各种雷达的具体用途和结构不尽相同,但基本形式是一致的,包括五个基本组成部分:发射机、发射天线、接收机、接收天线以及显示器雷达币。还有电源设备、数据录取设备、抗干扰设备等辅助设备。
工作原理
雷达所起的作用和眼睛相似,当然,它不再是大自然的杰作,同时,它的信息载体是无线电波雷达币。
事实上,不论是可见光或是无线电波,在本质上是同一种东西,都是电磁波,传播的速度都是光速C,差别在于它们各自占据的波段不同雷达币。其原理是雷达设备的发射机通过天线把电磁波能量射向空间某一方向,处在此方向上的物体反射碰到的电磁波;雷达天线接收此反射波,送至接收设备进行处理,提取有关该物体的某些信息(目标物体至雷达的距离,距离变化率或径向速度、方位、高度等)。
测量距离实际是测量发射脉冲与回波脉冲之间的时间差,因电磁波以光速传播,据此就能换算成目标的精确距离雷达币。
测量目标方位是利用天线的尖锐方位波束测量雷达币。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币。
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雷达币。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。
应用
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雷达币。因此,它不仅成为军事上必不可少的电子装备,而且广泛应用于社会经济发展(如气象预报、资源探测、环境监测等)和科学研究(天体研究、大气物理、电离层结构研究等)。
星载和机载合成孔径雷达已经成为当今遥感中十分重要的传感器雷达币。以地面为目标的雷达可以探测地面的精确形状。其空间分辨力可达几米到几十米,且与距离无关。雷达在洪水监测、海冰监测、土壤湿度调查、森林资源清查、地质调查等方面显示了很好的应用潜力。
种类
雷达种类很多雷达币,可按多种方法分类:
(1)按定位方法可分为:有源雷达、半有源雷达和无源雷达雷达币。
(2)按装设地点可分为;地面雷达、舰载雷达、航空雷达、卫星雷达等雷达币。
(3)按辐射种类可分为:脉冲雷达和连续波雷达雷达币。
(4)按工作波长波段可分:米波雷达、分米波雷达、厘米波雷达和其它波段雷达雷达币。
(5)按用途可分为:目标探测雷达、侦察雷达、武器控制雷达、飞行保障雷达、气象雷达、导航雷达等雷达币。
相控阵雷达是一种新型的有源电扫阵列多功能雷达雷达币。它不但具有传统雷达的功能,而且具有其它射频功能。有源电扫阵列的最重要的特点是能直接向空中辐射和接收射频能量。
雷达由五个基本组成部分:发射机、发射天线、接收机、接收天线以及显示器雷达币。还有电源设备、数据录取设备、抗干扰设备等辅助设备。雷达设备的发射机通过天线把电磁波能量射向空间某一方向,处在此方向上的物体反射碰到的电磁波;雷达天线接收此反射波,送至接收设备进行处理,提取有关该物体的某些信息(目标物体至雷达的距离,距离变化率或径向速度、方位、高度等)。
测量距离实际是测量发射脉冲与回波脉冲之间的时间差,因电磁波以光速传播,据此就能换算成目标的精确距离雷达币。
测量目标方位是利用天线的尖锐方位波束测量雷达币。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币。
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雷达币。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。
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雷达币。因此,它不仅成为军事上必不可少的电子装备,而且广泛应用于社会经济发展(如气象预报、资源探测、环境监测等)和科学研究(天体研究、大气物理、电离层结构研究等)。
星载和机载合成孔径雷达已经成为当今遥感中十分重要的传感器雷达币。以地面为目标的雷达可以探测地面的精确形状。其空间分辨力可达几米到几十米,且与距离无关。雷达在洪水监测、海冰监测、土壤湿度调查、森林资源清查、地质调查等方面显示了很好的应用潜力。
雷达种类很多雷达币,可按多种方法分类:
(1)按定位方法可分为:有源雷达、半有源雷达和无源雷达雷达币。
(2)按装设地点可分为;地面雷达、舰载雷达、航空雷达、卫星雷达等雷达币。
(3)按辐射种类可分为:脉冲雷达和连续波雷达雷达币。
(4)按工作波长波段可分:米波雷达、分米波雷达、厘米波雷达和其它波段雷达雷达币。
(5)按用途可分为:目标探测雷达、侦察雷达、武器控制雷达、飞行保障雷达、气象雷达、导航雷达等雷达币。
