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微波技术课系列讲座 March 2003

微波技术发展历史回顾

微波技术历史发展回顾



微波的定义

• 按照国际电工委员会（IEC）的定义，微波（Microwaves）是“波长足够短，以致在发射和接收中能实际应用波导和谐振腔技术的电磁波”。这个定义实际上主要指分米波、厘米波、毫米波三个波段。

• 微波技术的历史，如果从1936年波导传输实验成功算起．至今已有六十多年了。无论在理论上还是在实践上，微波科学技术已相当成熟，并拥有庞大的从业入员队伍。

• 英国物理学家J．C．Maxwell干1862年提出了位移电流的概念，并提出了“光与电磁现象有联系”的想法。

• 1865年，Maxwell在其论文中第一次使用了“电磁场”（electro一magnetic field）一词，并提出了电磁场方程组，推演了波方程，还论证了光是电磁波的一种。一百多年来的事实证明，建立在电磁场理论基础上的微波科学技术，对入类生活产生了极其巨大的影响。



微波科学技术的早期历史




• 1885年，H．Hertz到德国Karlsruhe高等工业学校任物理学教授．并从事电磁波方面的实验，以确定 Maxwell理论的正确性。 1888年至 1889年，Hertz在德文科学刊物（Annalen der Physik）上发表了三篇文章，提到他产生并辐射出去的波长有：4.8m，4～5m，2.8m,66crn，58cm等，即分布在米波和分米波段。另外，他曾把2m长的锌板弯成抛物往面形状，把振子放在焦线上，以此证明电磁波的直线进行性质和可聚焦性质；因此，Hertz发明了抛物反射面天线。

• 上世纪末，物理学家们解决了未来微波的传输工具问题。J．J．Thomson在其著作中预言了圆波导（1893年），难能可贵的是他给出了有限导电壁波导的初步理论。 Lord Rayleigh则更全面地分析了未来的矩形波导和圆波导的理论基础（1897年）。1910年。D.Hondros和P.Debye给出用介质圆柱导波的原理；对此，H．Zahn（1916）年，（）．Schriever（于1920年）发表了有关的实验。




• 美国贝尔研究所（BTL）的G．C．Southworth，早在1920年就仔细观察了水槽中的波，思考了导波问题。1931年他进行了高频实验。1933年，在美国有波长15cm的信号源可用了，他加紧了实验波导线的建设。1936年3月，他宣布波导传输实验成功——实验线路长260m，是直径12.5cm的圆形青铜管，传输的波长是9cm。1938年2月1日，美国IRE举行了关干波导的学术报告会，表演了四种重要的模式。2月2日，IRE又举行了关于喇叭天线（由波导开口逐步扩大而成）的报告和演示会，自此以后，微波（Microwaves）成为一个热门话题。1938年，美籍华入朱兰成（L．J．Chu）在（Jour．Appl．Phys．）杂志上发表了题为“椭圆形中空金属管子里的电磁波”的文章，是关于椭圆波导的第一篇论文。今天，椭圆波导已广泛应用在微波中继站、卫星地球站等领域。




• 也是在 1938年，美国斯坦福大学（University of Stanford）的W．W．Hansen教授发表了关于谐振腔（当时叫 Rumbatron）的想法。并且，他指导 Varian兄弟（R． Varian和 S． Varian）利用谐振腔对电子束进行速度调制，从而发明了双腔速调管（Klystron），解决了在厘米波段产生小功率振荡的问题。

• 磁控管（Magnetron）的发明和发展具有更大意义。1921年，A W．Hull在（（Phys．Rev．》杂志上最旱对此作了探讨。1924年，在德国和捷克也有入作了些研究。1936年6月，我国学者曾昭抡教授率北京大学参观团访日，曾去大版帝国大学理学部参观，看到了日本（）Cobe教授研制的磁控管，能产生的最短波长是6cm。

• 1940年7月，英国伯明翰大学（University of Bermingham）的J．T．Randall和 A．H．Boot发明了多腔磁控管（multi－cavity magnetron），迅即送往美国BTL作全面测试，证明正是磁控管打开了通往“厘米波、大功率”的道路。




