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一、雷達的頻段和戰術(shù)指標
(一)雷達的工作頻率
按照雷達的工作原理,不論發(fā)射波的頻率如何,只要是通過(guò)輻射電磁能量和利用從目標反射回來(lái)的回波,以便對目標探測和定位,都屬于雷達系統工作的范疇。常用的雷達工作頻率范圍為 220MHz~35000MHz,實(shí)際上各類(lèi)雷達工作的頻率在兩頭都超出了上述范圍。例如天波超視距(OTH)雷達的工作頻率為 4MHz 或 5MHz,而地波超視距的工作頻率則低到 2MHz。在頻譜的另一端,毫米波雷達可以工作到 94GHz,激光雷達工作于更高的頻率。工作頻率不同的雷達在工程實(shí)現時(shí)差別很大。
雷達的工作頻率和整個(gè)電磁波頻譜如圖示,實(shí)際上絕大部分雷達工作于 200MHz 至 10GHz 頻段。
目前在雷達技術(shù)領(lǐng)域里常用頻段的名稱(chēng),用 L、S、C、X 等英文字母來(lái)命名。這是在第二次世界大戰中一些國家為了保密而采用的,以后就一直延用下來(lái),我國也經(jīng)常采用。
電磁波波長(cháng)與頻率的對應關(guān)系為
f·λ=c
式中:f 為頻率,單位 Hz;λ為波長(cháng),單位 m;c 為光速,且 c=3.0×108m/s
L 波段通常為 30cm,S 波段為 10cm,C 波段為 5cm,X 波段為 3cm,Ku 波段為 2cm,Ka 波段為 8mm。
(二)雷達的主要戰術(shù)指標
1、觀(guān)察空域
雷達方位觀(guān)察空域、仰角觀(guān)察空域、大探測高度、大作用距離和小作用距離。觀(guān)察空域的大小取決于雷達輻射能量的大小
2、觀(guān)察時(shí)間和數據率
觀(guān)察時(shí)間是指雷達用于搜索整個(gè)空域的時(shí)間,它的倒數稱(chēng)為搜索數據率,對同一目標相鄰兩次跟蹤之間的間隔時(shí)間稱(chēng)為跟蹤間隔時(shí)間,其倒數為跟蹤數據率。
3、測量精度
測量精度是指雷達所測量的目標坐標與其真實(shí)值的偏離程度,即二者的誤差。
4、分辨力
分辨力是指雷達對空間位置接近的點(diǎn)目標的區分能力。
5、抗干擾能力
抗干擾能力是指雷達在干擾環(huán)境中能夠有效地檢測目標和獲取目標參數的能力。
(三)雷達的主要技術(shù)指標
1、天饋線(xiàn)性能
天線(xiàn)孔徑,天線(xiàn)增益、天線(xiàn)波瓣寬度、天線(xiàn)波束的副瓣電平、極化形式、饋線(xiàn)損耗和天饋線(xiàn)系統的帶寬等。
2、雷達信號形式
雷達信號的形式主要包括工作頻率、脈沖重復頻率 PRF、脈沖寬度、脈沖串的長(cháng)度、信號帶寬、信號調制形式等。
3、發(fā)射機性能
發(fā)射機性能主要包括峰值功率、平均功率、功率放大鏈總增益、發(fā)射機末級效率和發(fā)射機總功率。
4、接收機性能
接收機性能主要包括接收機靈敏度、系統噪聲溫度、接收機工作寬帶、動(dòng)態(tài)范圍、中頻特性等、
5、測角方式
測試方式主要分為振幅法和相位法兩類(lèi)測角方式,還有天線(xiàn)波束的掃描法。
6、雷達信號處理
動(dòng)目標顯示和動(dòng)目標檢測的系統改善因子、脈沖多普勒濾波器的實(shí)現方式與運算速度要求、恒虛警率處理和視頻積累方式等。
