主题：【讨论】抛个砖，胡侃一下大型弹道导弹现状及未来发展方向 -- constant

问题：有没有一种雷达它的观测距离能够超越地平线呢？

答案：有的，而且有两种，它们是「天波雷达」与「地波雷达」。

这个世界有很多物理现象是很奇妙的，其中有两个现象可以用来发展超视距雷达。此处我们说的「视距」不是指人的眼睛的视力距离而是指观察物体的直线距离（line of sight），所以这里所谓的「超视距」就是超越地平线的距离。

人类利用两种特殊物理现象，离子层与绕射，发展出两种超视距雷达，也称作「超越地平线雷达」（英文名称为 Over The Horizon radar，简称 OTH radar）。

本篇的主要目的就是对这两个物理现象和经由这两个现象所发展出来的特殊雷达做一个简单扼要的叙述。

「超越地平线雷达」对侦查远距离的海面船只产生革命性的影响。

甲. 天波雷达（OTH-B）

地球的大气层高度在80公里以上就进入离子层（ionosphere），离子层有一个特性就是只反射频率在30兆赫兹（30MHz，每秒振动三千万次）以下的电波，它们的波长在10米以上。

于是科学家就利用频率在3~30MHz这个波段的电磁波设计雷达，就是所谓的「天波雷达」。

3~30 MHz这个波段雷达科学家给它取了一个代号叫做HF波段，HF是 High Frequency 的缩写，意思就是高频波段。这个波段的波长是10~100米。

科学家在HF这个波段发射电磁波，电波被大气层中的离子层反射照射到海面，海面上如果有船只就把电波反弹回到大气层，再经过电离层反射回地面被地面上的接收器收到，经过一番计算和判定就能侦察出海面上这些船只的地址与速度。这种雷达的探测距离可以远达六千公里。

由于电波是透过天上离子层的折射，从天而降，所以取名「天波雷达」。

由于探测的距离超过地平线，这种雷达又名「超越地平线的折射雷达」（英文代号为 OTH-B），此处 B 代表 backscatter，意思就是折射。

比较这两个名称，YST 个人更喜欢「天波雷达」，它比较传神。

「天波雷达」有下面几个特性：

a. 天波雷达的理论探测距离是 800~6000公里。

b. 800 公里以内的目标无法探测，这是天波雷达的盲区。

c. 由于离子层的电子密度随着日光的照射不同，所以白天与晚上有差异，不同的季节也会产生差异，更会随着太阳黑子的活动而发生变化。除此之外，离子层的高度也会有变化。所以计算离子层的折射是非常复杂的，非一般人想象的容易。

d. 由于离子层的折射计算复杂，天波雷达的定位精度很差，大约是20~30公里。不过透过特殊的算法精度可以改进一个数量级达到2~3公里，这对搜索大型海面船只的初步定位已经足够了。

e. 天波雷达虽然定位精度不高，但是测量速度的精度却很高，这就有助于目标识别。商船的最高航速通常是20节，不可能超过25节，而航空母舰的航速超过30节，有些更达到35节所以利用速度很快就可以区分航空母舰与大型商船。

除此之外，如果侦察到的这个水面目标附近还有很多每小时三百公里以上的高速目标，那么这个水面目标肯定是航空母舰。所以指挥中心用这种方式就可以初步判定航空母舰的存在和地点。

f. 天波雷达的天线非常巨大，通常高数10米，长一、两千米

乙. 地波雷达（OTH-SW）

小时候 YST不听话，母亲生气时总是说：「妈说话，你左耳进，右耳出，一点记性都没有」。其实母亲教训 YST的话不是真的，她无论在那个方向对我说话，我两个耳朵都听得非常清楚，没有任何一只耳朵漏掉。为什么呢？这是有科学依据的。

在波的传送中有一种物理现象叫作「绕射」（diffraction）。「绕射」是指当波在传送时如果遇到阻碍物有一部分能量会弯曲绕过阻碍物到达它的后方，也就是说，任何阻碍物不会形成百分之百的“阴影”。

