隨著科學技術的不斷進步和經濟建設的迅速發展,雷達的應用領域還在進一步擴大。現在人們已經普遍認識到,雷達是幫助人類認識世界和觀察宇宙奧秘不可缺少的工具,雷達在經濟建設領域中也發揮著重要的作用。所以,人們形象地稱雷達是“高級偵探”,是人類的好朋友。

說了這麼多雷達的好處,你可能會著急地想到:雷達到底是如何工作的呢?怎麼會有這麼大的本領呢?現在我們就來簡單地談談這方麵的問題。

雷達的基本組成包括三個部分:發射機、接收機、天線。開始時將接收機關閉,把發射機打開,由發射機產生一定形式的高頻電磁波(超短波或微波),經發射天線按特定的方向輻射出去。然後再將發射機關閉,把接收機打開,這時原來的發射天線就變成了接收天線。當電磁波在空間傳播途中遇到目標時,就有一部分高頻電磁波會反射回來,接收天線就會把這個信號接收下來並且輸入到接收機中。觀察人員就可以在接收機的輸出端來判斷有無目標以及目標的性質。電磁波從發射機發出到接收機收到反射回來的電磁信號所需的時間,再乘上電磁波的速度(即光速:30萬千米/秒),就是電磁波在雷達和目標之間的往返距離。然後再被2除,所得結果就是所測量的目標的距離。利用天線的方向性或者利用雙波束天線係統,就可以測量出目標的角位置。

多普勒效應是人們常遇到的一種自然現象。比如,當你站在鐵路旁邊時,迎麵飛馳過來一列鳴笛的高速火車,這時你會聽到汽笛的聲調變高;當火車遠離而去時,你又會聽到聲調變得低沉;而聽到靜止的火車鳴笛時,則聲調不變。這說明聲波的頻率(聲調的高低)會因波源與觀察者之間的相對運動而改變,這種現象就叫做多普勒效應。雷達發出的超高頻電磁波也具有這種性質,利用電磁波的多普勒效應,人們就可以測量出目標是向著雷達站運動還是背著雷達站運動,並且可以計算出其速度的大小。

按輻射電磁波的類型及其功能的不同,雷達可分為多種類型,不同類型的雷達有著不同的用途。對此我們簡單介紹如下:

圓錐掃描雷達。這種雷達的天線為特殊形狀,它轉動時在輻射空間形成一個圓錐形的覆蓋區。這種雷達整體結構簡單,主要用於測量目標角位置和角度的自動跟蹤,曾廣泛地用於高射炮火的控製。它的缺點是隻能跟蹤較慢的目標,同時也有一定的誤差。

單脈衝雷達。它隻需發射一個電磁波脈衝信號,就能實現對目標角度的定位和自動跟蹤。它的優點是精確度高,抗幹擾能力強。缺點是結構複雜,使用起來有所不便。

三坐標雷達。它可以在幾個方麵同時確定目標的位置,主要用於空中警戒方麵。這種雷達對電磁波的波束形式要求嚴格,必須有多路接收裝置,所以結構自然也就比較複雜了。

合成孔徑雷達。它利用運載工具的有規律運動,依次在不同位置上發射相幹的電磁波脈衝信號,然後對一連串回波信號進行處理並合成,所得結果分辨率高,適合於在高空飛機和衛星上使用。它的缺點是發射功率較小,對信號噪聲比要求高。

相控陣雷達。它由很多個輻射單元在空間排列構成,通過技術上的特殊處理,能實現輻射電磁波束的空間掃描。能靈活地實現同時對多批量、多目標的搜索和跟蹤,它主要用於警戒和跟蹤。其優點是探測速度快,抗幹擾能力強,功能多,測量距離遠,可以達3700千米。因此它的用途非常廣泛,被稱為雷達家庭中的“驕子”。它的缺點是結構複雜,造價高,設備龐大而難以隱蔽。雖然這樣,但由於它的優點特別突出,目前仍是雷達技術發展的一個重要方向。

按雷達所在的位置來分,有地麵防空雷達,用於警戒敵方侵襲;機載雷達,它能搜索地麵防空雷達所看不到的目標,而且不易遭到敵方襲擊;艦載雷達,它的個頭雖小,但“能力”很強,被稱為是“特種雷達”。此外,還有專門為天氣預報服務的氣象雷達等等。

以上這些雷達的性能和特點,都是用控製天線電磁波束的空間掃描運動得到的。因此,掌握電磁波的輻射特性和有關的規律,是了解雷達特定功能進而使用雷達為人類服務的關鍵。