第一篇：軍用雷達的工作原理

軍用雷達的工作原理

雷達(radar)原是“無線電探測與定位”的英文縮寫。雷達的基本任務是探測感興趣的目標，測定有關目標的距離、方問、速度等狀態參數。雷達主要由天線、發射機、接收機（包括信號處理機）和顯示器等部分組成。

雷達發射機產生足夠的電磁能量

傳感器類型，經過收發轉換開關傳送給天線。天線將這些電磁能量輻射至大氣中，集中在某一個很窄的方向上形成波束，向前傳播。電磁波遇到波束內的目標后，將沿著各個方向產生反射，其中的一部分電磁能量反射回雷達的方向，被雷達天線獲取。天線獲取的能量經過收發轉換開關送到接收機，形成雷達的回波信號。由于在傳播過程中電磁波會隨著傳播距離而衰減，雷達回波信號非常微弱，幾乎被噪聲所淹沒。接收機放大微弱的回波信號，經過信號處理機處理，提取出包含在回波中的信息，送到顯示器，顯示出目標的距離、方向、速度等。

為了測定目標的距離，雷達準確測量從電磁波發射時刻到接收到回波時刻的延遲時間，這個延遲時間是電磁波從發射機到目標，再由目標返回雷達接收機的傳播時間。根據電磁波的傳播速度，可以確定目標的距離公式為：S=CT/2

其中S為目標距離，T為電磁波從雷達發射出去到接收到目標回波的時間，C為

光速

雷達測定目標的方向是利用天線的方向性來實現的。通過機械和電氣上的組合作用，雷達把天線的小事指向雷達要探測的方向，一旦發現目標，雷達讀出些時天線小事的指向角，就是目標的方向角。兩坐標雷達只能測定目標的方位角，三坐

標雷達可以測定方位角和俯仰角。

測定目標的運動速度是雷達的一個重要功能，雷達測速利用了物理學中的多普勒原理：當目標和雷達之間存在著相對位置運動時，目標回波的頻率就會發生改變，頻率的改變量稱為多普勒頻移，用于確定目標的相對徑向速度，通常，具有測速能力的雷達，例如脈沖多普勒雷達，要比一般雷達復雜得多。

雷達的戰術指標主要包括作用距離、威力范圍、測距分辨力與精度、測角分辨力與精度、測速分辨力與精度、系統機動性等。

其中，作用距離是指雷達剛好能夠可靠發現目標的距離。它取決于雷達的發射功率與天線口徑的乘積，并與目標本身反射雷達電磁波的能力（雷達散射截面積的大小）等因素有關。威力范圍指由最大作用距離、最小作用距離、最大仰角、最

小仰角及方位角范圍確定的區域。

雷達的技術指標與參數很多，而且與雷達的體制有關，這里僅僅討論那些與電子

對抗關系密切的主要參數。

根據波形來區分，雷達主要分為脈沖雷達和連續波雷達兩大類。當前常用的雷達大多數是脈沖雷達。常規脈沖雷達周期性地發射高頻脈沖。相關的參數為脈沖重復周期（脈沖重復頻率）、脈沖寬度以及載波頻率。載波頻率是在一個脈沖內信號的高頻振蕩頻率，也稱為雷達的工作頻率。

雷達天線對電磁能量在方向上的聚集能力用波束寬度來描述，波束越窄，天線的方向性越好。但是在設計和制造過程中，雷達天線不可能把所有能量全部集中在理想的波束之內，在其它方向上在在著泄漏能量的問題。能量集中在主波束中，我們常常形象地把主波束稱為主瓣，其它方向上由泄漏形成旁瓣。為了覆蓋寬廣的空間，需要通過天線的機械轉動或電子控制，使雷達波束在探測區域內掃描。

概括起來，雷達的技術參數主要包括工作頻率（波長）、脈沖重復頻率、脈沖寬度、發射功率、天線波束寬度、天線波束掃描方式、接收機靈敏度等。技術參數是根據雷達的戰術性能與指標要求來選擇和設計的，因此它們的數值在某種程度上反映了雷達具有的功能。例如，為提高遠距離發現目標能力，預警雷達采用比較低的工作頻率和脈沖重復頻率，而機載雷達則為減小體積、重量等目的，使用比較高的工作頻率和脈沖重復頻率。這說明，如果知道了雷達的技術參數，就可

在一定程度上識別出雷達的種類。

雷達的用途廣泛，種類繁多，分類的方法也非常復雜。通常可以按照雷達的用途分類，如預警雷達、搜索警戒雷達、無線電測高雷達、氣象雷達、航管雷達、引導雷達、炮瞄雷達、雷達引信、戰場監視雷達、機載截擊雷達、導航雷達以及防

撞和敵我識別雷達等。

除了按用途分，還可以從工作體制對雷達進行區分。這里就對一些新體制的雷達

進行簡單的介紹。

雙/多基地雷達

普通雷達的發射機和接收機安裝在同一地點，而雙/多基地雷達是將發射機和接收機分別安裝在相距很遠的兩個或多個地點上，地點可以設在地面、空中平臺或空間平臺上。由于隱身飛行器外形的設計主要是不讓入射的雷達波直接反射回雷達，這對于單基地雷達很有效。但入射的雷達波會朝各個方向反射，總有部分反射波會被雙/多基地雷達中的一個接收機接收到。美國國防部從七十年代就開始研制、試驗雙/多基地雷達，較著名的“圣殿”計劃就是專門為研究雙基地雷達而制定的，已完成了接收機和發射機都安裝在地面上、發射機安裝在飛機上而接收機安裝在地面上、發射機和接收機都安裝在空中平臺上的試驗。俄羅斯防空部隊已應用雙基地雷達探測具有一定隱身能力的飛機。英國已于70年代末80年代初開始研制雙基地雷達，主要用于預警系統。

相控陣雷達

我們知道，蜻蜓的每只眼睛由許許多多個小眼組成，每個小眼都能成完整的像，這樣就使得蜻蜓所看到的范圍要比人眼大得多。與此類似，相控陣雷達的天線陣面也由許多個輻射單元和接收單元（稱為陣元）組成，單元數目和雷達的功能有關，可以從幾百個到幾萬個。這些單元有規則地排列在平面上，構成陣列天線。利用電磁波相干原理，通過計算機控制饋往各輻射單元電流的相位，就可以改變波束的方向進行掃描，故稱為電掃描。輻射單元把接收到的回波信號送入主機，完成雷達對目標的搜索、跟蹤和測量。每個天線單元除了有天線振子之外，還有移相器等必須的器件。不同的振子通過移相器可以被饋入不同的相位的電流，從而在空間輻射出不同方向性的波束。天線的單元數目越多，則波束在空間可能的方位就越多。這種雷達的工作基礎是相位可控的陣列天線，“相控陣”由此得名。

有源相陣控雷達和無源相陣控雷達的區別是就是無源是只有單個或者幾個發射機子陣原只能接收，而有源是每個陣原都有完整的發射和接收單元！

相控陣雷達的優點：

（1）波束指向靈活，能實現無慣性快速掃描，數據率高；（2）一個雷達可同時形成多個獨立波束，分別實現搜索、識別、跟蹤、制導、無源探測等多種功能；（3）目標容量大，可在空域內同時監視、跟蹤數百個目標；（4）對復雜目標環境的適應能力強；（5）抗干擾性能好。全固態相控陣雷達的可靠性高，即使

少量組件失效仍能正常工作。

但相控陣雷達設備復雜、造價昂貴，且波束掃描范圍有限，最大掃描角為90 ～120。當需要進行全方位監視時，需配置3～4個天線陣面。

相控陣雷達與機械掃描雷達相比，掃描更靈活、性能更可靠、抗干擾能力更強，能快速適應戰場條件的變化。多功能相控陣雷達已廣泛用于地面遠程預警系統、機載和艦載防空系統、機載和艦載系統、炮位測量、靶場測量等。美國“愛國者”防空系統的AN／MPQ-53雷達、艦載“宙斯盾”指揮控制系統中的雷達、B-1B轟炸機上的APQ-164雷達、俄羅斯C-300防空武器系統的多功能雷達等都是典型的相控陣雷達。隨著微電子技術的發展傳感器與檢測技術，固體有源相控陣雷達得到了廣泛應用，是新一代的戰術防空、監視、火控雷達。

寬帶／超寬帶雷達

工作頻帶很寬的雷達稱為寬帶／超寬帶雷達。隱身兵器通常對付工作在某一波段的雷達是有效的，而面對覆蓋波段很寬的雷達就無能為力了，它很可能被超寬帶雷達波中的某一頻率的電磁波探測到。另一方面，超寬帶雷達發射的脈沖極窄，具有相當高的距離分辨率，可探測到小目標。目前美國正在研制、試驗超寬帶雷達，已完成動目標顯示技術的研究，將要進行雷達波形的試驗。合成孔徑雷達

