【中國科學報】雷達「裁判長」保錚

1987年與恩師畢德顯院士在臨潼華清池旁

1979年12月保錚等人調試設備

1953年保錚畢業留影

　　保錚，電子學家，1927年12月1日出生於江蘇南通，1953年畢業於解放軍通信工程學院（現西安電子科技大學），師從畢德顯，是中國第一屆雷達畢業生。1991年當選為中國科學院學部委員。1984~1992年任西安電子科技大學校長，長期從事雷達與信號處理的教學與科研工作。

　　1971年發明了埋地電力電纜故障點測定的「衝擊閃絡法」，解決了電力部門的一大難題。1974年領導成立雷達信號處理研究小組，在國內率先開展數位訊號處理的理論研究和應用工作，並系統地開展了雷達信號處理的理論和實際研究。1976年研製成的數字式動目標顯示器，對推動數位技術在國內雷達中的應用起到積極作用。1990年以來，在機載預警雷達空時二維信號處理、雷達成像和目標識別等方面的研究均取得重大進展。保錚取得的開拓性的研究成果廣泛應用於中國大量雷達武器裝備中，為中國雷達技術的進步和發展作出了歷史性的傑出貢獻。

　　作為中國雷達界的專家，保錚參與了大量重要雷達裝備的技術諮詢、方案論證和技術把關工作。他始終本著實事求是、求真務實、對國家高度負責的精神，不迴避問題，提出了大量寶貴的意見和建議，受到了雷達界同行的高度讚譽，被稱為最值得尊敬和信賴的「裁判長」。

　　伴隨重點實驗室的成長，保錚逐漸形成「頂天立地」的理念。「頂天」，就是要走在國際學科發展趨勢的前沿。「立地」，就是要從國家的實際需要出發，為國家建設真正發揮作用。

　　遇上恩師畢德顯

　　保錚於1927年出生於南通市一個書香門第。他的求學時代正趕上抗日戰爭全面爆發，戰亂中顛沛流離的生活，再加上體弱多病，以至於他的小學、初中、高中都沒有過完整的學業。就讀於南通中學期間，在陸頌石等名師的影響下，保錚對數學、物理產生極大興趣，並有了「科學救國」的思想。1949年南通解放，保錚報考了大連大學、清華大學、上海交通大學、唐山工學院4所院校，均被錄取。權衡之下，保錚選擇了中國共產黨新創辦的大連大學。

　　在大連大學，保錚遇到了對他人生影響深遠的恩師畢德顯。當時，41歲的畢德顯任大連大學電訊系主任，由於其淵博的學識、高尚品德和嚴謹的治學風範，全校師生對畢老師都十分敬佩。

　　保錚曾經在養病期間自學過物理和微積分，但是聽了畢老師的課程後，感受到畢老師對問題闡述深刻，體會到了很多自學時理解不到的新知識，有大開眼界之感。

　　保錚擔任畢德顯講授的普通物理和電磁場理論課程的課代表，這樣有了更多和畢老師交流接觸的機會。畢老師待人親切，對待學生沒有架子，積極參與學生討論，善於啟發學生思路。這種教學方式，極大地激發了保錚的學習興趣，培養了他透過事物表面現象看透本質的思維習慣。

　　1952年初，在畢德顯的帶領下，大連大學工學院電訊系師生遠赴塞外張家口，併入軍委工程學校（後改稱為中國人民解放軍通信工程學院，是現西安電子科技大學前身）。保錚光榮參軍，成為新成立雷達系的第一屆學生。1953年7月，保錚在以優異的成績畢業並留校工作。在畢德顯的安排下，保錚在輔導幾門課程的同時，還用約一半的時間到實驗室工作。

　　那時中國的電子工業處於一窮二白的境況，雷達研究所需的微波和脈衝儀器要靠教師親手製作。當時有的示波器頻帶只有500千赫，而雷達需要有幾兆赫的帶寬，保錚在實驗室參與製作5兆赫示波器的電子開關。通過一年多的努力，實驗室初具規模，同時也鍛鍊了保錚的動手能力，為以後的科研工作打下了堅實的基礎。

　　在實驗室工作約一年後，保錚擔任起全職輔導。畢德顯要求保錚熟悉整個雷達專業教學工作，把幾乎所有的雷達課程均輔導或講授一遍，這促使保錚全面掌握了整個雷達專業課程知識。當時國內的學術環境相對封閉，但是畢德顯非常注意學科的前沿發展，組織了「資訊理論」討論班。資訊理論是由美國科學家香農（Shannon）1948年提出後才興起的新領域，畢德顯於1956年開始跟蹤研究這個新領域。保錚參加了資訊理論研究小組，不僅開拓了眼界，了解了學科前沿，更從畢德顯身上學到了做科研的思路和方法。1956年，在畢德顯的鼓勵下，保錚在《電信科學》上發表了《有幹擾時通信體系的極限通信能力》一文，在當時屬於比較前沿的研究。

