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图一 “纽约”号战列舰上的XAF实验雷达
这张图是1938年在“纽约”号战列舰（USS New York，BB-34）上拍摄的，注意在舰桥驾驶室上方那个看起来像是矩形框的物体。它并不是超大的弹簧床垫，也不是早期型号的太阳能电池板，而是XAF（eXpressApp Framework，快速应用框架）的天线。XAF就是美国大型军舰上安装的第一套雷达设备。
稀星天外注：安装了XAF天线之后，原来在这个位置的光学测距仪被移到了2号炮塔的顶部。美国几乎是和所有其他主要国家同时独立地发现了无线电探测概念，发明了雷达。美国海军研究实验室（Naval Research Laboratory，NRL）于1934年开始开发脉冲雷达，并于1935年开始对其进行测试。到1936年底，NRL的测试雷达设备已经可以稳定地探测到60英里外的飞机。1938年2月下旬美国海军决定尝试在大型军舰上安装雷达后，NRL在其多年技术发展的基础上建造了XAF实验性雷达组，并于1938年12月被安装在了“纽约”号上。
图二 “纽约”号战列舰上安装的XAF雷达，天线转到了和战舰中轴线垂直的方向
稀星天外注：NRL对于雷达技术的一大贡献是发明了在无线电波发射阶段短暂关闭雷达接收器的技术，这样就能够使用单个天线同时进行发射和接收雷达脉冲。英国在同时期研发的早期雷达需要两个独立天线，一个用于发射另一个用于接收无线电信号。XAF的工作频率为200 MHz（1.5米波长），功率为15千瓦，具有类似于“床垫弹簧”的天线，整个天线成一个超不多5.1米x5.1米的矩形。它被安装在旋转的轭架中，可以绕地平线进行扫描，并在船体颠簸时调整天线以使无线电波始终与水面保持平行。这种大的天线和轭架必须足够坚固，可以经受住海上航行的恶劣环境，同时还要保持尽可能轻的重量，以避免上部重量增加过多，导致重心提升。 因此，布鲁斯特航空公司（Brewster Aeronautical Corporation，它还制造了海军的第一架单翼战斗机F2A“水牛”）被要求制造合适的硬铝结构。XAF的发射器，接收器和其他设备则由NRL制造。
图三 XAF实验雷达的无线电波发射机和接收机
随后“纽约”号使用雷达参加了在加勒比海地区进行的冬季战斗演习。在近三个月的不间断运行中，XAF每天平均开机近二十小时，显示出了超出预期的性能和可靠性。它可以最远探测到100海里外的飞机和15海里外的船只。该雷达还被用于导航和火炮射击训练，可以提供跟踪飞行中的弹丸和弹着点，射程和方向都非常精确，即使在夜间或在雾中也可精确瞄准敌方船只并检测到附近的陆地或障碍物。新设备的成功测试使美国海军深信雷达是一个赢得胜利的天赐之物。
一夜之间，用战斗机保卫航空母舰成为可能。没有雷达，航母就永远不会有足够的攻击预警，也不可能在空中保持足够的战斗机防御或摧毁攻击者。雷达通过使袭击丧失突然性解决了这个问题。美国海军又花了好几年的时间来进一步了解如何使用雷达进行防御的战术战法。当它最终在1943–44年通过建立战斗信息中心建立了标准作战体系后，新技术被证明是美国快速航母特混舰队取得胜利的关键因素。雷达在第二次世界大战中取得的最大胜利是在1944年6月菲律宾海战的“马里亚纳猎火鸡”中，彻底摧毁了日本的航空母舰部队。
图四 艺术家笔下的“马里亚纳猎火鸡”
在1938年“纽约”号上的试验结束后，美国无线电公司（Radio Corporation of America，RCA）根据NRL的设计生产了一个试验版本雷达，称为CXAM。美国海军于1940年7月和8月在航空母舰“约克敦”号（USS Yorktown，CV-5），战列舰“加利福尼亚”号（USS California，BB-44），以及重巡洋舰“切斯特”号（USS Chester，CA-27），“芝加哥”号（USS Chicago，CA-29），“北安普敦”号（USS Northampton，CA-26）和“彭萨科拉”号（USS Pensacola，CA-24）上安装了六套CXAM雷达。新的CXAM雷达天线都可以向后倾斜以改变无线电脉冲束的仰角，希望在探测目标的方位和距离的同时也可以测量目标的高度。但是事实证明，无线电波束的波长太大了。
图五 “彭萨科拉”号重巡洋舰上安装的CAXM雷达，这张图显示了天线没有成垂直状态
