侦探的最佳武器—雷达

侦探的最佳武器—雷达

雷达探测技术出现在20世纪30年代中期，在第二次世界大战中得到了广泛应用。

雷达是为了防空的需要而研制发展起来的。“雷达”这一词是英语RADAR的音译，来自英语“无线电探测与定位”的词头缩写。因此，雷达的基本任务是利用无线电电波测定感兴趣的目标，如空中的飞机、导弹，海上的舰船和陆上的车辆等的准确位置。

雷达之所以能够对目标进行探测，是因为它利用了无线电波的反射特性，因为大多数物体都反射无线电波，就像都反射光波一样。经过几十年的发展，雷达技术更加成熟，出现了许多不同用途的雷达，也出现了许多新的雷达探测技术。雷达的基本任务是测距、测速和测量目标的方位。

测量目标的距离是雷达的基本任务之一。无线电波在大气中的传播近似为匀速传播，传播速度约等于光速，每秒30万千米。因此，只要测出雷达发射的无线电波在目标和雷达之间往返一次的时间就可以计算出雷达到目标的距离。根据雷达发射信号的不同，雷达测定电波延迟时间的方法也不同，主要有脉冲法、频率法和相位法。目前广泛使用的主要是脉冲的延测距法。

在脉冲雷达中，目标的反射信号滞后于发射脉冲的回波脉冲。雷达发射信号的少量能量泄漏到接收机，在雷达显示屏上直接显示出来，这个信号通常称为“主波”，它位于显示器的零距离处。

雷达发射的大部分信号能量由天线辐射出去，辐射的电磁波遇到目标后，产生回波信号，回波信号被天线接收后送到接收机，最后在显示屏上显示出来。回波信号在显示屏上滞后于主波信号的时间，这个时间差就是雷达到目标之间往返一次的时间，根据这个延迟时间，就可以计算出雷达到目标的距离。

目标回波的延迟时间通常是非常短促的，一般在几十到几千微秒的量级。例如，一架飞机距离雷达300千米，飞机的回波泳冲延迟时间就是20毫秒。这样短促的时间必须借助快速的计算方法。最初的计算是雷达操作员用眼睛直接估算出来的。现代雷达采用了先进的计算机后，测距的精度大大提高了。

雷达测角的原理基础是电磁波在均匀介质中的复线性和雷达天绕的方向性。由于电磁波沿直线方向传播，目标散射和反射电波到达雷达的方向，就是目标所在方向。当然，由于大气并不是均匀的介质，密度、湿度以及复杂的地形影响，会造成电波传播路径的偏折，从而造成误差。因此，远距离的测量必须进行必要的修正。

雷达对目标进行测角，实质上就是提取目标相对于雷达天线波束指向的角度偏差。雷达提取角度偏差的方法，经历了顺序救瓣、圆锥扫描和脉冲相技术几个阶段。

脉冲相控阵技术是利用单脉冲信号进行角度测量。其基本陈理是：在雷达天线轴的上、下、左、右同时设置四个对称的偏置波瓣。当目标位于天线轴正方向时，四个波瓣接收到的目标回波信号强度相同;当目标偏离天线的瞄准轴时，如向右偏的，则右波瓣接收到的回波强度比左波瓣接收的大，根据左右固波强度的差别，就可以计算出方位偏离角。

同理，当目标上下偏离时，可以计算出目标相对于天线瞄准轴的俯仰偏离角。这种测角方法的特点就是，雷达只需要接收到目标的一个，而不是一串信号，就可以提取目标的角度信息，因此，被称为单脉冲测角。显然，这利测角方法的精度十分高。目前，可以达到0.1毫弧度，也就是说，雷达对100千米远的目标进行测角，其横向误差不会超过10米。

雷达要探测的目标通常是运动着的物体，如空中飞行的导弹、飞机，海上的舰船以及地面车辆等，因此，雷达测速是其基本的重要的功能。雷达测速的原理就是利用了电磁波的多普勒效应。多普勒效应是指当发射源和接收者之间有相对径向运动时，接收信号频率将发生变化。

为了方便对多普勒频率测量，雷达一般应采用连续波的信号形式，但连续波信号，又难以测定目标的距离，因此，现代雷达多采用脉冲多普勒雷达，即采用脉冲波形来完成多普勒频率的处理，同时实现测距和测速的功能。[-(@_@)-]

脉冲多普勒雷达需要采集一串脉冲的回波信号，才能通过复杂的信号处理技术从中提取目标运动产生的多普勒频率，因此，它的构造要比一般普通的测速雷达，如交通用的测速雷达复杂的多。

脉冲多普勒雷达的作用并不仅在于测定目标的运动速度，目前脉冲多普勒技术更多地在机载雷达中得到应用，它可以帮助雷达从很强的地物杂波中探测到目标。因为地物等杂波的信号强度非常大，常规雷达根本无法在强杂波中监测到目标的固波。

但由于载机相对于地物和目标的运动速度不同，因此产生的多普勒频率也不同，雷达可以根据载机自身的运动速度计算出地物的杂波多普勒频率，从而可以设计针对杂波的滤波器，将杂波滤除，使目标回波显示出来。因此，脉冲多普勒雷达可以广泛应用于下视的机载火控雷达成机载预警系统中。

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