• 1940年初夏，Samuel Bush写信给罗斯福（F．D．Roosevelt）总统，建议成立专门机构研制战争中急需的雷达（RADAR）。6月3日，总统在白宫接见他，只谈了15分钟就确定下来。国防研究委员会（National Defence Research Committe）的负责入就是麻省理工学院（M．l．T．）的校长、诺贝尔奖获得者K．P．Compton，他决定就在MIT成立辐射实验室（Radiation laboratory），全力进行雷达的研制。当时英国人达到的水平是，在10cm波长上产生10kw的脉冲功率。辐射实验室后来能做到：波长降到1cm，脉冲功率升为400kw。

• 但是，要研制出雷达需要多方面的工作。在美国，除BTL负责改进和生产磁控管以外，西屋（Westing House）公司负责设计脉冲发生器，SPerry公司负责设计扫描天线，通用电气公司（GE）负责设计接收机，等等。这样，40年代初就有厘米波脉冲雷达在美国诞生。




• 辐射实验室干1941年正式成立，到1945年共有3800入（其中1800入是科技人员）。到1991年6月MIT举行该所成立50周年纪念活动时．仍活在世上的只有300人。在这支队伍中，有 8人曾荣获诺贝尔奖，例如 I．I． Rabi（在 1944年），N。 Ramsay（在 1989年）等。中国学者鲍家善教授应邀参加了50周年纪念活动，他是1943年加入辐射实验室的。

• 雷达的原意是 Radio Detection and Ranging（无线电侦察与测距），开始时不是采用微波。第二次世界大战初期，英国的海岸雷达站使用波长为12m，许多站联合组成低空搜索网。这种系统有两大缺点，首先是误差大，它曾把入侵德机的数目多报了三倍；其次是天线尺寸太大，雷达站易受攻击。

• 1939年秋，纳粹德国装备一种雷达，波长为2．4m，可担任搜索海、空目标的任务。1940年夏，德国人给部队装备了分米波雷达（0．53m），其电波集束性好，可以指挥高炮射击，曾击落过在云层之上飞行的英机。此外，还可以引导夜航战斗机。英国于1942年才开始生产厘米波机载雷达，地面情形可清晰地显示在飞机机舱中的荧光屏上。




• 1941年12月7日晨，位于夏威夷瓦胡岛北部山头上的防空警戒雷达站中的两名士兵，于7时 2分看到荧光屏上有一群亮点；他们测量了距离——不到 250km，方位是北偏东 3度。 7时25分，距离缩短到 100km。到 7时 39分，由于距离太近，显示器上看不到日本飞机了。 7时 53分，日本指挥官从高空轰炸机上用无线电发出了“虎、虎、虎”信号，表示突袭成功。……美国人虽有了雷达，却因高级官员的糊涂麻痹而遭受沉重打击。……第二次世界大战中，雷达的应用遍及陆地、海上、空中，对微波工业是极大的刺激和推动。仅就美国而言，到1945年微波与雷达工业的规模已超过了战前的汽车工业！



微波科学技术的应用和发展



微波科学技术的应用和发展

• 自1945年以来的半个世纪中，微波科学技术表现出巨大的应用价值，非常活跃而充满生命力。例如，

• 雷达的诞生与成熟（1939一1945年）；• 射电天文学大发展（1946—1971年）；• 卫星通信及卫星广播的建立与普及（1964年以后至今）；• 微波波谱学与量子电子学的巨大进步（1944年以后至今）；• 微波能利用及微波医学的发展（1947年以后至今）；等等。

• 下面我们从几个方面叙述微波科学技术的应用与发展。



1 微波中继通信• 对于幅员辽阔、地形复杂、水灾多发的国家（如中国），微波通信的优越性非常突出。第一条微波中继通信线路是美国于1948年建立的；从纽约到波士顿，中间设7个站，可传送480路电话及1路电视。这时的技术称为“模拟微波”。……美国后来大力发展称力“数字微波”的技术。

• 到80年代末仅美国电话电报公司（AT＆T）就拥有4GHZ、6GHZ的微波站3000多个。实际上，美国有70％的站是采用数宇技术的。……日本于1954年开通东京到大版的4GHZ微波中继线路，后来又陆续使用5GHZ、6GHZ、2GHZ、乃至11GHZ、15GHZ等频段。日前，已使用亚毫米波段的20GHZ于东京、大贩、横滨等城市。

