1.4 雷达的基本工作原理

雷达主要用于反射物体的测距和定位，如飞机、舰船、导弹、航天飞机、车辆、行人和自然环境中气象等。它将电磁能量辐射到空间，电磁波在空间传播到反射物体后，将反射的信号接收检测出来后测出电磁波来回经过的时间乘以电磁波的速度再除以2，就是雷达天线与反射物体之间的距离。电磁波在空间的速度经科学家测定为光速，即每秒30万千米（3×108m/s）。只要能测出雷达信号到目标并从目标返回雷达的时间，就能得到雷达到目标的距离。目标的角度位置可以根据收到回波信号幅度最大方向确定，雷达天线的波束宽度越窄，获得的目标方向越准，对目标的定位越精确。

雷达的基本工作原理如图1.3所示。

发射脉冲与接收回波脉冲的时间关系如图1.4所示。

回波在雷达与目标之间来回走的时间为TR，光速为c，则目标与雷达之间的距离R为

雷达能够探测的最大距离Rmax为

式中，Gt为雷达天线的增益；λ为雷达工作的波长（λ＝c/f），波长等于光速除以工作频率（f）；σ为目标的等效反射面积（m2），或称目标截面积；Pt为雷达发射机输出功率；Smin为雷达接收机的实际工作灵敏度。

天线方向图可以描述成从天线辐射出的电磁能量在空间的分布，称为波束。波束中能量最为集中的空间范围称为主瓣，其余范围称为副瓣。如果让波束水平射出，且用一个水平面去截它，就得到能量随方位角度在水平面的分布，如果用垂直平面去截它，就得到能量随俯仰角度在垂直平面的分布。

天线的立体波束及其剖面方向图如图1.5所示。

从设计天线的角度考虑，希望天线的副瓣越小越好，但实际上做不到。现在的超低副瓣天线方向图，可做到副/主比为-40～-50dB。

雷达的测距原理是测定发射信号到目标之间来回经过的时间，算出雷达与目标之间的距离。而测方位角是依靠天线在方位上变动，测出回波的最大值，记下天线的方位角度，就是目标的方位。测目标的仰角也可在该方向上下移动天线仰角，测出接收机输出的最大信号，记下此时的天线仰角，就是目标的仰角。对一个目标，测出它的距离、方位角、仰角就可以确定它的位置，这就是雷达对目标定位的基本原理。

雷达经过八十多年的改进和发展，出现了许多新体制和先进的雷达：

为了增加雷达的探测距离，出现了脉冲压缩雷达；

为了测定低空目标，发展了脉冲多普勒雷达；

为了进行图像测绘，研制出了合成孔径雷达；

为了在远距离发现隐身飞机，研制成功超视距雷达；

为了能在数千公里外发现目标，研制成功超远程雷达；

为了抗干扰，研制成功捷变频雷达、双基地雷达、多发多收雷达等。

这些雷达不管它多么先进、千变万化，都逃不出被干扰的命运。换句话说，没有干扰不了的雷达，当然也没有抗不掉的干扰。这就看实际的对抗中具体的变量而定。