1935年2月25日,英国人为了防御敌机对本土的攻击,开始了第一次实用雷达实验。当时使用的媒体是由BBC广播站发射的50米波长的常规无线电波,在一个事先装有接收设备的货车里,科研人员在显示器上看到了由飞机反射回来的无线电信号的回波,于是雷达产生了。
雷达是利用极短的无线电波进行探测的,雷达的组成部分有发射机、天线、接收机和显示器等。由于无线电波传播时,遇到障碍物就能反射回来,雷达就根据这个原理把无线电波发射出去,再用接收装置接收反射回来的无线电波,这样就可以测定目标的方向、距离、高度等。最初雷达主要用于军事。第二次世界大战期间,英国在海岸线上建起了雷达防御网络。这些早期的雷达使英国人能够不断地成功抗击德军破坏性的空中和海底袭击。
雷达被人们称为千里眼。在现代战争中,由于雷达技术的进步,使交战双方在相距几十公里,甚至上百公里,人还互相看不到,就已拉开了空战序幕,这就是现代空战利用雷达的一个特点――超视距空战。
由于雷达自身的工作原理,造成了雷达在使用中存在有捕捉对象的盲区,这也就有了在战争中利用雷达盲区偷袭成功的战例。现代战争中,为了躲避雷达的监视,美国生产出了一种隐形轰炸机,它可以有效驱散雷达信号,使它对于常规的雷达系统保持隐形。正是由于这种矛与盾的关系,科学家在这个领域不断探索研制分辨能力更高的雷达。
随着雷达技术的不断改进,如今雷达被广泛用于民航管制、地形测量、气象、航海等众多领域。面对日益拥挤的天空,拥有精密的雷达监测系统至关重要。使用雷达设备可不受天气的影响,不分昼夜进行监测。民航管制员通过雷达直接获取飞机的位置、高度、航行轨迹等信息,及时调节飞行方位和高度。在雷达的使用科学原理中,雷达与目标之间有相地运动,回波信号的频率有多普勒频移,根据多普勒效应的原理可以求得其相对速度。这也是交通警在公路上测量汽车速度的测速雷达工作的原理。
我国在雷达技术方面发展很快,取得了很大成就。探地雷达就是我国研制的,它可适用于不同深度的地下探测。目前,探地雷达已经广泛应用于国防、城市建设、水利、考古等领域。中科院电子所研制成功了星载合成孔径雷达模拟样机,并对1998年长江中下游特大洪涝灾害进行了监测,获取了受灾地区的图像,为抗洪救灾提供了准确的灾情数据。随着高科技的不断发展,雷达技术将在21世纪得到更广泛的应用。
雷达的历史
1922年 美国泰勒和杨建议在两艘军舰上装备高频发射机和接收机以搜索敌舰。
1924年 英国阿普利顿和巴尼特通过电离层反射无线电波测量赛层的高度。美国布莱尔和杜夫用脉冲波来测量亥维塞层。
1931年 美国海军研究实验室利用拍频原理研制雷达,开始让发射机发射连续波,三年后改用脉冲波。
1935年 法国古顿研制出用磁控管产生16厘米波长的撜习�窖捌鲾,可以在雾天或黑夜发现其他船只。这是雷达和平利用的开始。1936年1月英国W瓦特在索夫克海岸架起了英国第一个雷达站。英国空军又增设了五个,它们在第二次世界大战中发挥了重要作用。
1937年 美国第一个军舰雷达XAF试验成功。
1941年 苏联最早在飞机上装备预警雷达。
1943年 美国麻省理工学院研制出机载雷达平面位置指示器,可将运动中的飞机柏摄下来,他胶发明了可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线性调频脉冲雷达。 50年代中期 美国装备了超距预警雷达系统,可以探寻超音速飞机。不久又研制出脉冲多普勒雷达。
1959年 美国通用电器公司研制出d道导d预警雷达系统,可发跟踪3000英里外,600英里高的导d,预警时间为20分钟。
1964年 美国装置了第一个空间轨道监视雷达,用于监视人造地球卫星或空间飞行器。
1971年 加拿大伊朱卡等3人发明全息矩阵雷达。与此同时,数字雷达技术在美国出现。