• 近年来有一个动向，即美国把原来广泛使用的2700路设备（“模拟微波”）拆除后，出口到中国。我国引进后可取代原来的600路设备，改装后成为“数字微波”设备，应用于地区通信。



2 卫星通信• 1945年，英国科幻作家 Arthur C．Clarke提出，如把飞行器发射到离地球赤道高 36000km处的空中，它可同步于地球自转速度运行，从地面看是固定不动的。通信卫星，实为高悬天上的微波中继站，但其通信距离远，通信质量不受气候影响，覆盖面积大，具有极大的优越性。

• 1964年成立国际卫星通信组织（International Telecomrnunication Satellite Organization,即INTELSAT）。

• 1965年发射了1号国际通信卫星，寿命仅1．5年。而1988年由美国发射的VI号卫星的首颗，寿命可达14年。卫星通信，过去主要用6／4 GHz（C波段），少数用14／11GHz（K波段）；而1988年发射的卫星侧重30／20GHz（Ka波段）。另外，从INTELSAT—V卫星开始，电波传送采用双圆极化频率复用（frequency reuse）体制，使通信容量增加一倍.



3 雷达• 到1943年，在美国已投产的雷达有上百个型号，厘米波磁控管的生产数以万计。雷达工业极大地促进了微波工业的发展。从二战以后到现在，半个世纪的过程中雷达的应用已十分普遍，并产生了许多新技木。

• 就雷达波段而言，UHF用于超远程警戒；L波段用于远程警戒、空中交通管制；S波段用于中程警戒、机场交通管制、远程气象观测；C波段用于远程跟踪、机载气象观测；X波段用于远程跟踪、导弹制导、测绘、机载攻击；KU波段用干地形测绘、卫星测高度，等等。

• 今天，雷达的新技木有：连续波雷达、脉冲多普勒雷达、脉冲压缩雷达、合成孔径雷达、相控阵雷达、捷变频雷达等。例如，美国的空中预警指挥机E—8A，1989年研制成功，全称为“联合监视与目标攻击雷达系统飞机”，其上装有美国最新型的AN／APY—3雷达，是X波段合成孔径相控阵雷达。又如，法国空军于1983年起开始装备的优秀战斗机“幻影2000”．装有性能先进的RDI脉冲多普勒火控雷达。雷达当然不限于军用；1994年美国将用航天飞机上先进的图像雷达研究地球表层。1994年7月国内报道，在成渝高等级公路施工中，对于大断面隧道的施工成功地使用了地质雷达探测技木。



4 射电天文学研究• 1933年．美国入G Reber制作了直径9.5m的抛物面天线装在院子里，日夜扫描天空。这是世界上第一架射电望远镜。1940年，Reber发表了第一张射电天图。1945年底，刚从军队复员的英国物理学家B．Lowell带着两辆军用雷达车来到一个叫做Jodrell Bank的地方，开始了战后最早的微波射电天文研究。他观测到流星雨的雷达回波。1950年，Jodrell Bank建成直径66.5m的射电望远镜，观测到仙女座大星云（M31）的射电辐射。1957年建成的可转动射电望远镜直径76.2m,重达2000ton，10月里成功地跟踪了前苏联发射的第一颗人造地球卫星；1960年又为美国宇航器提供了跟踪、测量、控制。76米射电望远镜成为美国科学界、工业界的骄傲。射电望远镜越做越大。1963年美国建成的抛物面直径达305m（固定式），而1971年原西德建成的抛物面直径达 100m（可转动式），它们在很长时期内保持着这方面的世界冠军。

• 今天。射电天文学已发展到令人惊异的高水平。例如，德国波恩以南40km的100m直径射电望远镜，正对银河、星际气体、超新垦进行研究。美国哈佛大学的META系统．从1985年起即对外星生命信息作大规模的探查。



5 电磁波隐身

• 飞行体的雷达可检测性是用 RCS这个指标表示的．原文为 Radar Cross Section，译作雷达反射截面。美国B一52轰炸机的RCS约100m2，B—1轰炸讥约10m2。改进后的B1—B型仅有l m2。在海湾战争中大显身手的F—117A隐身战斗机的RCS竟低到0.01m2以下！它的隐身

