科普：雷达
一、雷达是什么？
雷达（RADAR），是英文 Radio Detection and Ranging （无线电侦测和定距）的缩写及音译。最初的雷达就指主动式雷达，它原理是“将电磁波以定向方式发射至空间之中，借由分析所反射回来得电磁波，来得到电磁波遇到物体的方向、高度、速度、距离，形状等”，现在一般我们说的雷达的是一种借由电磁波探测物体状态（包括 方向 速度 距离 形状等）的系统或者装置。
二、雷达的基本组成
雷达系统的主要组成部分有信号发生器、天线、信号接收器、信号处理单元、控制单元，其中信号发生器产生特定波段电磁波，天线接收和发射波束，信号接收器从天线获取特定信号并放大，信号处理单元处理数据，控制器是根据信号解析的信息做出来接下来动作（比如跟踪信号源，显示信号距离等）。
三、雷达的分类和应用场景
雷达可以根据其用途、工作方式、使用电磁波波长等方式进行进行分类，这里主要针对雷达使用波长稍微展开，对于电磁波有以下三条基本定理：
- c=fλ 其中c是光速，是固定常数， f是频率， λ是波长；
- E=hf 其中E是能量 ，h是普朗克常数 f是频率；
- y = mλ / d 其中 y代表衍射（能够绕过物体到达物体背后的能力）能力，m是衍射常数，λ是光的波长，d是狭缝的宽度
根据上述定理，我们可以得出以下结论：
1. 电磁波波长越短则：
- 能量更密集：能够携带的信息更多，但也会使得功耗变得更高；
- 折射更强 ：遇到比较小的物体也能够使之反射回来、位置判断也更加精确；
- 穿透力更强：越短的波越难以绕过物体传播，所以有更强的穿透物体传播能力， 甚至可以用来探测物体内部结构（X光），但是穿透物体就会被物体吸收，会出现能量衰减（电磁炉） ；
- 特定环境下传播距离短：根据上两条来看在有微小颗粒散布空间(雨天、雾天、火灾现场)，越短的波越容易被折射以及发生穿透衰减，传播距离更短。
2. 电磁波波长越长则：
- 能耗低、但通信传递信息量也少；
- 折射反射弱，定位更加粗糙；
- 穿透力弱：绕过物体的波更多；
- 特定环境下传播距离更长：在雨天、雾天、火灾现场通信距离更远；
综合来看 雷达使用不同长度的电磁波都有各自的优势和劣势，实际情况下 人类根据实际场景采用使用各种波长的雷达，也有把不同波段雷达结合在一起进行使用。下面举几个雷达相关例子：
1 车载雷达
激光雷达精度很高,一般范围是毫米和厘米级别的，但是在雨天、雾天，空气中有大量的雾滴： 大雾滴大小（20微米~100微米）小雾滴 （0.5~20微米），激光雷达波长 1000nm左右，常见的波长有850nm，905nm和1550nm，它的波长都小于这些雾滴的直径，所以在这些天气下 激光雷达探测距离 大打折扣；
毫米波雷达精度是分米级（10cm），毫米波雷达可发射波长为 1-10mm，可以有效的绕过雾滴，在恶劣天气下也可以正常工作。所以一般智能汽车会有 摄像头/激光雷达/毫米波雷达配合使用，以应对不同的场景，可见光摄像头可以认为是一种被动式自然光雷达。
2 隐形战机
目前世界上的隐形战机不是肉眼看不见，而是采用了一系列技术减小了其被雷达系统探测到的概率，其中有两个重要的项是：
- 减小雷达截面积： 隐形战机的外形和结构被设计成最小化雷达截面积，即雷达波击中飞机后被反射回去的有效截面，这通常要采用角度较小的表面、平滑的曲线和特定几何形状的设计。
- 雷达吸收材料： 隐形战机表面通常覆盖有吸收特定波段电磁波的特殊涂层或材料。这些材料能够吸收电磁波的能量，减少反射，从而减小雷达截面，吸收电磁波能量的材料涂层其实很常见，只不过吸收的率有高低，比如常见的太阳能电池板，就可以达到20%~30%。
