1.2.4 雷达的出现

1842年，多普勒率先提出利用多普勒效应可制成多普勒式雷达。

1887年，赫兹在证实电磁波的存在时，发现电磁波在传播的过程中遇到金属物会被反射回来，就如同用镜子可以反射光一样。这实质上就是雷达的工作原理。不过，当时赫兹并没有想到利用这一原理来进行无线电通信试验。

1897年，汤普森展开对真空管内阴极射线的研究。

1897年夏天，在波罗的海的海面上，俄国科学家波波夫在“非洲号”巡洋舰和“欧洲号”练习船上直接进行5km的通信试验时，发现每当联络舰“伊林中尉号”在两舰之间通过时，通信就会中断，波波夫在工作日记上记载了障碍物对电磁波传播的影响，并在试验记录中提出了利用电磁波进行导航的可能性。这可以说是雷达思想的萌芽。直到1922年，美国科学家根据波波夫的设想，在海上航道两侧安装了电磁波发射机和接收机，当有船只经过时，通过电波马上就可以测出。这就等于在海上设置了一道看不见的警戒线。不过这种装置仍然不能算是严格意义上的雷达。

1902年，亥维赛预言在大气上层存在能反射无线电信号的电离层，即肯涅利-亥维赛层。

1904年，侯斯美尔发明电动镜，利用了无线电波回声探测的装置，可防止海上船舶相撞。

1906年，德弗瑞斯特发明真空晶体管，是世界上第一种可放大信号的主动电子元件。

1916年，马可尼和富兰克林开始研究短波信号反射。

1917年，沃森瓦特成功设计雷暴定位装置。

1921年，业余无线电爱好者发现了短波可以进行洲际通信后，科学家们发现了电离层。短波通信风行全球。

1922年，马可尼在美国电气及无线电工程师学会发表演说，题目是可防止船只相撞的平面角雷达。

1922年，美国泰勒和杨建议在两艘军舰上装备高频发射机和接收机以搜索敌舰。

1924年，英国阿普利顿和巴尼特通过电离层反射无线电波测量亥维赛层的高度。美国布莱尔和杜夫用脉冲波来测量亥维塞层。

1925年，伯烈特与杜武合作，第一次成功使用雷达，把从电离层反射回来的无线电短脉冲显示在阴极射线管上。

1931年，美国海军研究实验室利用拍频原理研制雷达，开始让发射机发射连续波，三年后改用脉冲波。

1934年，一批英国科学家在R.W.瓦特的领导下对地球大气层进行研究。有一天，一个偶然观察到的现象吸引了瓦特。它发现荧光屏上出现了一连串明亮的光点，但从亮度和距离分析，这些光点完全不同于被电离层反射回来的无线电回波信号。经过反复实验，他终于弄清，这些明亮的光点显示的正是被实验室附近一座大楼所反射的无线电回波信号。瓦特马上想到，在荧光屏上既然可以清楚地显示出被建筑物反射的无线电信号，那么活动的目标例如空中的飞机，不是也可以在荧光屏上得到反映吗？1935年研制成功第一部能用来探测飞机的雷达。后来，探测的目标又迅速扩展到船舶、海岸、岛屿、山峰、礁石、冰山，以及一切能够反射电磁波的物体。1935年2月26日，瓦特演示雷达的可行性，1935年4月，他取得英国空防雷达系统的专利。该系统是一种既能发射无线电波，又能接收反射波的装置，它能在很远的距离就探测到飞机的行动。这就是世界上第一台雷达。这台雷达能发出1.5cm的微波，因为微波比中波、短波的方向性都要好，遇到障碍后反射回的能量大，所以探测空中飞行的飞机性能好。1936年1月，W.瓦特在索夫克海岸架起了英国第一个雷达站。经过几次改进后，1938年，正式安装在泰晤士河口附近。这个200km长的雷达网，在第二次世界大战中给希特勒造成极大的威胁。

1935年，法国古顿研制出用磁控管产生16cm波长的雷达，可以在雾天或黑夜发现其他船只。这是雷达和平利用的开始。

1937年，马可尼公司替英国加建20个链向雷达站。同年，美国第一个军舰雷达XAF试验成功。

1937年，瓦里安兄弟研制成高功率微波振荡器，又称速调管。

1939年，布特与兰特尔发明电子管，又称共振穴磁控管。

1941年，苏联最早在飞机上装备预警雷达。

1943年，美国麻省理工学院研制出机载雷达平面位置指示器，可将运动中的飞机拍摄下来，他还发明了可同时分辨几十个目标的微波预警雷达。

有人认为，1942年前日本海军没有雷达导致海军中途岛战败，确切来说是日本把雷达技术拱手让给了美国。雷达技术的原理是一个在夏威夷的日本人提出的。当他将这一技术提供给日本军方时，日本军方却因迷信大炮、巨舰不予理睬。随即这个日本人又将该技术提供给美国军方。后来日本意识到雷达技术的重要性时，美国早把这个日本人“保护”起来了，根本不允许他与其他日本人有接触。