　　畢德顯對保錚的影響是至深至遠的。後來保錚1984年被任命為西北電訊工程學院（現為西安電子科技大學）院長，畢德顯鼓勵保錚「要以工作為重，勇於把擔子挑起來，依靠組織，依靠群眾，努力開創學校的新局面」。也是在畢德顯的推薦下，1991年保錚當選中國科學院技術科學部學部委員。

　　「文革」中的「電纜神探」

　　「文革」時期，還不到40歲的保錚被打成「反動學術權威」，理由之一是他編的教材是美帝蘇修的混合體。1970年9月底，剛從「牛棚」出來不久、被打入「另冊」的保錚到關中供電局電纜班接受「再教育」，竟意外促成他發明埋地電力電纜故障測試儀，解決了一個困擾電力部門多年的大難題。

　　保錚在電纜班跟隨工人師傅檢修埋在地下的電力電纜。由於電纜深埋在地下，所以，對故障點的探測和定位是一大難題。傳統探測電纜故障的方法有「電橋法」和「脈衝法」，但都費時費力。其實，保錚最初也沒有想出解決探測電纜故障的辦法，因為他對電力和高壓電器技術是外行，只掌握一些電工的基本知識。但他有一股「書呆子氣」，興趣上來了，就全身心投入。他似乎忘記了自己的身份，忘記了去考慮晦暗不明的前途。為科研攻關，保錚搬到工作間去住，夜以繼日地工作了幾個月。後來有人問保錚：「你當時考慮過自己的處境和身份沒有？」保錚的確沒有考慮。能有機會用自己掌握的知識為社會作貢獻，這種滿足感是平常人難以體驗的。

　　在經過探測電纜故障各個工序的多次操作後，保錚產生了一個想法：加衝擊電壓，在故障點形成電弧，利用它的發熱效用來「燒穿」故障，利用故障點電弧形成短路的暫態過程進行測量，也可利用產生電弧時的聲響進行現場定位。保錚想到衝擊電壓產生電弧會在該點形成短路，這會在電纜內形成短暫的瞬態過程，如果能將瞬態過程形成的波形取出顯示出來，應可從波形得到故障點的位置。從電纜端點取出瞬態波形並不困難，但要將它顯示出來則有難度。衝擊電壓的周期以秒計，示波器還不能顯示這樣的過程，好在當時國內直觀式存儲管已試製成功並小批量生產，用直觀式存儲管組成示波器就能解決這一問題。

　　為了驗證這個設想，保錚開始研製設備。受當時的物資條件所限，一切都只能靠自己動手。在克服重重困難後，1971年5月，我國第一臺衝擊閃絡電力電纜故障探測儀終於問世。新設備接通後幾分鐘就能完成故障點的粗測，加上現場定點和挖出故障電纜總共只需半天，比傳統方法大大縮短了時間。

　　這種方法成功解決了電力系統的一大難題。在保錚的發明應用前，關中供電局電纜班幾乎一直處於「欠帳」狀態，堆積了一批待定點的故障。新儀器研製成功後，電纜班短時間內將所有積壓舊帳一掃而空。

　　為了完善測試方法和儀器，多做實驗，保錚還主動去找一些用戶，檢測了十幾個故障，全部成功。這項發明後來成為學校實習工廠的一個重要產品，名稱叫作711電纜故障測試儀（711表示為1971年1型）。

　　保錚的這項發明是雷達原理運用到電纜測試領域的成功範例。新聞電影製片廠曾據此拍攝科教紀錄片《電纜神探》，介紹他研製的電纜測試儀。

　　在關中供電局接受「再教育」的這段經歷使保錚認識到，從事應用基礎研究的人，如果不密切結合實際，關在書房裡苦思冥想，是很難有所成就的。「你要有知識，你就得參加變革現實的實踐。你要知道梨子的滋味，你就得親口吃一吃。」在後來研究工作中，保錚也聯想到，雷達技術是一門實踐性很強的學科，應當更廣泛地聯繫實際。因此，保錚經常到有關工廠、研究所和部隊去，為他們解決了一些問題，同時自己也學到許多書本上學不到的知識。

　　率先啟用數位技術

　　1973年11月，正在農場勞動的保錚突然接到通知去南京參加一個會議。這個會議與進口雷達有關。原來，當時中國進口了法國湯姆遜公司（現名泰勒斯公司）的5部LP-23航管雷達。在當時的國際環境下，法國能夠出口雷達給中國已經很不容易了，但是仍然存在技術封鎖。這種新的航管雷達，有一個重要部件叫數字動目標顯示處理器，它的功能是從雷達回波中消除固定雜波（如山、大建築），只把所需的動目標即飛機顯示出來。由於先進技術對中國禁運，法國將雷達中數位訊號處理部分去除。

　　為了解決這個問題，國內有關方面召開了會議，討論能否自己研製該處理器。保錚參加的就是這次會議，他已經很久沒有參加這樣的專業會議了。會議討論中，大部分人傾向於仿製（部件禁運但說明書裡的方框圖仍保留）。但保錚認為，法國的雷達信號處理器的方案並不完美，存在不盡合理的地方，首先設計非常煩瑣，其次如果進一步發展，會受到限制，第三是該方案沒有通用性。中國雷達向數位訊號處理的轉變應是全面的，應考慮研製通用的，要能用於國內現有雷達的動目標顯示器。

