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(wù)是探測感興趣的目標(biāo)，測定有關(guān)目標(biāo)的距離、方問、速度等狀態(tài)參數(shù)。雷達主要由天線、發(fā)射機、接收機（包括信號處理機）和顯示器等部分組成。

雷達發(fā)射機產(chǎn)生足夠的電磁能量

傳感器類型，經(jīng)過收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)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(nèi)的目標(biāo)后，將沿著各個方向產(chǎn)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(jīng)過收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)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(jīng)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(biāo)的距離、方向、速度等。

為了測定目標(biāo)的距離，雷達準(zhǔn)確測量從電磁波發(fā)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(fā)射機到目標(biāo)，再由目標(biāo)返回雷達接收機的傳播時間。根據(jù)電磁波的傳播速度，可以確定目標(biāo)的距離公式為：S=CT/2

其中S為目標(biāo)距離，T為電磁波從雷達發(fā)射出去到接收到目標(biāo)回波的時間，C為

光速

雷達測定目標(biāo)的方向是利用天線的方向性來實現(xiàn)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(fā)現(xiàn)目標(biāo)，雷達讀出些時天線小事的指向角，就是目標(biāo)的方向角。兩坐標(biāo)雷達只能測定目標(biāo)的方位角，三坐

標(biāo)雷達可以測定方位角和俯仰角。

測定目標(biāo)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(xué)中的多普勒原理：當(dāng)目標(biāo)和雷達之間存在著相對位置運動時，目標(biāo)回波的頻率就會發(fā)生改變，頻率的改變量稱為多普勒頻移，用于確定目標(biāo)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(fù)雜得多。

雷達的戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)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(tǒng)機動性等。

其中，作用距離是指雷達剛好能夠可靠發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的距離。它取決于雷達的發(fā)射功率與天線口徑的乘積，并與目標(biāo)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(guān)。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(qū)域。

雷達的技術(shù)指標(biāo)與參數(shù)很多，而且與雷達的體制有關(guān)，這里僅僅討論那些與電子

對抗關(guān)系密切的主要參數(shù)。

根據(jù)波形來區(qū)分，雷達主要分為脈沖雷達和連續(xù)波雷達兩大類。當(dāng)前常用的雷達大多數(shù)是脈沖雷達。常規(guī)脈沖雷達周期性地發(fā)射高頻脈沖。相關(guān)的參數(shù)為脈沖重復(fù)周期（脈沖重復(fù)頻率）、脈沖寬度以及載波頻率。載波頻率是在一個脈沖內(nèi)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(shè)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(nèi)，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(zhuǎn)動或電子控制，使雷達波束在探測區(qū)域內(nèi)掃描。

概括起來，雷達的技術(shù)參數(shù)主要包括工作頻率（波長）、脈沖重復(fù)頻率、脈沖寬度、發(fā)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(shù)參數(shù)是根據(jù)雷達的戰(zhàn)術(shù)性能與指標(biāo)要求來選擇和設(shè)計的，因此它們的數(shù)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(fā)現(xiàn)目標(biāo)能力，預(yù)警雷達采用比較低的工作頻率和脈沖重復(fù)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(fù)頻率。這說明，如果知道了雷達的技術(shù)參數(shù)，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(fù)雜。通?？梢园凑绽走_的用途分類，如預(yù)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(dǎo)雷達、炮瞄雷達、雷達引信、戰(zhàn)場監(jiān)視雷達、機載截擊雷達、導(dǎo)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(qū)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(fā)射機和接收機安裝在同一地點，而雙/多基地雷達是將發(fā)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(shè)在地面、空中平臺或空間平臺上。由于隱身飛行器外形的設(shè)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(fā)射機都安裝在地面上、發(fā)射機安裝在飛機上而接收機安裝在地面上、發(fā)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(yīng)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(yù)警系統(tǒng)。

相控陣?yán)走_

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?yán)走_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(shù)目和雷達的功能有關(guān)，可以從幾百個到幾萬個。這些單元有規(guī)則地排列在平面上，構(gòu)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(biāo)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(shù)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(chǔ)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(qū)別是就是無源是只有單個或者幾個發(fā)射機子陣原只能接收，而有源是每個陣原都有完整的發(fā)射和接收單元！

相控陣?yán)走_的優(yōu)點：

（1）波束指向靈活，能實現(xiàn)無慣性快速掃描，數(shù)據(jù)率高；（2）一個雷達可同時形成多個獨立波束，分別實現(xiàn)搜索、識別、跟蹤、制導(dǎo)、無源探測等多種功能；（3）目標(biāo)容量大，可在空域內(nèi)同時監(jiān)視、跟蹤數(shù)百個目標(biāo)；（4）對復(fù)雜目標(biāo)環(huán)境的適應(yīng)能力強；（5）抗干擾性能好。全固態(tài)相控陣?yán)走_的可靠性高，即使

少量組件失效仍能正常工作。

但相控陣?yán)走_設(shè)備復(fù)雜、造價昂貴，且波束掃描范圍有限，最大掃描角為90 ～120。當(dāng)需要進行全方位監(jiān)視時，需配置3～4個天線陣面。

相控陣?yán)走_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(yīng)戰(zhàn)場條件的變化。多功能相控陣?yán)走_已廣泛用于地面遠程預(yù)警系統(tǒng)、機載和艦載防空系統(tǒng)、機載和艦載系統(tǒng)、炮位測量、靶場測量等。美國“愛國者”防空系統(tǒng)的AN／MPQ-53雷達、艦載“宙斯盾”指揮控制系統(tǒng)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(tǒng)的多功能雷達等都是典型的相控陣?yán)走_。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展傳感器與檢測技術(shù)，固體有源相控陣?yán)走_得到了廣泛應(yīng)用，是新一代的戰(zhàn)術(shù)防空、監(jiān)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(fā)射的脈沖極窄，具有相當(dāng)高的距離分辨率，可探測到小目標(biāo)。目前美國正在研制、試驗超寬帶雷達，已完成動目標(biāo)顯示技術(shù)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(biāo)間的相對運動，將雷達在每個不同位置上接收到的目標(biāo)回波信號進行相干處理，就相當(dāng)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(biāo)方位分辨率，再加上應(yīng)用脈沖壓縮技術(shù)又能獲得很高的距離分辨率，因而能探測到隱身目標(biāo)。合成孔徑雷達在軍事上和民用領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用，如戰(zhàn)場偵察、火控、制導(dǎo)、導(dǎo)航、資源勘測、地圖測繪、海洋監(jiān)視、環(huán)境遙感等。美國的聯(lián)合監(jiān)視與目標(biāo)攻擊雷達系統(tǒng)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(lián)合研制的“旋風(fēng)”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(shù)所能對抗的波段之外，因此它能探測隱身目標(biāo)。毫米波雷達還具有攻擊能力，特別適用于防空、地面作戰(zhàn)和靈巧武器，已獲得了各國的調(diào)試重視。例如，美國的“愛國者”防空導(dǎo)彈已安裝了毫米波雷達導(dǎo)引頭，目前正在研制更先進的毫米波導(dǎo)引頭；俄羅斯已擁有連續(xù)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(tǒng)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(fā)射機、光學(xué)接收機、轉(zhuǎn)臺和信息處理系統(tǒng)等組成，激光器將電脈沖變成光脈沖發(fā)射出去，光接收機再把從目標(biāo)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(biāo)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(biāo)。激光雷達在軍事上主要用于靶場測量、空間目標(biāo)交會測量、目標(biāo)精密跟蹤和瞄準(zhǔn)、目標(biāo)成像識別、導(dǎo)航、精確制導(dǎo)、綜合火控、直升機防撞、化學(xué)戰(zhàn)劑監(jiān)測、局部風(fēng)場測量、水下目標(biāo)探測等。美國國防部正在開發(fā)用于目標(biāo)探測和識別的激光雷達技術(shù)，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(biāo)。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(lián)合研究工作。

