戴有才

[摘 要]船用雷達在工作過程中通常會受到很多外界環(huán)境因素的影響，這些影響因素決定了船用雷達工作時的準(zhǔn)確程度。其中，雨滴對船用雷達的影響已經(jīng)成為雷達操縱者關(guān)注的焦點。船用雷達主要由S波段和X波段兩部分組成，本文從雨滴對這兩個波段的吸收作用和散射作用出發(fā)探究雨滴對船用雷達的作用。研究結(jié)果顯示，雨滴在兩個不同波段的吸收和散射作用均是不同的。具體表現(xiàn)為：雨滴對X波段電波的散射作用比吸收作用要大；而雨滴對X波段電波的吸收作用則大于其對S波段電波的吸收作用。因此，下雨時人們?yōu)榱藴p小雨滴對雷達工作效率的影響常常會選用S波段的雷達來進行工作。

[關(guān)鍵詞]船用雷達；X波段；S波段；散射；吸收

中圖分類號：TN011 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）06-0161-01

船用雷達發(fā)射出的一部分電波在傳播過程中會被目標(biāo)吸收，被吸收的部分在一定條件下轉(zhuǎn)化成熱能[1]。另外一部分被目標(biāo)散射后被雷達再次接收。筆者在實地調(diào)查的基礎(chǔ)上探究雨滴對雷達兩個波段的影響，從而分析雨滴對船用雷達的整體作用。有時船用雷達發(fā)出的電波傳播時的波長要比雨滴的直徑大很多，這種情況下電波的減弱基本上是由雨滴對電波的吸收而造成的。另一種情況，如果電波波長小于雨滴的直徑，那么電波的減弱在大多數(shù)情況下和雨滴的散射有關(guān)。由此看來，雨滴對軍用雷達電波的影響主要表現(xiàn)在兩個方面，那就是雨滴對電波的吸收作用和散射作用。這兩方面的作用都會在一定程度上減弱船用雷達發(fā)出的電波，雨點越大影響就會越大。當(dāng)考慮到船用雷達在電波傳輸過程中有可能遇到雨滴時，雷達電波的傳輸路徑最好進行修正，如果我們無法改變其傳輸路線時我們就應(yīng)該對雨滴影響雷達電波的方面做到充分的認識和了解。只有對雨滴在船用雷達電波方面的影響進行深入了解后，我們才能正確的利用這一規(guī)律。

一、雨滴對船用雷達電波散射作用的表現(xiàn)

散射是雨滴對于船用雷達產(chǎn)生的一個主要作用，它在整個作用過程中具有舉足輕重的地位。在下雨天氣，雨滴能夠?qū)ι淙氲碾姴ㄟM行散射，并能夠使其重新返回到船用雷達中。這時電波的數(shù)量會受很多因素的影響。其中表現(xiàn)最明顯的是電波工作時間的長短、雨滴的狀態(tài)以及雨滴的吸收能力等。電波工作時間的長短是雨滴反射電波的前提，電波工作時間越長，雨滴反射回船用雷達的電波就會越多。反之則會有很少量的電波能夠重新進去到雷達系統(tǒng)。其次，雨滴的狀態(tài)和形狀也會對反射電波的數(shù)量產(chǎn)生一定的影響。雨滴體積越大、形狀越圓潤，反射回船用雷達的電波就會越多。最后，雨滴的吸收能力是反射電波數(shù)量多少的關(guān)鍵，如果雨滴具有較強的吸收能力，那么其反射回雷達電波的數(shù)量就會降低。S波段和X波段是船用雷達常用的兩個波段，這兩個波段的波長分別是1cm和3cm，它們總是比目標(biāo)的尺寸要小。這就為雨滴散射電波提供了條件。