奥秘有三个方面，首先是采用多平面多角体结构，角形平滑面向各个方向散射掉来波波束；其次是大量使用轻质复合吸波材料及防护涂层；最后是严密屏蔽飞机自身的波辐射。因此，F— 11 7A凡乎是雷达发现不了的。……此外，美国已开始研究隐身舰船和隐身坦克。



6 多频道微波分配系统• 微波技术的发展与人民生活关系密切，－个例子是用作大城市中心电视台有线电视服务

• 的“多频道微波分配系统”（Multi—channel Microwave Distribution System，简称MMDS）。

• 1983年，美国联邦通信委员会（FCC）批准用2．5～2．69GHZ作为MMDS波段，成为这一系统进入实用化的标志。这种系统的待点是“无线发射、有线入户”．其投资比传统的有线电视（CATV）低得多。具体说，电视及调频立体声广播节目由发射塔用微波发射，用户用网状微波天线接收后，经过下变频器变到V／U频道，通过解码器可收看、收听。这一技术在西方国家已相当完善，如美国Comband 公司、英国Marcorni公司的均较著名。北京有线电视台采用的正是MMDS，其设备是从Marcorlli公司购进的。



7 微波理论研究• 微波理论是建基于 Maxwell电磁场方程的求解的基础上的，同时也应用经典的电路理论和方法，只不过赋于后者以新的含义。在这方面，S．A．Schelkunoff”’作了极突出的贡献；从30年代到50年代，他的论文遍布导波理论、天线理论、基础电磁场理论的各个领域，以致我们称他为“二十世纪的Maxwell”都不过份。

• 4 0年代末到5 0年代初，突出的成就是美国的《辐射实验室丛书》（Radiation laboratory Series）[16]，奠定了微波技术进一步发展的理论基础。

• 第二个理论研究的高潮是在80年代，例如美籍华裔戴振择博士（也是美国工程科学院院士）对并矢 Green函数的贡献’，乃是公认的成就。另一位美籍华人吴大俊则提出了 EM missile effect，即电磁导弹效应[18]．是指用瞬态时域信号激励天线时电磁波传播规律改变（在远区不按球面波规律衰减、而是较之慢甚至任意慢）的现象。原在中国科学院电子所、现在美国哈沸大学的沈浩明也对此做了出色的工作。



我国在微波科枝方面的迸展简况

• 在美国国防研究委员会（NDRC）的决定下，1940年11月在麻省理工学院（MIT）成立了前已提及的辐射实验室。这是雷达技术的发源地。前辈科学家如朱兰成、鲍家善、葛庭熔、王明贞，都在辐射实验室工作过。这可以说是中国人最早投身微波事业的一批。

• 几十年来，中国逐步建立了自己的微波工业，包括：微波电子

管、微波半导体器件、微波元件、雷达、导航设备、微波测量仪器等方面的制造业．逐步形成较完整的体系。实际上，仅在50年代就建设起一批微波工厂；而在理论上，鲍家善、林力干、黄宏嘉、吕保维。李嗣范等知名学者就已积极地展开研究；他们当中有的已故，多数入仍活跃在我国的科学工作岗位上。

• 下面简介近年来我国专家取得的突出成就：



1 微波管• 微波管的主要发展方向是：更高频率、更大功率、更好的谱纯度。在这方面的突出成就可例举如下；1978年．全国科学大会把特别成果奖授予中科院电子所，以表彰“毫米波反射速调管系列”的完成，其频率达22～60GHZ。其次，同一单位的“卫星行波管”成果，于1985年获国家科技进步一等奖。又如，成都电子科技大学高能所于1991年工月鉴定了一项成果——3cm相对论返波管，功率达90MW，已成功地在自由电子激光器中用作泵源。再如，1992年1月鉴定了成都电子科技大学研制的4cm波段二次谐波回旋管，功率大干70kw，是国内波长最短的回旋管。

• 电子工业部第12研究所是专门研究微波管的研究所，近四十年中取得了许多成果。例如，80年代初研制了大功率回旋管，早已在中国科学院等离子体研究所安装应用。又如，该所研制的栅控双模行波管于1992年获国家科技进步二等奖，井被评为该年度全国电子科技十大成果之一。



