雷达定义、基本组成、分类方式及发展历程回顾

百年发展，雷达发展迈入新态势。

雷达，指用无线电方法发现目标并测定其空间位置，也被称为“无线电定位”。雷 达是利用电磁波探测目标的电子设备，发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此 获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。基本 功能为目标探测、目标分类识别以及目标参数测量。

雷达的主要结构包括为发射机系统、组件开关、接收器系统、信号处理系统、天线 系统、雷达电源组成。其中收发系统、信号处理系统和天线系统为核心结构。

发射机系统：通过触发脉冲产生器、调制器及预调制器、磁控管三部分，调整功率 产生特定脉冲波形。 天线系统：实现雷达微波信号的径向发射与接收，微波传输部件实现了天线与收发 机的连接。相控阵雷达通过 T/R 组件负责信号的发射和接收并控制信号的幅度和相位， 从而完成雷达的波束赋形和波束扫描。 收发系统：检测并接收目标发反射波段，并且传递给后续信号处理系统进行处理。 信号处理系统：通过 ADC 信号转换器，将来自接收机的模拟信号转化为数字信号 并传输到电脑上进行处理，从中获得目标位置和速度信息。 主机系统：在信号处理机在分析获得目标信息后，可视化目标信息，同时进行参数 估计、目标跟踪以及数据记录。在雷达收发信号过程中，芯片的信号处理流程至关重要，每一个芯片在不同的环节 处理流程都决定了下一个环节的信息质量。

在发射信号时，基带处理芯片将数字信号发送给射频收发芯片，射频收发芯片收到 信号后，需要将基带可识别的数字信号即通过高速高精度 ADC/DAC 芯片进行数模转换， 再经过混频、滤波，继续传送给终端射频前端芯片将信号进行放大，然后交给天线发射。 在接收信号时，终端射频前端芯片将天线接收到的微弱信号进行放大，然后交给射 频收发芯片，射频收发芯片再对信号进行逆处理，再由 ADC-DAC 芯片将模拟信号转换 为数字信号，并且传送给基带进行译码。

常见的雷达分类方式有以下几种：1）按扫描方式分类 2）按作雷达用途分类 3）按 信号形式分类 4）按测量目标的参数分类 5）按角跟踪方式分类角跟踪方式 6）按采用 的技术和信号处理方式分类。此外，雷达装载位置可以分为机载、舰载、星载等。

雷达先后经历了二次世界大战、新军事革命、冷战军备竞赛等不同历史时期，在理 论、体制、方法，应用上迭代。宏观上来看，目标多样化，环境复杂化，任务多元化三 大外部环境因素推动雷达技术发展。目标多样化，促使雷达向多功能、数字化方向发展， 平台向临近空间和空间平台延伸；更复杂环境需求，促使雷达体制演化，工作频段拓展、 带宽增大；多元任务化使得雷达加强隐蔽性，改善抗干扰和反隐身性能。

发展历程划分为四个阶段：1）上世纪初-上世纪 30 年代，基础雷达出现，初露锋 芒。2）上世纪 30 年代-上世纪 60 年代，战争催化，应用拓展大放光彩。3）冷战对峙， 技术理论发展，相控阵雷达、脉冲多普勒雷达、合成孔径雷达三足鼎立。4)20 世纪军事 信息化时代，雷达依据集成化和数字化两个特征共同发展，多维创新。

信息处理数字化发展，硬件集成度提升，双管齐下雷达迭代：观测视角覆盖增加。雷达占据空间位置从一点布局，衍生出双点、多点布局，形成 了双多基地雷达。预期将向分布式雷达和立体网格雷达演化。 通道构型数字化演变。雷达通道占据空间位置配置方式向数字化发展，由传统连续 分布、平面共型阵列，逐步衍生为多通道多波形传输控制。传统相控阵雷达衍生出接收 DBF、数字阵列雷达（DAR）和正交波形 MIMO 雷达等。 信号处理升维。由早期的窄带、单频、单极化逐步向宽带、多频段、多极化演变。 采用频率捷变、极化捷变、多极化等技术，在更宽频域范围和多极化域中有效地观测目 标与环境的差异，以改善雷达的目标检测、低仰角跟踪、反侦测抗干扰等性能。 硬件集成度提升。宽禁带半导体技术突破使得真空管器件逐渐被固态器件替代。固态 器件具有更好的性能(GaAs,GaN,SiC)、更低的成本，可以实现微波单片集成电路、片上系统以及片上雷达等。

相关技术革命推动雷达技术飞跃发展：70 多年技术发展中，新概念和基础理论对雷达能力拓展决定性先导作用。 信号处理技术发展过程中，匹配滤波、模糊函数、最佳检测、卡尔曼滤波等基础理 论，奠定了雷达波形设计信号数据处理基础；集成电路、数字处理等技术，为实现脉冲 压缩、成像处理、自动检测跟踪以及雷达系统的数字化，提供关键技术手段。 功率器件更新迭代过程中，行波管、固态发射、数字发射接收技术显著改善雷达目 标探测能力。 此外，新式理论不断出现，1960 年收发相参技术、波束形成与控制、合成孔径成像 处理等理论奠基了相控阵雷达、合成孔径雷达等发展框架。

未来雷达仍保持数字信息化迭代发展。智能化探测和网格化探测的基础理论，将为 可能出现的智能雷达和立体网格雷达的发展起到先导作用。宽禁带半导体可以显著增大 固态器件功率，大幅提高雷达系统的探测威力和可靠性；超常电磁材料、纳米电子技术、 微机电技术可能带来未来雷达新模式。