偵探的最佳武器—雷達範例

雷達探測技術出現在20世紀30年代中期，在第二次世界大戰中得到了廣泛應用。

雷達是爲了防空的需要而研製發展起來的。“雷達”這一詞是英語RADAR的音譯，來自英語“無線電探測與定位”的詞頭縮寫。因此，雷達的基本任務是利用無線電電波測定感興趣的目標，如空中的飛機、導彈，海上的艦船和陸上的車輛等的準確位置。

雷達之所以能夠對目標進行探測，是因爲它利用了無線電波的反射特性，因爲大多數物體都反射無線電波，就像都反射光波一樣。經過幾十年的發展，雷達技術更加成熟，出現了許多不同用途的雷達，也出現了許多新的雷達探測技術。雷達的基本任務是測距、測速和測量目標的方位。

測量目標的距離是雷達的基本任務之一。無線電波在大氣中的傳播近似爲勻速傳播，傳播速度約等於光速，每秒30萬千米。因此，只要測出雷達發射的無線電波在目標和雷達之間往返一次的時間就可以計算出雷達到目標的距離。根據雷達發射信號的不同，雷達測定電波延遲時間的方法也不同，主要有脈衝法、頻率法和相位法。目前廣泛使用的主要是脈衝的延測距法。

在脈衝雷達中，目標的反射信號滯後於發射脈衝的回波脈衝。雷達發射信號的少量能量泄漏到接收機，在雷達顯示屏上直接顯示出來，這個信號通常稱爲“主波”，它位於顯示器的零距離處。

雷達發射的大部分信號能量由天線輻射出去，輻射的電磁波遇到目標後，產生回波信號，回波信號被天線接收後送到接收機，最後在顯示屏上顯示出來。回波信號在顯示屏上滯後於主波信號的時間，這個時間差就是雷達到目標之間往返一次的時間，根據這個延遲時間，就可以計算出雷達到目標的距離。

目標回波的延遲時間通常是非常短促的，一般在幾十到幾千微秒的量級。例如，一架飛機距離雷達300千米，飛機的回波泳衝延遲時間就是20毫秒。這樣短促的時間必須藉助快速的計算方法。最初的計算是雷達操作員用眼睛直接估算出來的。現代雷達採用了先進的計算機後，測距的精度大大提高了。

雷達測角的原理基礎是電磁波在均勻介質中的複線性和雷達天繞的方向性。由於電磁波沿直線方向傳播，目標散射和反射電波到達雷達的方向，就是目標所在方向。當然，由於大氣並不是均勻的介質，密度、溼度以及複雜的地形影響，會造成電波傳播路徑的偏折，從而造成誤差。因此，遠距離的測量必須進行必要的修正。

雷達對目標進行測角，實質上就是提取目標相對於雷達天線波束指向的角度偏差。雷達提取角度偏差的方法，經歷了順序救瓣、圓錐掃描和脈衝相技術幾個階段。

脈衝相控陣技術是利用單脈衝信號進行角度測量。其基本陳理是：在雷達天線軸的上、下、左、右同時設置四個對稱的偏置波瓣。當目標位於天線軸正方向時，四個波瓣接收到的目標回波信號強度相同;當目標偏離天線的瞄準軸時，如向右偏的，則右波瓣接收到的回波強度比左波瓣接收的大，根據左右固波強度的差別，就可以計算出方位偏離角。

同理，當目標上下偏離時，可以計算出目標相對於天線瞄準軸的俯仰偏離角。這種測角方法的特點就是，雷達只需要接收到目標的一個，而不是一串信號，就可以提取目標的角度信息，因此，被稱爲單脈衝測角。顯然，這利測角方法的精度十分高。目前，可以達到0.1毫弧度，也就是說，雷達對100千米遠的目標進行測角，其橫向誤差不會超過10米。

雷達要探測的目標通常是運動着的物體，如空中飛行的導彈、飛機，海上的艦船以及地面車輛等，因此，雷達測速是其基本的重要的功能。雷達測速的原理就是利用了電磁波的`多普勒效應。多普勒效應是指當發射源和接收者之間有相對徑向運動時，接收信號頻率將發生變化。

爲了方便對多普勒頻率測量，雷達一般應採用連續波的信號形式，但連續波信號，又難以測定目標的距離，因此，現代雷達多采用脈衝多普勒雷達，即採用脈衝波形來完成多普勒頻率的處理，同時實現測距和測速的功能。[-(@_@)-]

脈衝多普勒雷達需要採集一串脈衝的回波信號，才能通過複雜的信號處理技術從中提取目標運動產生的多普勒頻率，因此，它的構造要比一般普通的測速雷達，如交通用的測速雷達複雜的多。

脈衝多普勒雷達的作用並不僅在於測定目標的運動速度，目前脈衝多普勒技術更多地在機載雷達中得到應用，它可以幫助雷達從很強的地物雜波中探測到目標。因爲地物等雜波的信號強度非常大，常規雷達根本無法在強雜波中監測到目標的固波。

但由於載機相對於地物和目標的運動速度不同，因此產生的多普勒頻率也不同，雷達可以根據載機自身的運動速度計算出地物的雜波多普勒頻率，從而可以設計針對雜波的濾波器，將雜波濾除，使目標回波顯示出來。因此，脈衝多普勒雷達可以廣泛應用於下視的機載火控雷達成機載預警系統中。