相控陣?yán)走_有多神？

“宙斯盾”系統(tǒng)的核心就是SPY—1D相控陣?yán)走_，特別是它出眾的預(yù)警搜索能力和識別能力，仿佛給妄圖“獨立”的臺灣新領(lǐng)導(dǎo)人一根救命稻草，一把夢幻的保護傘，而相控陣?yán)走_又再一次走進國人的視線中。說到相控陣?yán)走_或技術(shù)，大家可能很陌生，但如果說起去年美國軍方關(guān)于中國如何監(jiān)測其隱型戰(zhàn)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(jiān)視天空，經(jīng)濟又有效，這就是最原始、最基礎(chǔ)的雷達，相控陣?yán)走_。

下面談一談雷達和相控陣?yán)走_的發(fā)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(biāo)，測定目標(biāo)坐標(biāo)和其它情報的裝置。在現(xiàn)代軍事和生產(chǎn)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(zhàn)，英國空軍和納粹德國空軍的“不列顛”空戰(zhàn)，使雷達的重要性顯露的非常清楚。雷達由天線系統(tǒng)、發(fā)射裝置、接收裝置、防干擾設(shè)備、顯示器、信號處理器、電源等組成。其中，天線是雷達實現(xiàn)大空域、多功能、多目標(biāo)的技術(shù)關(guān)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(shè)地點可分為；地面雷達、艦載雷達、航空雷達、衛(wèi)星雷達等。

（3）按輻射種類可分為：脈沖雷達和連續(xù)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(biāo)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(dǎo)航雷達等。

相控陣?yán)走_是一種新型的有源電掃陣列多功能雷達。它不但具有傳統(tǒng)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(tǒng)相比，有許多顯著的優(yōu)點。例如、相控陣省略了整個天線驅(qū)動系統(tǒng)，其中個別部件發(fā)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?yán)走_。

二、相控陣?yán)走_的概況

相控陣技術(shù)，早在30年代后期就已經(jīng)出現(xiàn)。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?yán)走_。60年代，美國和前蘇聯(lián)相繼研制和裝備了多部相控陣?yán)走_，多用于彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)，如美國的AN/FPS-

46、AN/FPS-85、MAR、MSR，前蘇聯(lián)的“雞籠”和“狗窩”等。這些都屬于固定式大型相控陣?yán)走_，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(lián)的“狗窩”最為典型，70年代，相控陣?yán)走_得到了迅速發(fā)展，除美蘇兩國外，又有很多國家研制和裝備了相控陣?yán)走_，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?yán)走_具有機動性高、天線小型化、天線掃描體制多樣化、應(yīng)用范圍廣等特點。80年代，相控陣?yán)走_由于具有很多獨特的優(yōu)點，得到了更進一步的應(yīng)用。在已裝備和正在研制的新一代中、遠程防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)中多采用多功能相控陣?yán)走_，它已成為第三代中、遠程防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的一個重要標(biāo)志。從而，大大提高了防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)性能。在21世紀(jì)，相控陣?yán)走_隨著科技的不斷發(fā)展和現(xiàn)代戰(zhàn)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(gòu)成的走向天線，各單元之間的輻射能量和相位關(guān)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(xiàn)波束在空間掃描儀表技術(shù)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(guān)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(xiàn)全空域電掃。通常的共形陣天線有環(huán)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?yán)走_因其天線為相控陣型而得名。

四、相控陣?yán)走_分類

相控陣?yán)走_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(shè)計的天線，即把兩種以上天線技術(shù)結(jié)合起來，以獲得所需要的效果，起初把相掃技術(shù)與反射面天線技術(shù)相結(jié)合，其電掃角度小，只需少量的輻射單元，因此可大大降低設(shè)備造價和復(fù)雜程度。

天線陣，根據(jù)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(guān)系來實現(xiàn)波束電掃。頻掃是利用改變工作頻率的方法來實現(xiàn)波束電掃。相/相掃是利用移相器控制平面陣兩個角坐標(biāo)實現(xiàn)波束電掃。相／頻掃是利用移相器控制平面陣一個坐標(biāo)而另一坐標(biāo)利用頻率變化控制來實現(xiàn)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?yán)走_的特點

相控陣?yán)走_之所以具有強大的生命力，因為它優(yōu)勝于一般機械掃描雷達。它具有以下特點：

（1）能對付多目標(biāo)。相控陣?yán)走_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(xiàn)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(biāo)，并能同時制導(dǎo)多枚導(dǎo)彈攻擊多個空中目標(biāo)。因此，適用于多目標(biāo)、多方向、多層次空襲的作戰(zhàn)環(huán)境。

（2）功能多，機動性強。相控陣?yán)走_能夠同時形成多個獨立控制的波束，分別用以執(zhí)行搜索、探測、識別、跟蹤、照射目標(biāo)和跟蹤、制導(dǎo)導(dǎo)彈等多種功能。一部相控陣?yán)走_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?yán)走_可以完成相當(dāng)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(biāo)多。因此，可大大減少武器系統(tǒng)的設(shè)備，從而提高系統(tǒng)的機動能力。

（3）反應(yīng)時間短、數(shù)據(jù)率高。相控陣?yán)走_可不需要天線驅(qū)動系統(tǒng)，波束指向靈活，能實現(xiàn)無慣性快速掃描，從而縮短了對目標(biāo)信號檢測、錄取、信息傳遞等所需的時間，具有較高的數(shù)據(jù)率。相控陣天線通常采用數(shù)字化工作方式，使雷達與數(shù)字計算機結(jié)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(biāo)搜索、跟蹤和發(fā)控準(zhǔn)備時間，便于快速、準(zhǔn)確地實施畦達程序和數(shù)據(jù)處理。因而可提高跟蹤空中高速機動目標(biāo)的能力。