合成孔徑雷達通常安裝在移動的空中或空間平臺上，利用雷達與目標間的相對運動，將雷達在每個不同位置上接收到的目標回波信號進行相干處理，就相當于在空中安裝了一個“大個”的雷達，這樣小孔徑天線就能獲得大孔徑天線的探測效果，具有很高的目標方位分辨率，再加上應用脈沖壓縮技術又能獲得很高的距離分辨率，因而能探測到隱身目標。合成孔徑雷達在軍事上和民用領域都有廣泛應用，如戰場偵察、火控、制導、導航、資源勘測、地圖測繪、海洋監視、環境遙感等。美國的聯合監視與目標攻擊雷達系統飛機新安裝了一部AN/APY3型X波段多功能合成孔徑雷達，英、德、意聯合研制的“旋風”攻擊機正在試飛合成孔徑雷達。

毫米波雷達

工作在毫米波段的雷達稱為毫米波雷達。它具有天線波束窄、分辯率高、頻帶寬、抗干擾能力強等特點，同時它工作在目前隱身技術所能對抗的波段之外，因此它能探測隱身目標。毫米波雷達還具有攻擊能力，特別適用于防空、地面作戰和靈巧武器，已獲得了各國的調試重視。例如，美國的“愛國者”防空導彈已安裝了毫米波雷達導引頭，目前正在研制更先進的毫米波導引頭；俄羅斯已擁有連續波輸出功率為10千瓦的毫米波雷達；英、法等國家的一些防空系統也都將采用毫米波雷達。

激光雷達

工作在紅外和可見光波段的雷達稱為激光雷達。它由激光發射機、光學接收機、轉臺和信息處理系統等組成，激光器將電脈沖變成光脈沖發射出去，光接收機再把從目標反射回來的光脈沖還原成電脈沖，送到顯示器。隱身兵器通常是針對微波雷達的，因此激光雷達很容易“看穿”隱身目標所玩的“把戲”；再加上激光雷達波束窄、定向性好、測量精度高、分辨率高，因而它能有效地探測隱身目標。激光雷達在軍事上主要用于靶場測量、空間目標交會測量、目標精密跟蹤和瞄準、目標成像識別、導航、精確制導、綜合火控、直升機防撞、化學戰劑監測、局部風場測量、水下目標探測等。美國國防部正在開發用于目標探測和識別的激光雷達技術，已進行了前視／下視激光雷達的試驗，主要探測偽裝樹叢中的目標。法國和德國正在積極進行使用激光雷達探測和識別直升機的聯合研究工作。

相控陣雷達有多神？

“宙斯盾”系統的核心就是SPY—1D相控陣雷達，特別是它出眾的預警搜索能力和識別能力，仿佛給妄圖“獨立”的臺灣新領導人一根救命稻草，一把夢幻的保護傘，而相控陣雷達又再一次走進國人的視線中。說到相控陣雷達或技術，大家可能很陌生，但如果說起去年美國軍方關于中國如何監測其隱型戰斗機的報道，大家可能就清楚了。用一大串電視接收天線來監視天空，經濟又有效，這就是最原始、最基礎的雷達，相控陣雷達。

下面談一談雷達和相控陣雷達的發展情況。

一、雷達及其分類

雷達（Radar，即 radio detecting and ranging），意為無線電搜索和測距。它是運用各種無線電定位方法，探測、識別各種目標，測定目標坐標和其它情報的裝置。在現代軍事和生產中，雷達的作用越來越顯示其重要性，特別是第二次世界大戰，英國空軍和納粹德國空軍的“不列顛”空戰，使雷達的重要性顯露的非常清楚。雷達由天線系統、發射裝置、接收裝置、防干擾設備、顯示器、信號處理器、電源等組成。其中，天線是雷達實現大空域、多功能、多目標的技術關鍵之一；信號處理器是雷達具有多功能能力的核心組件之 雷達種類很多，可按多種方法分類：

（1）按定位方法可分為：有源雷達、半有源雷達和無源雷達。

（2）按裝設地點可分為；地面雷達、艦載雷達、航空雷達、衛星雷達等。

（3）按輻射種類可分為：脈沖雷達和連續波雷達。

（4）按工作被長波段可分：米波雷達、分米波雷達、厘米波雷達和其它波段雷達。

（5）按用途可分為：目標探測雷達、偵察雷達、武器控制雷達、飛行保障雷達、氣象雷達、導航雷達等。

相控陣雷達是一種新型的有源電掃陣列多功能雷達。它不但具有傳統雷達的功能，而且具有其它射頻功能。有源電掃陣列的最重要的特點是能直接向空中輻射和接收射頻能量。它與機械掃描天線系統相比，有許多顯著的優點。例如、相控陣省略了整個天線驅動系統，其中個別部件發生故障時，仍保持較高的可靠性，平均無故障時間為10萬小時，而機械掃描雷達天線的平均無故障時間小于1000小時。下面主要介紹先進的相控陣雷達。

二、相控陣雷達的概況

相控陣技術，早在30年代后期就已經出現。1937年，美國首先開始這項研究工作。但一直到50年代中期才研制出2部實用型艦載相控陣雷達。60年代，美國和前蘇聯相繼研制和裝備了多部相控陣雷達，多用于彈道導彈防御系統，如美國的AN/FPS-

46、AN/FPS-85、MAR、MSR，前蘇聯的“雞籠”和“狗窩”等。這些都屬于固定式大型相控陣雷達，其共同點：采用固定式平面陣天線，天線體積大、輻射功率高、作用距離遠。其中美國的AN/FPS-85和前蘇聯的“狗窩”最為典型，70年代，相控陣雷達得到了迅速發展，除美蘇兩國外，又有很多國家研制和裝備了相控陣雷達，如英、法、日、意、德、瑞典等。其中最為典型的有：美國的AN/TPN-25、AN/TPQ-37和GE-592、英國的AR-3D、法國的AN/TPN-

25、日本的NPM-510和J/NPQ-P7、意大利的RAT-31S、德國的KR-75等。這一時期的相控陣雷達具有機動性高、天線小型化、天線掃描體制多樣化、應用范圍廣等特點。80年代，相控陣雷達由于具有很多獨特的優點，得到了更進一步的應用。在已裝備和正在研制的新一代中、遠程防空導彈武器系統中多采用多功能相控陣雷達，它已成為第三代中、遠程防空導彈武器系統的一個重要標志。從而，大大提高了防空導彈武器系統的作戰性能。在21世紀，相控陣雷達隨著科技的不斷發展和現代戰爭兵器的特點，其制造和研究將會更上一層樓。

三、相控陣原理

相控陣，就是由許多輻射單元排成陣列形式構成的走向天線，各單元之間的輻射能量和相位關是可以控制的。典型的相控陣是利用電子計算機控制移相器改變天線孔徑上的相位分布來實現波束在空間掃描儀表技術與傳感器，即電子掃描，簡稱電掃。相位控制可采用相位法、實時法、頻率法和電子饋電開關法。在一維上排列若干輻射單元即為線陣，在兩維上排列若干輻射單元稱為平面陣。輻射單元也可以排列在曲線上或曲面上．這種天線稱為共形陣天線。共形陣天線可以克服線陣和平面陣掃描角小的缺點，能以一部天線實現全空域電掃。通常的共形陣天線有環形陣、圓面陣、圓錐面陣、圓柱面陣、半球面陣等。綜上所述，相控陣雷達因其天線為相控陣型而得名。

四、相控陣雷達分類

相控陣雷達大體可分為兩大類，即全電掃相控陣和有限電掃相控陣。全電掃相控陣又可稱固定式相控陣，即在方位上和仰角上都采用電掃，天線陣是固定不動的。有限電掃相控陣是一種混合設計的天線，即把兩種以上天線技術結合起來，以獲得所需要的效果，起初把相掃技術與反射面天線技術相結合，其電掃角度小，只需少量的輻射單元，因此可大大降低設備造價和復雜程度。

天線陣，根據掃描情況可分為相掃、頻掃、相／相掃、相／頻掃、機/相掃、機／頻掃、有限掃等多種體制。相掃系列利用移相器改變相位關系來實現波束電掃。頻掃是利用改變工作頻率的方法來實現波束電掃。相/相掃是利用移相器控制平面陣兩個角坐標實現波束電掃。相／頻掃是利用移相器控制平面陣一個坐標而另一坐標利用頻率變化控制來實現波束電掃．機/相掃是在方位上采用機掃、仰角上采用相掃。機／頻掃是在方位上采用機掃、仰角上采用頻掃。

五、相控陣雷達的特點

相控陣雷達之所以具有強大的生命力，因為它優勝于一般機械掃描雷達。它具有以下特點：

（1）能對付多目標。相控陣雷達利用電子掃描的靈活性、快速性和按時分割原理或多波束，可實現邊搜索邊跟蹤工作方式，與電子計算機相配合，能同時搜索、探測和跟蹤不同方向和不同高度的多批目標，并能同時制導多枚導彈攻擊多個空中目標。因此，適用于多目標、多方向、多層次空襲的作戰環境。

