雷达波段代表的是发射的电磁波频率(波长)范围,图1为雷达常见波段的频率划分。S波段的频率范围为2GHz~4GHz,X波段的频率范围为8GHz~12GHz。

图1 雷达频率波段对应表
根据波长、频率之间的计算公式:
C=λf式中C为光速,λ是波长,f是电磁波的频率。显而易见,频率与波长呈反比关系,频率越低,波长越长;频率越高,波长越短。
由上式可以换算出,S波段对应波长范围为150.00-75.00mm,X波段对应波长范围为37.50-25.00 mm。
比如日本古野公司FAR-2157/2167DS产品导航雷达,其S波段雷达频率为3.05GHz,X波段雷达频率为9.41GHz。
至于取名字为何叫S波段,是因为雷达刚刚出现的时候大都采用较低的频率,比如最早用于搜索目的的雷达,电磁波波长是23cm(后来改为22cm),英国人将其定义为L波段。L,是英文“Long”的开头字母。L波段,也就是长波波段,后来,工程师们又搞出了波长为10cm的雷达,定义为S波段。S,是“short”的开头字母。没错,S波段就比长波“短一点”的波。后来,随着频率的不断升高,3cm波长的雷达出现了,一开始主要用于专门用于火控瞄准,瞄准镜的那个“准心”通常为X形状,所以被称为X波段,也代表坐标上的某个点。其他类似的还有C、P、K等波段,都属于老式的叫法,为了规范定义,以北约为代表的欧美国家按字母表顺序,重新设计了一套新的命名系统予以替代,波段按照字母表顺序排列,但并未被广泛接收,大都采用传统的S、X波段叫法。
为了更加形象的说明S波段和X波段导航雷达的区别,打个简单的比喻。
中国古代有狼和狈的传说,据说狼和狈是一类动物。狼的前腿长,后腿短;狈则相反,前腿短,后腿长。狈每次出去都必须依靠狼,把它的前腿搭在狼的后腿上才能行动,否则就会寸步难行。有一次,狼和狈走到一个人家的羊圈外面,虽然里面有许多只羊,但是羊圈既高又坚固,于是它们想出了一个好主意:让狼骑在狈的脖子上,再由狈用两条长的后腿直立起来,把狼驮得很高,然后,狼就用它两条长长的前脚,攀住羊圈,把羊叼走。

S波段和X波段的区别主要受到电磁波特性,也就是与频率特性密切相关:
S波段(狈)波长长,分辨率低,绕射能力强,辐射能量不容易被雨雪吸收,同样功率下探测距离较远。
X波段(狼)波长短,分辨率高,绕射能力弱,辐射能量容易被雨雪吸收。
二者恰如狼和狈的关系,各有所长。
三、S波段和X波段使用区别
在海军大连舰艇学院易海祁、邵利民等所著《导航雷达与海洋环境》(中国航海学会海洋船舶驾驶专业委员会2007年船舶航泊安全的新经验新技术研讨会论文集)一文中,详细讨论了大气气体分子、降雨、海杂波等对S波段和X波段船用雷达的影响,最终的结论为:
海洋环境对不同波段的雷达的影响是有区别的,工作频率不同的雷达有各自的势和不足,因此有条件的船舶应配齐3cm(X波段)和10cm(S波段)波长的两种导航雷达,以起到相辅相成,优势互补的作用,从而能更好地保障航行安全。3cm(X波段)雷达在雨雪和浓雾中传播时衰减比较严重,但其低空探测能力强,在天气较好时,应优先考虑3cm(X波段)雷达,而在云雾、降水、风浪天气下,则应参考10cm(S波段)雷达。
在性能方面,一般从船舶的具体需要出发,对航行于近海或江河的船舶,主要考虑近距离物标的分辨率和图像的清晰度,其有效观测距离只要能达到20~30海里就已足够,因此选用波长较短的X波段雷达。为保证船舶在恶劣海况中航行安全,大型船舶广泛采用双雷达配置方案,即 10cm(S 波段) 和 3cm(X 波段)两部雷达。在正常情况下,使用X波段雷达工作,探测精度高,显示画面清晰,但在恶劣气候海况下,雷达受雨雪干扰大,使用性能较差,而S波段雷达受雨雪干扰较小,抑制海浪干扰能力强。恰如狼和狈的协作关系,🙂。另外,在应急搜救领域广泛使用的SART(雷达搜救应答器),能够激发其反射信号的,基本都是X波段雷达,因此,X波段雷达应用更为广泛,存量较大。

