雷达发展史

雷达发展史雷达的基本概念形成于20世纪初。但是直到第二次世界大战前后，雷达才得到迅速发展。早在20世纪初，欧洲和美国的一些科学家已知道电磁波被物体反射的现象。1922年，意大利G.马可尼发表了无线电波可能检测物体的论文。美国海军实验室发现用双基地连续波雷达能发觉在其间通过的船只。1925年，美国开始研制能测距的脉冲调制雷达，并首先用它来测量电离层的高度。30年代初，欧美一些国家开始研制探测飞机的脉冲调制雷达。1936年，美国研制出作用距离达40公里、分辨力为457米的探测飞机的脉冲雷达。1938年,英国已在邻近法国的本土海岸线上布设了一条观测敌方飞机的早期报警雷达链。第二次世界大战期间，由于作战需要，雷达技术发展极为迅速。就使用的频段而言，战前的器件和技术只能达到几十兆赫。大战初期，德国首先研制成大功率三、四极电子管,把频率提高到500兆赫以上。这不仅提高了雷达搜索和引导飞机的精度，而且也提高了高射炮控制雷达的性能，使高炮有更高的命中率。1939年，英国发明工作在3000兆赫的功率，地面和飞机上装备了采用这种磁控管的微波雷达,使盟军在空中作战和空-海作战方面获得优势。大战后期，美国进一步把磁控管的频率提高到10吉赫，实现了机载雷达小型化并提高了测量精度。在高炮火控方面，美国研制的精密自动跟踪雷达SCR-584,使高炮命中率从战争初期的数千发炮弹击落一架飞机，提高到数十发击中一架飞机。40年代后期出现了动目标显示技术，这有利于在地杂波和云雨等杂波背景中发现目标。高性能的动目标显示雷达必须发射相干信号，于是研制了功率、、前向波管等器件。50年代出现了高速喷气式飞机，60年代又出现了低空突防飞机和中、远程导弹以及军用卫星，促进了雷达性能的迅速提高。60～70年代，电子计算机、、和大规模数字集成电路等应用到雷达上，使雷达性能大大提高，同时减小了体积和重量，提高了可靠性。在雷达新体制、新技术方面，50年代已较广泛地采用了动目标显示、单脉冲测角和跟踪以及脉冲压缩技术等；60年代出现了；70年代固态相控阵雷达和脉冲多普勒雷达问世。在中国，雷达技术从50年代初才开始发展起来。中国研制的雷达已装备军队。中国已经研制成防空用的二坐标和三坐标警戒引导雷达、地－空导弹制导雷达、远程导弹初始段靶场测量雷达和再入段靶场测量与回收雷达。中国研制的大型雷达还用于观测中国和其他国家发射的人造卫星。在民用方面，远洋轮船的导航和防撞雷达、飞机场的航行管制雷达以及气象雷达等均已生产和应用。中国研制成的机载合成孔径雷达已能获得大面积清晰的测绘地图。中国研制的新一代雷达均已采用计算机或微处理器，并应用了中、大规模集成电路的数字式信息处理技术，频率已扩展至毫米波段。①尽管雷达在二战时发展迅速，但追根溯源，此前的科学家运用他们的智慧为此创造了必要的条件。让我们来看下面的简史：1842年多普勒（ChristianAndreasDoppler）率先提出利用多普勒效应的多普勒式雷达。1864年马克斯威尔（JamesClerkMaxwell）推导出可计算电磁波特性的公式。1886年赫兹（HeinerichHertz）展开研究无线电波的一系列实验。1888年赫兹成功利用仪器产生无线电波。图1赫兹图2无线电的产生1897年汤普森（JJThompson）展开对真空管内阴极射线的研究。1904年侯斯美尔（ChristianHülsmeyer）发明电动镜（telemobiloscope），是利用无线电波回声探测的装置，可防止海上船舶相撞。1906年德弗瑞斯特（DeForestLee）发明真空三极管，是世界上第一种可放大信号的主动电子元件。1916年马可尼（Marconi）和富兰克林（Franklin）开始研究短波信号反射。1917年沃森瓦特（RobertWatson-Watt）成功设计雷暴定位装置。