林肯实验室演义--第四回 珍珠港事醒群僚，形色雷达齐亮相

      1941年12月7日清晨，日本海军的航空母舰舰载飞机和微型潜艇突然袭击美国海军太平洋舰队在夏威夷基地珍珠港以及美国陆军和海军在瓦胡岛上的飞机场。太平洋战争由此爆发。这次袭击最终将美国卷入第二次世界大战，它是继19世纪中墨西哥战争后第一次另一个国家对美国领土的攻击。这个事件也被称为珍珠港事件。

图1 珍珠港事件

     在珍珠港事件中，美军部署在瓦胡岛 Opana基地的地基长波雷达曾监测到了迫近该岛的日本飞机，并及时上报给了指挥部。但是由于美国政府和军事官员对国内的科学家和实验性的雷达技术存在怀疑，因此这个早期的告警被错误地认为是设备的故障。这个教训促使美国高级官员开始改变对雷达设备的看法，并随着RAD实验室在欧洲、非洲和太平洋战场上的雷达设备精度的提高而逐渐树立了对雷达这一高科技设备的信任。

       1942年4月，Edwards L.Bowles被选为战争部长的顾问，他的第一项任务即是评估雷达在检测德国潜艇中的作用。因为德国U型潜艇能够在夜晚上浮到海面来攻击船队而不被声纳系统探测到。鉴于此，Bowles教授在调查后开始建议军方在大西洋使用雷达来加强防御。于是，雷达被安装在护送舰船上，并和声纳系统一起工作，以确保盟军舰船能够在水面和水下都能够探测到U型潜艇。这一举措后来被证明在北大西洋作战的胜利中起到了关键作用。

       Rad实验室在这次任务中并不是唯一的，还有其他NDRC（国防研究委员会）资助下的电子研究中心也在研究雷达和微波技术。如，哈佛大学辐射研究实验室致力于对抗方法以及电子战研究，成立于1942年的哥伦比亚大学辐射实验室则聚焦于微波组件（如当时属于高频段的X波段可调磁控管），布鲁克林理工学院的微波研究组也在开展测量技术以及微波系统组件方面的研究。

       Rad实验室同时和大约70家工业部门签订了合同以辅助大量生产雷达设备。这些公司包括了通用电子，雷神，RCA，Westinghouse，Philco， Sperry 和Western Electric。

       在1941年10月，Rad实验室成立的它自己的公司，Research Construction Company（RCC）来生产那些产量受限的、不能够从工业部门立即得到微波雷达系统和组件。火控雷达、用于精确轰炸的机载雷达，地面成像雷达，信标辅助轰炸雷达，轰炸侦察雷达，对空和对海搜索雷达，港湾和岸防警戒雷达等等，这些仅仅是Rad实验室的部分项目。

     Rad实验室生产的微波早期预警雷达是其中作用距离最远和适应性最好的雷达，它和著名的SCR-584火控雷达一样，在D-day作战中起到了关键的作用。

      这里需要科普一下，SCR-584火控雷达是一种炮瞄雷达，炮瞄雷达是用于自动跟踪空中目标，测定目标坐标，并通过指挥仪控制高射炮瞄准射击的雷达，又称火炮瞄准雷达。

           图2 炮瞄雷达

      最早用于火炮瞄准的雷达，是1938年美国陆军通信队研制的手控跟踪雷达SCR-268，它采用波束转换法测角,角度测量误差约为 1°。这种雷达一直使用到第二次世界大战的后期。1944年，美国的新型微波炮瞄自动跟踪雷达SCR-584投入使用，采用圆锥扫描测角体制,角跟踪误差（均方根）约 2密位。

       提高角跟踪精度是研究炮瞄雷达的主要课题。早在1940年，美国海军实验室已开始研究一种新的测角体制──同时波瓣法，后来称为单脉冲法。单脉冲法能在一个回波脉冲里完全确定目标的角位置，也可消除目标反射截面积变化所引起的测角误差。1947～1948年，在地面导弹和机载火炮控制中已开始使用单脉冲法跟踪雷达。但是，具有代表性的单脉冲精密跟踪雷达却是1956年美国无线电公司研制的靶场测量雷达AN/FPS-16,其角跟踪误差（均方根）为0.1～0.2密位。

        60年代末期，一些国家开始研究同轴跟踪技术。同轴跟踪技术采用准确的静态、动态标定，先进的数据处理方法和自适应跟踪技术来提高雷达的测量精度。1980年,美国在夸贾林靶场建成再入多站测量系统，把再入测量的位置精度提高到优于4米，三维多普勒测速精度优于0.1米/秒。

      而在Rad实验室各类雷达系统产出的背后，是一群在微波传播和传输、噪声理论、天心啊、波导以及信号处理方面有着深入研究的科学家，这些科学家以“Isidor IRabi”为代表，他被公认为是Rad实验室“科学的心脏和灵魂”。