（2）功能多，機動性強。相控陣雷達能夠同時形成多個獨立控制的波束，分別用以執行搜索、探測、識別、跟蹤、照射目標和跟蹤、制導導彈等多種功能。一部相控陣雷達能起到多部專用雷達的作用，如“愛國者”的一部多功能相控陣雷達可以完成相當于“霍克”和“奈基”－2型9部雷達的功能，而且還遠比它們能夠同時對付的目標多。因此，可大大減少武器系統的設備，從而提高系統的機動能力。

（3）反應時間短、數據率高。相控陣雷達可不需要天線驅動系統，波束指向靈活，能實現無慣性快速掃描，從而縮短了對目標信號檢測、錄取、信息傳遞等所需的時間，具有較高的數據率。相控陣天線通常采用數字化工作方式，使雷達與數字計算機結合起來，能大大提高自動化程度，簡化了雷達操作，縮短了目標搜索、跟蹤和發控準備時間，便于快速、準確地實施畦達程序和數據處理。因而可提高跟蹤空中高速機動目標的能力。

（4）抗干擾能力強。相控陣雷達可以利用分布在天線孔徑上的多個輻射單元綜合成非常高的功率，并能合理地管理能量和控制主瓣增益，可以根據不同方向上的需要分配不同的發射能量，易于實現自適應旁瓣抑制和自適應抗各種干擾，有利于發現遠離目標和小雷達反射面目標（如隱形飛機），還可提高抗反輻射導彈的能力。

（5）可靠性高。相控陣雷達的陣列組較多，且并聯使用，即使有少量組件失效，仍能正常工作，突然完全失效的可能性最小。此外，隨著固態器件的發展，格控陣雷達的固態器件越來越多，甚至已生產出全固態兒控陣雷達，如美國的。“愛國者”雷達，其天線的平均故障間隔時間高達15萬小時，即使有10％單元損壞也不會影響雷達的正常工作。

當然，相控陣雷達不是十全十美的，也有其缺點。主要是造價貴，典型的相控陣雷達比一般雷達的造價要高出若干倍。此外，相控陣雷達對于短程彈道導彈的襲擊可以說是無能為力，這也是美國及臺灣為什么擔心大陸方面在福建沿海部署東風導彈的原因。而1991年，海灣戰爭期間，伊拉克用“飛毛腿”導彈襲擊以色列的時候，其“愛國者”導彈根本無法有效將其擊落，何況短短的臺灣海峽呢？

第二篇：雷達工作 原理

雷達的原理

雷達(radar)原是“無線電探測與定位”的英文縮寫。雷達的基本任務是探測感興趣的目標，測定有關目標的距離、方問、速度等狀態參數。雷達主要由天線、發射機、接收機（包括信號處理機）和顯示器等部分組成。

雷達發射機產生足夠的電磁能量，經過收發轉換開關傳送給天線。天線將這些電磁能量輻射至大氣中，集中在某一個很窄的方向上形成波束，向前傳播。電磁波遇到波束內的目標后，將沿著各個方向產生反射，其中的一部分電磁能量反射回雷達的方向，被雷達天線獲取。天線獲取的能量經過收發轉換開關送到接收機，形成雷達的回波信號。由于在傳播過程中電磁波會隨著傳播距離而衰減，雷達回波信號非常微弱，幾乎被噪聲所淹沒。接收機放大微弱的回波信號，經過信號處理機處理，提取出包含在回波中的信息，送到顯示器，顯示出目標的距離、方向、速度等。

為了測定目標的距離，雷達準確測量從電磁波發射時刻到接收到回波時刻的延遲時間，這個延遲時間是電磁波從發射機到目標，再由目標返回雷達接收機的傳播時間。根據電磁波的傳播速度，可以確定目標的距離為：S=CT/2

其中S：目標距離

T：電磁波從雷達到目標的往返傳播時間

C：光速

雷達測定目標的方向是利用天線的方向性來實現的。通過機械和電氣上的組合作用，雷達把天線的小事指向雷達要探測的方向，一旦發現目標，雷達讀出些時天線小事的指向角，就是目標的方向角。兩坐標雷達只能測定目標的方位角，三坐標雷達可以測定方位角和俯仰角。

測定目標的運動速度是雷達的一個重要功能，—雷達測速利用了物理學中的多普勒原理．當目標和雷達之間存在著相對位置運動時，目標回波的頻率就會發生改變，頻率的改變量稱為多普勒頻移，用于確定目標的相對徑向速度，通常，具有測速能力的雷達，例如脈沖多普勒雷達，要比一般雷達復雜得多。

雷達的戰術指標主要包括作用距離、威力范圍、測距分辨力與精度、測角分辨力與精度、測速分辨力與精度、系統機動性等。

其中，作用距離是指雷達剛好能夠可靠發現目標的距離。它取決于雷達的發射功率與天線口徑的乘積，并與目標本身反射雷達電磁波的能力（雷達散射截面積的大小）等因素有關。威力范圍指由最大作用距離、最小作用距離、最大仰角、最小仰角及方位角范圍確定的區域。

雷達的技術指標與參數很多，而且與雷達的體制有關，這里僅僅討論那些與電子對抗關系密切的主要參數。

根據波形來區分，雷達主要分為脈沖雷達和連續波雷達兩大類。當前常用的雷達大多數是脈沖雷達。常規脈沖雷達周期性地發射高頻脈沖。相關的參數為脈沖重復周期（脈沖重復頻率）、脈沖寬度以及載波頻率。載波頻率是在一個脈沖內信號的高頻振蕩頻率，也稱為雷達的工作頻率。

雷達天線對電磁能量在方向上的聚集能力用波束寬度來描述，波束越窄，天線的方向性越好。但是在設計和制造過程中，雷達天線不可能把所有能量全部集中在理想的波束之內，在其它方向上在在著泄漏能量的問題。能量集中在主波束中，我們常常形象地把主波束稱為主瓣，其它方向上由泄漏形成旁瓣。為了覆蓋寬廣的空間，需要通過天線的機械轉動或電子控制，使雷達波束在探測區域內掃描。

概括起來，雷達的技術參數主要包括工作頻率（波長）、脈沖重復頻率、脈沖寬度、發射功率、天線波束寬度、天線波束掃描方式、接收機靈敏度等。技術參數是根據雷達的戰術性能與指標要求來選擇和設計的，因此它們的數值在某種程度上反映了雷達具有的功能。例如，為提高遠距離發現目標能力，預警雷達采用比較低的工作頻率和脈沖重復頻率，而機載雷達則為減小體積、重量等目的，使用比較高的工作頻率和脈沖重復頻率。這說明，如果知道了雷達的技術參數，就可在一定程度上識別出雷達的種類。

雷達的用途廣泛，種類繁多，分類的方法也非常復雜。通常可以按照雷達的用途分類，如預警雷達、搜索警戒雷達、無線電測高雷達、氣象雷達、航管雷達、引導雷達、炮瞄雷達、雷達引信、戰場監視雷達、機載截擊雷達、導航雷達以及防撞和敵我識別雷達等。除了按用途分，還可以從工作體制對雷達進行區分。這里就對一些新體制的雷達進行簡單的介紹。（軍事觀察·warii.net）

雙/多基地雷達

普通雷達的發射機和接收機安裝在同一地點，而雙/多基地雷達是將發射機和接收機分別安裝在相距很遠的兩個或多個地點上，地點可以設在地面、空中平臺或空間平臺上。由于隱身飛行器外形的設計主要是不讓入射的雷達波直接反射回雷達，這對于單基地雷達很有效。但入射的雷達波會朝各個方向反射，總有部分反射波會被雙/多基地雷達中的一個接收機接收到。美國國防部從七十年代就開始研制、試驗雙/多基地雷達，較著名的“圣殿”計劃就是專門為研究雙基地雷達而制定的，已完成了接收機和發射機都安裝在地面上、發射機安裝在飛機上而接收機安裝在地面上、發射機和接收機都安裝在空中平臺上的試驗。俄羅斯防空部隊已應用雙基地雷達探測具有一定隱身能力的飛機。英國已于70年代末80年代初開始研制雙基地雷達，主要用于預警系統。

相控陣雷達

我們知道，蜻蜓的每只眼睛由許許多多個小眼組成，每個小眼都能成完整的像，這樣就使得蜻蜓所看到的范圍要比人眼大得多。與此類似，相控陣雷達的天線陣面也由許多個輻射單元和接收單元（稱為陣元）組成，單元數目和雷達的功能有關，可以從幾百個到幾萬個。這些單元有規則地排列在平面上，構成陣列天線。利用電磁波相干原理，通過計算機控制饋往各輻射單元電流的相位，就可以改變波束的方向進行掃描，故稱為電掃描。輻射單元把接收到的回波信號送入主機，完成雷達對目標的搜索、跟蹤和測量。每個天線單元除了有天線振子之外，還有移相器等必須的器件。不同的振子通過移相器可以被饋入不同的相位的電流，從而在空間輻射出不同方向性的波束。天線的單元數目越多，則波束在空間可能的方位就越多。這種雷達的工作基礎是相位可控的陣列天線，“相控陣”由此得名。