「绕射」的现象在声波上非常明显，我们可以很容易用实验证明声波的绕射。在一个非常空旷的空间，你把左边的耳朵塞住，然后在左耳旁边敲击物体，你的右耳可以听到敲击声，这个敲击声不会被头颅完全挡住。所以如果母亲的声音是从左方来，不但左边的耳朵能听到，右边的耳朵也能够听到，这是因为一部分声波绕过听者的头颅传达到了右耳。

电波的绕射和声波是类似的，科学家不但证明电波有绕射的现象，而且测量出波长越长的电磁波「绕射」的现象越显著。

哇，这是何等有趣和有用的现象，你想想，好事的科学家会放过它吗？

由于高频波段的波长是最长的，聪明的科学家就利用这个波段「绕射」最强的现象设计雷达来侦查地平线以外的目标，科学家用这个方法取得相当程度的成功。由于侦测电波是沿着地球表面传送的，所以称之为「地波雷达」。

地波雷达探测的距离超过地平线，所以也称为「超越地平线的地波雷达」（英文缩写为OTH-SW），此处SW代表 Surface Wave，意思就是地波。

上图示意建立在山上的雷达站可以在距离R1的范围内侦测到海面上的军舰，但是侦测不到距离R2的军舰，因为它已经在地平线以下了。

但是如果山上的雷达站是地波雷达，有一部分电波透过绕射现象可以照射到地平线下远距离R2的军舰，它反射的回波同样经过绕射再被雷达站接收到，经过计算就可以得出R2军舰的位置和速度。

电波的「绕射」是一种非常微弱的现象，通常使用的雷达波段几乎不存在，即使波长最长的高频波段它的绕射能量也很小，所以对海面船舰的探测距离不大，可以确定能够达到三百公里，没有听过超过五百公里的，要想覆盖天波雷达八百公里的盲区恐怕非常困难，除非加大发射功率和使用极长的天线数组，这些都是极费钱的，有实际的上限。

地波雷达因为没有离子层复杂和不稳定的物理现象，所以定位容易多了，也比较精确，只是探测距离短太多了，对反航空母舰作战来说性能不足，属于次要的手段，但是对于其它的大型水面船只还是很有用的。地波雷达相对便宜，尤其对于不宽的海面，譬如台湾海峡和黄海，非常有用。

读者一定会问：地波雷达能探测三百公里可以装在船上呀？

回答：是的，的确有某些国家这么做过。但是地波雷达的天线排列长达50米以上，在军舰上狭窄又宝贵的空间使用非常不方便，所以非常少见。

丙. 几个简单的批注

a. 高频（High Frequency，简写为HF）是有一点误导的，因为这个波段其实是雷达所用的电磁波中频率最低的。

一般而言，频率越高雷达的精度就越高，同时体积也越小，所发射的能量也越小。所以军用雷达，尤其是火控雷达（一种指挥炮火发射的雷达，英文称为 Fire Control Radar）要求高精度，选用波段的频率都非常高，甚至超过 30 GHz。

譬如战斗机上的火控雷达都是X波段，频率在10GHz左右，是高频波段的300倍到3000倍，波长是3公分左右。

坦克测距使用激光雷达频率高达100,000,000兆赫兹，是高频波段的三百万到三千万倍，所以测得的距离非常准确。

警察抓超速使用的测速器也是激光雷达，使用频率高达300,000,000兆赫兹，达到雷达使用频率的最高阶段，因此雷达非常小巧（可以拿在手上）、功率非常小（通常只有数瓦特），应用距离很短，顶多几百米，但是非常精确。这种精确度都不是高频雷达能够得到的。

b. 「天波雷达」与「地波雷达」都是使用高频波段来探测地平线以外的物体，经过大气离子层折射的叫天波雷达（OTH-B），沿着地表传达的叫地波雷达（OTH-SW），天波与地波的区分和取名非常传神。

c. 超视距雷达除了探测的距离非常远之外，它还有一样好处，那就是可以探测到雷达隐身的目标，譬如美国的隐形战机B-2与F-22。

这是因为所有雷达隐形物体所用的涂料主要是对付波长很短的雷达波，譬如X波段，目的是要躲避火控雷达的追踪，这对逃避飞机和导弹的火控雷达固然特别有效，但是对波长较长的L波段搜索雷达就差很多了，对高频波段的超视距雷达隐身效果就更差了。

