像蝙蝠发出超声波来定位飞虫一样,绝大多数雷达用电磁波来探测目标,确定其位置。电磁波在空气中传播的速度相当于光速,声波则只是声速,这也正是绝大多数雷达选用电磁波来探测空中、地面和海面目标的原因之一。
英国是较早研究雷达的国家。二战期间,英国建成了世界上最早的雷达网——本土链。借此,英国在不列颠战役中,以损失900多架飞机的代价,让德国空军损失了1700多架飞机和6000多名飞行员。
二战结束时,各国对雷达重要性的认识达到新高度。雷达、原子弹、导弹一度被并称为二战时期的三大秘密武器。随之而来的,是各国的倾力研发。雷达的功能越来越强,分类标准也越来越多。按照同时测定目标坐标的数目,雷达可分为测高雷达、两坐标雷达与三坐标雷达等。
两坐标,简单来说,就是方位和距离;三坐标,就是方位、距离和高度。两坐标雷达指的是能给出目标所在方向和距离两个测量值的雷达。这种雷达一般通过机械来转动天线,进行360度的扫描,从而获得目标的方位和距离信息。它通常用于追踪海面或陆地上的移动目标。但是,对于空中的目标,两坐标雷达在能力上就有些“捉襟见肘”。要“抓”住空中的移动目标位置,还需要有高度方面的参数。
出于这个原因,两坐标雷达过去一度常与专门测定高度的雷达同时使用,双方联手才能达成目的。当时的测高雷达,天线一般上下摆动,所发出的电磁波也随之上下移动,如此就能从天线和回波的变化中算出目标高度。
将两坐标雷达与测高雷达结合使用,可以得到目标的三维坐标。但是,由于它们都是机械扫描雷达,不仅占地广、耗资多,速度也较慢,可以同时扫描的目标数目较少,测量精度较差,当空中目标以高速度、高密度出现时,就有些力不从心了。
于是,集这两种雷达功能于一身的三坐标雷达应运而生。该类雷达也叫一维电扫描雷达,即在水平方向上用机械扫描,垂直方向上进行电扫描,从而获得目标的距离、方位和高度信息。
三坐标雷达的作用距离一般可达400千米左右,有较强的抗干扰能力。由于它提供信息更快更全面,所以很快成为引导飞机作战的关键设备。
电扫描指用电来控制雷达波束的指向变化进行扫描。当雷达搜索远距离目标时,虽然看不到天线转动,但实际上,有很多辐射器通过电子计算机控制,集中向一个方向发射、偏转信号。如果是探测较近的目标,这些辐射器又可以分工负责,产生多个波束,有的搜索、有的跟踪、有的引导,牢牢地“抓”住目标。这种雷达后来发展为相控阵雷达,意思是“相位可以控制的天线阵”。
相控阵雷达是三坐标雷达中的一种。此类雷达采用平板阵天线,明显不同于其他类型的雷达造型。它主要被用于引导飞机进行截击作战和给武器系统提供目标指示数据。20世纪70年代末美空军研制的AN/TPS-59雷达,就是一种L波段、全固态、远程对空监视相控阵三坐标雷达。
随着反辐射武器、隐身飞机、电子干扰和超低空突防对雷达的威胁增大,地面情报雷达从以往只是探测空中飞行器,开始向探测临近空间目标和弹道导弹等方面发展。
目前,三坐标雷达在远程弹道导弹的早期警戒、弹道导弹测试监视、弹道导弹战术防空警戒等方面得到广泛使用。俄罗斯的沃罗涅兹-M超级雷达,探测范围可达6000千米,能探测到弹道导弹等。