第2章 系统组成及工作原理

“雷达”一词源于英文Radar，是英文Radio Detection and Ranging的缩略语，意思是无线电检测和测距。准确地说，雷达通常是指一次雷达。一次雷达通过定向天线向目标辐射高功率电磁波脉冲，并检测来自目标的反射信号，通过测量电磁波往返传播时间完成目标的距离测量，利用天线的方向性完成目标的方位角测量。一次雷达有优点也有缺点：主要优点是对目标没有任何特殊要求，只要目标有合理的反射面，能产生反射信号，就能完成目标的方位角和距离测量；主要缺点是会受到来自地面各种反射物体反射波的干扰，包括天上的云和雨，甚至天空中飞行的鸟类等，需要采取各种措施来消除各种反射物体反射波的干扰。此外，一次雷达不能准确地从同一种类的目标中识别出某一个体目标。

二次雷达克服了以上缺点。在目标上安装一个指定的应答机，二次雷达地面询问站通过旋转的定向天线向目标应答机辐射无线电询问信号，应答机接收到有效询问信号后，通过全向天线发射应答信号，二次雷达地面询问站通过接收到的应答信号完成目标的距离和方位角测量。由于应答机使用与询问信号不同的频率发射应答信号，因此二次雷达克服了来自地面和空中的各种反射信号的干扰。

二次雷达的发射功率比一次雷达小得多，因为只需要克服从地面询问机到目标应答机的单程路径传播损耗，发射功率与电磁波传播距离的二次方成正比，距离增加 1 倍，发射功率就需要增加 4 倍。一次雷达需要克服电磁波往返传播的双程路径损耗，发射功率与电磁波传播距离的四次方成正比，距离增加1倍，发射功率需要增加16倍，一次雷达的发射功率一般为几百千瓦到几兆瓦。二次雷达的发射功率一般为几百瓦到几千瓦，利用较低的成本就可以实现远距离（如 250 海里）的覆盖范围，所需成本仅为一次雷达成本的很小一部分。一次雷达的制造成本比二次雷达高很多，并且体积、质量、功耗都比二次雷达大得多。

二次雷达的主要优点：不但可以完成目标的距离和方位角测量，而且在询问机和应答机之间具有双向数据通信能力，可以得到目标的更多数据，如区分个体目标的飞机识别代码、高度数据等。目标可以向地面询问站回答“我是谁”“我的高度是多少”等问题，在空中交通管制系统的应用中，可以传输飞机无线电故障、飞机受到非法干扰等机上应急信息。二次雷达最典型的应用领域是民用航空和军用雷达敌我识别。

二次雷达敌我识别系统工作过程如图2.1所示。一次雷达发现目标后，向询问机发送触发脉冲；询问机接收到触发脉冲后，向该目标发射频率为1030MHz的询问信号；目标上安装的应答机接收到询问信号后发射一串频率为 1090MHz 的编码应答信号；询问机接收到编码应答信号后，根据应答信号编码判定目标敌我属性。如果是我方目标，则测量该目标的距离和方位角，并将测量结果与获得的目标属性识别结果一起传送给一次雷达，在一次雷达显示器上进行显示。早期的二次雷达敌我识别系统，一般都是在目标的雷达回波上加一个圆弧，表示该目标是我方目标。

二次雷达敌我识别系统是目前世界各国不可缺少的专用敌我识别系统，识别我方目标的概率高、反应速度快、置信度高。但是，与空中交通管制系统中的二次监视雷达相比，二次雷达敌我识别系统的用途、工作方式、工作环境、设备安装条件及相应的配套设备都大不相同。二次雷达敌我识别系统的询问机和应答机安装在各种陆、海、空作战平台上，完成一次雷达发现目标的敌我属性识别。其工作范围必须覆盖配套一次雷达和武器系统的范围，安装条件和工作环境都很恶劣，同时还面临着来自敌方的电磁干扰和电子对抗。所以，二次雷达敌我识别系统的主要功能是识别目标的敌我属性，是一次雷达或作战平台的指挥控制中心不可缺少的配套设备。它的工作方式是，只在需要识别某个目标时才发射询问信号，不需要连续询问，更不需要连续跟踪监视某个目标。

图2.1 二次雷达敌我识别系统工作过程

二次监视雷达安装在机场附近，主要功能是监视飞行航线上飞机的飞行间隔距离和飞行状态，防止飞机发生空中碰撞，保障飞行终端区域飞机进出机场的安全。因此，空中交通管制二次监视雷达的距离和方位角测量精度要求一般比二次雷达敌我识别系统高，经常作为独立的传感器使用，必须对目标进行连续监视，定期更新飞行航迹，为空中交通管制中心提供24h不间断的飞机位置等信息数据，以确保飞机飞行安全。二次监视雷达的工作范围必须覆盖最高飞行高度的视距范围，最大可达方圆450km。二次监视雷达的地址都是经过精心选择的，安装位置和工作环境一般都很好，没有人为的电磁干扰和电子对抗。二次雷达敌我识别系统与二次监视雷达的对比分析如表2.1所示。

表2.1 二次雷达敌我识别系统与二次监视雷达的对比分析