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正如大多数人所知,雷达(无线电探测和测距)在二战中逐渐成熟。每个人都知道雷达发出的无线电信号会从物体反弹回来。该物体的范围(距离)取决于回声(返回信号)返回所需的时间。大多数人都见过巨大的抛物面天线在圆周上旋转,扫描天空以寻找来袭的飞机或导弹。至少在电视和老科幻电影上。许多雷达系统使用这种天线。但有些没有。

记住天线执行两个功能也很重要。它作为输出脉冲的****天线和返回信号的接收天线。这意味着在您想要收听返回信号期间,必须断开(或关闭)****。否则,任何返回信号都会被****脉冲淹没。此外,必须采取预防措施,以免接收器前端被强大的****脉冲损坏或破坏。

让我们检查基本的雷达几何形状和设计因素。信号强度是影响任何雷达系统性能的关键因素。显然,如果检测不到返回信号,就检测不到物体。您的****越强大,雷达的潜在范围就越大。****/接收天线越大,范围越大。目标(称为雷达横截面或 RCS)越大,返回信号越强,范围越大。虽然不明显,但波长越长,信号损失越少。所以频率越低越好。(然而,较低的频率意味着更大更重的天线。)

在所有这些因素中,范围(到目标的距离)是最关键的因素。当您考虑它时,这一点非常明显。****的信号按距离的平方递减。两倍的距离意味着四分之一的信号强度。但是返回信号也会减少返回距离的平方。因此,返回信号的强度会降低到距离的四次方。因此,将与目标的距离加倍会导致返回信号的 1/16(其他条件相同)。

正是由于这个原因,雷达****非常强大。它们可以传输数十兆瓦甚至更多的非常短的脉冲(约 50 µS)。例如,AWACS(机载警告和控制系统)速调管型****管的额定峰值脉冲功率为 50 兆瓦。由于脉冲很短,重复率(或脉冲率)约为每秒 1,000 个脉冲,因此平均功率要小得多——大约 250 到 500 千瓦。但这仍然很强大。当然,并不是所有的雷达都这么强大。一些便携式或武器雷达只有几瓦。

为了定位一个物体,它的范围和方向都需要确定。范围显然是由返回信号的延迟决定的。方向由天线指向的位置决定。如果这看起来很粗糙,那你是对的。方向传感器测量仰角和方位角(罗盘航向)。

自然,雷达天线必须正确对齐和校准,以使其仰角和方位角与现实世界(或船首或导弹的飞行方向)一致。角度传感器通常是“同步器”或“旋转变压器”,它们是一种特殊类型的变压器,将不再进一步讨论。

采集和瞄准雷达

雷达一般分为两类:捕获和目标定位。捕获雷达是大型、固定、远程类型,而目标雷达通常更小、便携且射程更短(有时是武器的制导系统)。它们有两种不同的功能。

采集雷达用于探测远距离的物体。由于该物体距离很远(有时数千英里),它相对于雷达的位置不会在几秒钟内发生太大变化。出于这个原因,捕获雷达仅在天线每转一圈(通常每隔几秒左右)一次照亮(或“绘制”或“点亮”)一个物体。

作为参考,以 700 英里/小时或海平面声速移动的飞机每秒仅行进约 1,000 英尺。100 英里处 2,000 或 4,000 英尺的差异并不太显着。采集雷达是电影中出现的典型类型,也是二战中使用的类型。

瞄准雷达用于将武器引导至目标。有时这些是地面雷达,有时它们被整合到武器本身中。“制导”导弹是由地面雷达引导至目标的导弹。“寻的”导弹从雷达反射中引导自己。

请注意,寻的导弹可以使用地面雷达照亮目标。在雷达的早期,这非常有用,因为这意味着导弹不需要雷达****。但是,如果照明信号由于某种原因丢失,导弹将“失轨”(或“失锁”)而无法击中目标。

此外,这意味着在导弹飞行期间,地面雷达专用于该目标。如果只有几架慢速飞机向您飞来,这不是问题。但是在当今大量快速战斗机/轰炸机的情况下,这种方法并没有被过多地使用。

捕获雷达和目标雷达之间的根本区别在于“雷达锁定”的概念。捕获雷达在天线的每次旋转过程中都会失去锁定并重新捕获(重新检测)物体。瞄准雷达绝不能失去雷达锁定,因为它没有真正找到目标的方法。