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[原创] 浅谈何谓雷达【SIS军版首发】

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浅谈何谓雷达【SIS军版首发】

在军事天地混了很久了,看了不少帖子,发现大多数高手其实对了雷达还有很大的认识误区,所以利用自己知道的一点点皮毛,纠正一些错误的观点。首先声明,鄙人不是学雷达专业的,不过大学时修通讯课程时看过几本雷达方面的杂书。现在工作多年,干的还是通讯,好多都忘掉了。所以本文可能有很多错误的地方,欢迎大家抓虫,呵呵。

最早的雷达应该是英国人发明的,这个大家差不多都知道。而且以前很多文章都说是根据蝙蝠的仿生学研究出来的,其实这个已经不可考了。我认为雷达根据仿生学发展的可能不大,对雷达的发明起主要作用的还是现代电磁学的发展。只有弄清楚了有电磁波的纯在,才能够有雷达的理论基础。早期的雷达其实是一种单脉冲雷达,也就是说雷达发射单个脉冲,然后这个脉冲在照射到目标后返回雷达。这样,通过计算发射的时间和接收的时间差,我们就能知道电磁波在空间传输所消耗的时间。再用这个时间乘以电磁波的速度(即光速)就能够得到距离了。英国人就是用这种简单的雷达搞定了德国空军。二战的时候的绝大部分雷达都是这种单脉冲雷达。

这种雷达有缺陷吗??当然有,因为雷达只能探测到目标的距离,对于空战来说,仅仅起到一个预警的作用,而无法预测目标在下一个时间会跑到
哪里。这样吧,拿出我们的三维几何课本,让我们想想对于空间的一个运动的点,如何预测它的运动和位置呢。通过课本我们可以知道,我们还需要下列信息:目标的角度,目标的速度,以及目标的距离。

现在仅仅解决了距离问题,接下来,我们来探测一下目标速度。谈到速度,不能不提到多普勒效应。打个比方,你坐在火车上听到的火车汽笛声和
站在铁路边的人听到的汽笛声是不大一样的。为什么??这就是多普勒现象。所谓多普勒现象就是一个运动的物体发出的电磁波,会随着运动速度的变化而发生频率的变化。具体公式就不说了,反正是速度越高,频率就越大,速度越低,频率就越小。那么,通过多普勒效应,我们可以发展出多普勒单脉冲雷达。即通过单脉冲来测出距离,然后通过对发射的电磁波和接收的电磁波的频率的比较,可以通过公式计算出雷达与目标之间的相对运动速度。

解决了速度问题,还需要解决角度问题。提到角度问题,就不能不说说电磁波在空气中是如何传输的。任何的波在空气中的传输都会受到空气带来的能量损失。这也是为什么说,大气和臭氧保护了地球生命的原因,如果没有大气层,太阳的强大电磁波能够没有任何衰减的照射到地球上,那对于任何生命来说,都是一场灾难。这个大气带来的能量的损失,会随着距离的变化而迅速增大。通过这个原理,我们就可以得到目标的角度了。
我们把我们雷达的圆形天线划分成四个面积相等的区域。当雷达正对目标时,电磁波到达四个区域的距离是相等的,呵呵。如果偏一点,那么根据几何学,四个区域中最多只可能有两个区域的电磁波的距离是相等的。通过判定四个区域得到的电磁波的能量,我们就可以利用几何学得到目标相对于雷达天线中心的角度。这就是雷达的测角原理。

当然,上面提到的是最简单的雷达了。其实真正意义上的现代雷达应该是在70年代,美国人发明了快速傅立叶分析后才出现的雷达。快速傅立叶
分析对于计算机学,通讯,雷达等领域来说绝对是一个划时代的东西。由于我的时间有限,这个快速傅立叶分析就不介绍了。

上面是我的一些拙见,欢迎大家指正。

另:回答一下大家常见的问题:
1。隐形战机真的在雷达上看不到吗??
不是的,隐形战机的原理是将自己的雷达波反射面积降低,这样雷达接收的回波的能量就会降低,如果距离太远,确实看不到。如果距离近一点,
还是可以看到的。另外,隐形只是针对某个频率段以内的雷达隐形,对于其他频率的雷达无法隐形。

2。雷达会被美国战机上撒的金属条干扰吗?
这个是无法抗拒的干扰,至少我不知道有什么方法可以抗拒。从通讯或者信号处理或者雷达学科的任何理论上来说,这种干扰是绝对能起到作用的。但是你的飞机能撒几次金属条呢?

3。经常看到电视或者小说上说什么压制干扰,对敌方进行电子压制,真的有吗?
这个是有的,但是大部分不可能有效果,除非你知道敌方的频率。想象一下,如果不知道敌人的频率,你怎么压制??难道将所有的频率都加上大功率的压制电磁波??那样的话,一个核电站才能够满足你需要的能量。

4。雷达能探测地形吗,就像电视上那样出现三维的什么图像。
可以

5。飞机被导弹锁定了会报警吗??
看是什么导弹,而且前提还是你知道对方的频率。如果随便什么电磁波照飞机上都要报警,飞行员会疯掉的。

6。天气对雷达有影响吗?
你下雨打雷时打手机信号也会不好,雷达也是一样的。

7。以后雷达还会有发展吗?
这个我不知道,我不是搞这个的。但是我相信,只要数学理论还有突破,雷达就一定会发展。

[ 本帖最后由 laris_duduyi 于 2008-9-21 09:14 编辑 ]
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好,学习了一下,有基本的认识了。谢谢,希望继续。

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貌似有点深了
不过可以肯定的是高科技不是万能的 雷达也一样
不能过度依赖
毕竟一山还有一山高

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雷达的认识还真比较少,感觉军事上也不能一味的依靠雷达,还需要其它一些先进的设备共同来分析,同时雷达也在不断的更新换代。
      有雷达肯定很多国家也在研究防雷达的仪器,只有不断更新才能赶上新时代潮流。

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科普的好文,感谢5楼的补充啊,用浅显的话解释复杂的东西,谢谢

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