雷达发展史

雷达发展史
雷达发展史
1864年英国物理学家麦克斯韦（J.C.axwell）提出“电磁场理论”，并预见了电磁波的存在。

1886年德国人海因里奇.赫兹（Heinrich Hertz）通过实验证明了电磁波的存在，并验证了电磁波的发生、接受和散射等的特性。

1903年德国人克里斯琴.威尔斯姆耶（Christian Hulsmeyer）研制出原始的船用防撞雷达并获得专利权。

1922年M.G 马克尼（M.G Marconi）在接受无线电工程师学会荣誉奖章时提出用短波无线电来探测物体。

1922年美国海军研究实验室（Naval Research Lab.）的A.H泰勒和L.C扬用一部波长为5米的连续波实验装置探测到了一只木船。

由于当时无有效的隔离方法，只能把收发机分置，这实际上是一种双基地雷达。

1924年英国的爱德华.阿普尔顿和M.A巴特尔为了探测大气层的高度而设计了一种阴极射线管，并附有屏幕。

1925年英国的霍普金斯大学的G.布赖特和M.杜威第一次在阴极射线管荧光屏上观测到了从电离层反射回来的短波窄脉冲回波。

1930年美国海军研究实验室的汉兰德采用连续波雷达探测到了飞机。

1934年美国海军研究实验室的R..M佩奇第一次拍下了1.6千米外一架单座飞机反射回来的电磁短脉冲照片。

1935.2 英国人用一部12MHz的雷达探测到了60千米外的轰炸机
同年，英国人和德国人第一次验证了对飞机目标的短脉冲测距。

1937年由罗伯特.沃森.瓦特设计的第一部可使用雷达“Chain Home”在英国
建成，英国正式部署了作战雷达网“链条”。

1938年美国信号公司制造了第一部实用SCR—268防空火力控制
雷达，装备于美国陆军通信兵，该雷达工作的频率是205MHz，探测距离大于180千米。

SCR—268防空火力控制雷达必须依靠辅助光学跟踪提高其测角精度，在夜间工作时，要借助与雷达波束同步的探照灯。

1938年美国无线电公司（RCA）研制出了第一部实用的XAF舰载雷达。

1939年英国在飞机上装了一部200MHz的雷达，用来监视入侵的飞机。

这是世界上第一部机载预警雷达。

一．电子对抗在现代战争的主要作用
１、获取军事情报
通过电子侦察，可以获取敌方无线电通信的内容，查明敌方电子设备的有关技术参数以及兵器属性、类别、数量和配置位置等情报，从而可以判断敌军兵力部署和行动企图。

２、破坏敌方作战指挥
无线电通信是军队作战指挥的主要手段。

在陆、海、空军协同作战、坦克集群突防、飞机或般艇编队行动、空降作战、海上登陆作战以及军队被围时无线电通信是唯一的通信手段。

有交地干扰、欺骗或摧毁敌人的无线电通信设备，可使其联络中断、指挥瘫痪，严重削弱敌军战斗力。

３、保卫重要目标
在机场、桥梁、指挥所等重要目标附近部署雷达干扰设备，干扰敌轰炸机轰炸瞄准雷达，可以使其导弹失控。

使用伪装器材对重要目标进行伪装，可以减少被敌人打击摧毁的机会。

４、保护自己电子设备正常工作
战时，对已方电子设备和系统，采取多种行之有效的反侦察、反干扰、反摧毁等防御措施，对于保障作战任务的顺利完成具有重要意义。

二．侦察对抗(侦察与反侦察)
雷达侦察，就是为获取雷达对抗所需情报而进行的电子对抗侦察。

主要是通过搜索、截获、分析和识别敌方雷达发射的信号，查明敌方雷达的工作频率、脉冲宽度、脉冲重复频率、天线方向图、天线扫描
方式和扫描速率，以及雷达的位置、类型、工作体制等。

在第四次中东战争中，以色列之所以能在贝卡谷地空战中大胜叙利亚，最重要的就得益于他们战前长时间、多手段的雷达侦察，完全掌握了对付叙利亚苏制“萨姆－6”防空导弹制导雷达的方法。

根据执行任务特点的不同、雷达侦察可以分为两大类：一类是支援侦察；另一类则称为情报侦察。

支援侦察的特点是要求得到侦察结果以后立即采取行动，直接为作战服务，所以它是一种战术手段。

情报侦察基本属于一种战略活动，对潜在的敌方雷达信号进行搜集和分析，得出的情报信息供上层军事部门、国家决策机构使用，或在某次作战前或作战中用来得出敌方的电子战部署情况。