二、雨滴對船用雷達電波的吸收作用

雨滴對于船用雷達電波的作用除了散射作用外還具有吸收作用。吸收作用的主要是電波射入后，船用雷達發(fā)射的電波投射到雨滴上，其中有一部分電波能量被雨滴吸收而發(fā)熱損耗。雨滴是由許多分子組成的，分子中含有一定數(shù)量的化學(xué)鍵，這些化學(xué)鍵會吸收雷達發(fā)出的電波。另外，構(gòu)成分子的原子也會吸收一定的能量。當(dāng)雨滴接觸到船用雷達發(fā)出的電波時，由于雨滴產(chǎn)生的阻力和空氣阻力的大小相同，一部分電波會被反射回去。當(dāng)另一部分電波進入雨滴后會對其內(nèi)部的電子和離子等粒子產(chǎn)生作用。射入的電波會改變這些粒子的運動方式，使這些粒子的狀態(tài)發(fā)生改變。在電波作用下這些粒子的運動狀態(tài)一般會變成渦流、極化、馳豫、偶極子轉(zhuǎn)動、共振、磁化、疇壁移動等。[2]這一變化的最終目的是消耗射入的電波的數(shù)量，這就是雨滴對船用雷達電波產(chǎn)生的吸收作用。

雨滴中的電磁參數(shù)對雷達所發(fā)出電波的吸收程度也會產(chǎn)生一定的影響。然而，因為不同雨滴結(jié)構(gòu)上的差異，雨滴對電波吸收程度的影響也有大有小。這種差異主要是由不同雨滴中分布迥異的電波參數(shù)決定的。這就是雨滴吸收電波時最主要的影響因素。

三、雨滴對船用雷達電波的散射和吸收作用的比較

通過以上分析我們可以知道散射和吸收對船用雷達電波的作用都很大，但是兩者對于雷達的作用在某些方面還是不同的。他們在X波段和S波段兩種環(huán)境下會表現(xiàn)出不同的狀態(tài)。當(dāng)使用X波段的船用雷達受到雨滴影響時，雨滴對于雷達電波的散射作用就比吸收作用重要的多。[2]換言之，被雨滴反射回的電波會更多的被雷達接收機接收。這種情況下，一部分被散射的電波還會回到雷達接收器中，這樣就會減少雨滴對于電波的損耗。相反，當(dāng)使用S波段的船用雷達受到雨滴影響時，雨滴對于雷達電波的吸收作用就會比散射作用重要的多。因為雨滴對于X波段電波的散射作用大于吸收作用，而對于S波段的吸收作用要大于散射作用。由此，我們可以根據(jù)雨滴對不同波段散射和吸收狀況的不同，適時的調(diào)整對X波段和S波段的使用。例如在雨天時我們可以使用S波段的船用雷達，而在晴天我們就應(yīng)該選擇使用X波段的船用雷達。

兩種不同的情況會產(chǎn)生截然不同的結(jié)果，在研究過程中我們把這兩種情況進行了深入對照和分析。由此，我們可以在不同情況下做出不同的安排，爭取能夠讓船用雷達的工作效率和利益實現(xiàn)達到最高。

結(jié)語

綜上所述，雨滴對船用雷達電波的主要作用可以表現(xiàn)在吸收和散射兩個方面。但是，不同狀態(tài)的雨滴有不同的吸收能力和輻射能力，不同波段下雨滴的吸收和散射也不相同。由于雨滴狀態(tài)千變?nèi)f化，同一類雨滴的形成過程不同，吸波性能也不同，另外加上同一類雨滴電磁參數(shù)的不同，因此要想全面深刻的搞清雨滴對船用雷達電波的作用是相當(dāng)困難的。但是，如果能弄清這一問題，就會在很大程度上提高船用雷達的工作效率，從而會為我國軍事和漁業(yè)雷達的應(yīng)用做出重要的貢獻。所以目前我們需要進行的工作主要是：以應(yīng)用需要為前提，對某一種情況下雨滴對雷達電波的作用進行全面深刻的研究。我們所進行的這些工作是表面的，也是相當(dāng)膚淺的，我們希望通過我們所做的工作，能夠引起氣象學(xué)家、天文學(xué)家以及軍事學(xué)家的高度關(guān)注。更希望他們能夠在更高層次上對這一問題進行探索和研究，為人類雷達電波事業(yè)的發(fā)展指出一條明路。

參考文獻

[1]趙艷麗，羅鵬飛，于群，劉劍.基于相控陣雷達的自適應(yīng)采樣目標(biāo)跟蹤算法研究[J].現(xiàn)代雷達，2013（10）

[2]粟塔山.最優(yōu)化計算原理與處落地程序設(shè)計[M].長沙國防科技大學(xué)，2010（3）

[3]王 晶，鄒敏，趙永偉，王志軍等.相控陣雷達系統(tǒng)仿真[J].實驗科學(xué)與技術(shù)，2011（6）