相控陣雷達的優點

（1）波束指向靈活，能實現無慣性快速掃描，數據率高；（2）一個雷達可同時形成多個獨立波束，分別實現搜索、識別、跟蹤、制導、無源探測等多種功能；（3）目標容量大，可在空域內同時監視、跟蹤數百個目標；（4）對復雜目標環境的適應能力強；（5）抗干擾性能好。全固態相控陣雷達的可靠性高，即使少量組件失效仍能正常工作。但相控陣雷達設備復雜、造價昂貴，且波束掃描范圍有限，最大掃描角為90°～120°。當需要進行全方位監視時，需配置3～4個天線陣面。

相控陣雷達與機械掃描雷達相比，掃描更靈活、性能更可靠、抗干擾能力更強，能快速適應戰場條件的變化。多功能相控陣雷達已廣泛用于地面遠程預警系統、機載和艦載防空系統、機載和艦載系統、炮位測量、靶場測量等。美國“愛國者”防空系統的AN／MPQ-53雷達、艦載“宙斯盾”指揮控制系統中的雷達、B-1B轟炸機上的APQ-164雷達、俄羅斯C-300防空武器系統的多功能雷達等都是典型的相控陣雷達。隨著微電子技術的發展，固體有源相控陣雷達得到了廣泛應用，是新一代的戰術防空、監視、火控雷達。

寬帶／超寬帶雷達

工作頻帶很寬的雷達稱為寬帶／超寬帶雷達。隱身兵器通常對付工作在某一波段的雷達是有效的，而面對覆蓋波段很寬的雷達就無能為力了，它很可能被超寬帶雷達波中的某一頻率的電磁波探測到。另一方面，超寬帶雷達發射的脈沖極窄，具有相當高的距離分辨率，可探測到小目標。目前美國正在研制、試驗超寬帶雷達，已完成動目標顯示技術的研究，將要進行雷達波形的試驗。

合成孔徑雷達

合成孔徑雷達通常安裝在移動的空中或空間平臺上，利用雷達與目標間的相對運動，將雷達在每個不同位置上接收到的目標回波信號進行相干處理，就相當于在空中安裝了一個“大個”的雷達，這樣小孔徑天線就能獲得大孔徑天線的探測效果，具有很高的目標方位分辨率，再加上應用脈沖壓縮技術又能獲得很高的距離分辨率，因而能探測到隱身目標。合成孔徑雷達在軍事上和民用領域都有廣泛應用，如戰場偵察、火控、制導、導航、資源勘測、地圖測繪、海洋監視、環境遙感等。美國的聯合監視與目標攻擊雷達系統飛機新安裝了一部AN／APY3型X波段多功能合成孔徑雷達，英、德、意聯合研制的“旋風”攻擊機正在試飛合成孔徑雷達。

毫米波雷達

工作在毫米波段的雷達稱為毫米波雷達。它具有天線波束窄、分辯率高、頻帶寬、抗干擾能力強等特點，同時它工作在目前隱身技術所能對抗的波段之外，因此它能探測隱身目標。毫米波雷達還具有能力，特別適用于防空、地面作戰和靈巧武器，已獲得了各國的調試重視。例如，美國的“愛國者”防空導彈已安裝了毫米波雷達導引頭，目前正在研制更先進的毫米波導引頭；俄羅斯已擁有連續波輸出功率為10千瓦的毫米波雷達；英、法等國家的一些防空系統也都將采用毫米波雷達。

激光雷達

工作在紅外和可見光波段的雷達稱為激光雷達。它由激光發射機、光學接收機、轉臺和信息處理系統等組成，激光器將電脈沖變成光脈沖發射出去，光接收機再把從目標反射回來的光脈沖還原成電脈沖，送到顯示器。隱身兵器通常是針對微波雷達的，因此激光雷達很容易“看穿”隱身目標所玩的“把戲”；再加上激光雷達波束窄、定向性好、測量精度高、分辨率高，因而它能有效地探測隱身目標。激光雷達在軍事上主要用于靶場測量、空間目標交會測量、目標精密跟蹤和瞄準、目標成像識別、導航、精確制導、綜合火控、直升機防撞、化學戰劑監測、局部風場測量、水下目標探測等。美國國防部正在開發用于目標探測和識別的激光雷達技術，已進行了前視／下視激光雷達的試驗，主要探測偽裝樹叢中的目標。法國和德國正在積極進行使用激光雷達探測和識別直升機的聯合研究工作。參考資料：

第三篇：我國軍用雷達發展淺析

我國軍用雷達發展淺析

引言：可能很多人都已經知道了，雷達的英文原詞實際上就像許多科技術語一樣，是縮寫，字面意思是無線電(RAdio)、偵測(Detection)和距離(AndRange)。雖然現代雷達不僅可以對三維空間內的目標進行測距和定位，更可使制導導彈對目標攻擊，但其基本原理還是用發射電波，并通過物體反射的回波來測得物體距離和方向，也就是以電磁波為媒介偵知物體的存在，所以，談到雷達就不能不先講到電磁波頻譜。從純軍事角度來說，也只有了解電磁波譜，才能夠掌握電子戰的內涵。作為對空雷達來講，功率越大，探測距離越遠，而探測低空目標的能力也越低。

內容摘要：

我國的雷達工業是在新中國成立后根據國防建設的需要逐步形成和發展起來的新型工業，在黨和國家的關懷和支持下，經過廣大科技人員五十年的不懈努力，經歷了從小到大，從維修、仿制到自行研制的發展歷程，走出了一條“自力更生，艱苦奮斗，勇攀高峰，開拓創業”的發展道路，在全國相繼建成了一百多個雷達研究機構和生產工廠，研制、生產了多種門類、幾百個型號的軍用和軍民兩用雷達，促進了我國信息產業技術的發展，生產的雷達裝備了我國陸、海、空部隊和國民經濟部門，在抗美援朝、抗美援越、國土防空、武器配套、發展尖端武器和國民經濟建設中作出了重要貢獻。

關鍵字：雷達 發展 國防建設

論文正文：

一、我國雷達技術發展歷程

雷達門類較多，發展歷程不盡相同，起步有早有晚，仿制和自行設計互有交叉。為常規武器配套的雷達一般是仿制與自行設計并舉，新體制的雷達、自動化作戰指揮系統、激光紅外雷達和導彈、衛星無線電測控系統等則是隨著雷達技術的發展在自力更生基礎上自行設計研制開發而成的。但從我國雷達技術和產品發展總體來說，大致經歷了修配、仿制、自行設計和發展提高四個階段。

①修配階段(1949年～1953年)這一階段以開創基業和修配美、日舊雷達為主要標志。1949年5月，我軍接管了國民黨的雷達研究所，標志著我國雷達工業的發展從此揭開了序幕。

新中國成立后，盤踞在臺灣和沿海島嶼上的國民黨部隊不斷突襲大陸沿海城市，我防空部隊急需雷達。不久，抗美援朝戰爭開始，前方十分需要各種雷達設 備，國家對雷達研究所從人力、物力等方面大力支持，利用繳獲的雷達器材和美、日在二次大戰中留下的舊雷達進行維修和補缺配套，裝備部隊使用。這些修復的雷達絕大多數是警戒雷達，也有炮瞄雷達、用于高炮或探照燈引導的美國早期單目標跟蹤雷達、艦艇上搜索海面活動目標雷達。后期也修理過少量蘇式雷達。

②以仿制為主的發展階段(1953年底～60年代初)這一階段以建立雷達生產基地和仿制蘇式雷達產品為主要標志。新中國誕生后，蘇聯援助的100多個項目中雷達占了7項，新建了雷達、指揮儀生產廠，后又與蘇聯簽訂了有關協定，開始仿制蘇式雷達產品。仿制出了警戒雷達、炮瞄雷達、艦用雷達、機載雷達、指標儀、制導雷達和末制導雷達等。

地面防空雷達的仿制和自行設計幾乎是同時開始的。1954年仿制成功的中程警戒雷達是我國第一批裝備部隊的國產雷達，1956年設計成功我國第一部微波對海遠程警戒雷達。仿制的海用雷達有海軍警戒雷達、艦艇搜索雷達、搜索攻擊雷達、導彈制導雷達、魚雷快艇攻擊雷達和魚雷潛艇攻擊雷達。1960年蘇聯專家全部撤退，停止援助合同，給仿制工作帶來很大損失和困難。經努力，絕大多數有資料、樣機或只有樣機的蘇式產品都仿制成功。

這一階段仿制的雷達大多數相當于蘇聯50年代初、中期裝備水平。仿制的成功擴展了我國裝備部隊雷達產品的門類系列，形成了雷達為陸、海、空部隊服務的雛型，通過多部雷達的引進仿制，掌握了雷達試制生產的全過程。

③以自行設計為主的發展階段(60年代初期～70年代中期)這一階段以自力更生研制雷達、新技術大量采用和科研隊伍成長壯大為主要標志。1960年蘇聯單方面撕毀合同，撤走全部專家，對我國雷達工業影響較大，形勢迫使我國更加堅定地走自力更生這條路。1960年中央軍委提出了“兩彈為主，導彈第一，努力發展電子技術”的方針，為雷達工業明確了主攻方向，圍繞著“兩彈一星”等戰略武器和為陸、海、空軍常規武器裝備現代化配套進行了各種雷達的研究、試制和生產。