1922年马可尼在美国电气及无线电工程师学会（AmericanInstitutesofElectricalandRadioEngineers）发表演说，题目是可防止船只相撞的平面角雷达。同年，美国泰勒和杨建议在两艘军舰上装备高频发射机和接收机以搜索敌舰。1924年英国阿普利顿和巴尼特通过电离层反射无线电波测量赛层的高度。美国布莱尔和杜夫用脉冲波来测量亥维塞层。1925年伯烈特（GregoryBreit）与杜武（MerleAntonyTuve）合作，第一次成功使用雷达，把从电离层反射回来的无线电短脉冲显示在阴极射线管上。图3伯烈特与杜武图4无线电短脉冲1931年美国海军研究实验室利用拍频原理研制雷达，开始让发射机发射连续波，三年后改用脉冲波。1935年法国古顿研制出用磁控管产生16厘米波长的撜习窖捌鲾，可以在雾天或黑夜发现其他船只。这是雷达和平利用的开始。1936年1月英国W.瓦特在索夫克海岸架起了英国第一个雷达站。英国空军又增设了五个，它们在第二次世界大战中发挥了重要作用。1937年马可尼公司替英国加建20个链向雷达站。也是这一年，美国第一个军舰雷达XAF试验成功。另外，瓦里安兄弟（RussellandSigurdVarian）研制成高功率微波振荡器，又称速调管（klystron）。图5二战时英军使用的防空雷达图6“无线电探测与定位”1939年布特（HenryBoot）与兰特尔（JohnT.Randall）发明电子管，又称共振穴磁控管（resonant-cavitymagnetron）。1941年苏联最早在飞机上装备预警雷达。1943年美国麻省理工学院研制出机载雷达平面位置指示器，可将运动中的飞机柏摄下来，他胶发明了可同时分辨几十个目标的微波预警雷达。1944年马可尼公司成功设计、开发并生产「布袋式」（Bagful）系统，以及「地毡式」（Carpet）雷达干扰系统。前者用来截取德国的无线电通讯，而后者则用来装备英国皇家空军（RAF）的轰炸机队。1945年二次大战结束后，全凭装有特别设计的真空管──磁控管的雷达，盟军得以打败德国。图7磁控管雷达边界层风廓图8磁控管微波雷达1947年美国贝尔电话实验室研制出线性调频脉冲雷达。50年代中期美国装备了超距预警雷达系统，可以探寻超音速飞机。不久又研制出脉冲多普勒雷达。1959年美国通用电器公司研制出弹道导弹预警雷达系统，可发跟踪3000英里外，600英里高的导弹，预警时间为20分钟。1964年美国装置了第一个空间轨道监视雷达，用于监视人造地球卫星或空间飞行器。图9第一个空间轨道监视雷达1971年加拿大伊朱卡等3人发明全息矩阵雷达。同时，数字雷达技术在美国出现。①70年代与80年代以后机载脉冲多普勒雷达、高距离分辨雷达、合成孔径雷达、微波固体相控阵雷达等，以及无源雷达、超视距雷达、双（多）基地雷达、超宽带雷达、谐波雷达、激光雷达、雷达网技术等纷纷问世，一批抗摧毁、抗干扰、反隐身的新概念、新体制雷达，已开始在现代高技术战场崭露头角。未来雷达技术的展望相控阵雷达发展方向是:固态有源相相控阵,灵敏、宽带有源阵列，分布式有源相控阵，有源共形阵，自适应共形阵，超高频、低旁瓣相控阵天线，多波束相控阵天线，自适应波束形成技术，自适应抗干扰技术，采用光电子技术的有源相控阵技术，数字组件相控阵技术，毫米波空间监视相控阵雷达，反隐身相控阵雷达。合成孔径雷达（SAR）是战场监视系统的发展方向。重点开发的内容是：宽带、超宽带SAR，探测叶簇、地表下的隐蔽目标，各种目标分类、识别；多功能、多模式，特别是将SAR与GMTI相结合。干涉仪合成孔径雷达（InSAR）可得到数字地形高程图；生成二维舰船目标图像，可用于船只分类；重点解决INSAR的雷达回波“实时”处理问题。高分辨、多波段、多极化、多模式卫星SAR/(INSAR)图像的解译技术。