2 微波系统及装置• 航天部一院1980年完成的船载双频段（P、C）自跟踪遥测站，于

1984年获国家科技进步一等奖。般天部504所于1984年完成的微波统一载波地面跟踪测试系统，曾用于跟踪东方红2号卫星，获国家科技特等奖。1984年由清华大学完成的S波段捷变频雷达，获国家发明一等奖。由电子部768厂、北京大学合作完成的项目“微波辐射计及环境保护应用”．1987年获国家科技进步一等奖。



3 射电天文探测

• 从70年代起，我国建立了三大射电天文设备。首先是建在密云县的米波综合孔径望远镜，由28个直径9m的抛物面网状天线组成，工作频率为232MHz、327MHz。其次，建在南京紫金山天文台的毫米波射电望远镜，直径13．7m，频段是22GHz、。它安装在青海省海拔3.2km的地方，采用致冷的低噪声前端（FET）系统。最后，上海天文台的厘米波射电望远镜，直径25m，主要用于甚长基线干涉测量（VLBI）。



4 尖端、前沿课题研究

• 我国专家积极开拓有意义的尖端前沿课题。例如，中科院物理所与南京大学在研究微波超导方面做了开拓性的工作；在低Tc超导体方面已研制波长8 mm的接收机，在高Tc超导体、YBCO方面已研制成薄膜和微波超导接收机器件。又如．多年来上海科技大学在介质谐振器方面做了大量工作，已制成小固态化高Q、高稳定滤波器和振荡器，复盖频率从UHF达94GHZ；所用材料除一般钛酸钡电子陶瓷外，还可用淡蓝宝石。上海天文台准备将其用于原子频标。



我国民用微波事业发展

• 我国微波事业的发展与人民生活。良息相关个举数例即可证明。一是微波炉的生产已具相当规模，在上海无线电26厂等工厂已建立起生产流水线。二是微波医疗事业陆续展开；自1978年我国第一台微波针灸仪诞生[30]，并率先采用了微带振荡技术以及测量了微波功率在针刺时从生物体内的反射[31]，有关的研究取得了长足的进展。例如，电子部12所生产了近200台微波热疗仪，在国内五个城市建立了热疗中心，又开展了微波治癌。该所与清华大学合作研制了独创性的驻波加速器．4Mev医用加速器正在推广使甲。再如，中科院电子所于两年前研制成功的MHP～93A微波前列腺治疗机[32]，采用915MHZ频率，输出功率达60W以上。微波与人民生活相结合的第三个方面，是每晚有亿万观众观看的电视国际新闻，其信号是由北京卫星地面站从太平洋卫星、印度洋卫星接收下来，传送到CCTV 而实现的。



高功率微波

• 近年来，高功率微波作为一种新技术而受到关注，它是指工作频率工～300GHZ，输出功率超过100MW的电子器件与设备，记为HPM。所谓定向能武器，其攻击效果取决于能量的大小，而不像常规武器那样依赖于弹壳爆炸碎片的杀伤力。其次，它的进攻速度近于光速，敌方根本没有拦截时间。这种利用单一、强大微波脉冲摧毁敌方电于系统的方式，可以使敌方失去通信联络与控制能力，雷达失灵，导弹失效，计算机误码，是非常独特的作战方式。当然，强大的微波束也可使敌方人员受伤害，如皮肤烧灼、脑惊厥、失去知觉等。

• 70年代以来，美国一直在研究所谓“微波武器”。1984年美国国防部的定向能发展计划，包括了高能激光、粒子束和高功率微波（HPM）三个方面。

• 为了获得HPM，采用了相对论电子束产生大功率微波振荡或放大，主要的高功率微波源有回旋管，自由电子激光器，回旋自谐振脉泽（CARM），相对论返波管、行波管、速调管、磁控管和虚阴极振荡器等。现阶殷 HPM功率输出已达到 15～ 20GW水平，我们必须注视这方面的进展。例如，美国在虚阴极振荡器方面的水平，1GHZ时峰功率可达20GW，接近武器的要求。另外，俄罗斯的几个大型科研机构，也大力开展了HPM方面的研究。