為配合我國導彈靶場的導彈試驗和衛星發射任務，開始研制導彈、衛星無線電測量控制設備。70年代以后，為配合國家向太平洋海域發射洲際導彈、潛地導彈潛艇水下發射和發射同步衛星這些任務，開展了相應雷達的研制。這期間研制成功的單脈沖精密測量雷達填補了我國中等精度外測系統的空白，首次自行研制的單脈沖精密測量雷達的測角精度達到了0.2密位，圓滿完成了我國第一顆人造衛星“東方紅”發射的測控任務。

在彈道導彈預警系統方面，研制成了大型超遠程跟蹤雷達，大型相控陣雷達和超視距試驗雷達。與此同時，一批為武器配套的雷達也自行設計研制出來了，它們有機載火控雷達、導彈制導雷達、轟炸瞄準雷達、多普勒導航雷達、測距雷達、導航雷達、無線電高度表和轟炸雷達等。

除軍用雷達外，還研制了軍民通用的氣象雷達、空中交通管制雷達等。這一階段脫離了國外產品的圖紙、工藝資料和樣機，參閱國外情報資料，自力更生，自行研制開發新雷達。整機所需原材料、元器件和部件卻立足于國內。定型后批量生產，裝備部隊使用，并開始向國外出口。

④發展提高階段(70年代中期以后)這一階段以雷達新技術不斷被突破，品種增多，“軍民結合”和產品進入國際市場為主要標志。1978年底，黨的十一屆三中全會作出了把全國工作重點轉移到國民經濟建設上來的戰略決策。進入80年代后冷戰結束，國際形勢進一步趨向緩和。因此，在這種情況下雷達研究所和企業實行“軍民結合，平戰結合，軍品優先，以民養軍”和多試制、少生產的指導方針，使雷達新產品和雷達新技術取得了較大進展。在這期間我國又研制成功多種新型國土防空雷達，它們有機械掃描和相控陣體制的三座標雷達。

在機載雷達方面研制成功了具有全方位、全高度、全天候的脈沖多普勒機載火控雷達及機載多功能轟炸雷達，并開展了機載預警雷達的研制。另外，為艦船研制成功了艦載相控陣三座標雷達和艦艇綜合火控雷達系統。為兵器配套研制成功了炮位偵察校射雷達等等。在其它方面還研制成功一批新型雷達，如敵我識別雷達天氣雷達，近程遠程交通管制雷達、著陸雷達、成像雷達等等。

這一階段研制的雷達的共同特點是在技術上實現了高起步，雷達本身融合了單脈沖跟蹤體制技術，脈沖壓縮體制技術，多普勒體制技術，相控陣體制技術和成像體制技術等于一體，實現了雷達設計集成化、數字化、自動化、固態化。因此，雷達具備了作用距離遠、抗干擾性能好、分辨率高、高可靠的性能。

二、21世紀前20年雷達技術發展趨勢

這階段的目標是趕上和縮小與世界雷達技術的差距。1991年的海灣戰爭既反映了雷達在情報偵察、指揮控制、作戰管理效能評估等方面起到的不可替代的作用，同時也反映了雷達受到隱身技術、反輻射導彈、電子干擾、低空飛行器等方面的威脅，未來戰爭又將是一場多層次、全方位、大縱深、主體覆蓋集陸、海、空、天、電為一體的高技術對抗，因此對雷達就提出了更新的要求。①加速發展正在研究的雷達三超技術（超低副瓣、超寬帶、超高分辨）和“四抗”技術（抗干擾、抗反雷達導彈、抗隱身、抗低空入侵），現在在研的超寬帶和超低角跟蹤技術已用于工程。

②雷達波段向兩端擴展，即從米波延長到短波，從微米波擴展到毫米波、紅外、可見光波段。

③雷達設計廣泛采用計算機技術，使雷達能進行自適應處理控制，雷達內部以及與其它電子設備能進行數字數據傳送。

④發展低截獲概率雷達，實行分布式雷達新體制和雷達升空升天技術的研究。

四、我國雷達裝備在國防現代化建設中功不可沒

50年來，我國已研制、生產了幾百個型號幾萬部各種陸、海、空軍用和軍民兩用雷達，初步建立了國土防空雷達情報網、航天測量控制網、對海雷達情報網、防空高炮及地空導彈電子系統、雷達敵我識別系統以及氣象雷達探測網等。為導彈、衛星等尖端武器和飛機、艦艇、坦克等常規武器配套研制了各種雷達。同時，軍用技術轉為民用為能源、交通、水利、氣象、紡織、醫療等傳統產業提供了大批先進的電子設備，為市場提供了大批電子產品。跟蹤國外雷達先進技術的發展，突破了一個個關鍵技術，研制出新型雷達以滿足國防和民用的需要。現還對雷達的“三超”、“四抗”技術積極開展研究，有的已取得明顯成果。80年代以后，已有數十種雷達出口，顯示了我國雷達技術和雷達工業已接近了世界先進行列。

國土防空雷達網基本覆蓋全國中高空領空，裝備了遠程警戒雷達、中程警戒雷達、測高雷達、引導雷達和三座標雷達等，擔負對空警戒和引導的雙重任務。50年來，我雷達兵部隊為保衛祖國領空，保障我軍戰斗部隊擊落擊傷敵機，保障空軍飛行訓練及其他任務的順利完成，立下了卓著功勛。抗美援朝中所用的雷達保證了向我軍提供空情情報。在抗美援越戰斗中，遠程警戒雷達性能優越，及時掌握了美機情況，立下了戰功。相控陣遠程預警雷達，多次完成了對外空目標觀察任務，1979年7月成功地預報了美國“天空實驗室”的墜落時間和地點，較之實際墜落時間僅差4分鐘。1983年初又預報了蘇聯核動力衛星殘骸墜落的時間和地點。

航天無線電測控網已初具規模。我國目前已基本建成了覆蓋面廣，遍及全國幾十個臺站以及遠洋測量船的龐大而復雜的測控網，參加了導彈、衛星試驗和應用發射，成功地跨越了戰略導彈跟蹤測量、衛星返回測控、地球同步軌道衛星定點測控三個臺階，為我國國防現代化作出了重大貢獻。1970年4月24日，單脈沖精密測量雷達完成了我國第一顆人造衛星“東方紅”發射的測控任務，準確及時地預報了衛星入軌參數和運行軌跡。1980年5月18日，我國向太平洋預定海域成功地發射了遠程試驗火箭，沿航區所有地面和船載測控系統，以及裝在彈上和彈頭上的7種應答機、信標機和安全指令接收機，全部正常工作，激光和紅外系統均獲得了再入段的數據，圓滿完成了任務。1984、1986、1988年先后成功地發射了三顆同步通信衛星，圓滿地完成了對運載火箭和衛星的測控任務。我國每年都有多次衛星等的發射，都有測控系統在執行任務。

對祖國數千公里的海岸及海島各觀通站、岸炮和導彈陣地配備了各種海岸警戒雷達、岸防偵察校射雷達和岸艦導彈武器系統的地面跟蹤雷達，初步建成了對海雷達網，用于搜索、跟蹤空海目標，控制岸炮和導彈等武器射擊。我人民海軍現已擁有各種先進的艦艇，這些艦艇上都已裝備各種型號雷達設備，無論是戰術功能、技術水平和使用質量，均達到了相當的水平。1988年3月14日，在南沙群島海域保衛戰中，我艦“鷹潭號”在雷達的導引下立下戰功。

在我空軍的殲擊機、轟炸機、運輸機等各種飛機上裝配了與其配套的各種機載雷達，為我國國防事業和民用航空事業作出了巨大貢獻。

為防空高炮和防空導彈配套的炮瞄雷達、指揮儀和地空導彈制導雷達大量裝備了我軍防空部隊，在保衛國土安全、打擊入侵敵機中屢建功績。60 年代初美制U-2高空偵察機竄犯大陸領空，被我軍裝備制導雷達的地空導彈部隊首次擊落，前后共擊落了 6架U-2飛機，使U-2飛機再也不敢入侵。在抗美援越戰斗中，裝備有炮瞄雷達和指揮儀的防空部隊共擊落敵機600多架。

此外，為陸軍部隊裝備了地面戰場偵察雷達、炮位偵察校射雷達、火炮指揮儀和探雷器等。其中一些產品在邊境反擊戰中立下了戰功。

三、結束語

經過五十年的艱苦奮斗，雷達行業已成為我國國防現代化建設和參與國民經濟主戰場的一支實力雄厚的產業大軍，形成了中央與地方相結合、沿海與內地相結合、軍用與民用結合、專業和門類比較齊全的工業體系。一批產品的性能指標已跨入先進行列。同時，培養和造就了一支素質高、能打硬仗的技術隊伍。更可喜的是涌現了一大批年輕有為的雷達科技人員，培養和造就了一批高素質的跨世紀科技人才，從而使我國雷達工業以嶄新的姿態邁入21世紀。

