雷達（利用電磁波探測目標的電子設備）

雷達（利用電磁波探測目標的電子設備）

雷達（英文：Radar，全稱Radio Detection and Ranging）是一種利用無線電磁波進行目標探測的電子設備。它通過發射電磁波並接收目標反射的回波來獲取目標的距離、速度、方位和高度等信息。雷達技術廣泛應用於軍事、航空、航海、氣象、天文等領域。

早期探索

雷達技術的發展可以追溯到19世紀末。1886年，德國物理學家海因里希·赫茲證實了電磁波的存在，並發現電磁波能夠被金屬物體反射。

實用化階段

1935年，英國科學家羅伯特·沃森-瓦特成功研製出第一部實用雷達系統。在第二次世界大戰期間，雷達技術得到快速發展，成為防空系統的重要組成部分。

現代發展

20世紀後半葉，隨著電子技術的進步，雷達向著數字化、智能化方向發展，出現了相控陣雷達、合成孔徑雷達等先進技術。

基本原理

雷達系統通過天線發射電磁波，當電磁波遇到目標時會產生反射，部分反射波被雷達接收。通過測量發射波與回波之間的時間差，可以計算出目標的距離。

主要參數

1. 工作頻率：決定雷達的探測能力和抗干擾性

2. 脈衝重複頻率：影響最大不模糊距離和速度測量

3. 脈衝寬度：影響距離分辨率和最小可測距離

4. 天線增益：決定雷達的方位分辨率和探測距離

發射機

產生高功率的電磁波信號，通常採用磁控管、行波管或固態器件。

天線系統

負責電磁波的發射和接收，常見的有拋物面天線、相控陣天線等。

接收機

對微弱的回波信號進行放大和處理，提取有用信息。

信號處理器

對接收到的信號進行數字處理，抑制雜波，提取目標特徵。

顯示器

將處理後的目標信息以可視化方式呈現給操作人員。

按用途分類

• 軍用雷達：包括警戒雷達、火控雷達、制導雷達等

• 民用雷達：包括氣象雷達、航管雷達、汽車雷達等

按工作體制分類

• 脈衝雷達：發射短暫的脈衝信號

• 連續波雷達：發射連續的電磁波

• 脈衝多普勒雷達：利用多普勒效應測量目標速度

特殊類型

• 相控陣雷達：通過電子掃描實現波束快速指向

• 合成孔徑雷達：利用運動形成大孔徑天線，提高分辨率

• 超視距雷達：利用電離層反射探測遠距離目標

探測距離

雷達能夠發現目標的最大距離，受發射功率、天線增益、接收靈敏度等因素影響。

分辨率

• 距離分辨率：區分兩個相近目標的最小距離

• 角度分辨率：區分兩個相近目標的最小角度

• 速度分辨率：區分兩個目標速度差異的能力

抗干擾能力

雷達在電子干擾環境下保持正常工作的能力，包括抗雜波干擾和抗人為干擾。

軍事應用

• 空中警戒與導彈預警

• 武器制導與火控

• 戰場監視與目標識別

民用航空

• 空中交通管制

• 飛機導航與著陸引導

• 地形回避與氣象探測

航海應用

• 船舶導航與避碰

• 海岸監視與搜救

• 漁業資源探測

氣象觀測

• 降水監測與預報

• 風場測量

• 惡劣天氣預警

科學研究

• 天文觀測（如射電天文雷達）

• 地球遙感

• 空間目標監視

新體制雷達技術

• 量子雷達

• 認知雷達

• 太赫茲雷達

多功能集成

將探測、通信、電子戰等功能集成於一體。

智能化發展

結合人工智能技術，實現目標自動識別和態勢感知。

小型化與低成本

發展便攜式、可穿戴雷達系統，拓展民用市場應用。

• 電子對抗技術

• 隱身技術

• 信號處理技術

• 天線技術

• 微波工程

雷達技術作為現代電子信息系統的重要組成部分，仍在不斷發展創新，其應用領域也將持續擴展。