《無人機反制技術概論》教案授課班級班級人數授課教師授課序號4授課類型授課課時4授課章節名稱3.1雷達教學目標知識目標1.了解雷達2.了解電磁波譜3.了解各種軍用雷達的作用教學任務1.雷達2.電磁波譜3.各種軍用雷達情感目標1.培養勤于思考，舉一反三的學習習慣；2.鼓勵學生積極參與活動，激發起學生的學習動機和興趣；3.通過小組討論，培養良好的團隊合作精神。教學重點雷達電磁波譜各種軍用雷達教學難點教學方法講授法、討論法、演示法教學過程組織教學課前提問無人機反制的前提是什么？雷達是干什么的？導入新課四、教學內容：無人機反制已經成為各國低空經濟保障和防空作戰的焦點，而有效、精準、快速的探測是無人機反制的前提.雷達——“無線電探測和測距”，羅伯特·沃特森·瓦特是蘇格蘭物理學家，他在1935年發明了雷達，能夠預警德軍轟炸機對倫敦的狂轟濫炸,約翰·蒂爾是美國工程師，他在1936年獨立發明了雷達;中國物理學家束星北，被稱為“中國雷達之父”——因為他有一顆愛國心，他一度放棄了自己的研究課題，改為研究無人駕駛飛機、無人駕駛艦艇和激光、雷達等武器，并于1945年成功研制出了我國第一部雷達。雷達就是利用電磁波(電磁波是電磁場隨時間變化產生的波，它可以由帶電粒子在加速運動的過程中發射變化的電磁場通過電磁波輻射能量和動量，電磁輻射會對發出電磁波的粒子產生輻射反作用)探測目標的電子設備，雷達發射電磁波對目標進行照射，并接受其回波，由此獲得電磁波發射點的距離（方位、高度及徑向速度）。雷達就是像探照燈一樣，雷達發射一束電磁波，碰到物體以后反射回來，被接收機接收到，于是就能探測到物體。想象一下：你站在一片廣闊的空地上，手里拿著一個手電筒，向四周照射，當手電筒照射的光線遇到物體時，光就會被反射回來，進入你的眼睛。雷達的工作原理和這個手電筒的例子非常相似，只不過雷達用的是電磁波（不可見的光），而不是可見光。雷達系統通常由幾個關鍵部分組成：發射機、天線、接收機和信號處理器。發射機負責產生強大的電磁波，這些電磁波通過天線被發射到空中，就像手電筒的光束一樣，當這些電磁波遇到目標物體時，比如一架飛機或一輛汽車，它們會被反射回來，形成回波信號。這些回波信號就像手電筒的光線被物體反射回來一樣，進入雷達的接收機。接收機接收到這些信號后，會進行放大和處理，最終通過信號處理器，提取目標的信息：位置、速度等。要想讓雷達“看見”目標，可不是那么簡單的事情。這取決于雷達的靈敏度，也就是它探測目標的能力。如果目標物體的反射面積大、距離近，那么回波信號的強度就會很大，雷達就很容易發現它。這就像你在晚上用手電筒照射一個近處的物體，光線會很強，你一眼就能看到它。反之，如果目標物體的反射面積小、距離遠，那么回波信號的強度就會很弱，雷達就需要更高的靈敏度才能探測到它。這就像你在晚上用手電筒照射一個遠處的物體，光線會變得很弱，你可能需要仔細尋找才能看到它。電磁波譜，按?波長從長到短?（頻率從低到高）的順序排列為：

?無線電波→微波→紅外線→可見光→紫外線→X射線→γ射線?。?無線電波?

波長最長（頻率最低），主要用于通信、廣播等。微波?

波長介于無線電波與紅外線之間，常見于雷達、微波爐等應用。?紅外線波長比可見光長，主要與熱輻射相關，廣泛應用于遙控、夜視技術等。?可見光?

波長范圍約400-700納米，是人眼可感知的電磁波段。?紫外線?

波長比可見光短，具有較高能量，可用于殺菌、熒光效應等。?X射線?

波長極短，穿透力強，常用于醫學影像和材料檢測。?γ射線?

