第318章雷达测距宇宙地球人类三篇

雷达测距技术: 在20世纪雷达测距技术实现了米级绝对距离测量这一进展主要依赖于以下几个关键技术的发展： 1. 脉冲雷达技术（1930s1940s）原理：通过发射短脉冲信号并测量回波时间差计算距离（距离=光速×时间/2）。

精度提升：窄脉冲（微秒级）和高速计时电路将精度提高到米级。

例如二战时期英国Chain Home雷达的测距精度约为100米而后期改进的军事雷达（如美国SCR584）可达10米内。

2. 调制技术（1940s1950s）频率调制连续波（FMCW）雷达：通过线性调频信号解算距离克服脉冲宽度限制对慢速目标精度可达1米以下常用于民用领域（如高度计）。

3. 高稳定时钟与信号处理（1960s1970s）原子钟：提供纳秒级时间基准减小计时误差。

数字信号处理（DSP）：FFT等算法提升回波信号分辨率实现亚米级精度。

4. 合成孔径雷达（SAR1970s后）虽主要用于成像但运动补偿技术间接提升了测距精度。

5. 军用与民用应用军事：火控雷达（如美国AN/APG68）的测距精度达13米。

民用：航空雷达高度表（如无线电高度表）在30米内误差可小于0.5米。

技术挑战与解决大气影响：湿度和温度对光速的微小影响需校正。

噪声抑制：匹配滤波器和相干积分技术提高信噪比。

总结 20世纪中后期通过脉冲压缩、高精度定时和数字处理技术雷达在近距离（如千米内）的绝对测距精度逐步达到米级满足军事、航空和工业需求。

脉冲雷达: 脉冲雷达技术详解脉冲雷达（Pulse Radar）是20世纪雷达测距的核心技术之一通过发射短时高频脉冲并接收目标反射的回波利用时间差计算距离。

其发展历程和技术特点如下： 1. 基本原理测距公式： \\[ R = \\frac{c \\cdot \\Delta t}{2} \\] \\( R \\)：目标距离 \\( c \\)：光速（~3×10? m/s） \\( \\Delta t \\)：发射脉冲与回波的时间差关键参数：脉冲宽度（τ）：决定最小可测距离（\\( R_{min} = c \\cdot \\tau / 2 \\)）。

脉冲重复频率（PRF）：影响最大无模糊距离（\\( R_{max} = c / (2 \\cdot PRF) \\)）。

峰值功率：提高探测距离但受硬件限制。

2. 技术演进 (1) 早期脉冲雷达（1930s1940s）典型应用：二战期间英国“Chain Home”雷达（1935年）。

工作频率：2030 MHz（短波）测距精度约100米。

脉冲宽度：微秒级（如10 μs）测距分辨率为1.5 km（\\( R_{min} = 1500 \\ \\text{m} \\)）。

(2) 窄脉冲与高精度（1940s1950s）技术进步：磁控管（Microwave Band 110 GHz）提升频率缩短脉冲宽度（纳秒级）。

美国SCR584雷达（1944年）：频率：3 GHz（X波段）测距精度：±25米后期改进至±10米。

(3) 脉冲压缩技术（1950s1960s）挑战：窄脉冲需要高瞬时功率难以实现。

解决方案：线性调频（Chirp）或相位编码发射长脉冲但通过信号处理压缩。

例如：脉宽10 μs压缩后等效1 ns分辨率从1.5 km提升至0.15 m。

(4) 数字信号处理（1970s后）高速ADC与FFT：精确测量回波时间抑制噪声。

现代军用雷达（如AN/APG77）：测距精度可达±1米（近距离目标）。