与高频地波雷达在海洋领域的广泛应用相比，超高频雷达对于海洋环境和目标监测还基本处于起步阶段。
最早出现使用UHF波段对海洋观察的报道是在1964年的太平洋区域电磁特征研究中。当时Curry等在马歇尔群岛上，利用TRADEX雷达对海洋和云团进行了杂波强度探测。探测雷达为UHF（425MHz）和L－波段（1．32GHz）双波段相干脉冲雷达。使用84英尺的蝶形天线，发射功率为4～5MW。通过实验，他们得到海洋杂波在使用垂直极化时最强，探测云团杂波时使用圆极化更好。并指出在小于13海里并且雷达入射角小于3°使雷达杂波的主要原因是海洋回波的结论。
1990年，Chan在对X－、S－、L－、UHF和VHF的海洋回波进行了分析，指出海洋回波系数是雷达掠入角的函数，并证实了水滴或浪花、波浪表面和Bragg共振是形成海洋回波的三个主要机制。而在X－和S－波段水滴和浪花是主要成因，L－波段以下以Bragg共振为主。相应的在X－和S－波段的多普勒谱中只有一个谱峰，而且有很大的展开，如图1－2所示，而在L－波段以下在正负Bragg共振频率上都出现了谱峰，如图1－3所示。并且提出了海洋回波幅度的分布规律符合K分布，而当使用垂直极化，频率较低时，可以用瑞利分布近似；而当使用水平极化，频率较高时，则近似为对数正态分布了。
图1－2 X－波段垂直极化海洋多普勒谱
图1－3 VHF垂直极化海洋多普勒谱
1993年，Ekstrom对VHF和UHF在海面传播的衰减过程进行了分析，给出了在垂直极化、低掠入角情况下对应的传播衰减公式。
1999年，加拿大的纽芬兰纪念大学联合C－CORE公司在加拿大海岸警备部门等的资助下，投资34万美元成功研制用于近海监测和海上营救以及海洋低速移动目标（如冰山等）监测的陆基/船基超高频相干多普勒雷达系统。雷达采用工作频率450MHz，发射峰值功率100W的单基地雷达系统。采用32元的宽波束收发天线，工作体制为简单脉冲体制，动态范围为40dB，最大探测距离为4．5公里，如图1－4所示。
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图1－4 C－CORE公司的UHF雷达实验现场图
1999年6、7月间，C－CORE公司在纽芬兰Twillingate进行了为期两个星期的初步验证现场实验，主要目的是验证雷达系统的软硬件是否工作正常；同年9月，又在阿拉斯加做了4个星期的现场实验，主要包括海洋中的各种移动目标（船、冰山和金属反射物）监测、各种海态下的海杂波测量以及将UHF雷达放置在商船上监测冰山等移动目标，如图1－5所示。实验表面，在1km范围内，UHF雷达收到的海杂波和常用的航海雷达相似；在距离大于2km时，UHF雷达收到的海杂波小于常用的航海雷达；随着风速的增加，UHF雷达接收到的海杂波增幅小于X－波段和S－波段的商用雷达接收海洋波的增幅。另外，UHF雷达的相关处理可以用来监测其他雷达无法监测的低速移动目标，如自由浮动橡皮救生艇或其他救生艇等。
图1－5 C－CORE的船基UHF雷达实验现场图
2003年9月，法国的CNRS大学的地球环境电磁波探测实验室使用Degréane Horizon公司生产的L－波段（1．238GHz）相干脉冲雷达在法国南部土伦市郊进行了为期9天的对海洋表面流和风场探测的现场实验。实验雷达采用两组同极化方式的雷达天线系统，分别采用HH和VV极化方式。收发天线采用8×8个25dBi增益的偶极子组成8组平行天线阵，如图1－6所示。发射功率为4kW，经过组合可以方便得到VV、HH、VH和HV极化数据。雷达距离分辨率为75m，最远探测距离为1km。实验表明在低风场条件下，L－波段的多普勒谱由电磁波与表面重力波相互间的Bragg散射决定。Bragg波速的最大频移可以认为是表面流引起的，但在高风场情况下，由于风沉积流（wind－induced drift currents）和流体的非线性影响导致Bragg散射不再是回波谱的主要因素。
图1－6 雷达天线
为了观察海洋环境的小尺度变化，我们必须将雷达的工作频率提高到UHF频段。从电磁学角度看，标准低频或混合海洋表面模型在超高频段并不适用，为此，人们开始转向对其进行严格的数学建模。Lentz用求解精确的谐波边界值问题来进行海洋表面的数字模拟。Kolev针对窄波束脉冲雷达使用二维数字递归方法对UHF雷达的海洋回波模型。Rino等根据Creamer的非线性模型进行表面多普勒谱模拟。之后，Toporkov等结合快速多极点理论和高阶相互作用理论定义了UHF海洋模型的工作频段和掠入角。Soriano提出在Creamer二阶理论模型的基础上应用新的理论算法在UHF频段生成了多普勒谱图，以此来构建UHF频段的新的海洋模型。同时研究不同的极化方式以及风速和掠入角对模型的影响。图1－7所示为Soriano用不同的UHF海洋模型得到的Doppler谱图。
图1－7 Soriano采用不同的UHF频段海洋模型模拟的L－波段多普勒谱对比
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