（4）抗干擾能力強。相控陣?yán)走_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(jù)不同方向上的需要分配不同的發(fā)射能量，易于實現(xiàn)自適應(yīng)旁瓣抑制和自適應(yīng)抗各種干擾，有利于發(fā)現(xiàn)遠離目標(biāo)和小雷達反射面目標(biāo)（如隱形飛機），還可提高抗反輻射導(dǎo)彈的能力。

（5）可靠性高。相控陣?yán)走_的陣列組較多，且并聯(lián)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(tài)器件的發(fā)展，格控陣?yán)走_的固態(tài)器件越來越多，甚至已生產(chǎn)出全固態(tài)兒控陣?yán)走_，如美國的?！皭蹏摺崩走_，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(dāng)然，相控陣?yán)走_不是十全十美的，也有其缺點。主要是造價貴，典型的相控陣?yán)走_比一般雷達的造價要高出若干倍。此外，相控陣?yán)走_對于短程彈道導(dǎo)彈的襲擊可以說是無能為力，這也是美國及臺灣為什么擔(dān)心大陸方面在福建沿海部署東風(fēng)導(dǎo)彈的原因。而1991年，海灣戰(zhàn)爭期間，伊拉克用“飛毛腿”導(dǎo)彈襲擊以色列的時候，其“愛國者”導(dǎo)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(wù)是探測感興趣的目標(biāo)，測定有關(guān)目標(biāo)的距離、方問、速度等狀態(tài)參數(shù)。雷達主要由天線、發(fā)射機、接收機（包括信號處理機）和顯示器等部分組成。

雷達發(fā)射機產(chǎn)生足夠的電磁能量，經(jīng)過收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)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(nèi)的目標(biāo)后，將沿著各個方向產(chǎn)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(jīng)過收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)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(jīng)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(biāo)的距離、方向、速度等。

為了測定目標(biāo)的距離，雷達準(zhǔn)確測量從電磁波發(fā)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(fā)射機到目標(biāo)，再由目標(biāo)返回雷達接收機的傳播時間。根據(jù)電磁波的傳播速度，可以確定目標(biāo)的距離為：S=CT/2

其中S：目標(biāo)距離

T：電磁波從雷達到目標(biāo)的往返傳播時間

C：光速

雷達測定目標(biāo)的方向是利用天線的方向性來實現(xiàn)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(fā)現(xiàn)目標(biāo)，雷達讀出些時天線小事的指向角，就是目標(biāo)的方向角。兩坐標(biāo)雷達只能測定目標(biāo)的方位角，三坐標(biāo)雷達可以測定方位角和俯仰角。

測定目標(biāo)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(xué)中的多普勒原理．當(dāng)目標(biāo)和雷達之間存在著相對位置運動時，目標(biāo)回波的頻率就會發(fā)生改變，頻率的改變量稱為多普勒頻移，用于確定目標(biāo)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(fù)雜得多。

雷達的戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)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(tǒng)機動性等。

其中，作用距離是指雷達剛好能夠可靠發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的距離。它取決于雷達的發(fā)射功率與天線口徑的乘積，并與目標(biāo)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(guān)。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(qū)域。

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

根據(jù)波形來區(qū)分，雷達主要分為脈沖雷達和連續(xù)波雷達兩大類。當(dāng)前常用的雷達大多數(shù)是脈沖雷達。常規(guī)脈沖雷達周期性地發(fā)射高頻脈沖。相關(guān)的參數(shù)為脈沖重復(fù)周期（脈沖重復(fù)頻率）、脈沖寬度以及載波頻率。載波頻率是在一個脈沖內(nèi)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(shè)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(nèi)，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(zhuǎn)動或電子控制，使雷達波束在探測區(qū)域內(nèi)掃描。

概括起來，雷達的技術(shù)參數(shù)主要包括工作頻率（波長）、脈沖重復(fù)頻率、脈沖寬度、發(fā)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(shù)參數(shù)是根據(jù)雷達的戰(zhàn)術(shù)性能與指標(biāo)要求來選擇和設(shè)計的，因此它們的數(shù)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(fā)現(xiàn)目標(biāo)能力，預(yù)警雷達采用比較低的工作頻率和脈沖重復(fù)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(fù)頻率。這說明，如果知道了雷達的技術(shù)參數(shù)，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(fù)雜。通?？梢园凑绽走_的用途分類，如預(yù)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(dǎo)雷達、炮瞄雷達、雷達引信、戰(zhàn)場監(jiān)視雷達、機載截擊雷達、導(dǎo)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(qū)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(fā)射機和接收機安裝在同一地點，而雙/多基地雷達是將發(fā)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(shè)在地面、空中平臺或空間平臺上。由于隱身飛行器外形的設(shè)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(fā)射機都安裝在地面上、發(fā)射機安裝在飛機上而接收機安裝在地面上、發(fā)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(yīng)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(yù)警系統(tǒng)。

相控陣?yán)走_

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?yán)走_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(shù)目和雷達的功能有關(guān)，可以從幾百個到幾萬個。這些單元有規(guī)則地排列在平面上，構(gòu)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(biāo)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(shù)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(chǔ)是相位可控的陣列天線，“相控陣”由此得名。

相控陣?yán)走_的優(yōu)點

（1）波束指向靈活，能實現(xiàn)無慣性快速掃描，數(shù)據(jù)率高；（2）一個雷達可同時形成多個獨立波束，分別實現(xiàn)搜索、識別、跟蹤、制導(dǎo)、無源探測等多種功能；（3）目標(biāo)容量大，可在空域內(nèi)同時監(jiān)視、跟蹤數(shù)百個目標(biāo)；（4）對復(fù)雜目標(biāo)環(huán)境的適應(yīng)能力強；（5）抗干擾性能好。全固態(tài)相控陣?yán)走_的可靠性高，即使少量組件失效仍能正常工作。但相控陣?yán)走_設(shè)備復(fù)雜、造價昂貴，且波束掃描范圍有限，最大掃描角為90°～120°。當(dāng)需要進行全方位監(jiān)視時，需配置3～4個天線陣面。

