起源篇：小火箭軍用雷達關鍵技術系列報告之一

小火箭出品

本文作者：邢強博士

本文共1722字，24圖。預計閱讀時間：5分鐘。

雷達是一種現代軍事與太空探索中耳熟能詳的設備。很多人小時候在課本里便已經學到了雷達是一項基於對蝙蝠等依靠回聲來定位的動物的仿生學發明。

雷達的名稱來自於英語Radar的音譯。而Radar是Radio Detection and Ranging的縮寫，其原意是「無線電探測和測距」。

本系列，小火箭將和大家一起，回顧雷達發展的歷史，展望雷達技術的未來，梳理和分析雷達的三大關鍵技術。

讀罷本系列，小火箭期待好友能夠在三個方面產生對雷達的深度了解：

第一：雷達工作在不同的波段，使用不同的波長和頻率；

第二：怎樣在有限的功率條件下，產生強大的雷達信號；

第三：預警雷達、雷達制導的導彈、戰鬥機雷達是如何判讀和計算目標距離的。

本文是小火箭雷達系列報告的第一篇，咱們從雷達的起源開始說起。

引言

1865年，英國理論物理學家詹姆斯·麥克斯韋建立了著名的麥克斯韋方程組，將高斯、安培和法拉第等人的研究統一在了一起，並從數學美感的角度大膽地預測了電磁波的存在。

這套方程組幫助人類叩開了電磁理論的大門，標誌著人類進入了日新月異的電氣化時代。上圖左邊一列是麥克斯韋方程組的微分形式，右邊一列則是其積分形式。自上而下，依次為高斯定律方程、高斯磁定律方程、法拉第電磁感應定律方程和麥克斯韋-安培定律方程。

1886年，海因里希·赫茲研究了無線電可被固體表面反射的特性。

1896年，電磁波的概念已深入人心，義大利工程師馬可尼在該年進行了人類首次無線電通信。隨後的若干年，世界各地對無線電的應用發明層出不窮。

1922年，馬可尼明確提出了無線電在遠距離探測方面的潛力，並提出了用於在黑夜或濃霧中探測船隻的無線電探測儀方案，可惜這些有點兒超前於時代的發明沒有得到太多重視。

第二次世界大戰的爆發刺激了科技的飛速發展，也使很多原有的設計理念得到了應用。為了探測德國轟炸機，英國在海岸線上架設了大型雷達天線，以雷達的探測信息指導英國戰鬥機對德國轟炸機進行攔截，開創了雷達軍事應用的先河。

雷達技術與飛行器的結合也發生在第二次世界大戰期間。1940年11月7日夜晚，裝備有AL Mark IV機載雷達的英國英俊戰士（Bristol Beaufighter）夜間戰鬥機在空戰中大放異彩，該場勝利標識著機載雷達時代已經到來。

但是，早期機載雷達的性能欠佳。其探測距離十分有限，並且體積龐大，影響了載機的行動。以德國1941年的Bf 110 G-4型飛機為例。

這架精心改裝而成的德國第一架擁有機載雷達的戰鬥機的探測距離僅有3.5公里。雖然這給用於夜間戰鬥的BF 110提供了近乎單向透明的巨大優勢，但是其龐大的雷達天線則使飛機的最大飛行速度降低了25公里/小時。

（原版Bf 110的最大飛行速度為560公里/小時。）

現代雷達繼承了早期雷達的基本原理，仍然利用目標對電磁波的反射現象來發現目標並標定目標的位置、速度。而雷達的應用範圍已經擴展到了氣象、地形測繪、警戒、火炮瞄準以及導彈制導等民事和軍事領域的方方面面。

雷達技術與現代光學技術的結合，讓我們對我們身處的這個宇宙有了更加深刻的了解。

現代機載雷達也早已今非昔比。早期暴露在機身外部，矗立在機頭，如同雄鹿犄角般的雷達天線已被隱藏在機頭整流罩內的雷達天線所取代。

現代機載雷達能夠看得很遠，其最大探測距離能夠輕易超越100公里（如F-15戰鬥機的機載雷達可以對150公里以為的目標進行跟蹤）。

現代機載雷達能夠看得很清，其解析度較高並有多目標跟蹤的能力。如AH-64D長弓阿帕奇的機載雷達能夠同時探測、分析100個以上的目標，自動分辨並向飛行員顯示其中10個被優先打擊的目標並且將第一優先目標的信息自動裝訂到地獄火導彈上，只等飛行員按下發射按鈕。

登上現代戰鬥機的雷達以更小的體積、更遠的探測距離和更強的分析能力奏響了一篇充滿著科技旋律的「三部曲」樂章。

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