因此情报侦察既可以在战时使用，也可以在和平时期发挥作用。

1．雷达侦察对抗21世纪的战争将为雷达对抗侦察提供更加广阔的空间，它的基本任务包括四个方面：
一是发现敌方带雷达的目标。

由于现代作战兵器（飞机、导弹、舰艇、火炮等）都是由雷达和无线电电子设备控制发射和制导的，工作时需要发射
各种电磁波，利用这些电磁波“顺藤摸瓜”，就能捕捉到敌方带雷达设备的军事目标，这是雷达对抗侦察的首要任务。

二是测定敌方雷达参数，确定雷达目标的性质。

通过对其信号频谱、天线波束、扫描方式、脉冲宽度等技术参数的侦测，弄清敌方雷达的型号及工作性能，判断其用途和对己方军事行动（目标）的威胁程度，以便采取必要的对抗措施。

三是引导干扰设备对敌实施电子干扰。

通过提供及时、准确的敌方雷达信息，引导己方电子干扰分队对敌雷达目标实施有效的跟踪和干扰。

四是为雷达反干扰战术、技术的应用和发展提供依据。

随着微电子技术的发展，雷达设备的更新换代日趋加快，一些先进的电子技术设备正在源源不断地走向战场。

雷达对抗侦察需要随时捕捉敌方电子设备技术参数的变化，及时发现敌人新的电子目标，为己方雷达反干扰战术、技术的应用和发展提供依据，为火力分队摧毁其雷达目标提
供战斗诸元。

科学技术和武器装备的发展将使雷达侦察的空间更加广阔，设备日益增多。

目前的雷达侦察设备已不仅仅是耸立于国界边缘的数个雷达侦察设站，而是遍及陆、海、空、天各个角落的立体侦察网，有星载雷达侦察设备、机载雷达侦察设备、舰载雷达侦察设备、陆基固定雷达侦察设备、野战雷达侦察设备、投掷式雷达侦察设备等。

2．无线电通信反侦察
１、使用异常通信手段，或其它通信手段。

向更高或更低的频率发展，使敌方无法侦收或改变频段进行通信。

２、采用保密通信设备，或进行无线电台伪装，实施佯动和欺骗。

保密
通信是通过附加在通信设备上的加密装置，把通信内容经过处理变为加密信号发送出去，使敌方难以破译。

电台伪装的手段有变换呼号频率和联络时间等，实行无线电静默等。

３、使用定向天线，适当控制发射功率。

在保障通信的前提下，尽可能使用小型天线和降低发射功率，增加敌方的侦收困难。

４、使用新的调制方式。

如使用伪装机码通信等。

这些特殊调制方式、一般调幅、调频侦收机只能听到一片噪声。

3．雷达反侦察
为了防止已方雷达被敌方侦测，必须严格控制雷达的工作时间和工作频率。

在保证雷达完成任务的前提下，雷达开机工作时间越短越好。

雷达的开机时间和顺序要不规律地改变。

由于干扰是针对雷达工作频率进行的，因此，雷达工作频率不被对方侦知是反侦察的关键。

（1）低截获概率雷达技术
为减少雷达被发现的可能性而采取的专门技术称为低截获概率雷达技术，这样的雷达称为低截获概率雷达，也称为“寂静”雷达。

低截获概率雷达技术包括采用超低的天线旁瓣，采用低峰值功率的发射波形，以及波形参数随机变化等。

经过对天线的精心设计和精密的加工安装，现代雷达天线的旁瓣功率可控制到比主瓣低1万－10万倍，这就是所说的超低旁瓣。

这使侦察系统只能在雷达主波束对准自己的时候，才能截获到雷达的信号，从而大大减少了雷达被发现的机会。

雷达采用复杂的宽脉冲波形，这样在发射总功率保持不变的情况下，做到低的峰值发射功率。

由于侦察系统事先无法知道雷达信号的样式，仍然按
窄脉冲的接收处理方法，所以只利用了很短时间段内的雷达信号功率，其信号功率利用率比雷达低得多，从而降低了侦察系统的发现距离。