相控陣?yán)走_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(yīng)戰(zhàn)場條件的變化。多功能相控陣?yán)走_已廣泛用于地面遠程預(yù)警系統(tǒng)、機載和艦載防空系統(tǒng)、機載和艦載系統(tǒng)、炮位測量、靶場測量等。美國“愛國者”防空系統(tǒng)的AN／MPQ-53雷達、艦載“宙斯盾”指揮控制系統(tǒng)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(tǒng)的多功能雷達等都是典型的相控陣?yán)走_。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，固體有源相控陣?yán)走_得到了廣泛應(yīng)用，是新一代的戰(zhàn)術(shù)防空、監(jiān)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(fā)射的脈沖極窄，具有相當(dāng)高的距離分辨率，可探測到小目標(biāo)。目前美國正在研制、試驗超寬帶雷達，已完成動目標(biāo)顯示技術(shù)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(biāo)間的相對運動，將雷達在每個不同位置上接收到的目標(biāo)回波信號進行相干處理，就相當(dāng)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(biāo)方位分辨率，再加上應(yīng)用脈沖壓縮技術(shù)又能獲得很高的距離分辨率，因而能探測到隱身目標(biāo)。合成孔徑雷達在軍事上和民用領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用，如戰(zhàn)場偵察、火控、制導(dǎo)、導(dǎo)航、資源勘測、地圖測繪、海洋監(jiān)視、環(huán)境遙感等。美國的聯(lián)合監(jiān)視與目標(biāo)攻擊雷達系統(tǒng)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(lián)合研制的“旋風(fēng)”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(shù)所能對抗的波段之外，因此它能探測隱身目標(biāo)。毫米波雷達還具有能力，特別適用于防空、地面作戰(zhàn)和靈巧武器，已獲得了各國的調(diào)試重視。例如，美國的“愛國者”防空導(dǎo)彈已安裝了毫米波雷達導(dǎo)引頭，目前正在研制更先進的毫米波導(dǎo)引頭；俄羅斯已擁有連續(xù)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(tǒng)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(fā)射機、光學(xué)接收機、轉(zhuǎn)臺和信息處理系統(tǒng)等組成，激光器將電脈沖變成光脈沖發(fā)射出去，光接收機再把從目標(biāo)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(biāo)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(biāo)。激光雷達在軍事上主要用于靶場測量、空間目標(biāo)交會測量、目標(biāo)精密跟蹤和瞄準(zhǔn)、目標(biāo)成像識別、導(dǎo)航、精確制導(dǎo)、綜合火控、直升機防撞、化學(xué)戰(zhàn)劑監(jiān)測、局部風(fēng)場測量、水下目標(biāo)探測等。美國國防部正在開發(fā)用于目標(biāo)探測和識別的激光雷達技術(shù)，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(biāo)。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(lián)合研究工作。參考資料：

第三篇：我國軍用雷達發(fā)展淺析

我國軍用雷達發(fā)展淺析

引言：可能很多人都已經(jīng)知道了，雷達的英文原詞實際上就像許多科技術(shù)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(xiàn)代雷達不僅可以對三維空間內(nèi)的目標(biāo)進行測距和定位，更可使制導(dǎo)導(dǎo)彈對目標(biāo)攻擊，但其基本原理還是用發(fā)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(zhàn)的內(nèi)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(biāo)的能力也越低。

內(nèi)容摘要：

我國的雷達工業(yè)是在新中國成立后根據(jù)國防建設(shè)的需要逐步形成和發(fā)展起來的新型工業(yè)，在黨和國家的關(guān)懷和支持下，經(jīng)過廣大科技人員五十年的不懈努力，經(jīng)歷了從小到大，從維修、仿制到自行研制的發(fā)展歷程，走出了一條“自力更生，艱苦奮斗，勇攀高峰，開拓創(chuàng)業(yè)”的發(fā)展道路，在全國相繼建成了一百多個雷達研究機構(gòu)和生產(chǎn)工廠，研制、生產(chǎn)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(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)的雷達裝備了我國陸、海、空部隊和國民經(jīng)濟部門，在抗美援朝、抗美援越、國土防空、武器配套、發(fā)展尖端武器和國民經(jīng)濟建設(shè)中作出了重要貢獻。

關(guān)鍵字：雷達 發(fā)展 國防建設(shè)

論文正文：

一、我國雷達技術(shù)發(fā)展歷程

雷達門類較多，發(fā)展歷程不盡相同，起步有早有晚，仿制和自行設(shè)計互有交叉。為常規(guī)武器配套的雷達一般是仿制與自行設(shè)計并舉，新體制的雷達、自動化作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)、激光紅外雷達和導(dǎo)彈、衛(wèi)星無線電測控系統(tǒng)等則是隨著雷達技術(shù)的發(fā)展在自力更生基礎(chǔ)上自行設(shè)計研制開發(fā)而成的。但從我國雷達技術(shù)和產(chǎn)品發(fā)展總體來說，大致經(jīng)歷了修配、仿制、自行設(shè)計和發(fā)展提高四個階段。

①修配階段(1949年～1953年)這一階段以開創(chuàng)基業(yè)和修配美、日舊雷達為主要標(biāo)志。1949年5月，我軍接管了國民黨的雷達研究所，標(biāo)志著我國雷達工業(yè)的發(fā)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(zhàn)爭開始，前方十分需要各種雷達設(shè) 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(zhàn)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(fù)的雷達絕大多數(shù)是警戒雷達，也有炮瞄雷達、用于高炮或探照燈引導(dǎo)的美國早期單目標(biāo)跟蹤雷達、艦艇上搜索海面活動目標(biāo)雷達。后期也修理過少量蘇式雷達。

②以仿制為主的發(fā)展階段(1953年底～60年代初)這一階段以建立雷達生產(chǎn)基地和仿制蘇式雷達產(chǎn)品為主要標(biāo)志。新中國誕生后，蘇聯(lián)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(chǎn)廠，后又與蘇聯(lián)簽訂了有關(guān)協(xié)定，開始仿制蘇式雷達產(chǎn)品。仿制出了警戒雷達、炮瞄雷達、艦用雷達、機載雷達、指標(biāo)儀、制導(dǎo)雷達和末制導(dǎo)雷達等。

地面防空雷達的仿制和自行設(shè)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(chǎn)雷達，1956年設(shè)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(dǎo)彈制導(dǎo)雷達、魚雷快艇攻擊雷達和魚雷潛艇攻擊雷達。1960年蘇聯(lián)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(jīng)努力，絕大多數(shù)有資料、樣機或只有樣機的蘇式產(chǎn)品都仿制成功。

這一階段仿制的雷達大多數(shù)相當(dāng)于蘇聯(lián)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(chǎn)品的門類系列，形成了雷達為陸、海、空部隊服務(wù)的雛型，通過多部雷達的引進仿制，掌握了雷達試制生產(chǎn)的全過程。

③以自行設(shè)計為主的發(fā)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(shù)大量采用和科研隊伍成長壯大為主要標(biāo)志。1960年蘇聯(lián)單方面撕毀合同，撤走全部專家，對我國雷達工業(yè)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(dǎo)彈第一，努力發(fā)展電子技術(shù)”的方針，為雷達工業(yè)明確了主攻方向，圍繞著“兩彈一星”等戰(zhàn)略武器和為陸、海、空軍常規(guī)武器裝備現(xiàn)代化配套進行了各種雷達的研究、試制和生產(chǎn)。

為配合我國導(dǎo)彈靶場的導(dǎo)彈試驗和衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)，開始研制導(dǎo)彈、衛(wèi)星無線電測量控制設(shè)備。70年代以后，為配合國家向太平洋海域發(fā)射洲際導(dǎo)彈、潛地導(dǎo)彈潛艇水下發(fā)射和發(fā)射同步衛(wèi)星這些任務(wù)，開展了相應(yīng)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(tǒng)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(wèi)星“東方紅”發(fā)射的測控任務(wù)。

