雷达经历了怎样的发展史？

雷达的基本概念形成于20世纪初。但直到第二次世界大战前后，雷达才迅速发展起来。早在20世纪初，欧美一些科学家就知道电磁波被物体反射的现象。1922年，意大利人G·马可尼发表了一篇关于可能通过无线电波探测到物体的论文。美国海军实验室发现，双基地连续波雷达可以探测到通过它的船只。1925年，美国开始研制可以测量距离的脉冲调制雷达，并首次用它来测量电离层的高度。20世纪30年代初，欧美一些国家开始研制探测飞机的脉冲调制雷达。1936年，美国研制出探测飞机的脉冲雷达，射程40公里，分辨率457米。1938中，英国在靠近法国的大陆海岸线上设置了预警雷达链，用于观察敌机。

预警雷达链

第二次世界大战期间，由于作战需要，雷达技术发展迅速。就频段而言，战前的器件和技术只能达到几十兆赫。战争初期，德国首先研制出大功率三极管和四极管，将频率提高到500 MHz以上。这不仅提高了雷达搜索和飞机引导的精度，而且提高了高炮控制雷达的性能，使高炮具有更高的命中率。1939年，英国发明了3000 MHz功率磁控管，地面和飞机上装备了使用这种磁控管的微波雷达，使盟军在空战和空海一体战中占据优势。二战后期，美国进一步将磁控管的频率提高到10 GHz，实现了机载雷达的小型化，提高了测量精度。在高射炮火控方面，美国研制的精确自动跟踪雷达

SCR-584让高射炮击落一架飞机的命中率从战争初期的几千发炮弹到几十发炮弹打中一架飞机。

40年代后期出现了运动目标显示技术，有利于在地杂波和云雨背景下发现目标。高性能的动目标显示雷达必须发射相干信号，因此发展了功率行波管、速调管、前向波管等器件。50年代出现高速喷气式飞机，60年代出现低空突防飞机、中远程导弹和军用卫星，推动了雷达性能的快速提升。20世纪60-70年代，计算机、微处理器、微波集成电路和大规模数字集成电路应用于雷达，大大提高了雷达性能，减小了体积和重量，提高了可靠性。在新的雷达体制和技术中，运动目标显示、单脉冲测角跟踪和脉冲压缩技术在50年代已被广泛采用；相控阵雷达出现于20世纪60年代。70年代，固态相控阵雷达和脉冲多普勒雷达问世。

在中国，雷达技术始于50年代初。中国研制的雷达已经装备部队。中国发展了用于防空的两坐标和三坐标警戒制导雷达、地空导弹制导雷达、远程导弹初始测距雷达和再入测距回收雷达。中国研制的大型雷达也用于观测中国和其他国家发射的卫星。在民用方面，远洋船舶的导航和避碰雷达、机场的导航控制雷达和气象雷达已经生产和应用。中国研制的机载合成孔径雷达已经能够获得大面积清晰的测绘图。中国研制的新一代雷达采用了计算机或微处理器，应用了中大规模集成电路数字信息处理技术，频率已扩展到毫米波段。

操作原理

雷达天线把发射机提供的电磁能量射向空间中的某个方向，这个方向的物体反射遇到的电磁波。这些反射波携带着物体的信息，被雷达天线接收，送到雷达接收设备进行处理，从而提取出人们需要的有用信息，过滤掉无用信息。

雷达可以分为两类:连续波雷达和脉冲雷达。单频连续波雷达是最简单的雷达形式，很容易获得运动目标与雷达距离的变化率(即径向速度)。其主要缺点是:①无法直接测量目标距离，如果要测量目标距离，必须进行调频，但调频连续波测量的目标距离远不如脉冲雷达精确；②多目标环境下容易混淆目标；③大多数连续波雷达的接收天线和发射天线必须分开，需要一定程度的隔离。

脉冲雷达

容易实现精确测距，接收回波在发射脉冲的休止期，所以不存在接收天线和发射天线隔离的问题，所以大多数脉冲雷达的接收天线和发射天线是同一根天线。由于这些优点，脉冲雷达(图1)在各种雷达中占据主要地位。这种雷达发射的脉冲信号可以是具有单一载波频率的矩形脉冲，如同普通脉冲雷达的情况；也可以是编码或调频形式的脉冲调制信号，通过接收机中的匹配滤波，增加信号带宽，输出非常窄的脉冲，从而提高雷达的测距精度和距离分辨率。这是脉冲压缩雷达。另外，雷达发射的相邻脉冲之间的相位可以是非相干(随机)的，也可以是具有一定规律性的相干信号。相干信号的频谱纯度高，能获得良好的运动目标显示性能。

目标位置

定位地面和海上目标意味着测量其相对于雷达的距离和方向。空中目标的定位需要同时测量距离、方位和高度。这种雷达被称为三坐标雷达。测量距离实际上是测量发射脉冲和回波脉冲的时间差，因为电磁波是以光速传播的，可以换算成目标的准确距离。目标的方位由天线的尖锐方位波束测量。在同样的窄波束条件下，单脉冲法可以获得比单波束更高的测量精度(见跟踪雷达)。窄仰角仰角波束测量。根据目标的仰角和距离，可以计算得到目标高度，也可以通过单脉冲方法得到精确的仰角。