隐形飞机军舰

• 对电磁波隐身的飞机，设计制造的关键是它的形状和所用材料。到1993年12月中旬，美国B—2隐形轰炸机已飞行326架次，飞行试验时间达1537h。因而，1994年1月起陆续将B—2交付使用。与此同时，经过十余年努力美国军舰“海影号”于1993年4月11日作了首次试验。该舰长约53m。，宽23m。，排水量560ton，表面涂料重2．5～4ton。隐形军舰的出现，可能标志着海上作战的一个新时期的开始。



中国的第一艘隐形战舰167号“深圳”舰



毫米波技术

• 波长 10～ lmm的电磁波称为毫米波，它能以低损耗穿过云雾和烟尘。如果避开 O2和 H2O气体吸收所造成的高衰减区域（如 22、60、118、183GHZ附近），其优点是十分突出的。毫米波天线容易实现窄波束和高增益；或者说，在同样的束宽和增益条件下可把天线尺寸大大减小。当然，f<100GHZ时在加工方面间题不大（故常用70GHZ、95GHZ）；但在更高的频段，加工、设备、工艺、测试技术方面都遇到许多困难。尽管如此，国外正在发展100GHZ以上的频段，例如140、220、280GHZ。毫米波最引入注目的应用是汽车防撞雷达和军用车辆（坦克、装甲车）之问的识别装置。此外，还可建立卫星间通信、城市内短距离通信等。



毫米波技术的应用

• 毫米波是介于微波与光波之间的电磁波,通常毫米波频段是指30～300GHz,相应波长为1～10mm 。目前绝大多数的应用研究集中在几个“窗口”频率,包括35、45、94、140、220GHz和三个吸收峰(60、120、200GHz频率上)。

• 毫米波电子系统具有如下特性:• ·小天线孔径具有较高的天线增益;• ·高跟踪精度和制导精度;• ·不易受电子干扰;• ·低角跟踪时多径效应和地杂波干扰小;• ·多目标鉴别性能好;• ·雷达分辨率高;• ·大气衰减“谐振点”可作保密传输。



毫米波技术的特点

• 由于这些特性,毫米波主要应用在结构小、重量轻、分辨力高、作用距离近和具有良好多普勒处理特性的场合。与微波相比,毫米波受恶劣气候条件影响大,但分辨力高，结构轻小;与红外和可见光比，毫米波系统虽没有那样高的分辨力，但通过烟雾灰尘的传输特性好。

• 军事上的需要是推动毫米波系统发展的重要因素。目前毫米波在雷达、制导、战术和战略通信、电子对抗、遥感、辐射测量等方面得到了广泛应用。

• 毫米波雷达的优点是角分辨率高,频带宽,多普勒频移大和系统体积小,缺点是作用距离受功率器件限制大。目前大多数火控系统和地空导弹制导系统中的跟踪雷达均已工作在毫米波频段。




• 实际的精密跟踪雷达多是双频系统,即一部雷达同时工作于微波频段(用于搜索、引导,精度较低)和毫米波雷达(跟踪精度高、作用距离近),两者协同工作，可取得较好的效果。如美国海军研制的TRAKX双频精密跟踪雷达即有一部9GHz、300kw的反射机和一部35GHz、13KW的发射机及相应的接收系统，共用2.4m抛物面天线，已成功地跟踪了距水面30m高的目标,作用距离可达27km。双频还具有一个好处,毫米波频率可作为隐蔽式工作,提高了雷达的生存能力。

• 炮位侦察雷达用于精确测定敌方炮弹的轨迹,从而推算出敌方炮兵阵地的位置。由于雷达体积小(可人背、马驮)、角跟踪精度高,抗干扰和低截获,常采用3mm波段的雷达,发射机平均输出功率在20W左右。




• 用于跟踪弹、炮的搜索、跟踪两位一体雷达,搜索部分采用X波段,跟踪部分采用毫米波(8mm),例如改进的“空中卫士”综合火控雷达,具有很好的低角跟踪性能和抗干扰性能。