除此以外隐形飞机的雷达截面（Radar Cross Section，简称 RCS）都设计成正前方极小化（这就像坦克的装甲在正前方最厚是一样的道理，因为正前方是攻击时遭遇敌人最可能的方向），下方也不错（躲避地面雷达），但是上方的雷达截面就大非常多了，所以无法规避天波雷达的照射与发现。

丁. 中国大陆的天波雷达

大陆在超地平线雷达的研究很早就开始，1970年就完成一座试验型的天波雷达，天线排列长达2300米。

根据【简氏防务周刊】的报导，中国已经在2001年研制出一套天波雷达（OTH-B），探测距离为800~3000公里，覆盖角度为60度。该系统发射与接收的地点是分开的，位置相隔100公里，天线数组尺寸为60x1100米。这座雷达的作用覆盖面见下图：

YST 个人的评论：

a. 图05箭头所指之处就是雷达的接收站的位置，也就是巨大的天线数组安放的地方。

b. 这座天波雷达的接收站位于武汉与西安之间某处，相当内陆，不设在靠近海边的原因一方面是避开盲区，另一方面是避免容易遭受空袭。

c. 图中暗红色的地区就是天波雷达覆盖的侦察范围，这是美国航空母舰进入台湾地区的主要方向。我们看到美国的航空母舰和大型水面船只只要进入距离台湾两千公里的海面就会被这座天波雷达侦测到。

d. 800~3000公里的探测距离是英国【简氏防务周刊】的报导，不知来源为何，也不知是真是假。YST 认为这个探测距离虽然勉强够用，但不够安全。如果 YST是系统工程师一定将探测距离至少达到四千公里，而且照射角度会稍微偏北一点务必覆盖包括东京湾与关岛在内的水域，这个要求非常、非常重要而且并不难办到。

e. 这座天波雷达的位置选择非常适中，完全覆盖从东部海面接近中国的任何航道。美国航空母舰如果企图从日本海经对马海峡进入黄海不被发现和追踪是不可能的，唯一剩下的可能途径是绕过菲律宾的南端或是经马六甲海峡进入南海，然后由南海接近中国大陆。

f. 南海相对东海不但非常狭窄而且到处都有岛礁，侦测航空母舰容易得多，黄海就更容易了。黄海基本上一架预警机就可以搞定，南海则麻烦一点，对预警机续航力的要求也高很多，如果单靠预警机至少需要多架。

戊. 中国大陆的地波雷达

大陆在地波雷达也做了相当成功的研发，并且至少已经在浙江瑞安市以东八公里处的海岸线上部署了一套地波雷达（OTH-SW）系统。

这套系统也采用了发射地点与接收地点分离的设计，两处相隔2.65公里。

外界对中国大陆的地波雷达了解很少，只知道覆盖角度为90度，探测距离大概是三百公里，见下图。有关它的性能数据都是猜测，无法做进一步的讨论。

雷达数据都是高度机密，外面的人只能知道大概，不可能得到精确的数据。

上面这个地波雷达站完全无缝地覆盖台湾海峡北端的出入口，可惜覆盖不了钓鱼台，更无法探测到琉球群岛。

己. 一些个人见解

a. 一般而言雷达使用的频率越低，雷达的体积就越大，发射的功率也越高，像超视距雷达这样的频率发射功率都在数百万瓦以上，非常耗费能量。

b. 南海海域不是很宽，遍布岛礁，50~100米长的天线数组建在岛礁上也不成问题，如果能源供应的问题能够解决，解放军在南海的西沙、中沙与南沙的岛礁上各建一座地波雷达站，再配上一、两架预警机填补空隙就可以无缝监视所有在南海主航道上来往的船只。但是能源供应是一个大问题，岛礁上盖一个几百万瓦的发电厂几乎是不可能的，也容易受到破坏。

c. 比 b 更简单、也更安全的方法是在湖南南部的山区建一座天波雷达，不但覆盖整个南海，也覆盖越南、马来西亚、新加坡、文莱、菲律宾和马六甲海峡。

d. YST 个人认为天波雷达是反航空母舰舰队最重要的探测手段，也许单凭天波雷达就足够完成搜索、发现与长时间连续跟踪等一系列的任务，其它的侦察手段不过是辅助而已。