　　在保錚看來，法國人的方案只不過搞了點花樣，實際效果不好，尤其該方案沒有通用性，不能推廣應用到大多數雷達，這是致命的缺陷。國外雷達數位訊號處理器從上世紀60年代中期開始應用，由於它具有優越性，發展十分迅速，到70年代應用已十分普遍，中國則大大落後了。保錚提出，希望以數字動目標顯示器的研製為契機，上級能夠撥付少量研究經費，我們自己研製一個通用性強、結構簡單、能解決當時國產雷達動目標顯示的數位化設備。

　　1974年冬季，上級同意了保錚的方案，並且提供少量（19萬元）的研究經費。學校接到任務後，支持保錚組成一個8人科研小組。

　　當時，科研小組面臨諸多困難，一方面要彌補知識上的欠缺，同時實驗所用的器件儀器設備都很落後，也難於購買。為了解決這些困難，保錚決定分兩步來走，先研製0.5微秒數字動目標顯示器，再研製0.2微秒數字動目標顯示器。

　　經過一年多的努力，0.5微秒數字動目標顯示器樣機終于于1976年秋研製成功。實驗成功後，課題組很受鼓舞，繼續研製出0.2微秒數字動目標顯示器，1980年獲得四機部科技成果一等獎。

　　保錚帶領課題組研製的數字動目標顯示器，跟法國設備相比，性能更加出色，而且後來數字動目標顯示器的發展潮流也同保錚思路一致。這項技術最重要的意義，是將數位技術應用到雷達中去。1977年秋在煙臺召開了一次學術會議，保錚帶著他的數字動目標顯示器進行現場演示，得到了同行們的關注和肯定。

　　1978年後，為研製數字動目標顯示而成立的8人科研小組迅速發展，並將推廣數位訊號處理在雷達中的應用作為研究方向，先擴充為研究室，繼而又擴大為電子工程研究所。1992年成立的國防科技雷達信號處理重點實驗室，就是依託該所建立的。

　　「頂天立地」育人才

　　由於雷達帶有的濃厚軍事應用特性，沒有國家的支持、只靠個人的力量是很難在這個領域取得成績的。讓人敬佩的是，保錚是從平凡的崗位上，在看似沒有可能的狀況下，努力爭取到科研機會並作出成就。

　　在保錚的帶領下，雷達信號處理重點實驗室在該領域的研究一直處於國內領先。重點實驗室的自適應旁瓣相消、陣列信號處理、空時二維自適應信號處理、稀布陣綜合脈衝孔徑雷達技術、雷達成像、雷達自動目標識別等眾多學科方向，無不是在保錚的親自培育和澆灌下成長起來。

　　伴隨重點實驗室的成長，保錚逐漸形成「頂天立地」的理念。「頂天」，就是要走在國際學科發展趨勢的前沿。保錚非常關注學科前沿，對於新技術的出現，會及時組織學習，舉辦講座和研討班，並指導部分研究生以此作為主要研究方向。保錚的看法是，雷達信號處理領域的某些新技術雖然只是一個研究方向，但必須要弄清基本概念，並密切注意發展動向。由於雷達信號處理領域很多概念出自數學應用，保錚經常邀請數學方面的專家到重點實驗室講課，從中吸收新知識。保錚多次說過，學習信號處理的人，如果不學習只吃老本，用不了多久就落後了。

　　「立地」，就是要從國家的實際需要出發，為國家建設真正發揮作用。面向國家需求，重點實驗室的許多科研工作，跟實際結合得非常緊密。雷達系統出現問題，首先就反映在信號處理，從信號處理能夠判斷是系統中那部分的問題。因此，重點實驗室的工作雖然是專注於信號處理領域，但在實際工作中涉及面很廣，實驗室不但研究信號處理，還要改造雷達，要使整個雷達系統處於最優。在保錚的帶領下，重點實驗室能夠有效地幫助雷達整機研製部門解決問題，保錚也因此在雷達界享有很高威望。

　　2000年下半年，某新型雷達因核心技術攻關遇到難題，出廠日期面臨拖延。情急之中，研製部門向保錚求援。電話頭天下午打到他家，第二天一早他就回話：「我連夜對有關問題進行了分析，你們放心，再難也要保證產品按期出廠。」保錚馬不停蹄地協調重點實驗室及相關研究機構合力攻關，使難題迎刃而解。

　　保錚一生專注於雷達信號處理教育和研究，淡泊名利，努力追趕、超越國際水平。重點實驗室立足於實踐、著眼於前沿，在滿足國家重大需求的同時，又努力走在國際雷達信號處理領域的前沿，這是保錚「頂天立地」思想的體現，也是保錚這位新中國首屆雷達生奉獻給祖國雷達事業的一份答卷，更是畢德顯等新中國雷達教育事業奠基者培育出的碩果。

　　（作者劉洋單位系中國科學院自然科學史研究所、黃麗萍單位系中國人民大學）

　　（原載於《中國科學報》 2014-04-04 第10版 印刻)