在彈道導(dǎo)彈預(yù)警系統(tǒng)方面，研制成了大型超遠程跟蹤雷達，大型相控陣?yán)走_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(shè)計研制出來了，它們有機載火控雷達、導(dǎo)彈制導(dǎo)雷達、轟炸瞄準(zhǔn)雷達、多普勒導(dǎo)航雷達、測距雷達、導(dǎo)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(chǎn)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(fā)新雷達。整機所需原材料、元器件和部件卻立足于國內(nèi)。定型后批量生產(chǎn)，裝備部隊使用，并開始向國外出口。

④發(fā)展提高階段(70年代中期以后)這一階段以雷達新技術(shù)不斷被突破，品種增多，“軍民結(jié)合”和產(chǎn)品進入國際市場為主要標(biāo)志。1978年底，黨的十一屆三中全會作出了把全國工作重點轉(zhuǎn)移到國民經(jīng)濟建設(shè)上來的戰(zhàn)略決策。進入80年代后冷戰(zhàn)結(jié)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(yè)實行“軍民結(jié)合，平戰(zhàn)結(jié)合，軍品優(yōu)先，以民養(yǎng)軍”和多試制、少生產(chǎn)的指導(dǎo)方針，使雷達新產(chǎn)品和雷達新技術(shù)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(biāo)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(yù)警雷達的研制。另外，為艦船研制成功了艦載相控陣三座標(biāo)雷達和艦艇綜合火控雷達系統(tǒng)。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(shù)上實現(xiàn)了高起步，雷達本身融合了單脈沖跟蹤體制技術(shù)，脈沖壓縮體制技術(shù)，多普勒體制技術(shù)，相控陣體制技術(shù)和成像體制技術(shù)等于一體，實現(xiàn)了雷達設(shè)計集成化、數(shù)字化、自動化、固態(tài)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(jì)前20年雷達技術(shù)發(fā)展趨勢

這階段的目標(biāo)是趕上和縮小與世界雷達技術(shù)的差距。1991年的海灣戰(zhàn)爭既反映了雷達在情報偵察、指揮控制、作戰(zhàn)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(shù)、反輻射導(dǎo)彈、電子干擾、低空飛行器等方面的威脅，未來戰(zhàn)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(shù)對抗，因此對雷達就提出了更新的要求。①加速發(fā)展正在研究的雷達三超技術(shù)（超低副瓣、超寬帶、超高分辨）和“四抗”技術(shù)（抗干擾、抗反雷達導(dǎo)彈、抗隱身、抗低空入侵），現(xiàn)在在研的超寬帶和超低角跟蹤技術(shù)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(shè)計廣泛采用計算機技術(shù)，使雷達能進行自適應(yīng)處理控制，雷達內(nèi)部以及與其它電子設(shè)備能進行數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳送。

④發(fā)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(shù)的研究。

四、我國雷達裝備在國防現(xiàn)代化建設(shè)中功不可沒

50年來，我國已研制、生產(chǎn)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(wǎng)、航天測量控制網(wǎng)、對海雷達情報網(wǎng)、防空高炮及地空導(dǎo)彈電子系統(tǒng)、雷達敵我識別系統(tǒng)以及氣象雷達探測網(wǎng)等。為導(dǎo)彈、衛(wèi)星等尖端武器和飛機、艦艇、坦克等常規(guī)武器配套研制了各種雷達。同時，軍用技術(shù)轉(zhuǎn)為民用為能源、交通、水利、氣象、紡織、醫(yī)療等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)提供了大批先進的電子設(shè)備，為市場提供了大批電子產(chǎn)品。跟蹤國外雷達先進技術(shù)的發(fā)展，突破了一個個關(guān)鍵技術(shù)，研制出新型雷達以滿足國防和民用的需要?，F(xiàn)還對雷達的“三超”、“四抗”技術(shù)積極開展研究，有的已取得明顯成果。80年代以后，已有數(shù)十種雷達出口，顯示了我國雷達技術(shù)和雷達工業(yè)已接近了世界先進行列。

國土防空雷達網(wǎng)基本覆蓋全國中高空領(lǐng)空，裝備了遠程警戒雷達、中程警戒雷達、測高雷達、引導(dǎo)雷達和三座標(biāo)雷達等，擔(dān)負對空警戒和引導(dǎo)的雙重任務(wù)。50年來，我雷達兵部隊為保衛(wèi)祖國領(lǐng)空，保障我軍戰(zhàn)斗部隊擊落擊傷敵機，保障空軍飛行訓(xùn)練及其他任務(wù)的順利完成，立下了卓著功勛?？姑涝兴玫睦走_保證了向我軍提供空情情報。在抗美援越戰(zhàn)斗中，遠程警戒雷達性能優(yōu)越，及時掌握了美機情況，立下了戰(zhàn)功。相控陣遠程預(yù)警雷達，多次完成了對外空目標(biāo)觀察任務(wù)，1979年7月成功地預(yù)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(yù)報了蘇聯(lián)核動力衛(wèi)星殘骸墜落的時間和地點。

航天無線電測控網(wǎng)已初具規(guī)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(fù)雜的測控網(wǎng)，參加了導(dǎo)彈、衛(wèi)星試驗和應(yīng)用發(fā)射，成功地跨越了戰(zhàn)略導(dǎo)彈跟蹤測量、衛(wèi)星返回測控、地球同步軌道衛(wèi)星定點測控三個臺階，為我國國防現(xiàn)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(wèi)星“東方紅”發(fā)射的測控任務(wù)，準(zhǔn)確及時地預(yù)報了衛(wèi)星入軌參數(shù)和運行軌跡。1980年5月18日，我國向太平洋預(yù)定海域成功地發(fā)射了遠程試驗火箭，沿航區(qū)所有地面和船載測控系統(tǒng)，以及裝在彈上和彈頭上的7種應(yīng)答機、信標(biāo)機和安全指令接收機，全部正常工作，激光和紅外系統(tǒng)均獲得了再入段的數(shù)據(jù)，圓滿完成了任務(wù)。1984、1986、1988年先后成功地發(fā)射了三顆同步通信衛(wèi)星，圓滿地完成了對運載火箭和衛(wèi)星的測控任務(wù)。我國每年都有多次衛(wèi)星等的發(fā)射，都有測控系統(tǒng)在執(zhí)行任務(wù)。

對祖國數(shù)千公里的海岸及海島各觀通站、岸炮和導(dǎo)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(dǎo)彈武器系統(tǒng)的地面跟蹤雷達，初步建成了對海雷達網(wǎng)，用于搜索、跟蹤空海目標(biāo)，控制岸炮和導(dǎo)彈等武器射擊。我人民海軍現(xiàn)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(shè)備，無論是戰(zhàn)術(shù)功能、技術(shù)水平和使用質(zhì)量，均達到了相當(dāng)?shù)乃健?988年3月14日，在南沙群島海域保衛(wèi)戰(zhàn)中，我艦“鷹潭號”在雷達的導(dǎo)引下立下戰(zhàn)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(yè)和民用航空事業(yè)作出了巨大貢獻。