在后面论述反舰弹道导弹的操作时，YST 将对 d 项做进一步的说明。

（十）一些简易的雷达知识与术语

本篇（IV）与下篇（V）的论述并不在原来的规划范围之内，是 YST临时起意增加的。

在介绍了超越地平线的雷达后，下一个论述题目本来是长程无人侦察机。但是很多网友非常质疑「天波雷达」侦测与追踪航空母舰的能力，他们认为「天波雷达」的误差能达到好几百公里，根本没有什么实用价值，并指出六０年代苏联的「天波雷达」如何的不成器。

如果要以苏联六０年代的雷达能力作为标准，这个系列文章是写不下去的。不要说苏联，即使雷达功力远在苏联之上的美国也是不行的。世界上最早有下视能力的雷达应该是美国的F-15战斗机，首架服役的时间是1974年。所以上世纪的六０年代，无论是哪个国家的天波雷达都不可能用来侦测海面上的船只。

雷达，这个人类在二十世纪发明的最伟大的遥测工具，在过去的50年有了天翻地覆的改变。由于 YST认为「天波雷达」是探测航空母舰舰队最关键的感应器，甚至有可能独自完成发现与追踪三千公里外的大型船只这样艰巨的任务，于是有必要在这个时候更深入地讨论一下雷达这个探测器。

YST 将用最基本的常识与最简单的算术来说明现代雷达，特别是「天波雷达」，的价值。

甲. 什么是「分贝」？

譬如我们常听人说：飞机场的噪音是100分贝、地下铁车站当列车经过时的噪音是120分贝、美国洛杉矶级核子潜艇的噪音是110分贝、女人尖叫的声音是80分贝．．．．等等。

这些话到底是什么意思呢？

原来科学家和工程师在计算自然现象的过程中常常需要用到比值，也就是两个数量的比有多少倍，这个比值在科学和工程的研究中通常存在一个非常、非常大的范围，譬如从一到一百亿，不但用起来非常不方便，而且制作图表简直就不可能。想想看，有谁能把一和一百亿两个长度同时画在一张图表上让大家都看见？

所以科学家就发明了一个新单位叫做「分贝」（英文为 decibel，简写符号为 dB），它的定义如下：

两个数量 P1 与 P2 的比值 P2/P1 用「分贝」来表示就是

10 * log (P2/P1) （分贝，dB）

，这里 log 是以 10 为底的对数函数（Logarithmic function）。

YST 希望你还没有忘记中学的数学，以 10 为底的对数函数的定义是：

如果 log A = B，那么 10**B = A ，这里 10**B 代表 10 的 B 次方。

注：对数的底（base）不是非用10不可，也可以换成其它任何正数，譬如８，但是显然流行不起来，因为绝大部分的人都是十个手指的

。不过有一个例外是用极限观念定义的常数 e，

e = lim (1 + 1/n)**n ，当 n 接近无限大 ，此处 lim 代表 limit，就是极限的意思。 e 的值大约是 2.71828， e 的指数函数和以 e 为底的对数函数被数学家发现非常有用。

