雷達—科技圈的低調(diào)王者，你真的懂？（上）

一輛自動駕駛汽車，能在日間逆光行駛，或夜色漆黑趕路時時刻警惕到隱匿在暗處的危險。一只智能“手”，可以準(zhǔn)確感知手部殘障人士的意念，幫他輕松抓起一個蘋果。一個安檢門，最短兩秒即可完成人體安檢，讓哪怕是口袋里的一粒紐扣都無所遁形。

這些智能生活中的種種場景，都離不開雷達技術(shù)在背后默默支持。

提起雷達，你的腦海中是不是馬上浮現(xiàn)航母、飛機、軍艦上的那些看起來很“高冷”的大塊頭？雷達的誕生源自軍事需求，但隨著技術(shù)的日臻成熟和社會的發(fā)展，雷達也越來越多地被應(yīng)用于日常生活之中?？罩薪煌ü苤?、氣象預(yù)測、自動駕駛、地質(zhì)探測，甚至懸絲診脈、健康檢測、智能家居……在這個萬物互聯(lián)的智能時代，雷達在生活中無處不在。谷歌第二代 Nest Hub 智能顯示屏嵌入雷達傳感器，甚至可以檢測到睡在它旁邊的人的動作和呼吸模式......

雷達如此神通廣大，憑什么？今天就讓我們來一探究竟。

雷達到底怎樣工作？

自 20 世紀(jì)初，短短 100 多年的時間，雷達就經(jīng)歷了從無到有，從單一到豐富，從機械 到智能的過程。

現(xiàn)代雷達產(chǎn)品種類

哪怕是千年古樹，樹冠雖大，但樹干永遠(yuǎn)是最初的基礎(chǔ)與成長的源頭。不管未來雷達如何發(fā)展，掌握其原理，才握住了其命脈。

01 雷達系統(tǒng)物理組成

俗話說：“先知其形，后會其意，最終得其神”。因此一個事物的物理組成或其形式招法就是入門之基礎(chǔ)。盡管雷達系統(tǒng)的組成日益復(fù)雜，最基本的結(jié)構(gòu)只有五個: 發(fā)射機、接收機、雷達天線、雷達處理器、指示器。  

雷達系統(tǒng)物理組成

雷達發(fā)射機：能產(chǎn)生短時間的高功率射頻能量脈沖，這些無線電能量脈沖可以通過天線發(fā)射到空中。

雷達接收機：能通過天線接收從空中反射回的回波，并做一些簡單處理。比如，接收機首要的處理任務(wù)，就是將接收的微弱回波信號用低噪放做放大處理，否則后級的信號處理機也無法處理這種微弱難以識別的信號。

雷達天線：可以將發(fā)射機的能量信號傳輸?shù)娇罩校瑯?，也可以把空中的能量信號接收回接收機。像常見的脈沖雷達的天線是收發(fā)共用的，所以還需要高速開關(guān)裝置來協(xié)助切換天線的“發(fā)射”和“接收”工作模式。

雷達信號處理機：好比整個系統(tǒng)中的大腦。最主要的目的就是消除一些不需要的信 號雜波、干擾，并加強目標(biāo)產(chǎn)生的回波信號。同時還涉及到一些算法，讓其對雜波(干擾) 和真正目標(biāo)產(chǎn)生的回波做出判決。

指示器：其實就是一個顯示設(shè)備，主要是為了給測試人員一個易于理解的圖像。

如此，一個雷達系統(tǒng)就已然成形了!

02 雷達基本原理：電磁波反射

雷達最根本的目的，就是發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并對其進行“測距”、“測速”和“測角”。 而支持這些功能最基本的原理，說白了，就是電磁波的反射。

電磁波的反射

舉個栗子，如果雷達發(fā)出的電磁波在它的傳播方向上遇到一個目標(biāo)，那么目標(biāo)會將它收到的一部分電磁波反射回去，如果這些被反射的電磁波被雷達的接收天線接收到，就意味著 雷達發(fā)射的傳播方向上存在目標(biāo)。這種被目標(biāo)反射回的能量就稱之為 “回波” 信號。

03 雷達截面積 RCS 

當(dāng)然了，不同的目標(biāo)，對電磁波的接收和反射能力肯定是不一樣的。比如一個雷達在一個位置處，同時監(jiān)測到了一輛大貨車和一輛自行車。由于大貨車的截獲面積更大，接收的電 磁波能量肯定遠(yuǎn)大于自行車，自然反射回雷達的回波功率也會更大。這里反射體(大貨車、自行車)的截獲面積，就稱之為雷達截面積 RCS。