发报机

它可以是磁控管振荡器。这是早期的微波雷达发射机的方式，简单的雷达还在用。现代高性能雷达要求信号相干，频率稳定度高。因此，需要使用晶体振荡器作为稳定的频率源，通过倍频功率放大链获得所需的相干性、稳定性和功率。功率行波管或速调管是放大链末级最常用的功率放大管。当频率低于600 MHz时，可采用微波三极管或微波四极管。

脉冲调制器

它为发射器开关产生调制脉冲。它必须具有发射高频脉冲所需的脉冲宽度，并提供开关发射管所需的调制能量。用真空管或晶体管作为放电开关称为硬管调制；氢闸流管作为人工线储能的放电开关，称为软管调制。此外，电磁元件也可用于脉冲开关调制。对调制脉冲的一般要求是起始和下降沿陡峭，脉冲顶部平坦。

发射-接收开关

它在发射脉冲时切断接收支路，使泄漏到接收支路的发射脉冲能量最小。当发射脉冲结束时，发射支路断开，天线接收到的回波信号全部通过收发开关进入接收支路。收发开关通常由一个特殊的充气管组成。发射时，充气管电离点火形成短路状态，发射脉冲过去后恢复开路状态。为了不阻挡近距离目标的回波，充气管从电离短路状态到电离消除开路状态的时间极短，通常在微秒量级，某些雷达系统在纳秒量级。

天线

雷达必须具有很高的目标定向精度，这就要求天线具有窄波束。搜索目标时，天线波束扫描某一空域。扫描可采用机械旋转法或电子扫描法。大多数天线只有一个波束，但有些天线同时有几个波束。天线旁瓣中分布的能量要尽可能小，抗干扰需要低旁瓣的天线。

接收机

一般采用超外差式。接收机前端有一个低噪声高频放大级。放大的载波频率信号和本地振荡器信号被混合成中频信号。模拟信号处理(如脉冲压缩和运动目标显示等。)在中频放大级进行，然后检测目标信号并传输到显示器。当采用数字信号处理时，为了降低处理速度，信号要混频到零中频；为了保持相位信息，将零中频信号分解成两个正交信号，分别进入两个不同的支路，然后对这两个支路进行数字处理，再将处理结果合并。

雷达以定向的方式向空间发射电磁能量，通过接收空间中物体反射的无线电波，可以计算出物体的方向、高度和速度，并能探测出物体的形状。瞄准地面的雷达可以探测到地面的确切形状。

1922中，泰勒和杨建议两艘军舰配备高频发报机和接收机，搜索敌舰。1924年，阿普尔顿和巴尼特通过电离层反射的无线电波测量了舞台的高度。美国的Blair和Duff使用脉冲波来测量Haveser层。1931年，美国海军研究实验室研制出一种基于拍频原理的雷达，开始让发射机发射连续波。三年后改用脉冲波1935，研制出“学习地窖”，磁控管波长16厘米，在雾天或夜间能发现其他船只。这是和平利用雷达的开始。1936 65438+10月英国的W. Watt在Sofk海岸建立了英国第一个雷达站。英国空军又增加了5架，在第二次世界大战中发挥了重要作用。

1937美国首艘军舰雷达XAF测试成功。

1941年，苏联首次在飞机上装备预警雷达。1943年，麻省理工学院研制出机载雷达的平面位置指示器，可以拍摄运动的飞机，他发明了可以同时分辨几十个目标的微波预警雷达。1947年，美国贝尔电话实验室研制出LFM脉冲雷达。50年代中期，美国装备了远程预警雷达系统，用于探测超音速飞机。不久，脉冲多普勒雷达被研制出来。

1959年，美国通用电气公司研制出弹道导弹预警雷达系统，可以发射和跟踪3000英里外、600英里高的导弹，预警时间为20分钟。

1964年，美国安装了第一部太空轨道监视雷达，用于监视人造地球卫星或太空飞行器。1971年，加拿大伊尤卡等三人发明了全息矩阵雷达。与此同时，美国出现了数字雷达技术。

雷达按用途可分为军用雷达和民用雷达。军用雷达包括警戒雷达、制导雷达、敌我识别等。民用雷达包括导航雷达、气象雷达、测速雷达等。

军用雷达？

民用雷达

天气雷达是探测大气中气象变化的千里眼和透视仪器。气象雷达向空中间歇发射电磁波(脉冲)，然后接收气象目标散射的电磁波(回波)，探测400多公里半径范围内气象目标的空间位置和特征，对灾害性天气特别是突发性中小灾害性天气的监测预警具有重要作用。

天气雷达

radar这个词来自英语radar，一种无线电波探测装置。它被称为“千里眼”。看到“雷”字马上让人联想到天边的雷电，突出一个快字。自然，雷达的“千里眼”功能更是让人印象深刻。