跟踪雷达的应用与分类
典型的跟踪雷达发射笔形波束，以接收单个目标的回波，并跟踪目标的方位、距离或／和多普勒频率。其分辨单元由其天线波束宽度、发射脉冲宽度（采用脉压时有效脉冲宽度可以较窄）和／或多普勒带宽决定。其分辨单元与搜索雷达的分辨单元相比通常较小，用来排除来自其他目标、杂波和干扰等不需要的回波信号（电子波束扫描的相控阵跟踪雷达可以通过顺序驻留和测量每个目标而跟踪多个目标，同时排除其他回波或信号源）。
一、跟踪雷达的应用
由于跟踪雷达波束窄，通常是几分之一度至1°或2°，因此它常常依赖于搜索雷达或其他目标位置来源的信息来捕获目标，即在开始跟踪之前，将它的波束对准目标或置于目标附近。在锁定目标或闭合跟踪环之前，波束可能需要在有限的角度区域内扫描，以便将目标捕获在波束之内，并使距离跟踪波门的中心位于回波脉冲处。该波门起着快速“接通／关闭”的开关作用，它在目标回波脉冲的上升沿处使接收机“接通”，而在目标回波脉冲结束时使接收机“关闭”以便排除不需要的回波信号。
跟踪雷达的主要输出是由其波束指向角和距离跟踪波门的位置所决定的目标位置。其角度位置是从天线跟踪轴上的同步机或编码器获得的数据（或是从电子扫描相控阵雷达的波束指向计算机获得的数据）。在某些情况下，跟踪滞后是通过把来自跟踪环的跟踪滞后误差电压转换成角度单位来度量的。为了实时校正跟踪滞后误差，通常在角度轴位置数据中加上或减去这个数据。
跟踪雷达系统的种类很多，其中有的能同时完成监视和跟踪两种作用。这里将详细讨论的是一种得到广泛应用的陆基跟踪雷达系统。此种雷达有一个安装在旋转平台上的笔形波束天线。其方位和仰角位置由伺服电动机驱动来跟随目标通过检测回波波前的到达角来确定指向误差，并以放置天线的指向使目标保持位于波束中心来校正。同时精密跟踪多个目标的现代需求促使电扫阵列单脉冲雷达的发展。该雷达有能力使其波束在多个目标之间脉冲间进行转换。
精密跟踪雷达主要应用于武器控制和导弹靶场测量。在这两种用途中，通常都要求高精度并对目标的未来位置做精确的预测。跟踪雷达的最早使用是火炮控制。它测量目标的方位、仰角和距离，并根据这些参数的变化率算出目标的速度矢量，并预测其未来的位置。用此信息移动火炮瞄准目标并设定引信时间。跟踪雷达在为导弹控制提供制导信息和控制指令方面起着类似的作用。显示出来，单炮搜索雷达以60转/分的速度快速进行旋转搜索，一旦在11千米距离内2000米以下高度发现目标，若经过询问判为敌机，则立即调转载有跟踪设备（全天候工作时，跟踪设备为跟踪雷达，在良好气候条件下工作时为光学设备）的炮塔，跟踪设备根据单炮监视雷达指示的目标在方位、仰角上进行搜索，截获目标后，便开始转入自动跟踪，进行拦截计算；根据防空指挥车的作战方案及命令，进行单炮或多炮、单发或连发集中对空射击，并观察射击效果。各炮车要向防空指挥车传送发现、跟踪目标标志、火力状态和射击效果，指挥员通过空情表格显示器可实时、直观地了解整个战场的态势，从而指挥作战。
二、跟踪雷达的作用
跟踪雷达通常是指能够连续跟踪特定目标，不断地精确测量并输出目标坐标位置（如目标方位角、目标俯仰角、目标斜距和径向速度等参数）的雷达。连续跟踪、高精度测量和高数据率输出是跟踪雷达的主要特点。跟踪雷达一般采用高增益笔形波束开线来实现在角度（方位角和俯仰角）上对目标进行高精度跟踪和测量。
雷达不仅要探测目标是否存在（发现目标），而且还要在距离上或一两个角坐标上确定目标的位置，另外，当雷达在时间上不断观察一个目标时，还可以提供目标的运动轨迹（航迹），并预测其未来的位置。人们常常把这种对目标的不断观察叫做“跟踪”。目前，雷达至少有扫描跟踪和连续跟踪两类对目标进行“跟踪”的方式。
（1）扫描跟踪
“扫描跟踪”形式是指雷达波束在搜索扫描情况下，对目标进行跟踪。例如，边扫描边跟踪（TWS，即track while sean）方式、扫描加跟踪（TAS，即track and search）方式、自动检测和跟（ADT，即automatic detection and track）方式，等等，现代军用对空监视雷达、民用空中交通管制雷达几乎都采用ADT方式。在该方式下，雷达天线俯仰不动，在方位上以每分钟若干转的速度连续旋转，通过多次扫描观测，可以形成目标的“航迹”，即实现了对目标的“跟踪”。这种跟踪方式是“开环”的，是搜索雷达实现对目标“跟踪”的方式。这种方式的优点是可以同时“跟踪”几百批、甚至上千批目标，缺点是数据率低且测量精度差。
