雷达原理——导论

news/2024/11/30 15:26:59/

目录

  • 一、雷达简介
  • 二、雷达的发展历史
    • 早期研究阶段
    • 军事应用阶段
    • 快速发展阶段
  • 三、雷达的分类及应用
  • 四、雷达行业发展前景
  • 五、雷达信号处理入门
  • 六、参考文献

一、雷达简介

雷达,英文名为(radio detection and ranging,radar),即无线电探测和测距。雷达通过发射电磁波对目标进行照射并接收其回波信号,进而借助一系列信号与信息处理方法,从回波信号中提取目标的距离、速度、高度、方位等有用信息。

二、雷达的发展历史

早期研究阶段

1842年,奥地利物理学家多普勒(Christian Andreas Doppler)率先提出利用多普勒效应的多普勒式雷达。
1864年,英国物理学家麦克斯韦(James Clerk Maxwell)推导出可计算电磁波特性的公式。
1886年,德国物理学家赫兹(Heinerich Hertz)展开研究无线电波的一系列实验。
1888年,赫兹成功利用仪器产生无线电波。
1897年,汤姆逊(JJ Thomson)展开对真空管内阴极射线的研究。
1904年,侯斯美尔(Christian Hülsmeyer)发明电动镜(telemobiloscope),是利用无线电波回声探测的装置,可防止海上船舶相撞。
1906年,德弗瑞斯特(De Forest Lee)发明真空三极管,是世界上第一种可放大信号的主动电子元件。
1916年,马可尼( Marconi)和富兰克林(Franklin)开始研究短波信号反射。
1917年,罗伯特·沃特森·瓦特(Robert Watson-Watt)成功设计雷暴定位装置。
1922年,马可尼在美国电气及无线电工程师学会(American Institutes of Electrical and Radio Engineers)发表演说,题目是可防止船只相撞的平面角雷达。
1922年,美国泰勒和杨建议在两艘军舰上装备高频发射机和接收机以搜索敌舰。
1924年,英国阿普利顿和巴尼特通过电离层反射无线电波测量赛层(ionosphere)的高度。美国布莱尔和杜夫用脉冲波来测量亥维塞层。
1925年,贝尔德(John L. Baird)发明机动式电视(现代电视的前身)。
1925年,伯烈特(Gregory Breit)与杜武(Merle Antony Tuve)合作,第一次成功使用雷达,把从电离层反射回来的无线电短脉冲显示在阴极射线管上。
1931年,美国海军研究实验室利用拍频原理研制雷达,开始让发射机发射连续波,三年后改用脉冲波。
1935年,法国古顿研制出用磁控管产生16厘米波长的信号,可以在雾天或黑夜发现其他船只。

军事应用阶段

1935年,英国罗伯特·沃特森·瓦特发明第一台实用雷达。
1936年1月,英国罗伯特·沃特森·瓦特在索夫克海岸架起了英国第一个雷达站。英国空军又增设了五个,它们在第二次世界大战中发挥了重要作用。(本土链)
1937年,马可尼公司替英国加建20个链向雷达站。
1937年,美国第一个军舰雷达XAF试验成功。
1937年,瓦里安兄弟(Russell and Sigurd Varian)研制成高功率微波振荡器,又称速调管(klystron)。
1939年,布特(Henry Boot)与兰特尔(John T. Randall)发明电子管,又称共振穴磁控管(resonant-cavity magnetron )。
1941年,苏联最早在飞机上装备预警雷达。
1943年,美国麻省理工学院研制出机载雷达平面位置指示器,预警雷达。
1944年,马可尼公司成功设计、开发并生产「布袋式」(Bagful)系统,以及「地毡式」(Carpet)雷达干扰系统。前者用来截取德国的无线电通讯,而后者则用来装备英国皇家空军(RAF)的轰炸机队。
1945年,二次大战结束后,全凭装有特别设计的真空管──磁控管的雷达,盟军得以打败德国。
1947年,美国贝尔电话实验室研制出线性调频脉冲雷达。50年代中期美国装备了超距预警雷达系统,可以探寻超音速飞机。不久又研制出脉冲多普勒雷达。
1959年,美国通用电器公司研制出弹道导弹预警雷达系统,可发跟踪3000英里外,600英里高的导弹,预警时间为20分钟。
1964年,美国装置了第一个空间轨道监视雷达,用于监视人造地球卫星或空间飞行器。
1971年,加拿大伊朱卡等3人发明全息矩阵雷达。与此同时,数字雷达技术在美国出现。
1993年,美国曼彻斯特市德雷尔·麦吉尔发明了多塔查克超智能雷达。

快速发展阶段

三、雷达的分类及应用

雷达的种类繁多,分类的方法也非常复杂。通常可以按照雷达的用途分类,如预警雷达、搜索警戒雷达、引导指挥雷达、炮瞄雷达、测高雷达、战场监视雷达、机载雷达、无线电测高雷达、雷达引信、气象雷达、航行管制雷达、导航雷达以及防撞和敌我识别雷达等。
1、按照雷达信号形式分类,有脉冲雷达、连续波雷达、脉冲压缩雷达和频率捷变雷达等。
2、按照角跟踪方式分类,有单脉冲雷达、圆锥扫描雷达和隐蔽圆锥扫描雷达等。
3、按照目标测量的参数分类,有测高雷达、二坐标雷达、三坐标雷达和敌我识对雷达、多站雷达等。
4、按照雷达采用的技术和信号处理的方式,有相参积累和非相参积累、动目标显示、动目标检测、脉冲多普勒雷达、合成孔径雷达、边扫描边跟踪雷达。
5、按照天线扫描方式分类,分为机械扫描雷达、相控阵雷达等。
6、按雷达频段分,可分为超视距雷达、微波雷达、毫米波雷达以及激光雷达等。

四、雷达行业发展前景

五、雷达信号处理入门

六、参考文献

[1] 雷达百度百科


http://www.ppmy.cn/news/109063.html

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