电子战基本原理之雷达导论
摘要
本文首先介绍了雷达（RADAR）的概念，即无线电探测和测距。随后，回顾了雷达技术的发展历史，从早期连续波传输到脉冲雷达的发明，并强调了脉冲雷达在军事上的重要作用，特别是在二战期间。接着，文章讨论了雷达在军事和民用上的广泛应用，以及与人眼相比的优缺点。最后，详细阐述了雷达目标判别要素，包括距离、速度和角度，并解释了如何通过测量射频波的传播时间、天线波束宽度以及多普勒效应来确定这些参数。这些要素共同构成了雷达系统的基础，使其能够在复杂环境中准确探测和跟踪目标。
正文
1.导论.
“RADAR”这个词是无线电探测和测距的首字母缩写。正如最初设想的那样，无线电波用来探测目标的存在，并分辨其距离(图1-1)。2.历史
一个多世纪前，人们首次发现物体反射无线电波的现象。1903年，德国用无线电波的反射来演示海上船只的探测（图1-2）。1922年，马可尼在英国提出了同样的想法，但几乎没有引起人们的兴趣。这些早期实验使用连续波传输，并依赖于发射波从目标的反射来探测目标的存在。连续波传输可以检测物体的存在，如果无线电波形成窄波束，那么还可以提供方位角信息。连续波传输不能测量距离。a.因此，距离信息的缺乏是一种严重的局限性。但最终可以通过调制无线电波的传输，来发送一系列短脉冲（图1-3）来克服这一局限性。利用脉冲传输和反射波返回接收机之间的时间，可以完成距离的直接测量。脉冲雷达实际发展于20世纪30年代，主要是在美国、英国和德国。由于与德国关系的恶化和入侵的威胁，英国人在1935年加大了研制脉冲雷达的力度。经过努力，他们最终开发和部署了多个雷达站，从而形成了Chain Home系统。在不列颠战役中，这些雷达装置为英国飞行员提供了重要信息，如德国轰炸机的编队规模和位置。
图1-3.脉冲雷达运行b.Chain Home系统被认为是第一个综合防空系统，或称LADS。随着军事和民用的广泛应用，雷达的发展一直持续到今天。3.目标判别要素
雷达在军事和民用上的广泛应用，是基于其相对于人眼的先天优势的（图1-4）。它可以比人眼“看”得更远，更准确地评估物体的距离。雷达在全天候条件下工作良好，对烟、霾和云相对免疫。更重要的是，雷达可以一天24小时工作，因为它可以传输自己的能量，不用依赖阳光或环境辐射。与人眼相比，雷达也有一些缺点。首先，雷达没有人眼那么高的分辨率。当雷达能探测到飞机的存在时，人眼也能辨别，而且能分别出更多的飞机细节，比如形状，尺寸，颜色，甚至上面的标记。如果在交战前需要明确对方身份，那么这就是一个很大的局限性。第二，人眼不会像雷达那样受到反射干扰，即所谓的杂波。虽然金属是射频能量的最佳反射体，但几乎任何材料都会反射部分射频能量。山、树木、建筑物、雨水、鸟和箔条都能反射射频能量。雷达系统必须使用目标判别要素，从而从返回的杂波中分离出期望的目标。这些目标判别要素包括距离、速度和角度（图1-5）。a.第一个目标判别要素是距离。通过测量射频波到达目标和从目标返回所需的时间，可以得到该目标的距离。我们知道，射频能量以光速传播, 也称为“c” ，其值为3 x 108 米/秒.目标距离可以用基本的雷达距离公式（公式1-1）来确定，目标距离等于测量时间乘以光速（“C”），除以2。b.目标角度分辨是雷达系统的另一项关键能力。为了探测目标，雷达系统必须在射频能量的发射和接收过程中将天线指向目标。雷达系统精确确定角度的能力，是天线的水平波束宽度决定的。如果雷达扫描以真北为参考，可以相对于真北测量雷达回波的角度（图1-6）。c.速度分辨是连续波和脉冲多普勒雷达系统的一项特殊能力。连续波雷达的发射机以特定的频率发出连续的射频（图1-7）。反射信号频率被一个移动目标改变或移位特定量。这种频移称为多普勒效应，可以测量目标相对于雷达的速度。接收机测量这个频率差，该频率差等于一个特定的径向速度。脉冲多普勒雷达可以在获得距离的同时测量多普勒效应。
