雷达的发明

　　奇迹概览

　　雷达是英文radar（Radio Detection And Ranging的缩写）的音译，这个概念形成于20世纪初。雷达的意思就是无线电检测和测距，它是一种利用微波波段电磁波探测目标的电子设备。正是因为有了雷达，才使得人类的视听范围被扩大，人类的感官变得越来越敏感。而到今天，雷达已被广泛应用于军事及非军事的各个领域。

　　⊙奇迹探秘：

　　1.雷达被广泛应用于我们社会的各个领域，而在自然界中，却有一种生物被称为“活雷达”，它是什么呢？

　　在自然界的生物中，我们可以找到雷达的影子--蝙蝠，它被称为“会飞的‘活雷达’”。蝙蝠一般在傍晚的时候出外觅食，在能见度很低的情况下，它却依然能够飞翔于空中，灵活地避让各种障碍物，并能准确地捕捉到蚊蝇、蛾子等小昆虫。那么它是如何做到的呢？

　　科学家们经过实验证明，蝙蝠主要是靠听觉来发现位于它四周的障碍或者昆虫的。在飞行的时候，它的喉内能够发出一种超声波，这种超声波一旦遇到昆虫或者障碍物，就会被反射回到蝙蝠的耳朵里。这样蝙蝠就能通过声音反射的情况来辨别目标是什么，以及目标距离自己有多远。人们通常把蝙蝠的这种探测方式称为“回声定位”。

　　蝙蝠用回声定位来捕捉昆虫的灵活性和准确性是非常惊人的。有人统计，蝙蝠在几秒钟内就能捕捉到1只昆虫，1分钟可以捕捉十几只昆虫。同时，蝙蝠还具有令人惊叹的抗干扰能力。它可以从满是杂乱无章声音的回声中，辨别出某一种特殊的声音，并能对这种声音进行分析和辨别，从而判断反射的音波是昆虫还是其他物体，甚至它还能分辨出昆虫究竟是否可以食用。

　　走近奇迹

　　第一次世界大战期间，军用飞机的出现，使得一些国家在抵御它的突然袭击方面遇到了很大的困难。因此，一些科学家开始致力于寻找一种可以远距离发现及寻找飞机的仪器，这就是后来的雷达。

　　而雷达的发明则可以追溯到19世纪。1887年，德国科学家赫兹在证实电磁波的存在的时候，发现电磁波在传播的过程中遇到金属物会被反射回来，就如同是镜子反射光一样，这实质上就是雷达工作的原理。但当时的赫兹却并没有想到利用这一原理来做些什么。

　　到了1897年的夏天，俄国的 “无线电之父”波波夫和他的助手雷布金分别在俄国海军的两艘巡洋舰上进行无线电通信试验。在试验中他们发现，当另一艘巡洋舰从这两艘巡洋舰之间驶过时，无线电信号就会中断，接收不到。等船驶过后，两舰之间的通讯又恢复了正常。而且这种因果现象一再发生，这说明电磁波会被金属物体阻挡和反射。美国物理学家和发明家特斯拉在1900年也做了同样试验，并通过试验得出“使用波长很短的无线电波可探测物体的踪迹”的结论，这实际就是现代雷达的原理。

　　尽管不少人已经发现了雷达的工作原理，但是却并没有人将这种原理很好地应用。直到1935年，英国著名的物理学家沃特森·瓦特在前人研究的基础上发明了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1.5厘米的微波，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。为了安全和方便，当时称这种雷达为CH系统。

　　1938年，英国开始用沃特森·瓦特设计的雷达组建世界上最早的防空雷达警网。1939年9月，第二次世界大战爆发时，英国已在东海岸建立起了一个由20个地面雷达站组成的 “本土链”雷达网。这个雷达网在第二次世界大战中给纳粹德国造成了极大的威胁。

　　雷达的优点是不受天气的影响，可以全天候、全天时地进行远距离目标的探测，而且它具有一定的穿透能力。因此，在现代社会，雷达不仅是军事上必不可少的电子装备，同时，它也被广泛应用于社会经济发展和科学研究的各个方面，比如气象预报、资源探测、环境监测，还比如天体研究、大气物理和电离层结构的研究。而以地面为目标的雷达可以探测地面的精确形状，而且它的空间分辨能力可以不受距离影响，能达到几米到几十米，因此，雷达在地质研究及地质调查等方面也显示出很好的应用潜力。

　　随着科学技术的不断飞速发展，雷达技术的不断成熟，它的使用将会越来越广泛，必将在人类社会的各个领域发挥更为广泛的作用。

　　⊙奇迹探秘：

　　2.雷达可以进行如此多的工作，那么它的工作原理又是什么呢？

　　雷达的工作原理和眼睛相似，它的信息载体是无线电波。雷达设备的发射机通过天线把电磁波能量射向空间某一方向，处在此方向上的物体反射碰到的电磁波；雷达天线接收此反射波，送至接收设备进行处理，提取有关这个物体的某些信息，比如目标物体至雷达的距离，距离变化率或径向速度、方位、高度等。

　　3.不同的雷达可以做不同的工作，可见雷达的种类繁多，人类现在所拥有的雷达都有哪些呢？

　　雷达种类很多，可按多种方法分类：

　　（1）按定位方法可分为：有源雷达、半有源雷达和无源雷达。

　　（2）按装设地点可分为：地面雷达、舰载雷达、航空雷达、卫星雷达等。

　　（3）按辐射种类可分为：脉冲雷达和连续波雷达。

　　（4）按工作被长波段可分：米波雷达、分米波雷达、厘米波雷达和其它波段雷达。

　　（5）按用途可分为：目标探测雷达、侦察雷达、武器控制雷达、飞行保障雷达、气象雷达、导航雷达等。

　　（6）相控阵雷达是一种新型的有源电扫阵列多功能雷达，可以直接向空中辐射和接受射频能量是有源电扫列阵最重要的特点，因此这种雷达不但具有传统雷达的功能，而且也具有其它的射频功能。

　　【雷达的构造】

　　尽管各种雷达的具体用途和结构不尽相同，但它们的基本形式是一样的，都包括5个基本组成部分：发射机、发射天线、接收机、接收天线以及显示器。另外还有电源设备、数据录取设备、抗干扰设备等辅助设备。

　　【多普勒雷达】

　　多普勒雷达就是利用多普勒效应进行位置测定、速度测定以及距离测定等工作的雷达。那么，什么是多普勒效应呢？多普勒效应是奥地利科学家多普勒最早发现的，它是当声音、光和无线电波等震动源与观测者以相对速度相对运动的时候，观测者所收到的振动频率与振动源所发出的频率会有所不同的一种现象。而由多普勒效应所形成的频率变化就叫做多普勒频移，它与相对速度成正比，与振动的频率成反比。