但我們還應清醒地看到，我國的雷達技術與裝備水平距發達國家還有一定的差距，在某些領域還相當落后，落后就要挨打，這就要求我們的雷達科研人員牢 記自己所肩負的神圣使命，刻苦攻關，發奮努力，研制出具有世界一流水平的雷達裝備，為我國國防現代化事業作出應有的貢獻。

第四篇：雷達的工作原理

雷達的工作原理

蜻蜓的復眼

我們知道，蜻蜓的每只眼睛由許許多多個小眼組成，每個小眼都能成完整的像，這樣就使得蜻蜓所看到的范圍要比人眼大得多。與此類似，相控陣雷達的天線陣面也由許多個輻射單元和接收單元（稱為陣元）組成，單元數目和雷達的功能有關，可以從幾百個到幾萬個。這些單元有規則地排列在平面上，構成陣列天線。利用電磁波相干原理，通過計算機控制饋往各輻射單元電流的相位，就可以改變波束的方向進行掃描，故稱為電掃描。輻射單元把接收到的回波信號送入主機，完成雷達對目標的搜索、跟蹤和測量。每個天線單元除了有天線振子之外，還有移相器等必須的器件。不同的振子通過移相器可以被饋入不同的相位的電流，從而在空間輻射出不同方向性的波束。天線的單元數目越多，則波束在空間可能的方位就越多。這種雷達的工作基礎是相位可控的陣列天線，“相控陣”由此得名。

有源相陣控雷達和無源相陣控雷達的區別是就是無源是只有單個或者幾個發射機子陣原只能接收，而有源是每個陣原都有完整的發射和接收單元！

相控陣雷達的優點：

（1）波束指向靈活，能實現無慣性快速掃描，數據率高；

（2）一個雷達可同時形成多個獨立波束，分別實現搜索、識別、跟蹤、制導、無源探測等多種功能；

（3）目標容量大，可在空域內同時監視、跟蹤數百個目標；

（4）對復雜目標環境的適應能力強；

（5）抗干擾性能好。全固態相控陣雷達的可*性高，即使少量組件失效仍能正常工作。

但相控陣雷達設備復雜、造價昂貴，且波束掃描范圍有限，最大掃描角為90°～120°。當需要進行全方位監視時，需配置3～4個天線陣面。

相控陣雷達與機械掃描雷達相比，掃描更靈活、性能更可*、抗干擾能力更強，能快速適應戰場條件的變化。多功能相控陣雷達已廣泛用于地面遠程預警系統、機載和艦載防空系統、機載和艦載系統、炮位測量、靶場測量等。美國“愛國者”防空系統的AN／MPQ-53雷達、艦載“宙斯盾”指揮控制系統中的雷達、B-1B轟炸機上的APQ-164雷達、俄羅斯C-300防空武器系統的多功能雷達等都是典型的相控陣雷達。隨著微電子技術的發展，固體有源相控陣雷達得到了廣泛應用，是新一代的戰術防空、監視、火控雷達。

相控陣雷達有多神？

“宙斯盾”系統的核心就是SPY—1D相控陣雷達，特別是它出眾的預警搜索能力和識別能力，仿佛給妄圖“獨立”的臺灣新領導人一根救命稻草，一把夢幻的保護傘，而相控陣雷達又再一次走進國人的視線中。說到相控陣雷達或技術，大家可能很陌生，但如果說起去年美國軍方關于中國如何監測其隱型戰斗機的報道，大家可能就清楚了。用一大串電視接收天線來監視天空，經濟又有效，這就是最原始、最基礎的雷達，相控陣雷達。

下面談一談雷達和相控陣雷達的發展情況。

一、雷達及其分類

雷達（Radar，即 radio detecting and ranging），意為無線電搜索和測距。它是運用各種無線電定位方法，探測、識別各種目標，測定目標坐標和其它情報的裝置。在現代軍事和生產中，雷達的作用越來越顯示其重要性，特別是第二次世界大戰，英國空軍和納粹德國空軍的“不列顛”空戰，使雷達的重要性顯露的非常清楚。雷達由天線系統、發射裝置、接收裝置、防干擾設備、顯示器、信號處理器、電源等組成。其中，天線是雷達實現大空域、多功能、多目標的技術關鍵之一；信號處理器是雷達具有多功能能力的核心組件之 雷達種類很多，可按多種方法分類：

（1）按定位方法可分為：有源雷達、半有源雷達和無源雷達。

（2）按裝設地點可分為；地面雷達、艦載雷達、航空雷達、衛星雷達等。

（3）按輻射種類可分為：脈沖雷達和連續波雷達。

（4）按工作被長波段可分：米波雷達、分米波雷達、厘米波雷達和其它波段雷達。

（5）按用途可分為：目標探測雷達、偵察雷達、武器控制雷達、飛行保障雷達、氣象雷達、導航雷達等。

相控陣雷達是一種新型的有源電掃陣列多功能雷達。它不但具有傳統雷達的功能，而且具有其它射頻功能。有源電掃陣列的最重要的特點是能直接向空中輻射和接收射頻能量。它與機械掃描天線系統相比，有許多顯著的優點。例如、相控陣省略了整個天線驅動系統，其中個別部件發生故障時，仍保持較高的可*性，平均無故障時間為10萬小時，而機械掃描雷達天線的平均無故障時間小于1000小時。下面主要介紹先進的相控陣雷達。

二、相控陣雷達的概況

相控陣技術，早在30年代后期就已經出現。1937年，美國首先開始這項研究工作。但一直到50年代中期才研制出2部實用型艦載相控陣雷達。60年代，美國和前蘇聯相繼研制和裝備了多部相控陣雷達，多用于彈道導彈防御系統，如美國的AN/FPS-

46、AN/FPS-85、MAR、MSR，前蘇聯的“雞籠”和“狗窩”等。這些都屬于固定式大型相控陣雷達，其共同點：采用固定式平面陣天線，天線體積大、輻射功率高、作用距離遠。其中美國的AN/FPS-85和前蘇聯的“狗窩”最為典型，70年代，相控陣雷達得到了迅速發展，除美蘇兩國外，又有很多國家研制和裝備了相控陣雷達，如英、法、日、意、德、瑞典等。其中最為典型的有：美國的AN/TPN-25、AN/TPQ-37和GE-592、英國的AR-3D、法國的AN/TPN-

25、日本的NPM-510和J/NPQ-P7、意大利的RAT-31S、德國的KR-75等。這一時期的相控陣雷達具有機動性高、天線小型化、天線掃描體制多樣化、應用范圍廣等特點。80年代，相控陣雷達由于具有很多獨特的優點，得到了更進一步的應用。在已裝備和正在研制的新一代中、遠程防空導彈武器系統中多采用多功能相控陣雷達，它已成為第三代中、遠程防空導彈武器系統的一個重要標志。從而，大大提高了防空導彈武器系統的作戰性能。在21世紀，相控陣雷達隨著科技的不斷發展和現代戰爭兵器的特點，其制造和研究將會更上一層樓。

三、相控陣原理

相控陣，就是由許多輻射單元排成陣列形式構成的走向天線，各單元之間的輻射能量和相位關是可以控制的。典型的相控陣是利用電子計算機控制移相器改變天線孔徑上的相位分布來實現波束在空間掃描，即電子掃描，簡稱電掃。相位控制可采用相位法、實時法、頻率法和電子饋電開關法。在一維上排列若干輻射單元即為線陣，在兩維上排列若干輻射單元稱為平面陣。輻射單元也可以排列在曲線上或曲面上．這種天線稱為共形陣天線。共形陣天線可以克服線陣和平面陣掃描角小的缺點，能以一部天線實現全空域電掃。通常的共形陣天線有環形陣、圓面陣、圓錐面陣、圓柱面陣、半球面陣等。綜上所述，相控陣雷達因其天線為相控陣型而得名。

相控陣雷達有相當密集的天線陣列，在傳統雷達天線面的面積上目前可安裝一千多到兩千多個相控陣天線(F-22約有2000個)，任何一個天線都可收發雷達波，而相鄰的數個天線即具有一個雷達的功能。掃描時，選定其中一個區塊(數個天線單元)或數個區塊對單一目標或區域進行掃描，因此整個雷達可同時對許多目標或區域進行掃描或追蹤，具有多個雷達的功能。由於一個雷達可同時針對不同方向進行掃描，再加之掃描方式為電子控制而不必由機械轉動，因此資料更新率大大提高，機械掃描雷達因受限於機械轉動頻率因而資料更新周期為秒或十秒級，電子掃描雷達則為毫秒或微秒級。因而它更適於對付高機動目標。此外由於可發射窄波束，因而也可充當電戰天線使用，如電磁干擾甚至是構想中發射反相位雷達波來抵消探測電波等。

四、相控陣雷達分類

相控陣雷達大體可分為兩大類，即全電掃相控陣和有限電掃相控陣。全電掃相控陣又可稱固定式相控陣，即在方位上和仰角上都采用電掃，天線陣是固定不動的。有限電掃相控陣是一種混合設計的天線，即把兩種以上天線技術結合起來，以獲得所需要的效果，起初把相掃技術與反射面天線技術相結合，其電掃角度小，只需少量的輻射單元，因此可大大降低設備造價和復雜程度。

