雷達是什麼時候發明的

時間 2021-08-11 16:16:43

1樓:北京理工大學出版社

大家都知道在夜間飛行的蝙蝠,它的喉部能發出超聲波,這種超聲波遇到蚊蟲或飛蛾等障礙物時能反射回來,它再用耳朵來接收這個回波訊號。蝙蝠有這種能力,而人卻沒有,但是人們通過巧妙地利用電磁波,可以更準確地發現目標和更精確地測量距離,而完成這個任務的裝置就是雷達。

利用電磁波探測目標是在20世紀30年代出現的。2023年1月,德國蓋碼公司的魯道夫·庫諾,從蝙蝠產生超聲波來獲得資訊這一生物現象中受到啟發,經過幾年的艱苦努力,終於研製成功了早期的雷達。這種雷達實際上就是一種特殊的無線電裝置,它能向空間發射電磁波,這種電磁波遇到目標時便反射回來,雷達根據電磁波往返的時間及發射時的方位角和仰角,能迅速計算出目標的距離和位置,並在監視器上顯示出目標的特徵。

2023年,英國的一位科學家在對地球大氣層進行無線電回波訊號研究時,偶然發現熒光屏上有一串明亮的光點,他經過反覆試驗和研究,證實了這是附近某一大樓對電磁波反射的回波訊號。這個意外的發現,使他萌發了用無線電回波來探測移動目標的設想。2023年由沃森·瓦特和其他英國電氣工程師研製了第一部用於探測飛機的雷達,當時探測的距離雖然只有幾十千米,但其意義很大,從此開闢了用電磁波探測和定位的發展道路。

早期的雷達只能發現目標和測量目標的距離,所以把它叫做“無線電發現和測距”,人們取這句話英文字的開頭幾個字母構成一個新詞“radar”,中文的譯音就是“雷達”。

在第二次世界大戰中,雷達技術得到了廣泛的應用和迅速的發展。在大戰開始階段,作戰雙方都用雷達來預報對方飛機的入侵情況。比如,2023年8月,在納粹德國征服了歐洲大陸後,準備佔領英國。

為此希特勒親自制定了代號為“海獅”的作戰計劃,出動了近千架飛機向英國進發。然而,他沒有想到的是,德軍第一次偷襲都被英國空軍攔截,僅在2周內德軍就損失飛機600多架。希特勒妄圖佔領英國的計劃失敗了。

為什麼英軍能對德軍進行準確的打擊呢?原來英國人在沿海地帶建造了許多雷達站,用它來預報來犯的德國飛機的數量、航向和距離,從而及時採取了防禦措施,使德軍遭到了慘敗。這是第一次在實戰中使用雷達。

再比如,在“珍珠港事件”之前,美**隊也設有雷達站,還發現過來犯的日本飛機,但美國指揮官太大意了,結果耽誤了時間,使來犯的日本飛機對珍珠港襲擊成功,把駐守在珍珠港的美國太平洋艦隊的主力,打了個稀巴爛。這時。輕視雷達作用的美國人才從迷夢中猛醒過來,但為時已晚。

在雷達用於空防之後不久,在**上也安裝了雷達,這對海軍的戰術產生了重大的影響。英**艦利用自己在使用雷達搜尋目標方面的優勢,即使在風大浪高、天空漆黑的夜晚,也能發現和追擊德國的戰艦。所以在第二次世界大戰後期,德軍被擊沉的艦船和潛艇的數目迅速增加。

到2023年,英國普遍使用了雷達,僅在9月份一個月內,就摧毀德國潛艇64艘,使德**隊受到了很大的創傷。

在第二次世界大戰後期,雷達又與**操縱系統相結合,使雷達也具備了攻擊性。炮兵部隊使用了這種雷達之後,不僅能自動搜尋、跟蹤目標,而且還能攻擊目標,從而大大提高了火炮的命中率和炮兵的戰鬥力。

也是在第二次世界大戰的後期,一種新的敵我識別系統用於雷達,使雷達又具有了識別敵我月標的能力。有的雷達還能隨著環境和目標的變化,自動調整自己的工作狀態,使雷達的威力更大了。