按照斯科尔尼克的定义，TWS方式是指应用于角度上有限扇扫的雷达的“跟踪”方式，主要应用于精密进场雷达或地面控制进场系统，以及某些地空导弹制导雷达系统和机载武器控制雷达系统。扇扫可以在方位上、也可以在仰角上，或者两者同时。该方式的数据率中等，其测量精度比ADT略高。
TAS方式主要用于相控阵雷达对目标的搜索和“开环跟踪”。
以上几种“扫描跟踪”方式一般用于搜索雷达波束在扫描状态下对目标实施开环跟踪。这种雷达通常称之为搜索雷达或监视雷达。
（2）连续跟踪
所谓“连续跟踪”是指雷达天线波束连续跟随目标。在连续跟踪系统中，为了实现对目标的连续随动跟踪，通常都采用“闭环跟踪”方式，即将天线指向与目标位置之差形成角误差信号，送入闭环的角伺服系统，驱动天线波束指向随目标运动而运动。而在扫描跟踪系统中，其角误差输出则直接送至数据处理而不去控制天线对目标的随动。因而“闭环”还是“开环”是连续跟踪和扫描跟踪的最大区别。
“连续跟踪”与“扫描跟踪”的另一个不同是，“扫描跟踪”可同时跟踪多批目标，而连续地闭环跟踪通常只能跟踪一批目标。
第三个不同点是“连续跟踪”的数据率要高得多。
第四个不同点是连续跟踪的雷达，其能量集中于一批目标的方向，而扫描跟踪将雷达能量分散在整个扫描空域内。
第五个不同点是连续跟踪雷达对目标的测量精度远高于“扫描跟踪”。14
三、跟踪雷达的特点和组成
如前所述，跟踪雷达通常是指那些能够连续自动跟踪目标、不断地对目标进行精确测量并输出其坐标位置参数（如方位角A、俯仰角E、斜距及径向速度R等）的雷达。连续闭环自动跟踪、高精度的目标坐标参数测量及高数据率的数据输出是跟踪雷达的主要特点。
跟踪雷达的天线一般采用高增益笔形波束天线来实现在角度（方位角和仰角）上对目标进行的高精度跟踪和测量。当目标在视角上运动时，雷达通过角伺服随动系统驱动天线波束跟随目标运动，以实现对目标的连续跟踪，并由角度传感器不断地送出天线波束的实时指向位置（方位角和仰角）数据。
跟踪雷达的天线可以是抛物面天线，也可以是平板天线或阵列天线、相控阵天线等。一个基本的要求是能够和馈电网络一起检测目标与天线轴线之间的偏离，即检测产生的角偏离误差，如可以产生顺序波束或圆锥扫描波束，或单脉冲波束，以便实现对目标的连续角度跟踪。
跟踪雷达发射笔形波束，通过接收目标回波跟踪目标的方位、俯仰角及距离和多普勒频率。雷达的分辨单元由天线波束宽度、发射脉冲宽度（或带宽）及多普勒频带宽度决定。与搜索雷达相比，跟踪雷达的分辨单元通常要小得多，以便获得更高的测量精度和排除来自其他目标、杂波及干扰等不需要的回波信号。通常跟踪雷达的波束较窄，因此常常依赖于搜索雷达或其他目标指示信息来捕获目标。跟踪雷达通常采用窄脉冲信号工作，以保证对目标在距离上进行高精度跟踪和测量。当目标距离变化时，雷达通过距离随动系统（数字式）移动距离波门，以实现对目标的距离跟踪。距离门的延迟数据即是目标距离。跟踪雷达对目标径向运动速度的跟踪测量过程类似于上述的角度跟踪测量和距离跟踪测量。
这里需要特别指出的是，实现对特定目标在距离上的连续自动闭环跟踪是跟踪雷达实现角度连续自动跟踪和其他参数自动闭环跟踪的前提和基础。
在跟踪雷达中，除了具有为目标检测所必需的信号产生功能、发射机、天馈线、接收机、信号处理及数据处理功能外，还必须具有为目标跟踪和测量所必需的多个自动闭环跟踪回路。目前最新的跟踪雷达中，不仅采用单脉冲技术，还同时采用相控阵技术、脉冲多普勒技术、脉冲压缩技术、动目标显示技术和雷达成像技术等，以满足多种功能和高性能要求。
脉冲精密测量雷达
随着导弹、卫星、航天飞行器的出现与发展，精密测量雷达在近几十年中也得到了迅速发展。精密测量雷达始于第二次世界大战期间，当时美国率先成功地研制了具有中等精度的跟踪测量雷达SCR-584。这种雷达工作在S波段，采用圆锥扫描体制，测距精度为100米，测角精度为10毫弧度。
一、精密测量雷达的发展
1949年，美国制成功了AM/MPQ-12雷达，它由SCR-584雷达改装而成，并添加了新的数据传输、记录设备和遥测装置。它用于美国陆军白沙导弹靶场，能与应答机协同工作，测距精度提高到14米，测角精度提高到2毫弧度。