之后，迅速组装了第二个试验型号CXAM-1取消了无线电波在竖直平面的俯仰功能。1941年下半年开始该新型号雷达被安装在航空母舰“列克星敦”号（USS Lexington，CV-2），“萨拉托加”号（USS Saratoga，CV-3），“突击者”（USS Ranger，CV-4），“企业”号（USS Enterprise，CV-6）和“黄蜂”号（USS Wasp，CV-7）上。其他安装了该雷达的战舰包括：新型战列舰“北卡罗来纳”号（USS North Carolina，BB-55）和“华盛顿”号（USS Washington，BB-56）；老式战列舰“德克萨斯”号（USS Texas，BB-35），“宾夕法尼亚”号（USS Pennsylvania，BB-38）和“西弗吉尼亚”（USS West Virginia，BB-48）；轻巡洋舰“辛辛那提”号（USS Cincinnati，CL-6）；以及大型水上飞机母舰“柯蒂斯”号（USS Curtiss，AV-4）和“阿尔伯马尔”号（USS Albermarle，AV-5）。在战争余下的时间里，许多美国战舰上都可以看到最终的量产版本——具有大型扁平天线的SK-1雷达。
图六 “突击者”号航母上安装的CXAM-1雷达
那些被选来最先安装早期CXAM型号的舰船充分说明了美国海军在当时希望新技术发挥的各种作用。“加利福尼亚”号战列舰是当时太平洋舰队的旗舰。航母需要远离战列线（稀星天外注：战列舰舰队作战时排成的鱼贯而行的队列）作战，以避免被敌人发现；巡洋舰被指派在大舰队之前进行侦察。后两种战舰都需要对敌方空袭的预警。
日军袭击珍珠港后，随着海战的战法发生了从战列舰列队打炮到以航空母舰为核心的远程空中打击转变后，CXAM-1的安装清单自然是从航母开始。但也包括了新组建的大西洋舰队的旗舰——“德克萨斯”号战列舰。那两艘大型水上飞机母舰被选中的原因应该和航母差不多，因为美国海军在很大程度上依赖远程水上飞机进行侦察和轰炸。为这两艘船装备搜索雷达不仅有助于发现敌机，还使他们能够跟踪和控制自己的飞机。
图七 安装了CAXM-1雷达的“阿尔伯马尔”号水上飞机母舰
作为早期的雷达产品，CXAM/-1能显示的仅仅是回波强度，即显示不同距离的信号强度。较大的哔哔声表明有回波，操作员就可以根据它标记距离。天线可以以每分钟五转的标准速度进行360°扫描。结合天线的方向，操作员就可以在方位图上标出目标距离。所有的这些都是人工操作，没有像今天的平面位置指示器这样的图形显示。
和XAF一样，CXAM/-1在相对较长的波长（1.5米，相当于200兆赫兹）下工作，其14度宽的无线电波束可以提供3度的分辨率。 它可以区分两个相距366米的物体，其测距误差在275米以内。对于一架在3000米高空飞行的战斗机大小目标它的探测距离在80公里左右。
显然只能获得水平位置是不够的。到1945年，随着喷气式飞机的服役，旧的雷达的预警时间缩短，美国海军开始寻找一种更精确地跟踪飞机的方法，这意味着使用波束更窄、波长更短的雷达发射机。随之而来的是CXAM/-1的一系列短波长后继产品，即SR，SPS-6和SPS-12。一切似乎都预示着1938年代的系统即将淘汰。
图八 早期的短波长雷达SPS-12的天线
但是，在测试这些新型号时，它们产生了令人意想不到的结果。新的，更加流线型的喷气式战斗机将这些短波脉冲全部漫反射掉了。雷达接收机无法接收到足够强的回波信号。虽然带有外部炸弹或副油箱的喷气机相对较容易被发现和追踪，但没有携带这些附属物的喷气机却很难被发现。
图九 回归长波长的SPS-43对空搜索雷达
NRL的雷达专家很快找到了问题所在，即雷达波长越长，目标形状的细节对信号的影响就越小。 结果，美国海军又为航空母舰和导弹巡洋舰开发了带有超宽天线的新长波雷达：SPS-17，SPS-29，SPS-37和SPS-43。它们的天线让人想起20世纪30、40年代的“大床垫”。这些雷达后来被换成了现在仍在使用的短波长SPS-49。后者通过采用更好的信号处理技术，来克服在探测流线型的喷气式飞机方面的不足。
图十 AN/SPS-49对空搜索雷达直到现在仍在使用
稀星天外最后想说的是，算法的增强不能改变基本物理原理——波长越长，雷达受目标形状的影响就越小。而读者应该都知道，对于隐形飞机而言，飞机的外形是最重要的因素。受形状影响越少的雷达系统，就越可能检测到隐形飞机。这就是为什么一谈到反隐身，经常看到的一个名词就是“米波雷达”。这也是为什么在我国新型导弹驱逐舰上可以找到长波长雷达的原因，其工作频率可能还低于CXAM/-1及其继任者使用的频率。尽管因为无线电波长太大，无法获得良好的精确度，但从理论上讲，它们可以检测到隐形飞机和导弹。让一个雷达操作员去寻找不知道存不存在的目标和让其去修正一个确认存在的目标位置是两个截然不同的操作。随着隐身技术的日益普及，我们可能会看到更多类似CXAM/-1这样的老古董，一下子变成了当今的创新先驱。
图十一 我国某型导弹驱逐舰最新型号上的对空搜索雷达