探秘无线电波神秘的永恒之旅

P-18远程警戒雷达

P-18雷达是苏联于2O世纪7O年代研制的防空预警雷达’目前仍是俄军装备的一种重要侦察和目标指示装备。探测距离’低空为4O千米’中空为24O千米’高空为28O千米；工作频率为147～161兆赫；峰值功率为5OO瓦。现代化的雷达主要利用频率较高、但波长较短的无线电波实施探测’而F-35所采用的隐形技术正是用来对付这种短波雷达。而P-18雷达发射和接收的却是VHF波段信号’因此对F-35等隐身飞机具有良好的发现能力。

1999年3月27日，在北约对南联盟的空袭中，一架美国的F-117A战斗机被南联盟地空导弹部队击落。F-117A战斗机具有隐身功能，但隐身主要是针对厘米波段的制导雷达或火控雷达，对于米波波段的南联盟P-18警戒雷达隐身效果很差。战斗中，P-18雷达在F-117A距离24千米时捕捉到一个微弱的回波信号，飞机正从约8000米的高度迎面飞来，P-18快速向“萨姆3”制导雷达通报了目标的空中位置。当F-117A距离13千米处时，随着一声口令，两枚“萨姆3”导弹以大约每秒1000米的速度朝F-117A战斗机呼啸而去。只听一声巨响，火光划破了夜空，这架被美国空军奉为“21世纪王牌战斗机”的F-117A“夜鹰”隐身攻击机，在贝尔格莱德以西50千米上空被南联盟的防空部队击落，打破了“美国隐身战斗机不可能被击落”的神话。

“夜鹰”折翼南联盟，雷达发挥了关键作用。雷达发明于第二次世界大战，被称为战争期间最重要的三大发明之一，与原子弹、青霉素的影响同等重要。早在赫兹证实电磁波存在以后，科学文献上就经常提到将电磁波用于目标探测的问题。1897年科学家波波夫在实验时，发现电磁波被船只反射回来的现象，提出可将这个现象用于军用探测，但可惜当时没有引起人们的重视，直到1922年马可尼发表有关论文，美国海军研究实验室才用实验证实了这个设想。

沃森•瓦特，（Watson Watt’1892-1973）’英国物理学家’曾担任英国国家物理实验室无线电研究室主任’2O世纪3O年代初领导利用无线电波探测电离层的研究。二战期间’沃森•瓦特设计出了世界上第一个实用的雷达警戒系统。

1935年，英国的沃森•瓦特向英国空军提交了一份《采用无线电方法探测飞机》的秘密备忘录，引起了空军对雷达的重视，并全力以赴进行研制，但没有取得实质性进展。直到有一天，仪器的观测（荧光）屏上出现一连串的亮点。这亮点是什么，谁也不知道。实际上这就是他们昼思夜想、孜孜以求的。他们经过反复试验，排除了各种假设，确认那亮点就是前方障碍物反射回来的无线电波在雷达荧屏上显示的信号。沃森在此基础上试制出了一台无线电波的发射和接收能力都很强的装置。1935年2月26日，他们将其装上汽车进行试验，一架试验飞机从15千米以外飞来，到12千米处，装置收到了发向飞机的无线电波反射回来的信号。世界上第一台雷达诞生了！后来沃森•瓦特被人们尊称为“雷达之父”。当时任英国海军大臣的丘吉尔敏锐地认识到雷达的重要意义，下令在英国东海岸的鲍得西建立了一个秘密的雷达站。1938年在沃森•瓦特的主持下在英国东海岸建成世界上第一个防空雷达网。

传统的雷达图像是接收机直接输出的原始雷达视频或者经过信号处理的雷达视频图像’称为一次显示。经计算机处理的雷达数据或综合视频显示的雷达图像’称为二次显示。一个显示器可以同时具备这两种显示方式。雷达图像可插入各种标志信号’如距离标志、角度标志等’甚至可插入或投影叠加地图背景’作为辅助观测手段。(www.xing528.com)

雷达所起的作用与眼睛和耳朵相似，是现代人的“千里眼”和“顺风耳”。雷达是英语“RADAR”的译音，而RADAR则是英文Radio Detection and Ranging的缩写，其含义是无线电探测与测距。这是按雷达发明时的功能命名的。雷达利用的是电磁波反射原理，即当电磁波照射到物体表面时，会产生反射电磁波，就如同光线照射到物体表面会产生反射光线一样。雷达在工作时发射某种特殊波形的电磁波对物体进行照射，然后通过特殊的装置对反射波（回波）进行接收、检测、分析和处理，就可以获取相应的物体的空间数据。因此，雷达的基本任务就是利用目标对电磁波的反射现象发现目标并测定其空间位置的。其进一步的功能还有对目标的跟踪、识别、参数估计以及目标成像等。

怎样才能确定目标的位置等信息呢？由于电磁波的传播速度为光速（c），测出从发射电磁波到收到反射电磁波的时间（t），目标与雷达的距离（s）可以根据公式s=c•t/2来确定，再根据反射天线的方向和仰角就能确定目标的位置了。测量目标方向是利用天线的尖锐方位波束测量。测量仰角靠窄的仰角波束测量。根据仰角和距离就能计算出目标高度。测量速度是雷达根据自身和目标之间有相对运动产生的频率多普勒效应原理。雷达接收到的目标回波频率与雷达发射频率不同，两者的差值称为多普勒频率。从多普勒频率中可提取的主要信息之一是雷达与目标之间的距离变化率。当目标与干扰杂波同时存在于雷达的同一空间分辨单元内时，雷达利用它们之间多普勒频率的不同能从干扰杂波中检测和跟踪目标。实际上，这一切都是由雷达指示器的荧光屏和仪表直接显示出来的，使用起来极其方便。

铺路爪（PAVE PAWS）相控阵雷达，是美国为应对洲际导弹威胁而研制的远程预警系统’其主要用途是担负战略性防卫任务。雷达峰值功率为582.4千瓦’平均功率为145千瓦’全部设备都安装在32米高的多层建筑物内’采用双面阵天线’工作频率为42O～45O兆赫’探测距离一般为48OO千米’对高弹道、雷达截面为1O平方米的潜射弹道导弹的探测距离可达555O千米。

雷达的优点是白天黑夜均能探测远距离的目标，且不受雾、云和雨的阻挡，具有全天候、全天时的特点，并有一定的穿透能力。由于雷达具有探测距离远、测定目标坐标速度快、定位精度高、不受天时和天气影响等特点，所以在军事上有非常重要的应用价值，被广泛用于侦察、警戒、引导、武器控制、航行保障、气象探测、敌我识别等方面。

从20世纪30年代雷达登上历史舞台，其技术不断进步，性能不断提高。特别是随着反辐射武器、目标隐身、低空及超低空空防和先进的综合电子干扰等“四大威胁”的出现，雷达技术迅速发展，种类越来越多，技术越来越高。根据其用途，分为远程预警雷达、警戒雷达、导航雷达、炮瞄雷达、导弹制导雷达、机载截击雷达、火控雷达、侦察雷达等。根据其技术特征分为波束扫描雷达、单脉冲雷达、相控阵雷达、连续波雷达、脉冲多普勒雷达、超视距雷达、双（多）基地雷达等。