7、雷達數據處理能力
對目標的跟蹤能力、二次解算能力、數據的變換及輸入 / 輸出能力。
二、雷達的應用與分類(lèi)
(一)junyong雷達
junyong雷達按戰術(shù)來(lái)分有以下主要類(lèi)型:
1、預警雷達(超遠程雷達)
預警雷達主要任務(wù)是發(fā)現洲際dao彈,以便及早發(fā)出警報。特點(diǎn)是作用距離遠達數千公里,至于測定坐標的j確度和分辨力是次要的。目前應用預警雷達不但能發(fā)現dao彈,而且可用以發(fā)現洲際戰略轟炸機。
2、搜索和警戒雷達
其任務(wù)是發(fā)現飛機,一般作用距離在 400KM 以上,有的可達 600KM。對于測定坐標的j確度、分辨力要求不高。對于擔當保衛重點(diǎn)城市或建筑物任務(wù)的中程警戒雷達要求有方位 360°的搜索空城。
3、引導指揮雷達(監視雷達)
這種雷達用于對殲擊機的引導和指揮作戰,民用的機場(chǎng)調度雷達亦屬這一類(lèi)。其特殊要求是:對多批次目標能同時(shí)檢測;
測定目標的三個(gè)坐標。要求測量目標的j確度和分辨力較高,特別是目標間的相對位置要求較高。
4、火控雷達
控制火炮(或地空dao彈)對空中目標進(jìn)行瞄準攻擊,因此要求:能夠連續而準確地測定目標的坐標;
迅速地將射擊數據傳遞給火炮(或地空dao彈)。這類(lèi)雷達的作用距離較小,一般只有幾十公里,但測量的精度要求很高。
5、制導雷達
和火控雷達同屬精密跟蹤雷達,不同的是制導雷達對付的是飛機和dao彈:測定它們的運動(dòng)軌跡;
同時(shí)再控制dao彈去攻擊目標。
制導雷達要求能同時(shí)跟蹤多個(gè)目標,并對分辨力要求較高。這類(lèi)雷達天線(xiàn)的掃描方式往往有其特點(diǎn),并隨制導體制而異。
6、戰場(chǎng)監視雷達
這類(lèi)雷達用于發(fā)現坦克、junyong車(chē)輛、人和其他在戰場(chǎng)上的運動(dòng)目標。
7、機載雷達
這類(lèi)雷達除機載預警雷達外,主要有下列數種類(lèi)型:
1)機載截擊雷達
當殲擊機按照地面指揮所命令,接近敵機并進(jìn)入有利空域時(shí),就利用裝在機上的截擊雷達,準確地測量敵機的位置,以便進(jìn)行攻擊。它要求測量目標的j確度和分辨率高。
2)機載護尾雷達
用來(lái)發(fā)現和指示機尾后面一定距離內有*機。這種雷達結構比較簡(jiǎn)單,不要求測定目標的準備位置,作用距離也不遠。
3)機載導航雷達
裝在飛機或艦船上,用以顯示地面或港灣圖像,以便在黑夜和大雨、濃霧情況下,飛機和艦船能正確航行。這種雷達要求分辨力較高。
4)機載火控雷達
20 世紀 70 年代后的戰斗機上火控系統的雷達往往是多功能的。它能空對空搜索和截獲目標,空對空制導dao彈,空對空精密測距和控制機炮射擊,空對地觀(guān)察地形和引導轟炸,進(jìn)行敵我識別和導航信標的識別,有的還兼有地形跟隨和回避的作用,一部雷達往往具有七八部雷達的功能。
對于機載雷達共同的要求是體積小、重量輕、工作可靠性高。
8、無(wú)線(xiàn)電測高儀
裝置在飛機上,是一種連續波調頻雷達,用來(lái)測量飛機離開(kāi)地面或海面的高度。
9、雷達引信
這是裝置在炮彈或dao彈頭上的一種小型雷達,用來(lái)測量彈頭附件有無(wú)目標,當距離縮小到彈片足以擊傷目標的瞬間,使炮彈(或dao彈頭)爆炸,提高了擊中目標的命中 l。