波長最短（頻率最高），能量最大，源于核反應或天體物理現象。6.雷達的工作步驟（1）發射信號——雷達天線發射一束定向的無線電波，通常以脈沖形式發送。（2）捕獲回波——當無線電波遇到目標物體時，一部分能量會反射加雷達接收天線。（3）計算距離——通過測量發射和接收之間的時間差，可以計算出目標物體的距離。7.雷達確定方向通過天線陣列和波束形成技術，雷達可以確定目標物體的方向（方位角和仰角）。雷達分類：分為軍用雷達、民用雷達二大類。（1）軍用雷達1）預警雷達遠距離搜索雷達，一般都采用12兆瓦以上的超高發射功率、高幾十米，寬幾百米以上的電動掃描天線陣列，工作頻率在超高頻(UHF)和甚高頻(VHF)波段，用以減少大氣收的損耗;其作用距離可達幾千米，再配上相應的高性能計算機數據處理系統，能在搜索的同時跟蹤100—200個目標，主要用來發現遠、中、近程彈道導彈，測定其瞬間位置、速度、發射點和彈著點等關鍵參數。2）反炮兵雷達——雷達反應速度極快，通常在對方發射炮彈后，數秒鐘內，將對方發射的火炮進行定位。①反炮兵雷達的工作原理——雷達需要借助炮兵計算機，通過計算機，推算出炮彈的彈道飛行曲線，來確定對方的火炮位置。②“辛柏林”雷達的主要用途是定位迫擊炮，通過各項數據，可以通過敵人炮彈的落點，測算出敵人火炮陣地的精確位置，引導我軍火炮精準打擊；由于“辛柏林”雷達造價昂貴，我國從英國一共只引進了4臺“辛柏林”雷達，在對越兩山輪戰期間，“辛柏林”雷達起到了至關重要的作用；越南軍隊的火炮與相比我軍相比，在加農炮和榴彈炮方面有不小的差距，但他們的迫擊炮用的很好；越南軍隊的武器底子比較薄，重火力有限，大部分越南軍隊部隊都只有相對廉價的迫擊炮。不過熟能生巧，用了幾十年的迫擊炮，倒真讓越南軍隊用出門道來了，他們的炮兵機動性強，準度高，個個都是打迫擊炮的好手；在戰場上，我軍和越南軍隊展開炮轟對決。我軍在火力強度和炮彈數量上都占據著優勢，但越南軍隊憑借超高的準確度，也給我軍也造成了不小的傷亡和損失。越南軍隊的火炮陣地十分隱蔽，我軍一時難以找到，只知道大致的方向；所以我軍必須捕捉到越南軍隊火炮陣地的具體位置，再實施精確打擊。而幫助我軍做到這一點的，就是“辛柏林”雷達；其雷達的定位和校射精度高，越南軍隊的迫擊炮只要一發射，雷達就能捕捉到信息，并測算出越南軍隊火炮的具體位置。我軍的火炮部隊就能依靠“辛柏林”雷達提供的參數，對越南軍隊實施精準打擊。從效果上看，那是一打一個準，越南軍隊被炸得人仰馬翻，不知所措。除了準確度以外，“辛柏林”雷達還有很多優勢：重量輕，包括電源在內也只有400公斤不到，戰術機動性很高，可靠性很高，簡單來說就是“耐造”，不容易發生損壞，就算哪個器件壞了，拿備用件的替換一下馬上就能用。由于“辛柏林”雷達是我軍的絕密武器，越南軍隊根本不知道其中的實情，我軍就像是突然“開了掛”一樣，不論他們躲到哪里，都能準確地找到他們的位置。越南軍隊只能分而化之，連越南軍隊的炮兵部隊也開始打起了游擊戰，分成幾個作戰小組，打幾炮換一個位置，不敢在一個地方多停留。其實，從理論上來說，越南軍隊只要開炮，“辛柏林”雷達就能偵察到他們的位置，但在戰爭實踐中，不是雷達一發現，炮兵那邊就開炮。需要把越南軍隊的火炮陣地位置標到地圖上，再根據地形和角度，判斷用哪種火炮反擊，這就需要時間;最終，在“辛柏林”反炮兵雷達的幫助下，我軍在與越南軍隊火炮對決中，大獲全勝。兩山戰役成為越南軍隊的噩夢。3）防空雷達——利用電磁波，探測目標的軍用電子裝備。防空雷達發射的電磁波，照射目標，并接收其回波，來發現目標，測定位置、運動方向和速度及其它特性。