超视距雷达（OHTR）发展重点是利用高频无线电波的电离层反射，扩大雷达的覆盖范围，提高分辨率；超视距雷达探测隐身飞机的机理和能力；电离层引起的相位畸变修正技术；非稳定性电离层条件下，低径向速度目标检测的信号处理技术；超视距雷达的外噪声自适应抑制技术。毫米波雷达(MMW),重点发展毫米波导引头,用于精确制导导弹、灵巧炸弹；毫米波高分辨率目标识别雷达；模块化、积木式毫米波战场侦察雷达；毫米波雷达与红外（光学）传感器相结合的导引头、侦察系统；空间（卫星）毫米波相控雷达。双/多基地雷达，重点发展反隐身目标的双/多基地雷达。重点解决双/多基地雷达的配置、布站技术；双/多基地雷达的检测、数据处理技术。②参考文献①雷达简介，://image.baidu.com/i?ct=503316480&z=&tn=baiduimagedetail&word=%BA%D5%D7%C8&in=6431&cl=2&lm=-1&st=-1&pn=0&rn=1&di=95207706360&ln=1999&fr=&fm=detail&fmq=1333523756661_R&ic=0&s=&se=1&sme=0&tab=&width=&height=&face=0&is=&istype=2#pn0&-1&di95207706360&objURLhttp%3A%2F%2Fimgsrc.baidu.com%2Fbaike%2Fpic%2Fitem%2Fb9d8b7011d73d6461d958399.jpg&fromURLhttp%3A%2F%2Fbaike.baidu.com%2Fimage%2Fb9d8b7011d73d6461d958399&W148&H200&T8297&S4&TPjpg图1=503316480&z=&tn=baiduimagedetail&word=%BA%D5%D7%C8%CE%DE%CF%DF%B5%E7&in=17988&cl=2&lm=-1&st=-1&pn=19&rn=1&di=101611819530&ln=1042&fr=&fm=result&fmq=1333523906803_R&ic=0&s=0&se=1&sme=0&tab=&width=&height=&face=0&is=&istype=2#pn19&-1&di101611819530&objURLhttp%3A%2F%2Fjk.pzh.gov.cn%2Flife%2Ftourism%2Fuploadfiles_8241%2F200606%2F2006630091533.jpg&fromURLhttp%3A%2F%2Fjk.pzh.gov.cn%2Flife%2Ftourism%2Ftourism_49785.shtml&W261&H167&T9860&S8&TPjpg图2=503316480&z=&tn=baiduimagedetail&word=%B2%AE%C1%D2%CC%D8%D3%EB%B6%C5%CE%E4&in=31195&cl=2&lm=-1&st=-1&pn=20&rn=1&di=70891914465&ln=35&fr=&fm=result&fmq=1333523599448_R&ic=0&s=0&se=1&sme=0&tab=&width=&height=&face=0&is=&istype=2#pn20&-1&di70891914465&objURLhttp%3A%2F%2Famuseum.cdstm.cn%2FAMuseum%2Fxinxiguan%2Fhtm%2Fimg%2Fzhongyaofaming%2Fleida%2F5.jpg&fromURLhttp%3A%2F%2Famuseum.cdstm.cn%2Famuseum%2Fxinxiguan%2Fhtm%2Fzyfm--leida.htm&W281&H374&T11410&S12&TPjpg图3=503316480&z=&tn=baidui