以10 为底的对数函数数学家成为常用对数（common logarithm）。

以 e 为底的对数函数数学家成为自然对数（natural logarithm）。

好了，现在你就可以看到「分贝」应用的威力了。

0 分贝 = 1 倍，也就是相等；

1 分贝 = 1.26倍；

2 分贝 = 1.60倍；

3 分贝 = 2.00倍，也就是大约两倍；

4 分贝 = 2.50倍；

5 分贝 = 3.20倍；

6 分贝 = 4.00倍，也就是大约４倍；

7 分贝 = 5.00倍，也就是大约５倍；

8 分贝 = 6.30倍；

9 分贝 = 8.00倍，也就是大约８倍；

10 分贝 = 10倍，也就是正好 10倍；

20 分贝 = 100倍，也就是正好 100倍；

30 分贝 = 1000倍，也就是正好 1000倍；

40 分贝 = 10000倍，也就是正好 10000倍 ；

50 分贝 = 100000倍，也就是正好 100000倍；

60 分贝 = 1000000倍，也就是正好 1000000倍；

100 分贝 = 10000000000倍，1 后面有 10 个 0 ，也就是正好一百亿倍。

你一定会问：说了半天，这个对数和分贝到底有什么好处？

回答：对数的好处就是把乘方和开方变成乘除，把乘除变成加减。你说，这省了多少事？想想看，开五次方和除５，那个容易？

所以只要一本对数表在手，什么麻烦的计算都变得容易多了，这在还没有掌上型计算器的年代是非常有用的计算工具。怪不得钱学森离

开美国的时候什么高深的火箭书都没带却带了一本对数表，但是却被联邦调查局的干员没收了，因为他们以为是有关国家机密的密码。

我们看下面的例子。

如果一个音响设备的推销员Ａ对你说：「这套高级音响的讯噪比（signal to noise ratio）是103分贝」，他的意思是接收器是非常干净的，讯号的功率（power）是杂音功率的两百亿倍。

如果另一家音响设备的推销员Ｂ对你说：「这套高级音响的讯噪比（signal to noise ratio）是80分贝」，他的意思是接收器是非常干净的，讯号的功率（power）是杂音功率的一亿倍。

Ａ推销的音响比Ｂ推销的价钱高，很自然地你想知道这多花的钱到底值不值？

为了比较这两个音响，熟悉分贝的你不必换算成吓死人的实际倍数搞得手忙脚乱，而是直接用分贝做心算。

103dB - 80dB = 23dB，20dB是100倍，3dB是两倍，23dB就是200倍。

看到没有？只需要几秒钟，你立刻就算出Ａ推销的音响比Ｂ推销的音响干净两百倍。

回到文章开头最原始的问题，「飞机场的噪音是100分贝」．．．「女人尖叫的声音是80分贝」等等是什么意思呢？

回答：YST 也不知道。「分贝」是比值的单位，说话的人并没有把和什么东西比说出来，所以他们说的话是没有意义的。

譬如 YST每次看到大陆网友夸耀“基洛”级潜艇是多么安静，号称“海洋黑洞”，发出的噪音只有 100分贝等等，YST 总是看不懂，因为他们没有指出代表 0分贝的噪音是什么，所以100分贝是没有意义的。不同的作者所用的 0分贝很可能是指不同的东西，这些文章的数字就变得一点意义都没有了。

乙. 电波的频率、周期、震幅与相位

任何波动（无论电波和还是声波）都可以用三角函数来代表，譬如正弦函数（Sine function，数学符号写作 sin x，此处 x 是一个角度）和余弦函数（Cosine function，数学符号写作 cos x，此处 x 是一个角度）。

当电波在传送的时候，有四样东西工程师非常注重，那就是频率（frequency）、波长（period）、震幅（amplitude）与相位（phase）。

频率与波长互为倒数，在前面我们已经谈过了。

震幅（amplitude）是电波上下起伏的大小，我们可以把它看作是电压，从 +V 到 -V 上下震动。

「相位」（phase）是一般人都不注意，但是电机工程师非常重视的东西。

我们知道电波是一个连续变化的东西，我们用正弦函数 sin x 做例子。

当 x 是 0度的时候，sin x = 0 ，电波是在没有能量的静止状态，然后电压开始升高；

当 x 是 90度的时候，sin x = 1，电波的电压达到最高点，然后电压开始降低；

当 x 是 180度的时候，sin x = 0，电波回到静止状态，然后电压继续降低，进入负值；

当 x 是 270度的时候，sin x = -1，电波的电压达到负的最高值，然后电压开始降低；

当 x 是 360度的时候，sin x = 0，电波回到静止状态，完成一个周期。

所以同样看到电波的电压是 0，它可能是一个波动正要开始的时候，也可能是正好进行到一半的时候，前者电压走正方向，后者电压走负方向，对工程师而言二者是非常不同的。

同样看到电波的电压是0.5，它可能是一个波动进行到1/12的阶段（30度）电压正在上升的时候，也可能是波动进行到5/12的阶段（150度）电压正在下降的时候，对工程师而言二者是非常不同的。