雷达采用特征不明显、不易被识别的发射信号，来增加侦察系统信号处理的难度，降低对雷达信号的截获和识别成功率。

例如采用频率捷变、脉冲重复周期抖动等技术，随机改变波形参数，扰乱敌侦察系统信号分选和雷达识别。

（2）多基地雷达技术
把雷达的发射机和接收机分开来放置在不同的地点，这样组成的雷达系统称为双基地雷达；如果系统中有多个接收站，则称为多基地雷达。

由于接收站不向外辐射电磁波，因此电子侦察只能发现发射站，而各个接收站是隐蔽的。

敌方针对发射站的电子干扰，不可能完全对准接收站，从而提高了雷达系统的安全性。

（3）作战参数保密、电磁发射控制
严格区分雷达平时和战时的工作参数，在执行非作战任务和训练时，不使用作战参数，使敌方还能轻易地通过电子情报侦察建立完全的雷达数据库。

严格控制雷达开机时间，尽量减少不必要的电磁辐射，减少被发现的机会。

此外，还应严格控制备用雷达的使用。

（4）技术参数欺骗
雷达侦察系统根据侦察到的雷达技术参数，判断雷达的型号和类型。

因此如果军用雷达能够采用民用雷达的信号形式，或者其信号完全不像雷达信号，就能迷惑对方。

三．干扰对抗（电子干扰与反干扰）
电子干扰就是通过干扰电磁波或使用其他器材吸收、反射电磁波，达到干扰和欺骗敌方电子设备，使其不能正常工作的目的。

电子干扰与反干扰是电子对抗的主要形式。

1．无线电通信干扰对抗
其基本原理是，当干扰信号的频率与通信信号相同或接近时，接收设备就会同时收到干扰与通信信号，从而扰乱了接收设备对正常信号的接收。

无线电通信干扰按干扰性质的不同，分为压制性干扰和欺骗性干扰。

压制性干扰是用专门的干扰发射机发射的杂乱干扰，其干扰的结果，可使受干扰的设备所收到的真实信号模糊不清或完全“淹没”在干扰之中
欺骗性干扰是用发射机发出假的电文或模拟敌方的无线电通信信号，以欺骗敌方，使之真假难辨，从而作出错误的判断和行动。

