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偵探的最佳武器—雷達(dá)
雷達(dá)探測(cè)技術(shù)出現(xiàn)在20世紀(jì)30年代中期，在第二次世界大戰(zhàn)中得到了廣泛應(yīng)用。
雷達(dá)是為了防空的需要而研制發(fā)展起來(lái)的�！袄走_(dá)”這一詞是英語(yǔ)RADAR的音譯，來(lái)自英語(yǔ)“無(wú)線(xiàn)電探測(cè)與定位”的詞頭縮寫(xiě)。因此，雷達(dá)的基本任務(wù)是利用無(wú)線(xiàn)電電波測(cè)定感興趣的目標(biāo)，如空中的飛機(jī)、導(dǎo)彈，海上的艦船和陸上的車(chē)輛等的準(zhǔn)確位置。
雷達(dá)之所以能夠?qū)δ繕?biāo)進(jìn)行探測(cè)，是因?yàn)樗昧藷o(wú)線(xiàn)電波的反射特性，因?yàn)榇蠖鄶?shù)物體都反射無(wú)線(xiàn)電波，就像都反射光波一樣。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，雷達(dá)技術(shù)更加成熟，出現(xiàn)了許多不同用途的雷達(dá)，也出現(xiàn)了許多新的雷達(dá)探測(cè)技術(shù)。雷達(dá)的基本任務(wù)是測(cè)距、測(cè)速和測(cè)量目標(biāo)的方位。
測(cè)量目標(biāo)的距離是雷達(dá)的基本任務(wù)之一。無(wú)線(xiàn)電波在大氣中的傳播近似為勻速傳播，傳播速度約等于光速，每秒30萬(wàn)千米。因此，只要測(cè)出雷達(dá)發(fā)射的無(wú)線(xiàn)電波在目標(biāo)和雷達(dá)之間往返一次的時(shí)間就可以計(jì)算出雷達(dá)到目標(biāo)的距離。根據(jù)雷達(dá)發(fā)射信號(hào)的不同，雷達(dá)測(cè)定電波延遲時(shí)間的方法也不同，主要有脈沖法、頻率法和相位法。目前廣泛使用的主要是脈沖的延測(cè)距法。
在脈沖雷達(dá)中，目標(biāo)的反射信號(hào)滯后于發(fā)射脈沖的回波脈沖。雷達(dá)發(fā)射信號(hào)的少量能量泄漏到接收機(jī)，在雷達(dá)顯示屏上直接顯示出來(lái)，這個(gè)信號(hào)通常稱(chēng)為“主波”，它位于顯示器的零距離處。
雷達(dá)發(fā)射的大部分信號(hào)能量由天線(xiàn)輻射出去，輻射的電磁波遇到目標(biāo)后，產(chǎn)生回波信號(hào)，回波信號(hào)被天線(xiàn)接收后送到接收機(jī)，最后在顯示屏上顯示出來(lái)。回波信號(hào)在顯示屏上滯后于主波信號(hào)的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間差就是雷達(dá)到目標(biāo)之間往返一次的時(shí)間，根據(jù)這個(gè)延遲時(shí)間，就可以計(jì)算出雷達(dá)到目標(biāo)的距離。
目標(biāo)回波的延遲時(shí)間通常是非常短促的，一般在幾十到幾千微秒的量級(jí)。例如，一架飛機(jī)距離雷達(dá)300千米，飛機(jī)的回波泳沖延遲時(shí)間就是20毫秒。這樣短促的時(shí)間必須借助快速的計(jì)算方法。最初的計(jì)算是雷達(dá)操作員用眼睛直接估算出來(lái)的�，F(xiàn)代雷達(dá)采用了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)后，測(cè)距的精度大大提高了。
雷達(dá)測(cè)角的原理基礎(chǔ)是電磁波在均勻介質(zhì)中的復(fù)線(xiàn)性和雷達(dá)天繞的方向性。由于電磁波沿直線(xiàn)方向傳播，目標(biāo)散射和反射電波到達(dá)雷達(dá)的方向，就是目標(biāo)所在方向。當(dāng)然，由于大氣并不是均勻的介質(zhì)，密度、濕度以及復(fù)雜的地形影響，會(huì)造成電波傳播路徑的偏折，從而造成誤差。因此，遠(yuǎn)距離的測(cè)量必須進(jìn)行必要的修正。