「相位」（phase）是指电波的波动从0度到360度进行到哪一个阶段，这对工程师的意义非常重大。

工程师特别注重电波的相位关系，譬如正弦函数Sine和余弦函数Cosine对工程师而言是同一个函数，它们不过是相位差了90度而已。

一个雷达工程师在处理讯号的时候，如果任何时候取样他都能够把握电波讯号的相位（phase），他就可以非常有效地把讯号整合起来然后把它从杂音中分离出来，发现目标和追踪目标就变得非常有效与迅速。

这种能够保留相位讯息（phase information）的雷达叫做「同相雷达」（coherent radar）。

早期的雷达都是非同相的（non-coherent），雷达从非同相（non-coherent）进入到同相（coherent）是一个质的飞跃，一项革命性的进步。早年「非同相雷达」的探测能力跟现代的「同相雷达」相比可以用「天差地远」四个字来形容。同样的「天波雷达」，用六０年代「非同相雷达」的性能来揣摩现代的「同相雷达」会产生严重的误导。六０年代的讯号处理能力与今天的能力相比相差何止十万八千里。

丙. 雷达天线的功率比值图形（antenna pattern）

电磁波的发射和接受都需要经过天线（antenna）。常见的天线有两种：

一种是碟型天线（dish antenna），譬如装在屋顶上接收卫星讯号的小耳朵；

一种是杆型天线（bar antenna），譬如汽车上收听无线电广播的金属杆。

杆型天线当然还有比汽车天线更复杂的，最常见的一种叫做“八木天线”，是日本东北帝国大学的八木秀次博士（Dr. Hidetsugu Yagi）和他的助手宇田新太郎博士（Dr. Shintaro Uda）在1920年代发明的，所以有时候也称为“八木．宇田天线”，简称“八木天线”，见下图：

图07：八木秀次博士手上拿着他和宇田新太郎博士共同发明的杆型天线。

“八木”天线发明后便开始在全球流行，有非常多的家庭用这种天线来收听无线电广播。

今天的美国人在屋顶架设的电视天线和“八木”天线非常相似，应该是它的一种改良型。

图03中的美国天波雷达的天线也属于杆型天线，它的结构就非常复杂了。

除了像汽车上收听无线电的那种简单天线是全向的，绝大多数的天线不论是哪一种，它们接收讯号的能力跟面对的方向有非常密切的关系。

天线设计是非常专业的，里面有很大的学问，成百上千的电机工程师在这上面拿博士学位，每年发表数以百计的研究论文。譬如上篇文章中的图03，很少人能看得懂美国天波雷达那些复杂的天线是怎么设计的，里面显然有大学问。但是，不管他们的学问有多大，最终设计出来的产品一定要画出这个天线的功率比值图形，我们一看图形就什么都了解了。国父孙中山说「知难行易」就是这道理。有了天线的功率比值图形，什么事情都好办了。

家里装设有小耳朵的人都知道，天线都是上下左右对称的，在天线的正中央垂直于天线碟面的这条向外延伸的直线叫做「正前方」（boresight），这个「正前方」就被称为是「天线所对准的方向」。

任何天线在「正前方」（boresight）所收到的讯号都是最强的，我们把这个强度定为0分贝（0dB）。然后其它方向收到的讯号强度与「正前方」的讯号强度的比值就被记录下来。由于它们都比正前方的数值小，这些比值都小于１，所以它们的分贝值都是负数，譬如 0.5 = -3dB，0.1 = -10dB，0.01 = -20dB，0.001 = -30dB．．．等等。

