頻率與波長的關(guān)系

首先，與“雷達(dá)波長”不得不說的關(guān)系就是頻率，這也是大家都知道的一個關(guān)系：波長越長，頻率越低；波長越短，頻率越高；波長與頻率的乘積是固定值光速。

天線孔徑和增益與波長的關(guān)系

我們知道天線的孔徑大小和增益都會受到波長的制約，且看公式：

其中，G表示天線增益，Ae表示天線有效孔徑。從上圖公式可以直觀的看出，在天線有效孔徑大小相同的情況下，較短波長，可以獲得較大的天線增益，成平方的反比關(guān)系；而要獲得同樣的天線增益值，天線有效孔徑與波長的平方成正比關(guān)系，也就是波長越短，需要的天線有效孔徑越小，所以想小型化需要利用更高的頻率。

例如，同樣都想達(dá)到40dB的天線增益，X波段需要的有效孔徑不到1m2，而UHF波段的雷達(dá)需要數(shù)百平方米的天線孔徑。所以，我們常見的機(jī)載火控雷達(dá)通常是X波段，而UHF反隱身雷達(dá)總是具有很大的塊頭。

雷達(dá)發(fā)射功率與波長的關(guān)系

由于波長對天線孔徑尺寸的影響，也會間接影響到雷達(dá)的發(fā)射功率，因為雷達(dá)的發(fā)射功率會在很大程度上受到電壓梯度和散熱要求的限制。因此，毫不奇怪的是米波雷達(dá)可以發(fā)射數(shù)兆瓦的平均功率，而毫米波雷達(dá)僅可達(dá)到數(shù)百瓦。當(dāng)然，雷達(dá)功率并不是說能多大就需要做到多大，而是綜合考慮探測距離、重量、成本等因素。甚至是發(fā)射功率也可以自適應(yīng)控制，在探測到目標(biāo)后便減少到僅需的功率用以跟蹤目標(biāo)。

雷達(dá)波束寬度與波長的關(guān)系

從上述公式可以看出，獲得較窄的波束寬度，需要較短的波長和較大的天線尺寸，這與天線增益的公式是對應(yīng)的，因為窄的波束會帶來高的增益。

空間拓展損耗與波長的關(guān)系

其中自由空間的損耗單位是dB，常數(shù)32.45是在距離單位是km和頻率單位是MHz情況下計算出來的。波長越短，頻率越高，空間拓展損耗越大。除了發(fā)射功率，空間拓展損耗大也是毫米波相比于米波雷達(dá)作用距離較近的一個原因。

大氣損耗與波長的關(guān)系

大氣損耗是指電磁波和大氣中的水蒸氣和氧氣分子共振情況下產(chǎn)生的衰減，在10GHz以下一般忽略不計，但是隨著更高頻率的使用，其影響就不可忽略了，大氣損耗與雷達(dá)頻率(波長)的關(guān)系如下圖：

從上圖可以看出雖然有很大衰減， 但還是存在一些窗口可以利用，例如汽車?yán)走_(dá)常用的24GHz/77GHz頻段，另外還有35GHz以及94GHz頻段附近的毫米波雷達(dá)。從上圖還可以看出大氣中的云和雨也會對電磁波產(chǎn)生較大影響。

中場休息，文末還有圣誕禮物！

那么，不同的雷達(dá)“波長”會對雷達(dá)系統(tǒng)產(chǎn)生哪些影響，雷達(dá)具備哪些特性？

波段劃分

我們常說的S波段、X波段的波段劃分方法源于二戰(zhàn)時期，由歷史演變而來，很不規(guī)范。后來，又有了規(guī)范的A/B/C...的劃分方法。雷達(dá)波段代表的是發(fā)射的電磁波波長(頻率)范圍，一般情況下，長波(低頻)的波段遠(yuǎn)程性能好，易獲得大功率發(fā)射機(jī)和巨大尺寸的天線；短波長(高頻)的波段一般能獲得精確的距離和位置，但作用范圍短。

