来源 | 雷达信号处理matlab

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雷达可以分为陆基、机载、星载或舰载雷达系统，按照雷达的具体特征可以将其分成多种类别，例如使用连续波的雷达系统，被归类为连续波（CW）雷达。

除此之外，使用时间有限脉冲波形的雷达系统被分类为脉冲雷达。其他雷达系统的分类方法主要是与特定雷达的任务和功能有关，这包括气象、截获和搜索、跟踪、边搜索边跟踪、火控、预警、超视距、地形跟随和地形回避雷达等。

相控阵雷达使用相控阵天线，通常称为多功能（多模式）雷达。相控阵是由两个或更多个基本辐射单元组成的天线。阵列天线合成机械转动的或电子转动的窄定向波束，通过控制馈给阵列各单元电流的相位可以实现电扫描，因此取名相控阵。下图为机载相控阵雷达天线平面图。

图源自网络

历史上，雷达最初作为军用工具进行研发。由于这个主要原因，在第二次世界大战期间及之后，大多数常用雷达系统分类使用了起初由军队使用的字母或频带名称。

这种字母或频带名称也已经作为 IEEE（电气和电子工程师协会）标准。近年来，NATO（北大西洋公约组织）已经采用了一种新的频带名称，其字母更简单。下图给出了与这些频带雷达分类有关的频谱。

图源自网络

高频（HF）和甚高频（VHF）雷达（A 和 B 频带）

在第二次世界大战期间，这些 300 MHz 以下的雷达频带代表了雷达技术的前沿。现在这些频带仅用于预警雷达。这些雷达利用来自电离层的电磁波反射来探测地平面以下的目标，因此它们被称为超视距雷达（OTHR）。

超视距雷达的例子包括下图所示的美国海军的可再定位超视距雷达（ROTHR）以及俄罗斯的“啄木鸟” （Woodpecker）雷达。

美国海军使用的可再定位超视距雷达（图源自网络）

俄罗斯的“啄木鸟”雷达（图源自网络）

通过使用这些低 HF 和 VHF 频带，可以使用高功率发射机。在这些频率上，电磁波的大气衰减很小，并且可以使用高功率发射机来克服。由于较低频率需要极大物理尺寸的天线，所以雷达角测量精度在这些频带上受限，从而限制了雷达的角精度和角分辨率。

其他通信和广播服务通常使用这些频带。因此军用雷达系统可用的带宽很有限，并在世界范围内高度竞争。低频率系统可用于树叶穿透（FoPen）应用及地面穿透（GPen）应用。

超高频（UHF）雷达（C 波段）

UHF 频带用于超长距离的预警雷达（EWR）。例子包括弹道导弹预警系统（BMEWS）搜索和跟踪单脉冲雷达（见下图），截获雷达（PAR）（这是一种超长距离多功能相控阵雷达），以及预警 PAVE PAWS 多功能 UHF 相控阵雷达。

这个频段也用于长距离上的卫星和弹道导弹的跟踪与搜索。近年来，超宽带（UWB）雷达应用使用A到C频带的所有频率。UWB雷达可用于 GPen 应用，也可用于穿墙应用。

图源自网络

L 波段雷达（D 波段）

L 波段雷达主要是用于最远可达 500 千米的远距离军事和空中交通管制中搜索应用的陆基和舰载系统。由于地球曲率，所以探测低高度目标的最大可达距离受限，这些目标可能很快消失在地平面下。

河内交通管制中心雷达（图源自网络）

空中交通管制（ATM）远距离监视雷达如航线监视雷达（ARSR）等工作在这个频段。这些雷达系统相对较大，需要很大的空间。历史上，因为“L”表示大天线或远距离雷达，所以采用了 L 波段这个名称。

S 波段雷达（E 和 F 波段）

大多数陆基和舰载中距离雷达工作在 S 波段。例如，用于空中交通管制的机场监视雷达（ASR），舰载美国海军宙斯盾多功能相控阵雷达（如下图所示）是 S 波段雷达。

图源自网络

这个波段中的大气衰减比 D 波段高，同时它们更易受天气条件的影响。与较低频率的雷达相比，为达到最大探测距离，这个频段中的雷达通常需要相当高的发射功率。

虽然对天气相当敏感，但美国国家气象服务下一代多普勒气象雷达（NEXRAD）仍然使用一部 S 波段雷达，这是因为它可以穿过大暴雨进行探测。

在一些民用机场使用的特殊机场监视雷达（ASR）也处于这个波段，它们可以探测到最远 120千米处的飞机。因为“S”表示较小的天线或较近距离雷达，所以采用了 S 波段这个名称（与 L 波段相反）。

C 波段雷达（G 波段）

许多机动军事战场监视、导弹控制及地面监视雷达系统工作在这个波段。大多数气象雷达系统也是 C 波段雷达。中程搜索和火控军用雷达与精密测量雷达均是 C 波段系统。

C 波段相控阵雷达（图源自网络）

在这个频段中，天线尺寸允许获得很好的角精度和分辨率。工作在这个波段的系统性能受恶劣天气的影响很严重，为了对抗这个影响，系统常采用圆极化天线馈源。

X 和 Ku 波段雷达（I 和 J 波段）

在 X 波段频率范围内（8-12 GHz），波长和天线尺寸的关系要比较低频率波段中好得多。要求好的目标探测能力，同时不能容忍更高频段的大气衰减的雷达系统通常是 X 波段。

美国海基 X 波段雷达（图源自网络）

对于如机载雷达等军事应用来说，X 和 Ku 波段是相对常用的雷达频段，这是因为小天线尺寸提供了很好的性能。因为天线尺寸合适，所以导弹制导系统使用 Ku 波段（I 和 J 波段）。在合成孔径雷达（SAR）中使用的星载或机载成像雷达通常使用这些频段。

K 和 Ka 波段雷达（J 和 K 波段）

这些高频波段受天气和大气衰减的影响严重。因此使用这些频段的雷达限于近程应用，例如警察交通雷达、近程地形回避及地形跟随雷达。

另外，可达到的角精度和距离分辨率比其他波段都高。在 ATM 应用中，这些雷达通常称为地面活动监视雷达（SMR）或机场地面探测设备（ASDE）雷达。

毫米波（MMW）雷达（V 和 W 波段）

工作在这个频段的雷达也受大气衰减的严重影响。雷达应用限制在最多数十米的极近程。在 W 波段中，最大衰减出现在大约75 GHz 和大约 96GHz 处。实践中这两个频率主要应用于汽车工业中，它们使用很小的雷达（约75—76 GHz）作为停车助手、盲点及刹车辅助。

车载毫米波雷达（图源自网络）

毫米波范围实际上一般从 40GHz 甚至更高的频率开始。尽管这个频段很宽，多数毫米波雷达感兴趣的频率位于 94GHz 附近，此处的大气衰减有一个极小值（称为窗口，是指相对于其附近的频率衰减小的区域，94GHz 附近的窗口和整个微波频段一样宽）。

毫米波的优势在于它是采用宽带宽信号的极好场所（有大量的频谱空间）；雷达可使用小的天线得到高距离分辨率和窄波束；敌方难以对军用雷达使用电子对抗措施；它使位于这些频率的军用雷达比低频率的雷达有低的被截获概率。

激光雷达

激光器在频谱的光学和红外区可以产生可用的功率。它可使用宽带宽（极短脉冲）并具有非常窄的波束宽度，而天线孔径比微波段的小很多。

大气和雨的衰减非常高，因此在恶劣天气中的性能十分有限。接收机噪声由量子效应而不是热噪声决定。

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