1956年，美国研制成功了AN/FPS-16新一代跟踪测量雷达，1957年正式用于导弹和卫星测量。该雷达工作在C波段，由于采用了单脉冲体制，测角精度比圆锥扫描体制提高了一个量级，达到0.1毫弧度，测距精度提高到了5米。AN/FPS-16雷达共生产60部，供空军和宇航局使用，大部分用在大西洋导弹靶场、太平洋导弹靶场、白沙导弹靶场和加拿大空军中，还有一些设在英国和澳大利亚的靶场内。
1965年，美国研制成了靶场通用测量雷达AN/FPQ-10，它是在FPS-16和FPQ-6雷达基础上研制成功的，着重于提高雷达的设计水平，采用先进技术和工艺，特别强调雷达的多功能性、可靠性和简易性，大大提高了雷达的综合实用性能。另外，AN/FPQ-10雷达小而轻，适用于陆上固定性、车载型和舰载型平台，整机可靠性明显提高。
1970年以后，美国加速进行多弹头再入试验和载人航天飞行试验，同时加紧进行相控阵测量雷达的研究，分别研制成了MTR雷达和MTIR雷达样机。118
1989年，美国研制成功了多目标靶场测量雷达AN/MPS-39（M0TR）。该雷达是利用二维相归加二维机扫空馈相控阵天线的现代靶场多目标测量雷达。其主要任务在于监视、截获和跟踪地-空、空-空、地-地导弹，提供目标距离、方位、仰角位置数据和导弹的弹着点，以保障靶场安全和对多靶机的控制。
二、脉冲精密测量雷达的作用
就导弹试验工程而言，它包括导弹系统、发射场系统和测控系统三大部分；就卫星工程而言，它包括卫星系统、运载火箭系统、发射场系统、测量系统和应用系统五大部分；就载人航天工程而言，它包括载人航天器系统、航天员系统、运载火箭系统、发射场系统、着陆场系统、测控系统和应用系统七大部分。可见，测控系统是上述三大工程中不可缺少的重要组成部分。
为了完成导弹、卫星和载人航天飞行试验，测控系统应由跟踪测量系统、遥测系统、遥控系统、实时计算处理系统、监控显示系统、时间统一系统、通信系统和事后数据处理系统等组成。跟踪测量系统包括光学测量系统和无线电外测系统，而无线电外测系统的主要设备就是精密测量雷达。
精密测量雷达在导弹卫星跟踪测量系统中主要完成以下任务：
主动段的外测任务。测量运载火箭点火起飞后主动段飞行的轨道参数，向站指挥所和基地指挥所提供外测信息，供显示、监视和安全控制用，并从外测信息中计算出引导信息。为了保证雷达作用距离远、跟踪精度高，一般都在运载火箭的二级或三级火箭上装有应答机，同地面跟踪雷达协同工作。
再入段的外测任务。从弹头（卫星）进入大气层至弹头落地再入飞行段。由于弹头再入大气层后受到风、空气动力以及弹头本身构造的影响，将产生再入散布，所以只有要求测控系统精确测量出再入点附近的弹道参数和低高度的弹道参数，才能精确计算出弹头落点。实际测量出再入段弹道和弹头落点后，可以改进弹头设计，提高导弹命中精度，为武器方案试验和定型试验提供依据。
近地卫星入轨、运行和返回的外测任务。近地卫星一般指运行轨道高度在3000千米以下的卫星，按其是否回收可分为返回型与非返回型；按其用途可分为侦察卫星、气象卫星、资源卫星和实验卫星等。119
因一般运载火箭的末级与卫星一起入轨，故可用单脉冲精密测量雷达跟踪火箭末级关机后的测量数据，计算出火箭末级的轨道，对星箭分离力进行修正后即可得到卫星的初轨。卫星上一般装有脉冲雷达应答机，也可有地面精密测量雷达直接跟踪卫星，确定初轨。有的近地卫星入轨后要长期运行，需对其长期进行测控管理，通常利用测控站内的精密测量雷达以分组轮流值班方式来完成外测任务。返回式卫星的返回圈由回收控制站和回收站测量。回收控制站用单脉冲雷达完成返回轨道的测量，一般可跟踪90千米高度的返回舱。90千米以下的跟踪测量由其他设备完成。
近地卫星的发射、入轨、运行和返回的外测任务，分别由不同测控站的精密测量雷达完成。
地球同步卫星主动段和入轨点的外测任务。地球同步卫星是指在轨道周期与地球自转周期相同的顺行轨道上运行的卫星。其中轨道呈圆形且倾角为0°的卫星称为地球静止卫星。发射地球同步卫星，一般需经历主动段、星箭分离、卫星入轨和卫星定点等主要阶段。主动段的外测任务由精密测量雷达完成并实时地将飞行目标的方位角、仰角、距离和速度传送到卫星指控中心和卫星测控中心，供显示、监视和安全控制用。
其他作用。精密测量雷达在海军试验基地可以完成潜地导弹的外测任务；在空军基地可以完成空——空导弹的跟踪测量任务；在炮兵试验基地可以完成炮弹的跟踪测量任务。
三、脉冲精密测量雷达的组成和原理