相控阵雷达是一种新型的电扫阵列多功能雷达雷达币。它不但具有传统雷达的功能,而且具有其它例如电子干扰等功能。雷达在搜索目标时,需要不断改变波束的方向。改变波束方向的传统方法是转动天线,使波束扫过一定的空域、地面或海面,称为机械扫描。把天线做成一个平面,上面有规则地排列许多个辐射单元和接收单元,称为阵元。
利用电磁波的相干原理,通过计算机控制输往天线各阵元电流相位的变化来改变波束的方向,同样可进行扫描,称为电扫描雷达币。接收单元将收到的雷达回波送入主机,完成雷达的搜索、跟踪和测量任务。这就是相控阵技术。利用相控阵技术的雷达称为相控阵雷达。由于改变电控移相器的相位可在瞬间完成,因而可实现在瞬间改变天线波束指向,这种无惯性的波束扫描,赋予相控阵雷达许多卓越的特性。
与机械扫描雷达相比,相控阵雷达的天线无需转动,波扫描更灵活,能跟踪更多的目标,抗干扰性能好,还能发现隐形目标雷达币。
相控阵雷达分有源和无源两种雷达币。有源相控阵是指在天线阵中每个天线单元下面都连接一个T/R组件,T/R组件中不仅有移相器,而且还包含有对射频信号进行功率放大的功率放大器,对回波信号进行放大的低噪声放大器(LNA)、可变衰减器、控制开关等。
而无源相控阵雷达则是使用统一的发射机和接受器,外加具有相位控制能力的相控阵天线组成,天线本身不能产生雷达波雷达币。
首先是它的射频功率效率高雷达币。在机械扫描雷达中,发射机产生的射频功率经馈线网络送到天线阵面辐射出去,收、发双向产生的射频损耗一般要有5分贝以上。
在有源相控阵天线中,T/R组件紧挨着天线单元,T/R组件中的功率放大器和天线单元间的损耗及天线单元和T/R组件中的低噪声放大器间的损耗可以忽略不计,这对提高雷达探测性能的作用是明显的雷达币。
其次,具有多功能性雷达币。由于相控阵天线波束控制的灵活性,使雷达能以时分割的方式实现多功能,可同时跟踪多批目标,一部雷达可以达到几部机械雷达的功能。
它能边扫描边跟踪(与机械扫描的TWS概念不同,搜索和跟踪在时间上和空间上分别是独立的),同时跟踪多批目标雷达币。在完成空空功能的同时,还可实现空/地、信标等功能,这是机械扫描雷达无法做到的。
第三,可提高探测和跟踪能力雷达币。由于波束指向灵活可控,可以根据需要确定射频能量在观察空域中的分配,在有可能出现目标的方向上,集中能量,增大发现目标的距离。
可根据目标的性质,决定波束在目标上的驻留时间,改善跟踪稳定性雷达币。还可采用序列检测的方法改善探测性能。
第四,具有形成不同形状波束的能力雷达币。因为相控阵天线口径上的相位和幅度分布是可控的,所以可以根据需要形成不同的波束,如针状波束、宽波束、扇形波束和余割平方波束等。
还可以实现自适应波束,在存在干扰的方向上,形成零点,以抑制有源干扰,使雷达工作更有效雷达币。
第五,具有极高的可靠性雷达币。在有源相控阵雷达中,去掉了可靠性差的大功率行波管发射机,取消了易出故障的机械旋转部件,使雷达系统可靠性大幅度提高。更重要的是天线阵是多路并行工作,T/R组件非常可靠,即使个别组件出故障,对雷达系统性能的影响并不明显,即具有故障弱化功能。
就是60%的组件发生故障,雷达系统仍可保持高性能工作;30%的组件失效,雷达性能下降3分贝雷达币。诺斯洛普·格鲁曼公司的工程师认为有源相控阵雷达能很好地有效运行数年。Raytheon公司认为APG-79雷达的严重故障间隔平均时间可超过15000小时,并声称其相控阵天线可能在10~20年内无需维护。
第六,雷达隐身性能好雷达币。雷达具有较低的雷达截面积(RCS),起到隐身作用。原因是:天线以电扫描代替了机械扫描,去掉了对电磁波反射大的天线座及传动装置;相控阵天线在工作时不转动,这有异于机械扫描天线面总是垂直于波束指向方向,因而降低了入射方向的电磁波的反射,致使RCS降低。
相控阵雷达易于实现能量管理,再加上天线阵的低副瓣性能,因而,相控阵雷达具有低截获概率和隐身能力雷达币。
第七,相控阵天线可以分成子阵多路并行工作,为时空自适应信号处理提供了条件,因而能实现对地面慢速目标的监测雷达币。
我国机载火控雷达的发展经过了由低级向高级,由仿制到自行研制的发展过程雷达币。
20世纪50年代仿制苏制的测距机,60年代开始自行研制单脉冲火控雷达,70年代自行研制的机载雷达投入使用,并开始了PD火控雷达和相控阵火控雷达的研究工作,进行理论准备雷达币。80年代PD火控雷达完成体制样机研制,突破PD体制,相控阵进行课题研究。90年代开展多个型号的PD火控雷达研制,目前技术已经成熟,并广泛应用于各种战斗机上。
相控阵课题也取得较大进展雷达币。
以电磁波的方式,对物体进行扫描雷达币。在电子荧屏上成像。运用于很多领域,主要是对云、飞机、各类屏障等。