2．无线电通信干扰对抗
无线电通信反干扰的主要措施有：
１、增大发射功率，使信号强度超过干扰信号强度。

２、采用强方向性天线，减少电波能量向其它方向辐射，减少来自其它方向的干扰，增强通信信号的强度。

３、避免信号标准化，增加识别困难，干扰敌干扰机的工作。

４、采用改进的，抗干扰能力强的通信方式。

雷达干扰对抗
雷达干扰分为有源干扰（积极干扰）与无源干扰（消极干扰）两种。

有源干扰是利用雷达干扰设备（干扰机）发射无线电波对敌雷达造成的干扰，称为有源干扰，又称积极干扰。

有源干扰常用的有压制性干扰和欺骗
性干扰。

压制性干扰，就是利用干扰机发射强大的干扰信号，压制住敌人雷达的目标回波，使目标回波淹没在干扰信号之中，在显示荧光屏上识别不出真实目标。

欺骗性干扰是利用干扰机发射欺骗性干扰信号对敌雷达造成的干扰，使敌方雷达以假当真做出错误的判断。

无源干扰与有源干扰的区别在于它不是通过发射无线电波对敌造
成干扰，而是利用反射无线电波或衰减“吸收”无线电波的器材造成干扰。

（１）用反射性器材实施干扰。

反射性干扰器材主要有干扰“箔条”电离气体和角反射器等。

（２）用吸收性干扰器材实施干扰。

衰减无线电波的干扰器材常见的有反雷达覆盖层，反雷达伪装网和就便器材等。

雷达的干扰方式可用下图表示：
3 雷达反干扰
雷达反干扰就是消除雷达在正常工作中所受到的干扰，或把干扰减少到允许的程度。

主要措施有：
（１）增大雷达的发射功率。

雷达的发射功率增大，目标回波强度就会增强，雷达就容易从干扰波中识别出目标，因而提高了雷达的抗干扰能力。

（２）改变雷达的工作频率。

用改变雷达的工作频率的办法反干扰，常用的有跳频反干扰、频率捷变反干扰和多波段雷达等。

（３）扩展雷达的工作频率。

将雷达扩展到磨擦的工作波段，战时突然使用，就会使敌方侦察、干扰措手不及，保障雷达不受干扰。

（４）提高雷达天线的方向性。

提高雷达天线的方向性就是将雷达天线的波束变窄。

（５）动目标显示。

动目标显示雷达，可以在干扰“箔条“、地物和海浪等无源干扰情况下发现和测定运动的目标。

四．雷达性能：
描述雷达运行质量的特性。

分为战术性能和技术性能。

1. 战术性能描述雷达顶层性能（系统使用效能）包括：观察空域、观察时间与数据率、测量精度、分辨率、抗干扰能力、观察与跟踪的目标数、数据的录取与传输能力、工作的可靠性与可维修性、工作环境条件、抗核爆炸和抗轰炸能力、机动性能
2. 技术性能描述雷达低层性能（各分系统的技术状态）包括：
天馈：天线孔径、天线增益、天线波瓣宽度、天线波束的副瓣电
平、极化形式、馈线损耗、天馈线系统带宽
雷达信号形式：信号频率、脉冲重复频率、脉冲宽度、脉冲串的长度和信号带宽
发射机性能：峰值功率、平均功率、功率放大链总增益、发射机末级效率和发射机总效率
接收机性能：系统噪声系数和接收机动态范围
测角方式：
雷达信号处理：动目标显示或目标检测（MTD）的系统改善因子、脉冲多普勒滤波器的实现方式与运算速度要求、恒虚警（CFAR）处理和视频积累方式。

雷达数据处理能力：目标的跟踪能力、二次解算能力、数据变换及输入输出能力。

五．雷达发展
从军事需求上看，对新一代雷达提出的重点要求：
在更大空域范围内观察多种目标的能力。

雷达需要监视截面积非常小的目标。

提高雷达在恶劣环境下工作的可靠性、有效性和生存能力。

提高雷达测量的分辨率和精度，以适应具有精确打击能力的各类作战平台（飞机、导弹、舰艇）的发展需要。

对地面（海面）与空中运动目标进行高分辨成象。

进行目标分类、识别和判别目标属性。

多部雷达组网，雷达进入各类C3I系统和作战平台的综合能力。

为满足这些日益提高的要求，雷达新技术不断的得到发展，并逐渐应用于各类先进雷达中，这些新技术主要表现在以下几个方面：
雷达频段扩展。

雷达的工作频段继续向两个方向扩展：高端，往毫米波、红外和激光雷达方向发展，低端往VHF、UHF和HF波段发展。

雷达目标识别。

根据雷达观测数据及从雷达回波中提取的目标信息，对目标
进行分类、识别，判别目标属性，区分真假目标，是雷达发展过程中的一个重大研究课题。

雷达成象技术。

采用大的瞬时带宽信号，可进行目标的高分辨一
维成象，同时采用综合孔径天线原理的合成孔径雷达（SAR）和逆合成孔径雷达（ISAR），可获得很高的二维分辨能力。

这极大地提高了雷达的应用范围。

相控阵天线技术。

除低或超低副瓣天线外，有源相控阵天线、共形相控阵天线和宽带相控阵天线的发展有重要意义。

作为这类相控阵天线基础的高性能、高可靠、低成本发射/接收组件，数字波束形成（DBF）技术，大时宽带宽积信号的数字产生与数字处理技术，自适应波束形成技术等正在快速发展。

先进的信号处理与数据处理技术。

随着计算机、集成电路技术的飞速发展，高速、大容量并行处理的实时处理成为可能。

采用相控阵天线以后，相控阵的空间滤波能力与数字波束形成技术相结合，产生了具有多种自适应能力的信号处理天线，这对提高雷达性能是一种很大的潜力。

雷达系统建模与仿真技术。

雷达的高指标要求使得新的雷达研制周期加长。

利用当今迅速发展的计算机仿真技术，不仅可以确定合理的雷达战术技术指标，缩短雷达的设计周期，而且可以加快雷达分系统和整机的调试周期，大大缩短复杂雷达的软件优化过程。

雷达的新工艺、新结构和新材料。

为使雷达具有高机动性能，减少在一些复杂作战平台上安装时所遇到的尺寸、重量的限制和恶劣物理环境的影响，解决大功率散热等问题，必须采用新工艺，新结构和新材料。

这也是缩短雷达研制周期，降低成本的重要措施。

雷达新技术
毫米波雷达：工作在毫米波段的雷达称为毫米波雷达。

它具有天线波束窄、分辩率高、频带宽、抗干扰能力强等特点，同时它工作在目前隐身技术所能对抗的波段之外，因此它能探测隐身目标。

毫米波雷达还具有能力，特别适用于防空、地面作战和灵巧武器，已获得了各国的调试重视。

例如，美国的“爱国者”防空导弹已安装了毫米波雷达导引头，目前正在研制更先进的毫米波导引头；俄罗斯已拥有连续波输出功率为10千瓦的毫米波雷达；英、法等国家的一些防空系统也都将采用毫米波雷达。