2025年5月7日，印度與巴基斯坦在空中發生了大規模的空戰，巴基斯坦使用中國紅旗9型防空系統的防空雷達首先捕捉到了印軍陣風戰斗機群的飛行蹤跡，印軍陣風戰斗機飛行員也迅速察覺到自己已經被地面的導彈雷達系統給鎖定，印軍陣風戰斗機飛行員首要策略是規避地對空導彈的攻擊；然而，紅旗9并未立即發射地對空導彈，而是選擇將印軍陣風戰斗機的飛行位置坐標，傳遞給了ZDK-03預警機（中國在上世紀80年代研制的第二代空中預警雷達，采用了普通的圓盤機械掃描雷達），預警機再將這一關鍵信息分享給中國殲10CE、梟龍戰斗機，再由殲10CE戰斗機發射霹靂—15（PL—15）超視距空空導彈，一舉擊了印軍的陣風戰斗機。勝利的關鍵是ZDK-03預警機與殲10CE、梟龍戰機以及地面防空系統紅旗9實現了高效數據兼容，信息共享模式，用最先進的系統高效數據鏈快速傳輸，最快速計算出了相關信息，并迅速做出反應的作戰模式，打敗了單架先進的印軍陣風戰斗機；其中地面紅旗9防空雷達，率先發現了印軍陣風戰斗機群是勝利的第一步，也是關鍵的一步！4）有源相控陣雷達使用相控陣天線陣列和相應的發射器，來形成波束，探測并鎖定目標；相比傳統天線陣列，它可以通過改變發射器的相位和振幅等參數，實現對波束方向、波束寬度、波束形狀和波束功率等參數的控制。①控陣天線通常是使用計算機來控制的天線陣列；干擾模式可用于提高雷達識別的準確性，通過仔細控制幾束無線電波，可以創建、建設干擾模式，從而增強雷達的信號強度。波束成形是通過調整天線之間的相位關系，在不移動天線的情況下，以電子方式“操縱”信號，指向不同的方向。②有兩個天線即可實現波束成形，而相控陣天線的數量為數百或數千個單個天線，這樣對波束成形非常有益，對雷達也特別有益，這樣就可以減少某些方向的信號輻射，同時增強所需方向的信號輻射；為此，雷達反射信號的準確性就大大地得到了提高。③有源相控陣雷達是沒有移動部件，這對雷達應用非常有益：a.其視野可以在幾微秒內改變，這比傳統的旋轉雷達天線要快得多；停留時間，即雷達向目標發送信號的時間，是可自由選擇的，從而增加了每次掃描目標的命中次數，每次掃描命中次數越多，目標的圖像質量就越豐富；對于傳統雷達，停留時間受天線旋轉速度的限制。b.相控陣雷達的頻率靈活性較低，掃描范圍有限，方位角和仰角通常只有120°。由于其開發和建造的復雜性，以及實時處理大量數據的計算要求，相控陣雷達非常昂貴，因此應用有限。C.相控陣天線的功能用于增加增益和方向性，創建相對較窄的波束（稱為波束成形），允許電子轉向（稱為波束轉向）;電子轉向顯然比機械轉向快得多，這使得相控陣非常適合高性能雷達、電子戰系統等應用；現如今，速度和敏捷性已經是致勝的關鍵。無源5）無源相控陣雷達，它跟有源相控陣雷達不一樣，無源相控陣雷達，它只有1個中央發射機和1個接收機，發射機產生的高頻能量會經過計算機，自動分配給天線陣列的各個輻射器。目標反射回來的信號，再由接收機統一放大。這種雷，在功率、效率、波束控制及可靠性等方面不如有源相控陣雷達，但無源相控陣雷達的功能明顯優于普通機械掃描雷達。 6）三坐標雷達——三坐標雷達就是在高、低方向上實現了電子掃描，但是在水平方向上，仍是傳統的機械掃描，因此充其量只能算半個相控陣雷達。 三坐標雷達通常也采取平板陣天線，從外觀上看,并不太容易與相控陣雷達區別開來，但是明顯不同于其它類型的雷達（如拋物面式天線的雷達）。如果說相控陣雷達是由無數個LED小燈泡組成的一支大探照燈，那么三坐標雷達就是由多個日光燈管排成的一支大號探照燈，這些燈管左、右移動不便，但是可以快速上、下轉移光束，而左、右方向上的覆蓋則是靠旋轉來實現。天波7）超視距雷達——超視距雷達以其獨特的工作方式：①在抗低空突防、②抗隱身、③抗反輻射導彈（AR