軍用雷達的工作原理

雷達(radar)的原理最初是“無線電探測與定位”的英文縮寫。雷達的基本任務是探測感興趣的目標，測量目標的距離、方向、速度等狀態參數。雷達主要由天線、發射機、接收機(包括信號處理器)和顯示器組成。雷達發射機產生足夠的電磁能量，通過收發開關發射到天線。天線將這些電磁能量輻射到大氣中，將它們集中在壹個狹窄的方向上形成波束，並向前傳播。電磁波在波束中遇到目標後，會向各個方向反射，壹部分電磁能量會反射回雷達的方向，被雷達天線獲取。天線獲得的能量通過收發開關發送到接收機，形成雷達回波信號。由於電磁波在傳播過程中會隨著傳播距離而衰減，所以雷達回波信號非常微弱，幾乎被噪聲淹沒。接收機將微弱的回波信號放大，經信號處理器處理，提取回波中包含的信息，發送到顯示器，顯示目標的距離、方向和速度。為了測量目標的距離，雷達精確測量從發射電磁波到接收到回波的延遲時間。這個延遲時間是電磁波從發射機到目標，然後從目標到雷達接收機的傳播時間。根據電磁波的傳播速度，可以確定目標的距離為:S=CT/2，其中S:目標的距離T:電磁波從雷達到目標的往返傳播時間C:利用天線的指向性確定目標的方向。通過機械和電氣功能的結合，雷達將天線小事指向雷達想要探測的方向。壹旦發現目標，雷達讀取時天線小事的指向角就是目標的方向角。兩坐標雷達只能測量目標的方位角，而三坐標雷達可以測量方位角和俯仰角。測量目標的運動速度是雷達的壹項重要功能。雷達速度測量使用物理學中的多普勒原理。當目標和雷達之間有相對位置移動時，目標回波的頻率會發生變化。頻率的變化稱為多普勒頻移，用來確定目標的相對徑向速度。通常具有測速能力的雷達，如脈沖多普勒雷達，比普通雷達復雜得多。雷達的戰術指標主要包括射程、功率範圍、測距分辨率和精度、角度分辨率和精度、速度分辨率和精度、系統機動性等。其中，作用距離是指雷達剛好能可靠發現目標的距離。它取決於雷達發射功率和天線口徑的乘積，與目標本身反射雷達電磁波的能力(雷達截面積的大小)等因素有關。威力範圍是指最大作用距離、最小作用距離、最大仰角、最小仰角和方位範圍所確定的區域。雷達的技術指標和參數很多，都與雷達系統有關。這裏只討論與電子對抗密切相關的主要參數。根據波形，雷達可分為兩類:脈沖雷達和連續波雷達。目前最常用的雷達是脈沖雷達。常規脈沖雷達周期性發射高頻脈沖。相關參數是脈沖重復周期(脈沖重復頻率)、脈沖寬度和載波頻率。載頻是信號在壹個脈沖內的高頻振蕩頻率，也稱為雷達的工作頻率。雷達天線在該方向集中電磁能量的能力用波束寬度來描述。波束越窄，天線的方向性越好。但在設計制造過程中，雷達天線不可能將所有能量都集中在理想波束上，存在能量向其他方向泄漏的問題。能量集中在主波束上，在視覺上常稱為主瓣，其他方向的泄漏形成旁瓣。為了覆蓋廣闊的空間，需要通過天線的機械轉動或電子控制來掃描探測區域內的雷達波束。總結起來，雷達的技術參數主要包括工作頻率(波長)、脈沖重復頻率、脈寬、發射功率、天線波束寬度、天線波束掃描方式、接收機靈敏度等。技術參數是根據雷達的戰術性能和指標要求進行選擇和設計的，因此其數值在壹定程度上反映了雷達的功能。例如，為了提高遠距離目標探測能力，預警雷達采用相對較低的工作頻率和脈沖重復頻率，而機載雷達出於減小體積和重量的目的，采用相對較高的工作頻率和脈沖重復頻率。這說明如果知道了雷達的技術參數，就可以在壹定程度上識別出雷達的類型。