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(二)民用雷達
在民用雷達方面,列舉出以下一些類(lèi)型和應用:
1、氣象雷達
即觀(guān)察氣象的雷達,用來(lái)測量暴風(fēng)雨和云層的位置及其移動(dòng)路線(xiàn)。
2、航行管制(空中交通)雷達
在現代航空飛行運輸體系中,對于機場(chǎng)周?chē)昂铰飞系娘w機,都要實(shí)施嚴格的管制。航行管制雷達兼有警戒雷達和引導雷達的作用,故有時(shí)也稱(chēng)為機場(chǎng)監視雷達,它和二次雷達配合起來(lái)應用。二次雷達地面設備發(fā)射詢(xún)問(wèn)信號,機上接到信號后,用編碼的形式,發(fā)出一個(gè)回答信號,地面收到后在航行管制雷達顯示器上顯示。這一雷達系統可以鑒定空中目標的高度、速度和屬性,用以識別目標。
3、宇宙航行中用雷達
這種雷達用來(lái)控制飛船的交會(huì )和對接,以及在月球上的著(zhù)陸。某些地面上的雷達用來(lái)探測和跟蹤人造衛星。
4、遙感設備
安放在衛星或飛機上的某種雷達,可以作為微波遙感設備。主要感受地球物理方面的信息,由于具有二維高分辨力而可對地形、水資源、冰覆蓋層、農業(yè)森林、地質(zhì)結構及環(huán)境污染等進(jìn)行測量和地圖描繪。也曾利用此類(lèi)雷達來(lái)探測月亮和行星(雷達天文學(xué))。
此外,在飛機導航,航道探測(用以保證航行安全),公路上車(chē)速測量等方面,雷達也在發(fā)揮其積極作用。
(三)雷達分類(lèi)
1、按照功能分類(lèi)
按照雷達的功能,把主要的junyong雷達分為搜索雷達和跟蹤雷達兩大類(lèi)。
1)搜索雷達
任務(wù)是在盡可能大的空域范圍內,盡可能早地發(fā)現遠距離軍事目標,主要用于警戒等目的。搜索雷達必須滿(mǎn)足兩個(gè)要求:很遠的探測距離和很大的覆蓋空域。
2)跟蹤雷達
主要用于武器控制,為武器系統連續地提供對目標的指示數據,也用于dao彈靶場(chǎng)測量等方面。如炮瞄雷達、dao彈制導雷達、航天飛行器軌道測量雷達等。
2、按照雷達信號形式分類(lèi)
1)脈沖雷達
此類(lèi)雷達發(fā)射的波形是矩形脈沖,按一定的或交錯的重復周期工作,這是目前使用 廣的。
2)連續波雷達
此類(lèi)雷達發(fā)射連續的正弦波,主要用來(lái)測量目標的速度。如需同時(shí)測量目標的距離,則往往需對發(fā)射信號進(jìn)行調制,例如,對連續的正弦信號進(jìn)行周期性的頻率調制。
3)脈沖壓縮雷達
此類(lèi)雷達發(fā)射寬的脈沖波,在接收機中對收到的回波信號加以壓縮處理,以便得到窄脈沖。目前實(shí)現脈沖壓縮主要有兩種。線(xiàn)性調頻脈沖壓縮處理和相位編碼脈沖壓縮處理。脈沖壓縮能解決距離分辨力和作用距離之間的矛盾。20 世紀 70 年代研制的新型雷達絕大部分采用脈沖壓縮的體制。
此外還有脈沖多普勒雷達、噪聲雷達、頻率捷變雷達等。
3、按照其他方式分類(lèi)
1)雷達承載平臺:地面雷達、機載雷達、艦載雷達、星載雷達。
2)角跟蹤方式:?jiǎn)蚊}沖雷達、圓錐掃描雷達、隱蔽錐掃雷達等。
3)測量目標參量:測高雷達、兩坐標雷達、三坐標雷達、測速雷達、目標識別雷達等。
