2.2 雷達

2.2.1 雷達的概念

雷達的概念形成于20世紀初，是英文“Radar”的音譯，源于“Radio Detection and Ranging”的縮寫，意思為“無線電探測和測距”，是利用微波波段電磁波散射來發現，探測、識別各種目標，測定目標坐標和其他情報的裝置，其測試原理如圖2-1所示。

微波是指頻率為300~3000GHz的電磁波，是無線電波中一個有限頻帶的簡稱，即波長在0.1mm～1m之間的電磁波。如圖2-2所示，微波頻率比一般的無線電波頻率高，通常也稱為“超高頻電磁波”。微波的基本性質通常呈現為穿透、反射、吸收三個特性。對于玻璃、塑料和瓷器，微波幾乎是穿越而不被吸收。對于水和食物等，微波就會被吸收而使它們自身發熱。而對于金屬類，微波則會被反射。

電磁波是由同相且互相垂直的電場與磁場在空間中衍生發射的振蕩粒子波，是以波動的形式傳播的電磁場。從科學的角度來說，電磁波是能量的一種，凡是高于絕對零度的物體，都會釋出電磁波，且溫度越高，放出的電磁波波長就越短，如圖2-3所示。正像人們一直生活在空氣中而眼睛卻看不見空氣一樣，除光波外，人們也看不見無處不在的電磁波。

2.2.2 雷達的工作原理

雷達主要由天線、發射機、接收機、信號處理機和終端設備等組成。如圖2-4所示，雷達設備的發射機通過天線把電磁波能量射向空間的某一方向，處在此方向上的物體反射碰到的電磁波；雷達天線接收此反射波，送至接收設備進行處理，提取有關該物體的某些信息（目標物體與雷達之間的距離，距離變化率或徑向速度、方位、高度等）。

2.2.3 雷達的分類

現如今，雷達技術已經日趨成熟且種類繁多、功能各異。隨著新技術的發展和應用，雷達衍生出了各種形式。由于雷達種類增多，分類方法逐漸變得復雜，通常按照定位方法、裝設地點、輻射種類、工作頻段和用途使用等進行分類。

1.按照定位方法分類

1）有源雷達。有源雷達的每個輻射器都配裝有一個發射/接收組件，每一個組件都能自己產生和接收電磁波。

2）無源相控陣雷達。無源雷達是使用統一的發射機和接收機，外加具有相位控制能力的相控陣天線而成，天線本身不能產生雷達波。

圖2-5所示為有源雷達和無源雷達。

2.按照裝設地點分類

1）地面雷達。地面雷達是指部署在地面的雷達，對來襲目標進行監視、跟蹤和識別。

2）艦載雷達。艦載雷達是裝備在船舶上的各種雷達的總稱，它們可探測和跟蹤海面、空中目標，為武器系統提供目標數據，引導艦載機飛行和著艦，躲避海上障礙物，保障艦艇安全航行和戰術機動等。

3）航空雷達。航空雷達是指裝在航空飛機上的各種雷達的總稱，主要用于控制和制導武器，實施空中警戒、偵察，保障準確航行和飛行安全。

4）衛星雷達。衛星雷達是把雷達安裝在衛星上，通常用來探測云霧籠罩著的目標和雪下隱藏的物體。

3.按照輻射種類分類

1）脈沖雷達。脈沖雷達發射的是周期性的高頻脈沖。

2）連續波雷達。連續波雷達發射的是連續波信號，按發射信號的形式分，有非調制單頻或多頻連續波雷達和調頻連續波雷達。

3）脈部壓縮雷達。脈部壓縮雷達是指發射寬脈沖信號，接收和處理回波后輸出窄脈沖的雷達。為獲得脈沖壓縮的效果，發射的寬脈沖采取編碼形式，并在接收機中經過匹配濾波器內的處理，其工作原理如圖2-6所示。

4）頻率捷變雷達。頻率捷變雷達是指發射的相鄰脈沖的載頻在一定頻帶內隨機快速改變的脈沖雷達。

4.按照工作頻段進行分類

1）米波雷達。頻段為30～300MHz，波長為1～10m的雷達，屬于長波雷達，它帶有自己的發射機，主要用于長距離探測。

2）分米波雷達。分米波雷達是指工作波長為10cm～1m、頻段為300～3000MHz的雷達。

3）厘米波雷達。厘米波雷達是指工作在厘米波頻段探測的雷達。通常厘米波是指頻段為3～30GHz、波長為1～10cm的電磁波。

4）毫米波雷達。毫米波雷達是指工作在毫米波波段探測的雷達。通常毫米波是指頻段為30～300GHz、波長為1～10mm的電磁波。

5.按照用途使用分類

1）空中監視雷達，如遠程預警、地面控制的攔截等。

2）空間和導航監視雷達，如彈道導彈告警、衛星監視等。

3）表面搜索和戰場監視雷達，如地面測繪、港口和航道控制。

4）跟蹤和制導雷達，如表面火控、彈道制導等。

5）氣象雷達，如圖2-7所示，可以用于降雨和風的觀測和預測等。

6）天文和大地測量雷達，如行星觀測等。

2.2.4 車載雷達的應用概況

目前車載雷達主要包括超聲波雷達、激光雷達和毫米波雷達，都屬于主動雷達，如圖2-8所示，安裝在不同的位置，發揮著不同的作用。

1）超聲波雷達（倒車雷達）主要用作停車或者倒車時的安全輔助裝置。

2）激光雷達在汽車領域的應用，主要是用于測距及識別，但識別質量的高低取決于激光束的數量和發射頻率。

3）毫米波雷達更有利于對金屬物體的識別，對非金屬物體失誤較多，側重于距離和速度的識別，在汽車領域的一個主要應用方向是自適應定速巡航技術。