從超聲波到雷達到相控陣雷達雷達技術一路升級打怪

發布日期：2024-10-22 15:40:00　瀏覽次數：

蝙蝠利用回聲定位在黑暗中導航和捕食，這一神奇的現象啟發了人類認識到了超聲波，繼而發明了雷達技術。作為遠程探測的重要手段，雷達自誕生以來重點運用于軍事。隨著技術的優化以及軍事的需要，相控陣雷達憑借卓越的性能和靈活性脫穎而出。它不僅在軍事領域大放異彩，在民用領域更是潛力無限，尤其是天氣相控陣雷達。

超聲波——雷達——相控陣雷達，技術一直在迭代升級。

從蝙蝠身上發現了超聲波

1793年，意大利科學家斯帕拉捷晚上散步，發現蝙蝠在夜空中飛來飛去，細心的他發現，這蝙蝠撞不到樹，也撞不到墻，好像有特異功能一般。于是，科學家抓了幾只蝙蝠回去研究。他把蝙蝠關在籠子里，把他們的眼睛蒙起來，絲毫不影響他們起飛。他接著又把蝙蝠的鼻子堵起來，結果蝙蝠還是能起飛。最后。他把蝙蝠的耳朵堵住，蝙蝠好像沒有了方向，一會兒撞樹，一會兒撞墻。

斯帕拉捷的實驗證明了蝙蝠靠聽覺辨別方向和障礙物。人類從蝙蝠身上得到的啟發，發現了超聲波。

蝙蝠發的是超聲波，它是一種波動形，在真空環境中不能形成超聲波，需要借助某種介質才可以形成超聲波。雷達發的是電磁波，它是一種物質，可以在空氣中傳播，也可以在真空環境中傳播。但雷達的發明則是發現這個故事之后的100多年。

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雷達應用于軍事

一戰期間，雷達雛形出現，它像聽診器一樣，利用巨型的喇叭，監聽遠處飛機飛行時發出的噪聲和震動。這也是人類最初的“高科技”防空探測設備是防空聽音器。當它發現有敵機飛臨，操縱人員便開始調整方向，面向敵機，確定敵機的飛行方向，并引導戰斗機和高炮攔截。

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當時雷達只能以固定的轉動方式對固定范圍進行掃描，隨著人類的武器、裝備越來越先進，可以躲避普通雷達的掃描。需要反應速度更快的雷達參與工作，相控陣雷達應運而生。

相控陣雷達

相控陣雷達又叫電子掃描陣列雷達，是通過改變天線表面陣列所發出波束的合成方式，來改變波束掃描方向的雷達。它比傳統雷達掃描的效率和速度更快，對目標訊號測量的精確度更高。

有人很生動地把傳統雷達比作一個LED燈射向天空，把相控陣雷達認為是一整塊裝滿LED燈的面板同時射向天空。可見其速度之快，掃描更是360°無死角全方位掃射。

當高速飛機、導彈和人造地球衛星出現了，相控陣雷達憑借更高的探測能力、更大的覆蓋空域、更高的數據率和適應多目標環境的能力，出色地完成任務。

因為它具有以下優點：

（1）波束指向靈活，能實現無慣性快速掃描，數據率高；

（2）一個雷達可同時形成多個獨立波束，分別實現搜索、識別、跟蹤、制導、無源探測等多種功能；

（3）目標容量大，可在空域內同時監視、跟蹤數百個目標；

（4）對復雜目標環境的適應能力強；

（5）抗干擾性能好。全固態相控陣雷達的可靠性高，即使少量組件失效仍能正常工作。

如果說普通雷達就像是一只蝙蝠對著天空發出超聲波發現天上有物體就會反射回來；相控陣雷達就像是一只擁有蜻蜓復眼般的蝙蝠，對天空進行網狀式掃描，所有復眼都能發射超聲波。

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相控陣雷達可以同時收到很多信息，當計算機對信息進行分辨識別和處理時，需要有足夠強大的系統和精密的算法程序。因此，相控陣雷達需要有強大的電子技術作為基礎，具備強大的計算機系統。

國相控陣雷達的應用

1977年11月22日號7010雷達檢飛成功，標志著我國第一部遠程預警相控陣雷達研制成功。7010雷達曾經多次捕捉并準確預測世界大國的洲際導彈和衛星的相關數據。經過幾十年如一日的科研攻關，中國雷達如今已形成了陸、海、空天四位一體的裝備體系。從軍工走向了民用，尤其是相控陣雷達在氣象上的使用。相控陣雷達利用大量發射、接收單元排列成天線陣面，通過電磁波干涉原理合成一個的雷達探測主波束，一個天線陣面的探測范圍在90到120°。未來，還可以用AI技術識別探測目標，跟蹤天氣目標，進行智能預警預報，形成全方位、全空域、多目標自動跟蹤分析預報預警的“災害性天氣監測和預警系統”。

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