為防空高炮和防空導(dǎo)彈配套的炮瞄雷達、指揮儀和地空導(dǎo)彈制導(dǎo)雷達大量裝備了我軍防空部隊，在保衛(wèi)國土安全、打擊入侵?jǐn)硻C中屢建功績。60 年代初美制U-2高空偵察機竄犯大陸領(lǐng)空，被我軍裝備制導(dǎo)雷達的地空導(dǎo)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(zhàn)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(zhàn)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(chǎn)品在邊境反擊戰(zhàn)中立下了戰(zhàn)功。

三、結(jié)束語

經(jīng)過五十年的艱苦奮斗，雷達行業(yè)已成為我國國防現(xiàn)代化建設(shè)和參與國民經(jīng)濟主戰(zhàn)場的一支實力雄厚的產(chǎn)業(yè)大軍，形成了中央與地方相結(jié)合、沿海與內(nèi)地相結(jié)合、軍用與民用結(jié)合、專業(yè)和門類比較齊全的工業(yè)體系。一批產(chǎn)品的性能指標(biāo)已跨入先進行列。同時，培養(yǎng)和造就了一支素質(zhì)高、能打硬仗的技術(shù)隊伍。更可喜的是涌現(xiàn)了一大批年輕有為的雷達科技人員，培養(yǎng)和造就了一批高素質(zhì)的跨世紀(jì)科技人才，從而使我國雷達工業(yè)以嶄新的姿態(tài)邁入21世紀(jì)。

但我們還應(yīng)清醒地看到，我國的雷達技術(shù)與裝備水平距發(fā)達國家還有一定的差距，在某些領(lǐng)域還相當(dāng)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(guān)，發(fā)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(xiàn)代化事業(yè)作出應(yīng)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(fù)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?yán)走_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(shù)目和雷達的功能有關(guān)，可以從幾百個到幾萬個。這些單元有規(guī)則地排列在平面上，構(gòu)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(biāo)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(shù)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(chǔ)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(qū)別是就是無源是只有單個或者幾個發(fā)射機子陣原只能接收，而有源是每個陣原都有完整的發(fā)射和接收單元！

相控陣?yán)走_的優(yōu)點：

（1）波束指向靈活，能實現(xiàn)無慣性快速掃描，數(shù)據(jù)率高；

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

（3）目標(biāo)容量大，可在空域內(nèi)同時監(jiān)視、跟蹤數(shù)百個目標(biāo)；

（4）對復(fù)雜目標(biāo)環(huán)境的適應(yīng)能力強；

（5）抗干擾性能好。全固態(tài)相控陣?yán)走_的可*性高，即使少量組件失效仍能正常工作。

但相控陣?yán)走_設(shè)備復(fù)雜、造價昂貴，且波束掃描范圍有限，最大掃描角為90°～120°。當(dāng)需要進行全方位監(jiān)視時，需配置3～4個天線陣面。

相控陣?yán)走_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(yīng)戰(zhàn)場條件的變化。多功能相控陣?yán)走_已廣泛用于地面遠程預(yù)警系統(tǒng)、機載和艦載防空系統(tǒng)、機載和艦載系統(tǒng)、炮位測量、靶場測量等。美國“愛國者”防空系統(tǒng)的AN／MPQ-53雷達、艦載“宙斯盾”指揮控制系統(tǒng)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(tǒng)的多功能雷達等都是典型的相控陣?yán)走_。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，固體有源相控陣?yán)走_得到了廣泛應(yīng)用，是新一代的戰(zhàn)術(shù)防空、監(jiān)視、火控雷達。

相控陣?yán)走_有多神？

“宙斯盾”系統(tǒng)的核心就是SPY—1D相控陣?yán)走_，特別是它出眾的預(yù)警搜索能力和識別能力，仿佛給妄圖“獨立”的臺灣新領(lǐng)導(dǎo)人一根救命稻草，一把夢幻的保護傘，而相控陣?yán)走_又再一次走進國人的視線中。說到相控陣?yán)走_或技術(shù)，大家可能很陌生，但如果說起去年美國軍方關(guān)于中國如何監(jiān)測其隱型戰(zhàn)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(jiān)視天空，經(jīng)濟又有效，這就是最原始、最基礎(chǔ)的雷達，相控陣?yán)走_。

下面談一談雷達和相控陣?yán)走_的發(fā)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(biāo)，測定目標(biāo)坐標(biāo)和其它情報的裝置。在現(xiàn)代軍事和生產(chǎn)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(zhàn)，英國空軍和納粹德國空軍的“不列顛”空戰(zhàn)，使雷達的重要性顯露的非常清楚。雷達由天線系統(tǒng)、發(fā)射裝置、接收裝置、防干擾設(shè)備、顯示器、信號處理器、電源等組成。其中，天線是雷達實現(xiàn)大空域、多功能、多目標(biāo)的技術(shù)關(guān)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(shè)地點可分為；地面雷達、艦載雷達、航空雷達、衛(wèi)星雷達等。

（3）按輻射種類可分為：脈沖雷達和連續(xù)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(biāo)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(dǎo)航雷達等。

相控陣?yán)走_是一種新型的有源電掃陣列多功能雷達。它不但具有傳統(tǒng)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(tǒng)相比，有許多顯著的優(yōu)點。例如、相控陣省略了整個天線驅(qū)動系統(tǒng)，其中個別部件發(fā)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?yán)走_。

二、相控陣?yán)走_的概況

相控陣技術(shù)，早在30年代后期就已經(jīng)出現(xiàn)。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?yán)走_。60年代，美國和前蘇聯(lián)相繼研制和裝備了多部相控陣?yán)走_，多用于彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)，如美國的AN/FPS-

46、AN/FPS-85、MAR、MSR，前蘇聯(lián)的“雞籠”和“狗窩”等。這些都屬于固定式大型相控陣?yán)走_，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(lián)的“狗窩”最為典型，70年代，相控陣?yán)走_得到了迅速發(fā)展，除美蘇兩國外，又有很多國家研制和裝備了相控陣?yán)走_，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?yán)走_具有機動性高、天線小型化、天線掃描體制多樣化、應(yīng)用范圍廣等特點。80年代，相控陣?yán)走_由于具有很多獨特的優(yōu)點，得到了更進一步的應(yīng)用。在已裝備和正在研制的新一代中、遠程防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)中多采用多功能相控陣?yán)走_，它已成為第三代中、遠程防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的一個重要標(biāo)志。從而，大大提高了防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)性能。在21世紀(jì)，相控陣?yán)走_隨著科技的不斷發(fā)展和現(xiàn)代戰(zhàn)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(gòu)成的走向天線，各單元之間的輻射能量和相位關(guān)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(xiàn)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(guān)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(xiàn)全空域電掃。通常的共形陣天線有環(huán)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?yán)走_因其天線為相控陣型而得名。