所谓「天线的功率比值图形」就是以「正前方」（boresight）的讯号强度为0分贝，然后把其它方向的强度以分贝为单位画出来。

「天线的功率比值图形」有时候也称作「天线放射图」（antenna radiation pattern），或者更简单就叫作「天线图」（antenna pattern）。

你一定会问：这方向有无限多个，怎么能把所有的方向都画出来呢？

回答：你说的对，但是有两个方向最基本，一个是水平方向（也就是左右水平移动的方向，英文叫做azimuth），一个是垂直方向（也就是上下高低移动的方向，英文叫做elevation），只要这两个方向决定了，其它方向也就决定了，所以天线工程师通常只画这两个方向。

好了，我们现在已经知道要做什么了。

首先，天线接收到的电波是电压（也就是电波的震幅） V 。

理论上，科学家已经计算出电波的电压在天线不同方向的分布是 V = K．（sin x）/ x

此处 K 是一个常数，不同的天线设计这个 K 值不同，所以他们的图形都基本一个样子，只是胖瘦不同而已； x 是距离全线正前方（boresight）的方向距离（也就是角度差）。

其次，负的电压也是有能量的，所以工程师真正有兴趣的是功率（power）P，它的定义为 P = V．V = V**2

因此，我们要的「天线的功率比值图形」基本上是下面这个曲线：

P = K**2 ．（sin x）**2 / x**2

上面这个公式是理论值，事实上每个天线设计出来后都需要实际去测量，它们跟上面的理论数值是有出入的，真正的雷达探测与追踪所需要的计算都以测量出来的实际数值为准，所以这个测量的工作非常、非常重要。

下面的两张图是典型的工程师绘制的「天线的功率比值图形」：

图08：（a）用极坐标绘制的「天线图」；（b）用矩型坐标（又称为卡迪尔坐标）绘制的「天线图」；

（a）图的优点是强度与方向的关系非常形象的接合在一起。正前方就是正东，左手是正北右手是正南，背面是正西。任何方向来的信号，天线收到的强度比正前方下降多少分贝非常形象地一目了然。

（b）图的优点是所有方向的天线接收强度全部排在一起比较，非常清楚：

1. 在天线正前方（boresight）的接收功率最大，大约在正负40度的地方降为零；

2. 雷达工程师把上面这个图形看成是花瓣，中间最高的这一部分（图中正负40度之间的部分）雷达工程师称为主瓣（Main Lobe）；

3. 主瓣以外的其它部分都称为旁瓣（Side Lobes）；

4. 正负120度之间的部分称为后瓣（Back Lobes），因为这些是从天线的背面接收到的讯号；

5. 主瓣之外的旁瓣根据离开天线正前方（boresight）的距离顺序被称为第一旁瓣、第二旁瓣．．．（左右不分，因为是对称的）。一般而言，前几个旁瓣的峰值会依次递减，但是工程师加权以后就不一定了。

很少有人会去画所有角度的天线图，因为三度空间的图反而看不清楚细节，并没有任何实际的好处。不过如果读者有兴趣，下面这张图可以满足你的好奇心：

图09：三度空间的「天线图」（antenna pattern）

上面这个图其实只画出部分，在高低方向主瓣以外的图都没画出来，否则就更看不清了。

读者一定吃过海参或是苦瓜，他们身上都长着大小不一肉刺。形象地说，三度空间的天线图就像一个海参或是苦瓜，只是在正前方有一个肉刺特别长大，它就是主瓣。

但是这些主瓣以外的“小肉刺”也不能太小看，在雷达作业中它们虽然不是主角但也扮演了非常重要的角色，尤其是在反电子作战（Eclectronic Counter Measure，简称 ECM）和反反电子作战（Eclectronic Counter Counter Measure，简称 ECCM）。它们虽然在接收讯号上比主瓣低了20~40分贝，但是如果遇到强大的干扰电波，经由这些“小肉刺”进入雷达接收器的噪音能量是相当可观的，通常足够淹没讯号，使雷达屏幕上出现一片雪花，什么目标都看不见。