在第一次世界大戰(zhàn)期間，出現(xiàn)了軍用飛機。一些科學家開始想方設(shè)法，希望研制一種遠距離尋找飛機的儀器。

蝙蝠回聲定位的精確性和抗干擾能力，對于人們研究提高雷達的靈敏度和抗干擾能力，有重要的參考價值。

靠回聲測距和定位的蝙蝠只發(fā)出一個簡單的聲音信號，這種信號通常是由一個或兩個音素按一定規(guī)律反復(fù)地出現(xiàn)而組成。當蝙蝠在飛行時，發(fā)出的信號被物體彈回，形成了根據(jù)物體性質(zhì)不同而有不同聲音特征的回聲。然后蝙蝠在分析回聲的頻率、音調(diào)和聲音間隔等聲音特征后，決定物體的性質(zhì)和位置。

1887年，德國科學家赫茲，證實電磁波的存在，并且發(fā)現(xiàn)電磁波在傳播的過程中遇到金屬物會被反射回來，就好像用鏡子可以反射光一樣。但在當時，赫茲并沒有想到利用這一原理來進行無線電通訊試驗，通訊就中斷了。幾分鐘后，又恢復(fù)了正常。這種現(xiàn)象連續(xù)出現(xiàn)幾次。起初，他以為是機器出現(xiàn)了故障，后經(jīng)檢查，一切正常。于是，他觀察了外部的情況，發(fā)現(xiàn)一艘輪船正通過兩艘軍艦之間，等船駛過后，兩艦之間的通訊又恢復(fù)了正常。他憑著自己敏銳的感覺，立刻意識到，就是這只船在經(jīng)過兩艦之間時擋住了無線電波。他由此想到，如果在海上、航線上設(shè)置無線電通訊設(shè)備，就可以利用電波探測到海上目標。但令人遺憾的是，他沒有將此想法付諸實踐。直到1922年，美國科學家根據(jù)這個設(shè)想，在海上航道兩側(cè)安裝了電磁波發(fā)射機和接收機。當有船只經(jīng)過時，通過電波馬上就可以測出。這就等于在海上設(shè)置了一道看不見的警戒線。不過，這種裝置仍然不能算是嚴格意義上的雷達。

圖62　雷達

1935年，英國著名的物理學家，沃特森?瓦特在此基礎(chǔ)上發(fā)明了一種既能發(fā)射無線電波，又能接收反射波的裝置，它能在很遠的距離就探測到飛機的行動，這就是世界上第一臺雷達。

這臺雷達能發(fā)出1．5厘米的微波，因為微波比中波、短波的方向性都要好，遇到障礙后反射回來的能量大，所以探測空中飛行的飛機性能好。為了安全和方便，當時稱這種雷達為CH系統(tǒng)。經(jīng)過幾次改進后，1938年，CH系統(tǒng)才正式安裝在泰晤士河口附近。這個200公里長的雷達網(wǎng)，在第二次世界大戰(zhàn)中給希特勒造成極大的威脅。

隨后，英國海軍又將雷達安裝在軍艦上，這些雷達在海戰(zhàn)中也發(fā)揮了重要作用。雷達不僅運用在軍事上，還可用來探測天氣，查找地下20米深處的古墓、空洞、蟻穴等。隨著科學技術(shù)的進步，雷達的運用也越來越廣泛。

知識鏈接

雷達的工作原理

雷達所起的作用和眼睛相似，當然，它不再是大自然的杰作，同時，它的信息載體是無線電波。事實上，不論是可見光或是無線電波，在本質(zhì)上是同一種東西，都是電磁波，傳播的速度都是光速C，差別在于它們各自占據(jù)的波段不同。其原理是雷達設(shè)備的發(fā)射機通過天線把電磁波能量射向空間某一方向，處在此方向上的物體反射碰到的電磁波；雷達天線接收此反射波，送至接收設(shè)備進行處理，提取有關(guān)該物體的某些信息（目標物體至雷達的距離，距離變化率或徑向速度、方位、高度等）。

測量距離實際是測量發(fā)射脈沖與回波脈沖之間的時間差，因電磁波以光速傳播，據(jù)此就能換算成目標的精確距離。

測量目標方位是利用天線的尖銳方位波束測量。測量仰角靠窄的仰角波束測量。根據(jù)仰角和距離就能計算出目標高度。

測量速度是雷達根據(jù)自身和目標之間有相對運動產(chǎn)生的頻率多普勒效應(yīng)原理。雷達接收到的目標回波頻率與雷達發(fā)射頻率不同，兩者的差值稱為多普勒頻率。從多普勒頻率中可提取的主要信息之一是雷達與目標之間的距離變化率。當目標與干擾雜波同時存在于雷達的同一空間分辨單元內(nèi)時，雷達利用它們之間多普勒頻率的不同能從干擾雜波中檢測和跟蹤目標。