激光雷达：工作在红外和可见光波段的雷达称为激光雷达。

它由
激光发射机、光学接收机、转台和信息处理系统等组成，激光器将电脉冲变成光脉冲发射出去，光接收机再把从目标反射回来的光脉冲还原成电脉冲，送到显示器。

隐身兵器通常是针对微波雷达的，因此激光雷达很容易“看穿”隐身目标所玩的“把戏”；再加上激光雷达波束窄、定向性好、测量精度高、分辨率高，因而它能有效地探测隐身目标。

激光雷达在军事上主要用于靶场测量、空间目标交会测量、目标精密跟踪和瞄准、目标成像识别、导航、精确制导、综合火控、直升机防撞、化学战剂监测、局部风场测量、水下目标探测等。

美国国防部正在开发用于目标探测和识别的激光雷达技术，已进行了前视／下视激光雷达的试验，主要探测伪装树丛中的目标。

法国和德国正在积极进行使用激光雷达探测和识别直升机的联合研究工作。

相控阵雷达：我们知道，蜻蜓的每只眼睛由许许多多个小眼组成，每个小眼都能成完整的像，这样就使得蜻蜓所看到的范围要比人眼大得多。

与此类似，相控阵雷达的天线阵面也由许多个辐射单元和接收单元（称为阵元）组成，单元数目和雷达的功能有关，可以从几百个到几万个。

这些单元有规则地排
列在平面上，构成阵列天线。

利用电磁波相干原理，通过计算机控制馈往各辐射单元电流的相位，就可以改变波束的方向进行扫描，故称为电扫描。

辐射单元把接收到的回波信号送入主机，完成雷达对目标的搜索、跟踪和测量。

每个天线单元除了有天线振子之外，还有移相器等必须的器件。

不同的振子通过移相器可以被馈入不同的相位的电流，从而在空间辐射出不同方向性的波束。

天线的单元数目越多，则波束在空间可能的方位就越多。

这种雷达的工作基础是相位可控的阵列天线，“相控阵”由此得名。

相控阵雷达的优点：
（1）波束指向灵活，能实现无惯性快速扫描，数据率高；
（2）一个雷达可同时形成多个独立波束，分别实现搜索、识别、跟踪、制导、无源探测等多种功能；
（3）目标容量大，可在空域内同时监视、跟踪数百个目标；
（4）对复杂目标环境的适应能力强；
（5）抗干扰性能好。

全固态相控阵雷达的可靠性高，即使少量组件失效仍能正常工作。

但相控阵雷达设备复杂、造价昂贵，且波束扫描范围有限，最大扫描角为90°～120°。

当需要进行全方位监视时，需配置3～4个天线阵面。

相控阵雷达与机械扫描雷达相比，扫描更灵活、性能更可靠、抗干扰能力更强，能快速适应战场条件的变化。

多功能相控阵雷达已广泛用于地面远程预警系统、机载和舰载防空系统、机载和舰载系统、炮位测量、靶场测量等。

美国“爱国者”防空系统的AN／MPQ-53雷达、舰载“宙斯盾”指挥控制系统中的雷达、B-1B轰炸机上的APQ-164雷达、俄罗斯C-300防空武器系统
的多功能雷达等都是典型的相控阵雷达。

随着微电子技术的发展，固体有源相控阵雷达得到了广泛应用，是新一代的战术防空、监视、火控雷达。

宽带／超宽带雷达：工作频带很宽的雷达称为宽带／超宽带雷达。

隐身兵器通常对付工作在某一波段的雷达是有效的，而面对覆盖波段很宽的雷达就无能为力了，它很可能被超宽带雷达波中的某一频率的电磁波探测到。

另一方面，超宽带雷达发射的脉冲极窄，具有相当高的距离分辨率，可探测到小目标。

目前美国正在研制、试验超宽带雷达，已完成动目标显示技术的研究，将要进行雷达波形的试验。

合成孔径雷达：合成孔径雷达通常安装在移动的空中或空间平台上，利用雷达与目标间的相对运动，将雷达在每个不同位置上接收到的目标回波信号进行相干处理，就相当于在空中安装了一个“大个”的雷达，这样小孔径天线就能获得大孔径天线的探测效果，具有很高的目标方位分辨率，再加上应用脉冲压缩技术又能获得很高的距离分辨率，因而能探测到隐身目标。

合成孔径雷达在军事上和民用领域都有广泛应用，如战场侦察、火控、制导、导航、资源勘测、地图测绘、海洋监视、环境遥感等。

美国的联合监视与目标攻击雷达系统飞机新安装了一部AN／APY3型X波段多功能合成孔径雷达，英、德、意联合研制的“旋风”攻击机正在试飞合成孔径雷达。