第二次世界大戰以後,雷達開始被廣泛地用於經濟建設中。

在陸地上,利用雷達發射的電磁波,測量物體運動的速度;測量風速和風向;預報臺風和暴雨;在機場用雷達實現現代化管理和排程等。

在高空中,利用雷達發射的電磁波,幫助高速飛行物飛越崇山峻嶺;雷達與電視技術相結合,能使飛行員在自己的熒光屏上形象地看到目標的形狀和環境的影象;雷達與天文學相結合,形成了“射電天文學”,用雷達發射的電磁波,可以探測流星的餘跡,並推算出120千米以內的大氣溫度、密度、風向等。2023年,用雷達發射出的電磁波,為飛船在月球上著陸選定了合適的登陸點。

在地下,利用探地雷達發出的電磁波,能夠準確地探查出地球的斷層、空間、陷落等地殼結構的缺陷。它利用滲入到地下的電磁波和反射回波進行分析,可以探得地面以下20米範圍內的地層情況,從而可以預防地陷滑坡和堤壩崩塌等災難性事件,還可以用它來探查地下古物或金屬礦藏等等。

隨著科學技術的不斷進步和經濟建設的迅速發展,雷達的應用領域還在進一步擴大。現在人們已經普遍認識到,雷達是幫助人類認識世界和觀察宇宙奧祕不可缺少的工具,雷達在經濟建設領域中也發揮著重要的作用。所以,人們形象地稱雷達是“高階偵探”,是人類的好朋友。

說了這麼多雷達的好處,你可能會著急地想到:雷達到底是如何工作的呢?怎麼會有這麼大的本領呢?現在我們就來簡單地談談這方面的問題。

雷達的基本組成包括三個部分:發射機、接收機、天線。開始時將接收機關閉,把發射機開啟,由發射機產生一定形式的高頻電磁波(超短波或微波),經發射天線按特定的方向輻射出去。

然後再將發射機關閉,把接收機開啟,這時原來的發射天線就變成了接收天線。當電磁波在空間傳播途中遇到目標時,就有一部分高頻電磁波會反射回來,接收天線就會把這個訊號接收下來並且輸入到接收機中。觀察人員就可以在接收機的輸出端來判斷有無目標以及目標的性質。

電磁波從發射機發出到接收機收到反射回來的電磁訊號所需的時間,再乘上電磁波的速度(即光速:30萬千米/秒),就是電磁波在雷達和目標之間的往返距離。然後再被2除,所得結果就是所測量的目標的距離。

利用天線的方向性或者利用雙波束天線系統,就可以測量出目標的角位置。

多普勒效應是人們常遇到的一種自然現象。比如,當你站在鐵路旁邊時,迎面飛馳過來一列鳴笛的高速火車,這時你會聽到汽笛的聲調變高;當火車遠離而去時,你又會聽到聲調變得低沉;而聽到靜止的火車鳴笛時,則聲調不變。這說明聲波的頻率(聲調的高低)會因波源與觀察者之間的相對運動而改變,這種現象就叫做多普勒效應。

雷達發出的超高頻電磁波也具有這種性質,利用電磁波的多普勒效應,人們就可以測量出目標是向著雷達站運動還是揹著雷達站運動,並且可以計算出其速度的大小。

按輻射電磁波的型別及其功能的不同,雷達可分為多種型別,不同型別的雷達有著不同的用途。對此我們簡單介紹如下:圓錐掃描雷達。

這種雷達的天線為特殊形狀,它轉動時在輻射空間形成一個圓錐形的覆蓋區。這種雷達整體結構簡單;主要用於測量目標角位置和角度的自動跟蹤,曾廣泛地用於高射炮火的控制。它的缺點是隻能跟蹤較慢的目標,同時也有一定的誤差。

