它能够自动跟踪目标。炮瞄雷达的波束很细,可以精确的测得目标的方位、距离、高度等信息。同时炮瞄雷达还专门装有一套自动跟踪仪,当雷达第一次发现目标以后,这套自动跟踪仪就启动,它能使雷达天线自动跟着目标动。第二个特殊本领是它可以和几门高炮联动,这样可以大大增加打击准确率。
由于炮瞄雷达的波束极细,所以全方位探测目标就显得很困难,所以,几部炮瞄雷达一般都是很一部环视雷达配合一起工作。环视雷达又叫目标指示雷达,也可以说是一种全方位雷达,它是一种探测距离为100~200公里的中程雷达。
制导雷达
这里主要是指打击敌人飞机的地空导弹系统中的制导雷达。目前的地面防空火力系统主要由歼