天線陣，根據掃描情況可分為相掃、頻掃、相／相掃、相／頻掃、機/相掃、機／頻掃、有限掃等多種體制。相掃系列利用移相器改變相位關系來實現波束電掃。頻掃是利用改變工作頻率的方法來實現波束電掃。相/相掃是利用移相器控制平面陣兩個角坐標實現波束電掃。相／頻掃是利用移相器控制平面陣一個坐標而另一坐標利用頻率變化控制來實現波束電掃．機/相掃是在方位上采用機掃、仰角上采用相掃。機／頻掃是在方位上采用機掃、仰角上采用頻掃。

五、相控陣雷達的特點

相控陣雷達之所以具有強大的生命力，因為它優勝于一般機械掃描雷達。它具有以下特點：

（1）能對付多目標。相控陣雷達利用電子掃描的靈活性、快速性和按時分割原理或多波束，可實現邊搜索邊跟蹤工作方式，與電子計算機相配合，能同時搜索、探測和跟蹤不同方向和不同高度的多批目標，并能同時制導多枚導彈攻擊多個空中目標。因此，適用于多目標、多方向、多層次空襲的作戰環境。

（2）功能多，機動性強。相控陣雷達能夠同時形成多個獨立控制的波束，分別用以執行搜索、探測、識別、跟蹤、照射目標和跟蹤、制導導彈等多種功能。一部相控陣雷達能起到多部專用雷達的作用，如“愛國者”的一部多功能相控陣雷達可以完成相當于“霍克”和“奈基”－2型9部雷達的功能，而且還遠比它們能夠同時對付的目標多。因此，可大大減少武器系統的設備，從而提高系統的機動能力。

（3）反應時間短、數據率高。相控陣雷達可不需要天線驅動系統，波束指向靈活，能實現無慣性快速掃描，從而縮短了對目標信號檢測、錄取、信息傳遞等所需的時間，具有較高的數據率。相控陣天線通常采用數字化工作方式，使雷達與數字計算機結合起來，能大大提高自動化程度，簡化了雷達操作，縮短了目標搜索、跟蹤和發控準備時間，便于快速、準確地實施畦達程序和數據處理。因而可提高跟蹤空中高速機動目標的能力。

（4）抗干擾能力強。相控陣雷達可以利用分布在天線孔徑上的多個輻射單元綜合成非常高的功率，并能合理地管理能量和控制主瓣增益，可以根據不同方向上的需要分配不同的發射能量，易于實現自適應旁瓣抑制和自適應抗各種干擾，有利于發現遠離目標和小雷達反射面目標（如隱形飛機），還可提高抗反輻射導彈的能力。

（5）可靠性高。相控陣雷達的陣列組較多，且并聯使用，即使有少量組件失效，仍能正常工作，突然完全失效的可能性最小。此外，隨著固態器件的發展，格控陣雷達的固態器件越來越多，甚至已生產出全固態兒控陣雷達，如美國的。“愛國者”雷達，其天線的平均故障間隔時間高達15萬小時，即使有10％單元損壞也不會影響雷達的正常工作。

當然，相控陣雷達不是十全十美的，也有其缺點。主要是造價貴，典型的相控陣雷達比一般雷達的造價要高出若干倍。此外，相控陣雷達對于短程彈道導彈的襲擊可以說是無能為力，這也是美國及臺灣為什么擔心大陸方面在福建沿海部署東風導彈的原因。而1991年，海灣戰爭期間，伊拉克用“飛毛腿”導彈襲擊以色列的時候，其“愛國者”導彈根本無法有效將其擊落，何況短短的臺灣海峽呢？

有源相陣控雷達和無源相陣控雷達的區別

區別就是無源是只有單個或者幾個發射機子陣原只能接收，而有源是每個陣原都有完整的發射和接收單元！機載雷達經歷了從機械掃描形式到相控陣電子掃描，再到最新的保形“智能蒙皮”天線的發展過程，電子掃描雷達在作戰使用中的優勢在哪里？未來的綜合式射頻（RF）傳感器系統的總體特點和關鍵技術是哪些？

近50多年來，機載雷達不斷采用新的技術成果，性能不斷提高，其中重要的有全向多脈沖射頻（MPRF）模式和高分辨率多普勒波束銳化（DBS）技術在雷達中的實際應用。目前，由于在信號處理和砷化鎵微波集成電路領域技術的進步，雷達作為戰術飛機主傳感器的地位仍然會繼續保持下去。有源ESA的出現是技術上的又一進步。它的每一個陣元中都有一個RF發射機和靈敏的RF接收機，在各個發射/接收（T/R）模塊內都有一個功率放大器、一個低噪聲放大器和用砷化鎵技術制造的相位振幅控制裝置。有源ESA雷達技術放棄了傳統的中心式高功率發射機，除了具有無源相控陣雷達的優點外，還提高了能量的使用效率并具有自適應波束控制、強抗干擾能力和高可*性等優點。

西方國家第一代有源相控陣雷達系統接近定型的有美國裝備F-22和日本裝備FS-X的雷達。英、法和德國共同研制的AMSAR項目也確定使用先進的有源相控陣雷達技術，為其后續的歐洲戰斗機雷達的升級改裝做準備。從今天的角度來看，雷達技術未來的下一個發展方向是保形“智能蒙皮”陣列，它把有源ESA技術和多功能共用RF孔徑結合了起來，在天線陣元的安排上，與飛機機身的結構巧妙地配合，實現寬波段和多功能。保形天線陣列有高性能的處理器并使用空-時自適應處理技術有效地抑制了外部的噪聲、干擾和雜波并能以最優化的方式來探測所感興趣的目標。雖然有許多相關的技術問題需要解決，但保形“智能蒙皮”技術并非是個不切實際的解決方案，預計在20～25年的時間內就可以達到實用階段。

在10～15年內，對戰術飛機射頻傳感器（包括雷達）未來所執行的任務來說，最迫切的需要是增加功能、提高性能，并且還要注重經濟性和可維護性。美國的“寶石路”計劃已經證明，航空電子系統通過采用通用模塊、資源共享和傳感器的空間重構（重構的設備包括雷達、電子戰及通信-導航-識別等射頻傳感器）可以做到系統的造價和重量減小一半，而可*性提高三倍。它所確立的綜合模塊化航空電子的設計原則已用于JSF戰斗機的綜合傳感器系統（ISS）和多重綜合式射頻傳感器工程的設計中，歐洲類似的用于未來戰術飛機的綜合式射頻傳感器項目也正在實施。

第五篇：雷達液位計的工作原理

雷達液位計的工作原理

雷達液位計的工作原理

發射—反射—接收是雷達液位計的基本工作原理。

雷達傳感器的天線以波束的形式發射電磁波信號，發射波在被測物料表面產生反射，反射回來的回波信號仍由天線接收。發射及反射波束中的每一點都采用超聲采樣的方法進行采集。信號經智能處理器處理后得出介質與探頭之間的距離，送終端顯示器進行顯示、報警、操作等。微波測距示意圖如圖1所示。

圖中，E－空槽（罐）的高度；F—滿槽（罐）的高度； D—探頭至介質表面的距離；L—實際物位

雷達脈沖信號從發射到接收的運行時間與探頭到介質表面的距離D成正比，即：

D=v×t/2

式中，t—脈沖從發射到接收的時間間隔 v—波形傳播速度

因空槽距離E已知，故實際物位的距離L為：

L=E-D 式中，E的基準點是過程連接的底部

在發射的時間間隔里，天線系統作為接收裝置使用。儀表分析、處理運行

時間小于十億分之一秒的回波信號，并在極短的一瞬間分析處理回波。

雷達傳感器利用特殊的時間間隔調整技術將每秒的回波信號進行放大、定位，然后進行分析處理。因此雷達傳感器可以在0.1s內精確細致地分析處理這些被放大的回波信號，無須花費很多時間來分析頻率。

雷達液位計的特點

雷達液位計最大的特點是在惡劣條件下功效顯著。無論是有毒介質，還是腐蝕性介質，也無論是固體、液體還是粉塵性、漿狀介質，它都可以進行測量。在測量方面，具有以下特點：

1、連續準確地測量

由于電磁波的特點，不受環境的影響。故其測量的應用場合比較廣。雷達液位計的探頭與介質表面無接觸，屬非接觸測量，能夠準確、快速地測量不同的介質。探頭幾乎不受溫度、壓力、氣體等的影響（500℃時影響僅為0.018%，50bar時為0.8%）。

2、對干擾回波具有抑制功能

比如，波束范圍內接頭引起的干擾回波和進料或出料的噪聲引起的干擾回波等可由內部的模糊邏輯控制自動進行抑制。

3、準確安全節省能源

雷達液位計在真空、受壓狀態下都可進行測量，而且準確安全，可*性強。可以不受任何限制，適用于各種場合。雷達液位計采用材料的化學性、機械性都相當穩定，且材料可以循環利用，極具環保功效。

