沃森·瓦特

人物简介

曾就读于圣安德鲁斯大学，后在丹地大学学院任教。曾从事探索雷暴雨气象工作，1935年在主管国家物理实验室无线电方面的工作期间，他开始从事飞机无线电定位工作，年末已经能对相距112公里的飞机定位，办法是向飞机发射无线电波束，再接收由飞机反射的无线电波，并通过所耗费的时间计算距离。这一成果使他设计出世界上第一个实用雷达系统，成为1940年英国抗击德国的空袭中的决定性因素。他的其它贡献有︰用于研究大气现象的阴极射线探向器；对电磁辐射的研究；用于飞行安全的一些发明。

主要贡献

罗伯特·沃森-瓦特 （Robert Watson-Watt，1892-1973）英国科学家，担任英国国家物理实验室无线电研究室主任，20世纪30年代初曾领导利用无线电波探测电离层的研究。后又开始研制雷达。为英国在不列颠战役获胜立下大功。ROBERT A. WATSON-WATT和A.F. WILKINS先生 1932年，Watson－Watt突然有了无线电测向的想法。后来他和A.F. Wilkins合写了一篇详细叙述无线电检测并且修正、配合雷达。为了得到拨款，两个人在英国进行了第一次演示。利用在Daventry的BBC短波广播站的传送，他们测量到了从Heyford基地的上下飞行在不同区域的轰炸机反射过来的能量。探测达到了8英里。二战期间，沃森-瓦特设计出了世界上第一个实用的雷达警戒系统，有效地抗击了纳粹德国的空袭。1935年4月，Robert Watson-Watt取得英国空防雷达系统的专利。 有许多的科学家和工程师都对在第二次世界大战期间，关系盟军的胜利扮演着极重要角色的雷达系统之发展有所贡献。雷达(Radar是RAdio Detec-tion And Ranging的首字母缩略字)通过发送无线电波，再测量其反射回来的讯号以侦测远方的物体，如飞机或船只。Robert Watson-Watt爵士最先发展出实用的雷达系统，在第二次世界大战期间用来帮助防御英国，是最伟大的雷达先驱之一。雷达系统所需之基本原理于19世纪80年代即已确立，当时的德国物理学家Heinrich Hertz首度制造出无线电波，将其在他的实验室内传送。吝惜30万元美金 葬送日本联合舰队第二次世界大战中，美日海军在太平洋上的较量书写了世界海战史上最惨烈的篇章。然而人们可能不知道，小小的雷达对这场战争的胜负产生了重要影响 。日本海军由于吝惜金钱，错过了先于美国拥有雷达的机会，为最终失败埋下了伏笔。在美国加利福尼亚州的柏卡慈费尔德机场附近，住着一位名叫斯比奇的博士，他是个电学权威，以发明测深仪而闻名国内外。第二次世界大战爆发以后，斯比奇发明了一种通过发送电波捕捉飞机位置和航线的装置，也就是雷达。为了推销自己的发明，他先后与美国陆海军以及民间航空公司进行洽谈，并开价30万美元，但军方和航空公司根本不感兴趣。无奈之下，斯比奇把目光转向了国外。他找到了自己的日本邻居中谷医生，希望中谷能帮忙将装置销往日本。斯比奇对中谷说：“只要有这个装置，飞机在空中的运行状态便可一目了然。假如飞机坠落，也可以确切地知道它坠毁的位置。这对航空公司来说是必不可少的。请你与日本航空公司联系一下。”不久，中谷就和日本海军技术研究所的技师田道一雄取得了联系，并把雷达的参考书、部分图纸和照片送给田道。田道翻阅了雷达的资料，意识到这一发明将给日本海军带来巨大的变化。于是，他把资料送到舰政本部，希望他们能够买下这项发明。然而，舰政本部的研究人员却说：“只有从两点发射电波才能确定飞机的位置，这种从一点发射电波的办法是行不通的。因而，轻率地付出30万美元巨资购买它，我们海军是绝不能容许这样做的。”田道不肯罢休，又向航空本部进谏。航空本部也说：“这种装置是否能制造出来，我们也有疑问。不过从资料看来，它对浅水处的潜艇是有效的。如果能花10万美元买下，是再好不过的了。”随后，这件事情被航空本部搁置下来。一年以后，在田道的再三劝说下，航空本部终于同意花30万美元买下雷达。可是，这部雷达装置已被美国军方买走，结果日本人与这种新式装备擦肩而过。原来，美国谍报机关从英国军方获悉，作为英军的秘密武器，雷达在欧洲战场上发挥了巨大作用，美国决定尽快拥有这种武器。美国军方买下斯比奇的雷达后，很快就将其改造并安装在军舰上。中途岛战役后，美军展开了海上大反攻。随着雷达全面装备舰队，美军取得了越来越多的战果。1942年10月11日夜，号称“东京快车”的日本夜袭舰队，对瓜达尔卡纳尔岛海域的美军发动偷袭，令善于“夜战”的日本海军没想到的是，他们还未发现美舰，就遭到了美舰猛烈的炮火攻击，巡洋舰“古鹰”号沉没，司令官后藤战死，驱逐舰“吹雪”号也被击沉，只有巡洋舰“青叶”号经过奋战勉强脱险，“东京快车”首尝败绩。此后，日本军舰经常在意想不到的情况下遭到打击，特别是日军的潜艇，接二连三地在夜间被击沉。后来，日军终于搞明白，原来是美军的雷达发现了自己的舰队。1944年夏天，日本的军舰上也终于安装了雷达，可为时已晚，日本海军的丧钟已经敲响，面对美军的雷达优势，日本人不禁哀叹：“我们因为吝啬30万美元而葬送了帝国海军”。（来源：《环球时报》）