單脈衝雷達。它只需發射一個電磁波脈衝訊號,就能實現對目標角度的定位和自動跟蹤。它的優點是精確度高,抗干擾能力強。缺點是結構複雜,使用起來有所不便。

三座標雷達。它可以在幾個方面同時確定目標的位置,主要用於空中警戒方面。這種雷達對電磁波的波束形式要求嚴格,必須有多路接收裝置,所以結構自然也就比較複雜了。

合成孔徑雷達。它利用運載工具的有規律運動,依次在不同位置上發射相干的電磁波脈衝訊號,然後對一連串回波訊號進行處理併合成,所得結果解析度高,適合於在高空飛機和衛星上使用。它的缺點是發射功率較小,對訊號噪聲比要求高。

相控陣雷達。它由很多個輻射單元在空間排列構成,通過技術上的特殊處理,能實現輻射電磁波束的空間掃描。能靈活地實現同時對多批量、多目標的搜尋和跟蹤,它主要用於警戒和跟蹤。

其優點是探測速度快,抗干擾能力強,功能多,測量距離遠,可以達3700千米。因此它的用途非常廣泛,被稱為雷達家庭中的“驕子”。它的缺點是結構複雜,造價高,裝置龐大而難以隱蔽。

雖然這樣,但由於它的優點特別突出,目前仍是雷達技術發展的一個重要方向。

按雷達所在的位置來分。有地面防空雷達,用於警戒敵方侵襲;機載雷達,它能搜尋地面防空雷達所看不到的目標,而且不易遭到敵方襲擊;艦載雷達,它的個頭雖小,但“能力”很強,被稱為是“特種雷達”。此外,還有專門為天氣預報服務的氣象雷達等等。

以上這些雷達的效能和特點,都是用控制天線電磁波束的空間掃苗運動得到的。因此,掌握電磁波的輻射特性和有關的規律,是瞭解雷達特定功能進而使用雷達為人類服務的關鍵。

2樓:沒想好叫啥名呀

2023年多普勒(christian andreas doppler)率先提出利用多普勒效應的多普勒式雷達。 2023年馬克斯威爾(james clerk maxwell)推匯出可計算電磁波特性的公式。 2023年赫茲(heinerich hertz)研究無線電波的一系列實驗。

2023年赫茲成功利用儀器產生無線電波。 2023年湯普森(jj thompson)對真空管內陰極射線的研究。 2023年侯斯美爾(christian hülsmeyer)發明電動鏡(telemobiloscope),是利用無線電波迴聲探測的裝置,可防止海上船舶相撞。

2023年德弗瑞斯特(de forest lee)發明真空三極體,是世界上第一種可放大訊號的主動電子元件。 2023年馬可尼( marconi)和富蘭克林(franklin)開始研究短波訊號反射。 2023年沃森瓦特(robert watson-watt)成功設計雷暴定位裝置。

2023年馬可尼在美國電氣及無線電工程師學會(american institutes of electrical and radio engineers)發表演說,題目是可防止船隻相撞的平面角雷達。 2023年美國泰勒和楊建議在兩艘**上裝備高頻發射機和接收機以搜尋敵艦。 2023年英國阿普利頓和巴尼特通過電離層反射無線電波測量賽層(ionosphere)的高度。

美國布萊爾和杜夫用脈衝波來測量亥維塞層。 2023年貝爾德(john l. baird)發明機動式電視(現代電視的前身)。

2023年伯烈特(gregory breit)與杜武(merle antony tuve)合作,第一次成功使用雷達,把從電離層反射回來的無線電短脈衝顯示在陰極射線管上。 2023年美國海軍研究實驗室利用拍頻原理研製雷達,開始讓發射機發射連續波,三年後改用脈衝波。 2023年法國古頓研製出用磁控管產生16釐米波長的撜習窖捌鰏,可以在霧天或黑夜發現其他船隻。

這是雷達和平利用的開始。 2023年1月英國w.瓦特在索夫克海岸架起了英國第一個雷達站。

英國空軍又增設了五個,它們在第二次世界大戰中發揮了重要作用。 2023年馬可尼公司替英國加建20個鏈向雷達站。 2023年美國第一個**雷達xaf試驗成功。

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