雷達(dá)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行測(cè)角，實(shí)質(zhì)上就是提取目標(biāo)相對(duì)于雷達(dá)天線(xiàn)波束指向的角度偏差。雷達(dá)提取角度偏差的方法，經(jīng)歷了順序救瓣、圓錐掃描和脈沖相技術(shù)幾個(gè)階段。
脈沖相控陣技術(shù)是利用單脈沖信號(hào)進(jìn)行角度測(cè)量。其基本陳理是：在雷達(dá)天線(xiàn)軸的上、下、左、右同時(shí)設(shè)置四個(gè)對(duì)稱(chēng)的偏置波瓣。當(dāng)目標(biāo)位于天線(xiàn)軸正方向時(shí)，四個(gè)波瓣接收到的目標(biāo)回波信號(hào)強(qiáng)度相同;當(dāng)目標(biāo)偏離天線(xiàn)的瞄準(zhǔn)軸時(shí)，如向右偏的，則右波瓣接收到的回波強(qiáng)度比左波瓣接收的大，根據(jù)左右固波強(qiáng)度的差別，就可以計(jì)算出方位偏離角。
同理，當(dāng)目標(biāo)上下偏離時(shí)，可以計(jì)算出目標(biāo)相對(duì)于天線(xiàn)瞄準(zhǔn)軸的俯仰偏離角。這種測(cè)角方法的特點(diǎn)就是，雷達(dá)只需要接收到目標(biāo)的一個(gè)，而不是一串信號(hào)，就可以提取目標(biāo)的角度信息，因此，被稱(chēng)為單脈沖測(cè)角。顯然，這利測(cè)角方法的精度十分高。目前，可以達(dá)到0.1毫弧度，也就是說(shuō)，雷達(dá)對(duì)100千米遠(yuǎn)的目標(biāo)進(jìn)行測(cè)角，其橫向誤差不會(huì)超過(guò)10米。
雷達(dá)要探測(cè)的目標(biāo)通常是運(yùn)動(dòng)著的物體，如空中飛行的導(dǎo)彈、飛機(jī)，海上的艦船以及地面車(chē)輛等，因此，雷達(dá)測(cè)速是其基本的重要的功能。雷達(dá)測(cè)速的原理就是利用了電磁波的多普勒效應(yīng)。多普勒效應(yīng)是指當(dāng)發(fā)射源和接收者之間有相對(duì)徑向運(yùn)動(dòng)時(shí)，接收信號(hào)頻率將發(fā)生變化。
為了方便對(duì)多普勒頻率測(cè)量，雷達(dá)一般應(yīng)采用連續(xù)波的信號(hào)形式，但連續(xù)波信號(hào)，又難以測(cè)定目標(biāo)的距離，因此，現(xiàn)代雷達(dá)多采用脈沖多普勒雷達(dá)，即采用脈沖波形來(lái)完成多普勒頻率的處理，同時(shí)實(shí)現(xiàn)測(cè)距和測(cè)速的功能。[-(@_@)-]
脈沖多普勒雷達(dá)需要采集一串脈沖的回波信號(hào)，才能通過(guò)復(fù)雜的信號(hào)處理技術(shù)從中提取目標(biāo)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的多普勒頻率，因此，它的構(gòu)造要比一般普通的測(cè)速雷達(dá)，如交通用的測(cè)速雷達(dá)復(fù)雜的多。
脈沖多普勒雷達(dá)的作用并不僅在于測(cè)定目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度，目前脈沖多普勒技術(shù)更多地在機(jī)載雷達(dá)中得到應(yīng)用，它可以幫助雷達(dá)從很強(qiáng)的地物雜波中探測(cè)到目標(biāo)。因?yàn)榈匚锏入s波的信號(hào)強(qiáng)度非常大，常規(guī)雷達(dá)根本無(wú)法在強(qiáng)雜波中監(jiān)測(cè)到目標(biāo)的固波。
但由于載機(jī)相對(duì)于地物和目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度不同，因此產(chǎn)生的多普勒頻率也不同，雷達(dá)可以根據(jù)載機(jī)自身的運(yùn)動(dòng)速度計(jì)算出地物的雜波多普勒頻率，從而可以設(shè)計(jì)針對(duì)雜波的濾波器，將雜波濾除，使目標(biāo)回波顯示出來(lái)。因此，脈沖多普勒雷達(dá)可以廣泛應(yīng)用于下視的機(jī)載火控雷達(dá)成機(jī)載預(yù)警系統(tǒng)中。
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