4、無須維修且可*性強

微波幾乎不受干擾，與測量介質不直接接觸，幾乎可以被應用于各種場合，如真空測量、液位測量或料位測量等。由于高級材料的使用，對情況極其復雜的化學、物理條件都很耐用，它可以提供準確可*、長期穩定的模擬量或數字量的物位信號。

5、維護方便，操作簡單

雷達液位計具有故障報警及自診斷功能。根據操作顯示模塊提示的錯誤代碼分析故障，及時確定故障予以排除，使維護校正更加方便、準確，保障儀表的正常運行。

6、適用范圍廣，幾乎可以測量所有介質

從槽罐體的形狀來說，雷達液位計可以對球罐、臥罐、柱形罐、圓柱椎體罐等的液位進行測量；從罐體功能來說，可以對儲罐、緩沖罐、微波管、旁通管中的液位進行測量；從被測介質來說，可以對液體、顆粒、料漿等進行測量。

雷達液位計的應用

1、安裝注意事項

（1）天線平行于測量槽壁，利于微波的傳播。

（2）安裝位置距槽壁距離應大于30cm，以免將槽壁上的虛假信號誤做回波信號。

（3）盡量避開下料區、攪拌器等干擾源，使波束范圍內無固定物，提高信號的可信度。

（4）接管直徑應小于或等于屏蔽管長度（100mm或250mm）。

差壓式液位變送器的測量原理

差壓式液位變送器的測量原理

差壓式液位變送器安裝在液體容器的底部，通過表壓信號反映液位高度。在制藥、食品、化工行業液位測量控制過程中，盛裝液體的容器經常處于有壓的情況下工作，此時常規的靜壓式液位變送器變不能滿足測量要求，LY-P200系列差壓式變送器是蘭宇電氣自動化有限公司開發研制的全新型工業壓力變送器。由于在傳感器電路和結構上的改進，LY-P200已提高了差壓液位測量技術在制藥和食品行業的實用價值。現在，這種新型液位測量技術已被制藥、食品及其它行業領域應用。

由于行業規范和標準的要求，需要進行特殊環境的工藝處理，既要求量程小、精度高，又要求耐高溫、耐腐蝕及高過載承受能力的液位變送器。

依據這一方面的要求，LY-P200液位變送器采用進口的陶瓷電容壓力傳感器，純凈的陶瓷基體，無任何填充液，不產生工藝污染，能滿足食品、醫藥行業要求，同時與被測介質連接元件采用316L不銹鋼制作，連接方式有快裝卡盤和法蘭盤等形式。陶瓷傳感器和316L不銹鋼無毒、耐腐蝕且便于清洗，可滿足制藥和食品衛生行業要求。

工 作 原 理

壓式液位計測量原理圖。當差壓計一端接液相，另一端接氣相時，根據流體靜力學原理，有：

PB=PA+Hρg（2-1）式中： H——液體高度；

ρ——被測介質密度；

g——被測當地的重力加速度。由式（2-1）可得：

ΔP= PB－PA= Hρg

在一般情況下，被測介質的密度和重力加速度都是已知的，因此，差壓計測得的差壓與液體的高度H成正比，這樣就把測量液體的高度的問題變成了測量差壓的問題。

主 要 性 能 指 標

二．幾種常見油罐液位計的性能特點及選用

油罐是油田煉油廠、油庫、油品碼頭及石化企業普遍需要使用的儲存設備，對罐內液體介質(石油化工產品)而言，主要是要測量其液位、溫度、密度和壓力(帶壓儲罐)等參數，據以計算出儲液的體積及質量儲量。油罐一般分為中間罐和貿易罐兩大類，中間罐僅對液位、溫度和壓力(帶壓儲罐)等參數進行監測，以防止油罐發生冒頂、抽真空等事故，并不需要交接監控計量；對貿易罐內介質的液位、溫度、密度、體積、質量則必須經常監測和計量，且精度要求很高。不同的大小和種類的油罐，所用液位計的性能特點也不一樣，因此，根據用戶的需要及投資要求，合

理選用液位計，以便達到最合理的性能價格比。1常見液位計的性能特點 1．1人工測量尺：

利用浸入式刻度鋼皮尺測量液位，取樣來測量油溫和比重，通過計算得到罐內儲液體積和重量。這是一種古老的也是至今仍被全世界廣泛使用的儲罐計量方法，它可以用作現場檢驗其它測量儀表的參考手段。人工液位測量的精確度一般認為是使用的刻度鋼尺精度加上±2mm的人為讀數誤差。1．2浮子式鋼帶液位計

這種液位計國外從三十年代就開始使用，至今仍有比較高的市場占有率，其優點是觀測比較直觀、價格便宜，其缺點是傳動部件比較多，易發生機械故障，13常維護量大，對安裝要求也比較高，需要生產廠家現場指導安裝。對于投資有限的項目，中、小型罐仍可考慮選用該液位計，但高度在16m以上的油罐不宜采用，因為油罐越高，對安裝平行度、垂直度以及盤簧的質量要求也越高；外浮頂罐也不宜采用此種液位計，因為容易受到風的影響，使指針不停擺動，導致出現指示 不穩定并且容易破環衡力盤簧。另一種光導液位計也屬于這一行列。這兩種液位計適用于中小煉廠、小油庫及中間原料油罐區。1．3伺服式液位計

伺服式液位計被廣泛用于儲罐液位的高精度測量，它是一種多功能儀表，既可以測量液位也可以測量界面、密度和罐底。該液位計基于浮力平衡的原理，用一臺伺服電機驅動體積較小的浮子，使浮子隨液位或介面變化，能夠精確測量出液位等參數。這種液位計的特點是：

(1)由于不存在滑輪、齒輪的摩擦力，測量精度比較有保證(±0．9mm)； ’(2)由于幾乎沒有傳動機械部件，可靠性高，同時故障率比較低；

(3)可以測量液位、界位、介質比重等參數。其與計算機聯網，具有很強的數據處理能力，經運算處理可以給出油罐計量所需要的各種參數，如液位、界位、體積、密度、水尺、質量等； 1．4磁致式液位計

磁致式液位計是一種新型的非接觸式的液位計，是目前精度最高的選擇，可以安裝在油罐的頂部

或側面，其工作原理是利用磁場脈沖波，測量時液位計的頭部發出電流“詢問脈沖”，此脈沖同時產生磁場，沿波導管內的感應線向下運行，在液位計管外配有浮子，浮子可隨液位沿側桿上下移動，浮子內設有一組永久磁鐵，其磁場與脈沖產生的磁場相遇則產生一個新的變化磁場，隨之產生新的電磁“返回脈沖”，測定“詢問脈沖”和“返回脈沖”的周期便可知道液位的變化。因此，磁致式液位計是以浮子為測量元件通過磁耦合的變化傳遞到指示器，使指示器能夠清晰地指示出液位的高度，液位計配備有液位報警器和液位變送器。報警器可實現液位的上下限控制及極限報警，液位變送器可以將液位的變化轉換成一定強度的電流信號。該液位計使用特點如下：

(1)可動部分只有浮子，故維護量小，安裝比較簡單，精度也比較高；(2)可測量介質的液位和溫度，但不適合重質(粘度大)油品的測量；(3)在工程實際安裝時，經常出現安裝時的底部固定問題，而且越長的測量范圍，實際安裝越復雜；(4)價格非常高昂。1．5超聲波液位計

罐外用超聲波液位計由主機、探頭、金屬結構件3部分組成，它主要是用于對鐵路罐車、汽車罐車及臥式罐等的液位測量。超聲波液位計原理是采用了超聲波在罐外穿透罐壁及液體的方法，通過接收液體表面回波信號，測出液面高度。這種液位計采用712mhz晶振和專制晶閘管，發射功率大，接收靈敏度較高，能接收到2次穿透金屬罐壁與液體后反射回的超聲波信息；具有液位超上限和低于下限的聲光報警，防震、防腐、防雷、防爆性能良好；主機電源設計先進，保證主機工作電流為lmA，防止多出電壓共用地線出現對液晶屏幕干擾現象發生，超聲波液位計通過了高低溫、振動、運輸進程和防電磁干擾試驗，保證在我國地理環境復雜的條件下正常使用。罐外用超聲波液位計尤其適用于鐵路罐車液體充裝過程中的充裝量多少的監督控制，保證用戶向罐內 充裝的液體容量控制在鐵路罐車安全運輸容量，但是其高昂的價格目前很難實現普及應用。

2.選用液位計的原則：

(1)油罐容積：對大型罐(10000～lO0000m)及比較大液化氣罐可選用性能較高液位計，中小罐可選用一般液位計；

(2)油罐用途：貿易罐應選用高精度液位計，中間罐可用一般液位計；

(3)介質特性：儲存粘度大的介質(如重油)時，應盡量采用與被測介質不接觸或少接觸類型的液位計，如雷達式、超聲波式和磁致式液位計，輕油可采用一般液位計；

(4)用戶實際需要：如果用戶要求計量精度高而投資限制少，可以采用性能好的液位計，一般情況下，老罐區改造或更新可結合原有液位計使用維護情況考慮選型，盡量統一選型。