相控阵雷达天线的理论出现于20世纪30年代,其后由于受微波器件的制约发展较为缓慢,直到二次世界大战初期美国海军研制成功了首部相控阵雷达线,但由于移相器件控制速度慢,与机械扫描雷达天线相比没有优势。
直到20世纪50年代后期,由于对d道导d等髙速进攻性武器的防御和空间各种军事卫星的探测、监视和跟踪的要求,以及计算机技术、铁氧体技术以及半导体微波技术的发展推动了相控阵雷达天线的发展。
比如林肯实验室就曾经对相控阵雷达进行全面深入研究;中期研制成功舰载相控阵雷达,安装在企业号航空母舰上;末期研制成功FPS-46相控阵雷达,60年代研制成功FPS-85相控阵雷达,开启了相控阵雷达新时代。
今年美国在相控阵雷达天线的研究方面最为成熟,在地面雷达、机载雷达、舰载雷达等方面均研制成功了相应的相控阵雷达天线。
中国近年来相控阵雷达技术发展迅猛,在最先进的数字相控阵雷达上我们和美国也有一拼:目前,只有世界上只有中国、美国能制造数字相控阵雷达,其他国家差的很远。
而且仅有极个别飞机有这种雷达,例如:F22和F35的雷达就是数字相控阵雷达,不过这是小型的。
中国最新预警上有中大型数字相控阵雷达,这是官方公开报道过的。
相控阵雷达天线的发展趋势
当今世界,科技迅猛发展,现代化战争方式对雷达提出了新的更具挑战性的要求,MEMS技术、GaN等宽禁带半导体技术将会将会对相控阵雷达的发展产生深远的影响。
为了满足当前相控阵雷达的要求,目前相控阵雷达天线的发展呈现出有源化、数字化、宽带、毫米波、多功能、低成本的几大趋势。
相控阵雷达的技术追赶,依然是目前中美军工角力场上的重头戏。
相控阵技术,早在20世纪30年代后期就已经出现。1937年,美国首先开始这项研究工作。但一直到20世纪50年代中期才研制出2部实用型舰载相控阵雷达。
20世纪60年代,美国和前苏联相继研制和装备了多部相控阵雷达,多用于d道导d防御系统,如美国的AN/FPS-46、AN/FPS-85、MAR、MSR,前苏联的“鸡笼”和“狗窝”等。这些都属于固定式大型相控阵雷达,其共同点:采用固定式平面阵天线,天线体积大、辐射功率高、作用距离远。其中美国的AN/FPS-85和前苏联的“狗窝”最为典型。
20世纪70年代,相控阵雷达得到了迅速发展,除美苏两国外,又有很多国家研制和装备了相控阵雷达,如英、法、日、意、德、瑞典等。其中最为典型的有:美国的AN/TPN-25、AN/TPQ-37和GE-592、英国的AR-3D、法国的AN/TPN-25、日本的NPM-510和J/NPQ-P7、意大利的RAT-31S、德国的KR-75等。这一时期的相控阵雷达具有机动性高、天线小型化、天线扫描体制多样化、应用范围广等特点。
20世纪80年代,相控阵雷达由于具有很多独特的优点,得到了更进一步的应用。在已装备和正在研制的新一代中、远程防空导d武器系统中多采用多功能相控阵雷达,它已成为第三代中、远程防空导d武器系统的一个重要标志。从而,大大提高了防空导d武器系统的作战性能。在21世纪,相控阵雷达随着科技的不断发展和现代战争兵器的特点,其制造和研究更上一层楼。
相控阵雷达
d道导d跟踪雷达在20世纪40年代后期开始使用,最初,采用圆锥扫描体制。50年代中期,研制出单脉冲精密跟踪测量雷达。60年代中期,在靶场使用了反导d试验性相控阵雷达,60年代后期,出现了宽带波形的目标特性测量雷达。70年代以后,加强了导d阵地雷达识别技术的研究。
发展趋势是:采用自适应环境变化的信号波形,提高对小目标检测和在杂波干扰中检测目标的能力;采用宽带波形获得距离、速度的高分辨力,进行目标物理特性分析;采用多站雷达体制,以提高测定目标坐标的精度;进一步改进信号处理系统;加强识别技术和识别算法的研究等。
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