1947年，美国贝尔电话实验室研制出线性调频脉冲雷达。

20世纪50年代中期，美国装备了超距预警雷达系统，可以探寻超音速飞机。不久又研制出脉冲多普勒雷达。

1959年，美国通用电器公司研制出弹道导弹预警雷达系统，可跟踪4900km远、965km高的导弹，预警时间为20min。

20世纪60年代，美国推出合成孔径雷达。

1964年，美国装置了第一个空间轨道监视雷达，用于监视人造地球卫星或空间飞行器。

1971年，加拿大伊朱卡等3人发明全息矩阵雷达。与此同时，数字雷达技术在美国出现。

美国国防部从20世纪70年代就开始研制、试验双/多基地雷达，较著名的“圣殿”计划就是专门为研究双基地雷达而制定的，已完成了接收机和发射机都安装在地面上、发射机安装在飞机上而接收机安装在地面上、发射机和接收机都安装在空中平台上的试验。俄罗斯防空部队已应用双基地雷达探测具有一定隐身能力的飞机。英国已于20世纪70年代末80年代初开始研制双基地雷达，主要用于预警系统。下面列举了几款比较先进的雷达。

（1）相控阵雷达

美国“爱国者”防空系统的AN／MPQ-53雷达、舰载“宙斯盾”指挥控制系统中的雷达、B-1B轰炸机上的APQ-164雷达、俄罗斯C-300防空武器系统的多功能雷达等都是典型的相控阵雷达。

（2）宽带／超宽带雷达

这类雷达工作频带很宽，美国正在研制、试验超宽带雷达，已完成动目标显示技术的研究，将要进行雷达波形的试验。

（3）合成孔径雷达

这是一种微波成像雷达，是可以产生高分辨率图像的航空机载雷达或太空星载雷达。它在早期使用透镜成像机理在胶卷底片上形成影像，目前则以复杂的雷达数据后处理方法来获得极窄的有效辐射波束，对产生的雷达图像意味着极高的空间分辨率。它一般安装在移动的载体上对相对静止的目标成像，或反之。自合成孔径雷达发明以来，它被广泛应用于遥感和地图测绘。美国的联合监视与目标攻击雷达系统飞机新安装了一部AN／APY3型X波段多功能合成孔径雷达，英、德、意联合研制的“旋风”攻击机正在试飞合成孔径雷达。

（4）毫米波雷达

美国的“爱国者”防空导弹已安装了毫米波雷达导引头，目前正在研制更先进的毫米波导引头；俄罗斯已拥有连续波输出功率为10kW的毫米波雷达；英、法等国家的一些防空系统也都将采用毫米波雷达。

（5）激光雷达

美国国防部正在开发用于目标探测和识别的激光雷达技术，已进行了前视／下视激光雷达的试验，主要探测伪装树丛中的目标。法国和德国正在积极进行使用激光雷达探测和识别直升机的联合研究工作。

目前生产的雷达种类较多，用于满足不同用途的需要。

按功能对雷达进行分类有：警戒雷达、引导雷达、制导雷达、炮瞄雷达、机载火控雷达、测高雷达、盲目着陆雷达、地形回避雷达、地形跟踪雷达、成像雷达、气象雷达等。

按工作体制对雷达进行分类有：圆锥扫描雷达、单脉冲雷达、无源相控阵雷达、有源相控阵雷达、脉冲压缩雷达、频率捷变雷达、MTI雷达、MTD雷达、PD雷达、合成孔径雷达、噪声雷达、冲击雷达、双/多基地雷达、天/地波超视距雷达等。

按工作波长对雷达进行分类有：米波雷达、分米波雷达、厘米波雷达、毫米波雷达、激光/红外雷达等。

按测量目标坐标参数对雷达进行分类有：两坐标雷达、三坐标雷达、测速雷达、测高雷达等。

在雷达的发展过程中，亥维赛是一个值得纪念的人物。1850年5月18日生于伦敦的亥维赛像爱迪生一样，没有受过中等教育，而且也有听力障碍，但在他舅父惠斯通的鼓励下，他系统地自修，将数学用于研究电路，取得了重要成果，并扩充了麦克斯韦的电磁理论。也许是由于他未受正规教育的缘故，他使用了自己创造的数学符号和自己发现的数学方法，这就遭到了其他物理学家的蔑视。例如，他在许多物理学家，特别是开尔文都不用矢量符号的地方用了矢量符号。为此，他不得不自费发表自己的论文。赫兹发现无线电波以后，亥维塞用自己的数学方法研究波动，发表了一部三卷巨著《电磁理论》。他在书中预言说上层大气层中存在一个带电层，他的预言仅比肯涅利晚几个月。现在常把这个带电层称作肯涅利—亥维塞层。