雷达进化史：战场千里眼的不断创新

不断改进的战场“千里眼”——雷达

雷达被称为战场“千里眼”，它是一种利用电磁波发现目标，并测定其位置、速度和其他特性的军用电子设备。“雷达”一词是英文RADAR的译音，原意是无线电探测和定位。雷达具有发现目标距离远，测定目标坐标速度快，能全天候使用等特点。因此，在警戒、引导、武器控制、侦察、航行保障、气象观测、敌我识别等方面获得广泛应用。

雷达是为了适应防空的需要而发展起来的。第一次世界大战后期，飞机对战局的影响很大。当时，对付敌机轰炸的办法一是“躲”，就是敌机一来，人们跑到防空洞里躲起来;二是用高射炮或用战斗机去打。但这些做法都需要有一定的时间作准备，如果敌机已经临空，炸弹已经投下了，战斗机再起飞，人们再向防空洞里跑，为时已晚了。所以，为了减少遭空袭的损失，必须提前知道敌人飞机什么时候起飞，以及从什么方向飞来。为了解决这个问题，当时有些国家就集中人力、物力来专门研制一种能够在远距离发现飞机的仪器。1936年，英国人R·A·沃森-瓦特设计的“本土链”对空警戒雷达，部署在英国泰晤士河口附近，并投入使用。该雷达频度为22～28兆赫，对飞机的探测距离可达250公里。到1938年，英国又研制出最早的机载对海搜索雷达。同年，美国海军研制出最早的舰载警戒雷达，安装在“纽约”号战列舰上，对飞机的探测距离为137公里，对舰艇的探测距离大于20公里。在此期间，苏联、德国、日本等国也各自研制出本国的雷达并用于实战。

20世纪40年代，由于微波多腔磁控管的研制成功和微波技术的发展，出现了微波雷达。它具有测量精度高、设备体积小、操作灵活等优点，因而雷达的用途逐步扩大到武器控制、炮位侦察、投弹瞄准等方面。美国在1943年，研制成最早的微波炮瞄雷达，其工作波长为10厘米，测距精度为22.8米，测角精度为0.06度，它与指挥仪配合，大大提高了高炮射击的命中率。

50年代到60年代，航空与空间技术迅速发展，超音速飞机、导弹、人造地球卫星以及宇宙飞船等，都以雷达作为探测和控制的重要手段。特别是60年代中期研制的反洲际弹道导弹系统，使雷达在探测距离、跟踪精度、分辨能力以及目标容量等方面获得了进一步的提高。70年代到80年代以来，雷达采用了数字计算机、脉冲多普勒和光电(电视、红外、激光)等先进技术成果，使新一代雷达能自动探测目标并录取、传递其数据，自动检查与指示雷达部件的故障，自动改变雷达技术参数，更适应目标特性和干扰环境。目前，雷达的工作频段的电磁频谱在不断扩展，其小型化、自动化、多功能程度不断提高

在雷达的研制中，人们还受到了青蛙眼睛的启示。青蛙是众所周知的捕虫能手，它常常蹲在池塘边上或菜地里，一动不动，瞪着它那双构造奇特的凸眼凝视着远方。一只苍蝇或是一只细小的昆虫迎面飞来。它就会像离了弦的箭一样，突然飞身跃起，用它那灵巧而又像鞭子似的舌头翻出口外，准确可靠地将苍蝇和害虫捕住，变成它口中的美餐。青蛙的这种敏捷地发现目标、跟踪目标、迅速确定目标的位置、运动方向和速度，并选择最佳攻击时机的捕食特性和方式，与战场上飞机、坦克、舰艇、导弹等发现、跟踪、攻击运动着的目标极其相似，在军事上有非常重要的意义。因此，早就引起了科学家、军事家们的极大兴趣。通过科学家们对青蛙捕食方式进行研究，发现青蛙之所以对运动物体有“明察秋毫”、百发百中的奇异本领，全靠它的脑子和那双向外凸起的大眼睛。科学家们对蛙眼进行了深入研究，惊奇地发现蛙眼具有四种感觉神经细胞，即四种“检查器”。它们分别负责辨认、抽取视网膜图像的不同特征。第一种神经细胞叫做反差检测器，它能感觉到物体的暗色前缘和后缘，例如能把一辆坦克前后边缘和天空、地面区别开来，产生明显的反差。第二种神经细胞叫运动凸边检测器，它对有轮廓的暗颜色目标的凸边产生反应(不过，这个目标必须向着视野中心运动，否则它就一概不予理睬)。第三种神经细胞叫边缘检测器，它对静止和运动物体的边缘感觉最灵敏。第四种神经细胞叫变暗检测器，只要光的强度减弱了，它就立刻起反应。也就是说，当一只小昆虫飞来时，前面只要一出现微弱的阴影，它就知道昆虫飞过来了。每一种“检测器”都产生图像的一种特征。四种特征叠加在一起，经过综合，青蛙便看到原来的完整图像。人们根据蛙眼的视觉原理，借助现代电子技术，制造了各种各样的“电子蛙眼”，这种电子蛙眼能像青蛙眼那样，准确无误地识别特定形状的物体。这种图像识别能力，对于雷达来说，是非常重要的。因为雷达在工作时，常常要受到各种干扰，使显示屏上的影像看不清楚。为了提高雷达的抗干扰能力，获得清楚的影像，人们根据蛙眼分别抽取图像特征的工作原理，研制了一种电子蛙眼，并把这种电子蛙眼装入雷达，制成一种新雷达系统。这种雷达抗干扰能力很强，能够在显示屏上清晰地从强背景噪声中区分出目标来，还能迅速而准确地识别出具有特定形状的飞机、舰船、导弹等目标，特别是能够识别出导弹的飞行特性，将真假导弹区别开来，从而不被作为诱饵的假导弹所迷惑。它也可以有效地把预定要搜索的目标与其他物体分开，特别是把目标与背景分开。人们还模仿蛙眼的工作原理，制成了一种“电子蛙眼图像识别机”，它己成为机场飞行调度员不可缺少的出色助手。这种装置能监视飞机的起飞与降落，班机是否按时到达和起飞等。若发现飞机将要发生碰撞，能及时发出警报，防止相撞。在此基础上，人们又研制了一种人造卫星“自动反差跟踪系统”，目前，这种跟踪系统已开始用于跟踪太空中的卫星。(www.xing528.com)

洲际导弹出现后，对雷达提出了两个要求:第一是作用距离要远，能发现和测量5000公里外的导弹:第二是天线波束要扫描得快，能跟踪速度极快的导弹。相控阵雷达就是在解决这个矛盾的基础上出现的。相控阵雷达是天线不动，而使波束在几个微秒内能转动一圈，即它转动的速度要比机械的转动快100万倍左右。由于相控阵雷达具有上述几方面的优点，因此目前它已成为雷达设备发展的主要类型，并有逐步代替其他雷达的趋势。目前，各国不仅把相控阵原理用于雷达上，而且还将其用于飞机和舰艇的电子装备上，把电子侦察、干扰、导航，甚至通讯等综合在一起，用同一个相控阵天线工作。

中国中远程警戒雷达

美国通用电气公司为美国空军制造的一维电子扫描高频超视距后向散射雷达，能够探测到地平线以外离雷达4000公里的飞机。超视距雷达是收发分置的系统，分别设置发射与接收天线阵。目前，许多国家都在研制超视距雷达。

可以预见，在不远的将来，战场“千里眼”将能够更清楚地看到更远距离上的战场目标。