P波段（A/B/C）

頻率在1GHz頻率以下，由于通信和電視等占用頻道，頻譜擁擠，一般雷達(dá)較少采用，只有少數(shù)大型的地面預(yù)警雷達(dá)和天波超視距雷達(dá)采用這一頻段。使用這些較低的頻率，更容易獲得大功率的雷達(dá)發(fā)射功率，電磁波的空間拓展損耗也遠(yuǎn)低于使用較高頻率；

但是，較低的頻率需要具有非常大的物理尺寸的天線，限制了角度的分辨性能，并且?guī)捹Y源有限也限制了距離分辨力。目前，這些頻段正在復(fù)蘇，這是因為隱身技術(shù)在極低的頻率下并不具有期望的隱身效果，因此具有反隱身的作用。另外，超寬帶（UWB）雷達(dá)的新技術(shù)也在使用該波段。

L波段（D）

該頻段經(jīng)常傳輸具有高功率，寬帶寬和脈沖內(nèi)調(diào)制的脈沖，是遠(yuǎn)程地對空警戒雷達(dá)的首選；另外，空中交通管制（ATM）遠(yuǎn)程監(jiān)控雷達(dá)工作在這一頻段；這個頻段對于遠(yuǎn)程探測衛(wèi)星和洲際彈道導(dǎo)彈也是具有吸引力的。

我國的SLC-7雷達(dá)就是工作在L波段，采用多項最新雷達(dá)技術(shù)，作用距離遠(yuǎn)、測量精度高、抗干擾能力強(qiáng)，并兼具目標(biāo)類型分辨和敵我識別能力。該雷達(dá)采用兩維相掃、方位機(jī)掃體制，全數(shù)字有源相控陣體制，具備對常規(guī)空氣動力目標(biāo)，隱身飛機(jī)、巡航導(dǎo)彈、空地導(dǎo)彈以及臨近空間等目標(biāo)的探測能力?？蔀檫h(yuǎn)程防空反導(dǎo)作戰(zhàn)提供預(yù)警、目標(biāo)指示、跟蹤制導(dǎo)。還可對付目標(biāo)無人機(jī)、火炮和火箭彈目標(biāo)等。

S波段（E/F）

該頻段的雷達(dá)系統(tǒng)需要比在較低頻率范圍內(nèi)要高得多的發(fā)射功率，來達(dá)到大的作用距離，是遠(yuǎn)程探測和三坐標(biāo)（距離/方位/俯仰）精確測量的折中，例如美軍“宙斯盾”的AN/SPY-1系列艦載雷達(dá)等。另外，也可用于空中交通管制的機(jī)場監(jiān)視雷達(dá)以及機(jī)載報警和控制系統(tǒng)。

C波段（G）

在該頻帶中有許多手持戰(zhàn)場監(jiān)視、導(dǎo)彈控制和地面監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)，具有中短距離。 天線的尺寸提供了極好的精度和分辨率，但是惡劣天氣條件的影響將會非常大。雖然該波段兼具S和X波段的特性，但是一般優(yōu)先選用S或者X。

X波段（I/J）

在該頻帶，所使用的波長和天線尺寸之間的關(guān)系明顯優(yōu)于較低的頻帶，這是軍事應(yīng)用中一個相對受歡迎的雷達(dá)頻段，對于機(jī)動及輕量要求高而對作用距離的要求不高時是非常有意義的，例如AN/APG-77/81等機(jī)載雷達(dá)。

由于其可用帶寬較寬，天線尺寸較小，因此該頻段對于軍事電子情報和基于合成孔徑雷達(dá)（SAR）的空間或機(jī)載成像雷達(dá)也是很受歡迎的。

雷達(dá)對頻段的選擇依據(jù)主要有：作用距離的需求、天線尺寸的限制、多維信息的分辨性能、傳輸衰減情況、可用的帶寬資源、工藝和成本、當(dāng)然還要重點考慮雷達(dá)的用途和使用場景等等。這些依據(jù)中有些是相關(guān)的，有些是相互制約的，雷達(dá)波段的選擇是經(jīng)過各項因素利弊權(quán)衡后的擇優(yōu)結(jié)果。