相控陣?yán)走_有相當(dāng)密集的天線陣列，在傳統(tǒng)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(fā)雷達波，而相鄰的數(shù)個天線即具有一個雷達的功能。掃描時，選定其中一個區(qū)塊(數(shù)個天線單元)或數(shù)個區(qū)塊對單一目標(biāo)或區(qū)域進行掃描，因此整個雷達可同時對許多目標(biāo)或區(qū)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(biāo)。此外由於可發(fā)射窄波束，因而也可充當(dāng)電戰(zhàn)天線使用，如電磁干擾甚至是構(gòu)想中發(fā)射反相位雷達波來抵消探測電波等。

四、相控陣?yán)走_分類

相控陣?yán)走_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(shè)計的天線，即把兩種以上天線技術(shù)結(jié)合起來，以獲得所需要的效果，起初把相掃技術(shù)與反射面天線技術(shù)相結(jié)合，其電掃角度小，只需少量的輻射單元，因此可大大降低設(shè)備造價和復(fù)雜程度。

天線陣，根據(jù)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(guān)系來實現(xiàn)波束電掃。頻掃是利用改變工作頻率的方法來實現(xiàn)波束電掃。相/相掃是利用移相器控制平面陣兩個角坐標(biāo)實現(xiàn)波束電掃。相／頻掃是利用移相器控制平面陣一個坐標(biāo)而另一坐標(biāo)利用頻率變化控制來實現(xiàn)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?yán)走_的特點

相控陣?yán)走_之所以具有強大的生命力，因為它優(yōu)勝于一般機械掃描雷達。它具有以下特點：

（1）能對付多目標(biāo)。相控陣?yán)走_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(xiàn)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(biāo)，并能同時制導(dǎo)多枚導(dǎo)彈攻擊多個空中目標(biāo)。因此，適用于多目標(biāo)、多方向、多層次空襲的作戰(zhàn)環(huán)境。

（2）功能多，機動性強。相控陣?yán)走_能夠同時形成多個獨立控制的波束，分別用以執(zhí)行搜索、探測、識別、跟蹤、照射目標(biāo)和跟蹤、制導(dǎo)導(dǎo)彈等多種功能。一部相控陣?yán)走_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?yán)走_可以完成相當(dāng)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(biāo)多。因此，可大大減少武器系統(tǒng)的設(shè)備，從而提高系統(tǒng)的機動能力。

（3）反應(yīng)時間短、數(shù)據(jù)率高。相控陣?yán)走_可不需要天線驅(qū)動系統(tǒng)，波束指向靈活，能實現(xiàn)無慣性快速掃描，從而縮短了對目標(biāo)信號檢測、錄取、信息傳遞等所需的時間，具有較高的數(shù)據(jù)率。相控陣天線通常采用數(shù)字化工作方式，使雷達與數(shù)字計算機結(jié)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(biāo)搜索、跟蹤和發(fā)控準(zhǔn)備時間，便于快速、準(zhǔn)確地實施畦達程序和數(shù)據(jù)處理。因而可提高跟蹤空中高速機動目標(biāo)的能力。

（4）抗干擾能力強。相控陣?yán)走_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(jù)不同方向上的需要分配不同的發(fā)射能量，易于實現(xiàn)自適應(yīng)旁瓣抑制和自適應(yīng)抗各種干擾，有利于發(fā)現(xiàn)遠離目標(biāo)和小雷達反射面目標(biāo)（如隱形飛機），還可提高抗反輻射導(dǎo)彈的能力。

（5）可靠性高。相控陣?yán)走_的陣列組較多，且并聯(lián)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(tài)器件的發(fā)展，格控陣?yán)走_的固態(tài)器件越來越多，甚至已生產(chǎn)出全固態(tài)兒控陣?yán)走_，如美國的?！皭蹏摺崩走_，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(dāng)然，相控陣?yán)走_不是十全十美的，也有其缺點。主要是造價貴，典型的相控陣?yán)走_比一般雷達的造價要高出若干倍。此外，相控陣?yán)走_對于短程彈道導(dǎo)彈的襲擊可以說是無能為力，這也是美國及臺灣為什么擔(dān)心大陸方面在福建沿海部署東風(fēng)導(dǎo)彈的原因。而1991年，海灣戰(zhàn)爭期間，伊拉克用“飛毛腿”導(dǎo)彈襲擊以色列的時候，其“愛國者”導(dǎo)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(qū)別

區(qū)別就是無源是只有單個或者幾個發(fā)射機子陣原只能接收，而有源是每個陣原都有完整的發(fā)射和接收單元！機載雷達經(jīng)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(fā)展過程，電子掃描雷達在作戰(zhàn)使用中的優(yōu)勢在哪里？未來的綜合式射頻（RF）傳感器系統(tǒng)的總體特點和關(guān)鍵技術(shù)是哪些？

近50多年來，機載雷達不斷采用新的技術(shù)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(shù)在雷達中的實際應(yīng)用。目前，由于在信號處理和砷化鎵微波集成電路領(lǐng)域技術(shù)的進步，雷達作為戰(zhàn)術(shù)飛機主傳感器的地位仍然會繼續(xù)保持下去。有源ESA的出現(xiàn)是技術(shù)上的又一進步。它的每一個陣元中都有一個RF發(fā)射機和靈敏的RF接收機，在各個發(fā)射/接收（T/R）模塊內(nèi)都有一個功率放大器、一個低噪聲放大器和用砷化鎵技術(shù)制造的相位振幅控制裝置。有源ESA雷達技術(shù)放棄了傳統(tǒng)的中心式高功率發(fā)射機，除了具有無源相控陣?yán)走_的優(yōu)點外，還提高了能量的使用效率并具有自適應(yīng)波束控制、強抗干擾能力和高可*性等優(yōu)點。

西方國家第一代有源相控陣?yán)走_系統(tǒng)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?yán)走_技術(shù)，為其后續(xù)的歐洲戰(zhàn)斗機雷達的升級改裝做準(zhǔn)備。從今天的角度來看，雷達技術(shù)未來的下一個發(fā)展方向是保形“智能蒙皮”陣列，它把有源ESA技術(shù)和多功能共用RF孔徑結(jié)合了起來，在天線陣元的安排上，與飛機機身的結(jié)構(gòu)巧妙地配合，實現(xiàn)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(yīng)處理技術(shù)有效地抑制了外部的噪聲、干擾和雜波并能以最優(yōu)化的方式來探測所感興趣的目標(biāo)。雖然有許多相關(guān)的技術(shù)問題需要解決，但保形“智能蒙皮”技術(shù)并非是個不切實際的解決方案，預(yù)計在20～25年的時間內(nèi)就可以達到實用階段。