• 为了有效跟踪掠海飞行的小型高速导弹(巡航导弹),舰炮火控系统的跟踪雷达也有使用毫米波段的趋势,如:美国挑战者SA-2舰载火控跟踪雷达采用M(20-40GHz)波段，英国30型舰载火控跟踪雷达也使用了毫米波段。




• 空间目标识别雷达的特点是使用大型天线以获得成像所需的角分辨率、高天线增益和大功率发射机以保证足够的作用距离,一部35GHz的空间目标识别雷达的天线口径达36m。用行波管提供10KW的发射功率，可以拍摄远在16Km处的卫星照片;一部工作在94GHz的空间目标识别雷达的天线口径为13.5m,采用回旋管输出20KW的发射功率,可对14.4Km远处的目标进行高分辨率的摄像。

• 现代直升机的空难事故中,飞机与高压架空电线相撞的事故占相当高的比率,因此直升机防撞雷达需要采用分辨率极高的毫米波雷达或激光雷达,实际上多用3mm雷达。这种雷达技术还可用于车辆防障和空中交会。




• 由于毫米波制导兼有微波制导和红外制导的优点。在大气层内，毫米波四个主要传输窗口(35、94、140、和220GHz)虽较微波对云、雨引起的衰减要大一些,但毫米波系统体积小,重量轻、易于高度集成化,而且频带宽,分辨率高，敌方难于载获,抗干扰性能强;较之红外则分辨率差一些,但通过烟、雾、灰、尘的能力强,具有较好的全天候战斗能力。因此，毫米波制导系统已成为精确制导的主要发展方向之一,特别是寻的制导系统。国外许多导弹的末制导采用了毫米波制导系统。例如,休斯公司研制的“黄蜂”反坦克导弹工作在94GHz，“幼畜”和海法尔以及“SADARM”等导弹和火箭弹上都使用35GHz的导引头。目前正在发展的毫米波成像技术及毫米脉冲多普勒导引头和红外焦平面探测器合成的双模导引头,使导引头具有真正全天候条件下“打了不用管”的功能。用于21世纪的超音速巡航导弹(ATACCM)、超音速反舰导弹(ANS)、先进反幅射导弹(ARRM)、先进反舰导弹(AASM)等都采用了毫米波技术在内的复合制导。




• 由于毫米波雷达和末制导系统的发展,相应的电子对抗手段也发展起来了。目前现役的多数雷达侦察/告警系统,如WJ-2740(美)、Wi927(美)、APR(V)A(美)的频率覆盖范围均已扩展到0.5～40GHz。据报导,美国电子对抗的部份雷达侦察设备频率覆盖可达3KHz～100GHz,并向300GHz发展。雷达告警设备频率已扩展到40～60GHz,北约正在研制一种车载毫米波告警设备,频段为40～140GHz。此外,通信侦察频段覆盖10KHz～毫米波段,通信干扰也将覆盖10KHz～60GHz。

• 在微波范围内已成功实用的电子干扰技术,如箔条和反雷达伪装，在毫米波频段则效果不佳,因为用于35GHz以上的箔条偶极子实在太小。因此要想有效地对抗毫米波雷达干扰需要研究新的方法,目前投放非谐振的毫米波箔条和气溶胶对敌方毫米波雷达波束进行散射是一种手段。




• 军用毫米波通信是战场环境下很有发展前途的通信手段，它具有波束窄、数据率高、电波隐蔽、保密和抗干扰性能好、开设迅速、使用方便灵活以及全天候工作的特点。军用毫米波通信主要应用有:远(空间)近(大气层)距保密通信,快速应急通信,对潜通信,卫星通信,星际通信,微波干线上下山的走线和电缆中断抢通设备等。

• 毫米波通信美国处于领先地位。目前30-40GHz的设备已实用，如美国Norden公司研制、工作频率在36～38.6GHz的AN/GRC-209短程视距通信设备,用于点对点数据传输。英国宇航公司与马可尼公司制造的skyNETIV卫星通信系统,载有4个X波段，2个UHF和一个EHF的转发器。美Milstar“战术战略中继卫星系统”由6颗星组成,上行频率为44GHz,下行频率为20GHz,星际通信频率为60GHz。地面近距离(如前沿阵地)也使用60GHz频率是为了保密通信，如美国雷声公司研制的TMR-2设备。

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