雷达介绍

定义雷达概念形成于20世纪初。雷达是英文radar的音译，意为无线电检测和测距，是利用微波波段电磁波探测目标的电子设备。组成各种雷达的具体用途和结构不尽相同，但基本形式是一致的，包括五个基本组成部分:发射机、发射天线、接收机、接收天线以及显示器。还有电源设备、数据录取设备、抗干扰设备等辅助设备。 工作原理雷达所起的作用和眼睛相似，当然，它不再是大自然的杰作，同时，它的信息载体是无线电波。 事实上，不论是可见光或是无线电波，在本质上是同一种东西，都是电磁波，传播的速度都是光速C,差别在于它们各自占据的波段不同。其原理是雷达设备的发射机通过天线把电磁波能量射向空间某一方向，处在此方向上的物体反射碰到的电磁波；雷达天线接收此反射波，送至接收设备进行处理，提取有关该物体的某些信息(目标物体至雷达的距离，距离变化率或径向速度、方位、高度等)。测量距离实际是测量发射脉冲与回波脉冲之间的时间差，因电磁波以光速传播，据此就能换算成目标的精确距离。测量目标方位是利用天线的尖锐方位波束测量。测量仰角靠窄的仰角波束测量。根据仰角和距离就能计算出目标高度。测量速度是雷达根据自身和目标之间有相对运动产生的频率多普勒效应原理。雷达接收到的目标回波频率与雷达发射频率不同，两者的差值称为多普勒频率。从多普勒频率中可提取的主要信息之一是雷达与目标之间的距离变化率。当目标与干扰杂波同时存在于雷达的同一空间分辨单元内时，雷达利用它们之间多普勒频率的不同能从干扰杂波中检测和跟踪目标。应用雷达的优点是白天黑夜均能探测远距离的目标，且不受雾、云和雨的阻挡，具有全天候、全天时的特点，并有一定的穿透能力。因此，它不仅成为军事上必不可少的电子装备，而且广泛应用于社会经济发展(如气象预报、资源探测、环境监测等)和科学研究(天体研究、大气物理、电离层结构研究等)。星载和机载合成孔径雷达已经成为当今遥感中十分重要的传感器。以地面为目标的雷达可以探测地面的精确形状。其空间分辨力可达几米到几十米，且与距离无关。雷达在洪水监测、海冰监测、土壤湿度调查、森林资源清查、地质调查等方面显示了很好的应用潜力。

雷达种类

雷达种类很多，可按多种方法分类：（1）按定位方法可分为：有源雷达、半有源雷达和无源雷达。（2）按装设地点可分为；地面雷达、舰载雷达、航空雷达、卫星雷达等。（3）按辐射种类可分为：脉冲雷达和连续波雷达。（4）按工作被长波段可分：米波雷达、分米波雷达、厘米波雷达和其它波段雷达。（5）按用途可分为：目标探测雷达、侦察雷达、武器控制雷达、飞行保障雷达、气象雷达、导航雷达等。相控阵雷达是一种新型的有源电扫阵列多功能雷达。它不但具有传统雷达的功能，而且具有其它射频功能。有源电扫阵列的最重要的特点是能直接向空中辐射和接收射频能量。它与机械扫描天线系统相比，有许多显著的优点。

雷达的历史

1842年多普勒（Christian Andreas Doppler）率先提出利用多普勒效应的多普勒式雷达。1864年马克斯威尔（James Clerk Maxwell）推导出可计算电磁波特性的公式。 1886年赫兹（Heinerich Hertz）展开研究无线电波的一系列实验。1888年赫兹成功利用仪器产生无线电波。1897年汤普森（JJ Thompson）展开对真空管内阴极射线的研究。 1904年侯斯美尔（Christian Hülsmeyer）发明电动镜（telemobiloscope），是利用无线电波回声探测的装置，可防止海上船舶相撞。1906年德弗瑞斯特（De Forest Lee）发明真空三极管，是世界上第一种可放大信号的主动电子元件。 1916年马可尼（ Marconi）和富兰克林（Franklin）开始研究短波信号反射。1917年沃森·瓦特（Robert Watson-Watt）成功设计雷暴定位装置。1922年马可尼在美国电气及无线电工程师学会（American Institutes of Electrical and Radio Engineers）发表演说，题目是可防止船只相撞的平面角雷达。 1922年美国泰勒和杨建议在两艘军舰上装备高频发射机和接收机以搜索敌舰。1924年英国阿普利顿和巴尼特通过电离层反射无线电波测量赛层（ionosphere）的高度。美国布莱尔和杜夫用脉冲波来测量亥维塞层。1925年贝尔德（John L. Baird）发明机动式电视（现代电视的前身）。1925年伯烈特（Gregory Breit）与杜武（Merle Antony Tuve）合作，第一次成功使用雷达，把从电离层反射回来的无线电短脉冲显示在阴极射线管上。1931年美国海军研究实验室利用拍频原理研制雷达，开始让发射机发射连续波，三年后改用脉冲波。