在10～15年內(nèi)，對戰(zhàn)術(shù)飛機射頻傳感器（包括雷達）未來所執(zhí)行的任務(wù)來說，最迫切的需要是增加功能、提高性能，并且還要注重經(jīng)濟性和可維護性。美國的“寶石路”計劃已經(jīng)證明，航空電子系統(tǒng)通過采用通用模塊、資源共享和傳感器的空間重構(gòu)（重構(gòu)的設(shè)備包括雷達、電子戰(zhàn)及通信-導(dǎo)航-識別等射頻傳感器）可以做到系統(tǒng)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(shè)計原則已用于JSF戰(zhàn)斗機的綜合傳感器系統(tǒng)（ISS）和多重綜合式射頻傳感器工程的設(shè)計中，歐洲類似的用于未來戰(zhàn)術(shù)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(fā)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(fā)射電磁波信號，發(fā)射波在被測物料表面產(chǎn)生反射，反射回來的回波信號仍由天線接收。發(fā)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(jīng)智能處理器處理后得出介質(zhì)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(zhì)表面的距離；L—實際物位

雷達脈沖信號從發(fā)射到接收的運行時間與探頭到介質(zhì)表面的距離D成正比，即：

D=v×t/2

式中，t—脈沖從發(fā)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(zhǔn)點是過程連接的底部

在發(fā)射的時間間隔里，天線系統(tǒng)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(diào)整技術(shù)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(nèi)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(zhì)，還是腐蝕性介質(zhì)，也無論是固體、液體還是粉塵性、漿狀介質(zhì)，它都可以進行測量。在測量方面，具有以下特點：

1、連續(xù)準(zhǔn)確地測量

由于電磁波的特點，不受環(huán)境的影響。故其測量的應(yīng)用場合比較廣。雷達液位計的探頭與介質(zhì)表面無接觸，屬非接觸測量，能夠準(zhǔn)確、快速地測量不同的介質(zhì)。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(nèi)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(nèi)部的模糊邏輯控制自動進行抑制。

3、準(zhǔn)確安全節(jié)省能源

雷達液位計在真空、受壓狀態(tài)下都可進行測量，而且準(zhǔn)確安全，可*性強?？梢圆皇苋魏蜗拗?，適用于各種場合。雷達液位計采用材料的化學(xué)性、機械性都相當(dāng)穩(wěn)定，且材料可以循環(huán)利用，極具環(huán)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(zhì)不直接接觸，幾乎可以被應(yīng)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(fù)雜的化學(xué)、物理條件都很耐用，它可以提供準(zhǔn)確可*、長期穩(wěn)定的模擬量或數(shù)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(jù)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(zhǔn)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(zhì)

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(zhì)來說，可以對液體、顆粒、料漿等進行測量。

雷達液位計的應(yīng)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(yīng)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(qū)、攪拌器等干擾源，使波束范圍內(nèi)無固定物，提高信號的可信度。

（4）接管直徑應(yīng)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(yè)液位測量控制過程中，盛裝液體的容器經(jīng)常處于有壓的情況下工作，此時常規(guī)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(fā)研制的全新型工業(yè)壓力變送器。由于在傳感器電路和結(jié)構(gòu)上的改進，LY-P200已提高了差壓液位測量技術(shù)在制藥和食品行業(yè)的實用價值?，F(xiàn)在，這種新型液位測量技術(shù)已被制藥、食品及其它行業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用。

由于行業(yè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的要求，需要進行特殊環(huán)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(jù)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(chǎn)生工藝污染，能滿足食品、醫(yī)藥行業(yè)要求，同時與被測介質(zhì)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(wèi)生行業(yè)要求。

工 作 原 理

壓式液位計測量原理圖。當(dāng)差壓計一端接液相，另一端接氣相時，根據(jù)流體靜力學(xué)原理，有：

PB=PA+Hρg（2-1）式中： H——液體高度；

ρ——被測介質(zhì)密度；

g——被測當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取Ｓ墒剑?-1）可得：

ΔP= PB－PA= Hρg

在一般情況下，被測介質(zhì)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(biāo)

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(yè)普遍需要使用的儲存設(shè)備，對罐內(nèi)液體介質(zhì)(石油化工產(chǎn)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(shù)，據(jù)以計算出儲液的體積及質(zhì)量儲量。油罐一般分為中間罐和貿(mào)易罐兩大類，中間罐僅對液位、溫度和壓力(帶壓儲罐)等參數(shù)進行監(jiān)測，以防止油罐發(fā)生冒頂、抽真空等事故，并不需要交接監(jiān)控計量；對貿(mào)易罐內(nèi)介質(zhì)的液位、溫度、密度、體積、質(zhì)量則必須經(jīng)常監(jiān)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(jù)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(nèi)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(xiàn)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(rèn)為是使用的刻度鋼尺精度加上±2mm的人為讀數(shù)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(yōu)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(fā)生機械故障，13常維護量大，對安裝要求也比較高，需要生產(chǎn)廠家現(xiàn)場指導(dǎo)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(zhì)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(fēng)的影響，使指針不停擺動，導(dǎo)致出現(xiàn)指示 不穩(wěn)定并且容易破環(huán)衡力盤簧。另一種光導(dǎo)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(qū)。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(qū)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(shù)。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(zhì)比重等參數(shù)。其與計算機聯(lián)網(wǎng)，具有很強的數(shù)據(jù)處理能力，經(jīng)運算處理可以給出油罐計量所需要的各種參數(shù)，如液位、界位、體積、密度、水尺、質(zhì)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(cè)面，其工作原理是利用磁場脈沖波，測量時液位計的頭部發(fā)出電流“詢問脈沖”，此脈沖同時產(chǎn)生磁場，沿波導(dǎo)管內(nèi)的感應(yīng)線向下運行，在液位計管外配有浮子，浮子可隨液位沿側(cè)桿上下移動，浮子內(nèi)設(shè)有一組永久磁鐵，其磁場與脈沖產(chǎn)生的磁場相遇則產(chǎn)生一個新的變化磁場，隨之產(chǎn)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(xiàn)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(zhuǎn)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(zhì)的液位和溫度，但不適合重質(zhì)(粘度大)油品的測量；(3)在工程實際安裝時，經(jīng)常出現(xiàn)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(fù)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(jié)構(gòu)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(fā)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(shè)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(xiàn)對液晶屏幕干擾現(xiàn)象發(fā)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(huán)境復(fù)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(jiān)督控制，保證用戶向罐內(nèi) 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(xiàn)普及應(yīng)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(mào)易罐應(yīng)選用高精度液位計，中間罐可用一般液位計；

(3)介質(zhì)特性：儲存粘度大的介質(zhì)(如重油)時，應(yīng)盡量采用與被測介質(zhì)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(qū)改造或更新可結(jié)合原有液位計使用維護情況考慮選型，盡量統(tǒng)一選型。