4)信號處理方式:各種分集雷達(頻率分集,極化分集等等)、相參或非相參積累雷達、動(dòng)目標顯示雷達、合成孔徑雷達等。
5)天線(xiàn)掃描方法:機械掃描雷達、相控陣雷達、頻掃雷達等。
三、雷達對抗
在現代戰爭中,每一個(gè)作戰裝備和作戰人員都會(huì )因其在戰爭中的地位和作用而受到多種雷達和武器系統的威脅、殺傷。如圖所示的一架作戰飛行中的junyong飛機,可能會(huì )同時(shí)遭受到敵方數種雷達、殺傷武器的威脅。如果它及所在方不能有效地對抗敵方諸多的威脅雷達和武器系統,則其不僅不能完成預定的作戰任務(wù),甚至不能保證自己的生存。
(一)雷達對抗是取得軍事優(yōu)勢的重要手段和保證
由于在各種現代武器系統中,雷達仍然是信息獲取和j確制導領(lǐng)域中重要的裝備,特別是在廣大的作戰地域內,及時(shí)、準確、全面地獲取各種目標信息,雷達的作用是不可取代的。破壞了雷達的正常工作,也就破壞了整個(gè)武器系統的重要信息來(lái)源,很可能使其成為“聾子”、“瞎子”。
(二)雷達對抗技術(shù)是改善武器系統和軍事目標生存與發(fā)展條件的有效手段
越南戰爭中,美軍綜合采用了多種雷達對抗措施,曾一度使地空dao彈的殺傷概率降到 2%,防空火炮的殺傷概率降到 0.5%以下;
海灣戰爭中,美軍的 F-117A 隱形轟炸機出動(dòng)數千架次,執行防空火力強地區的轟炸任務(wù),在強大的電子干擾掩護下,竟然無(wú)一損失。
四、雷達抗干擾技術(shù)
(一)對雷達的電子偵察及雷達反偵察技術(shù)
電子戰對雷達的電子偵察包括:雷達情報偵察、雷達對抗支援偵察、雷達尋的和警告、引導干擾、輻射源定位。
雷達主要的反偵察措施:設計成低截獲概率雷達、控制雷達開(kāi)機時(shí)間、控制雷達工作頻率、隱蔽雷達和新式雷達的啟用必須經(jīng)過(guò)批準、適時(shí)更換可能被敵方獲悉的雷達陣地、設置假雷達,并發(fā)射假雷達信號
(二)電子干擾
雷達干擾是指利用雷達干擾設備發(fā)射干擾電子波或利用發(fā)射、散射、衰減以及吸波的材料反射或衰減雷達波,從而擾亂敵方雷達的正?;蚪档屠走_的效能。
雷達干擾能造成敵方雷達迷盲,使其不能發(fā)現目標或引起判讀錯誤,不能正確實(shí)施告警;另外,它還能造成雷達跟蹤出錯,使武器系統失控,威力不能正常發(fā)揮。
(三)雷達干擾技術(shù)
1、天線(xiàn)方面
A、當有一部遠距離的干擾機干擾雷達時(shí),如果設法保持極低的天線(xiàn)旁瓣,則可防止干擾能力通過(guò)旁瓣進(jìn)入雷達接收機。
B、采用窄的天線(xiàn)波束帶寬,采用高增益天線(xiàn)去集中照射目標,并“穿透”干擾。
C、采用隨機性的電子掃描防止欺騙干擾機與天線(xiàn)掃描同步。
D、旁瓣相消技術(shù)用來(lái)抑制通過(guò)天線(xiàn)旁瓣進(jìn)入的高占空比和類(lèi)噪聲干擾。
2、發(fā)射機方面
主要是適當地利用和控制發(fā)射信號的功率、頻率和波形。
A、 增加有效輻射功率
這是一種對抗有源干擾的強有力的手段,此方法可增加信號 / 干擾功率比。如果再配合天線(xiàn)對目標的“聚光”照射,便能明顯增大此時(shí)雷達的探測距離。雷達的發(fā)射要采用功率管理,以減小平時(shí)雷達被偵察的概率。
B、發(fā)射概率
在發(fā)射概率上可采用頻率捷變或頻率分集的辦法,前者是指雷達在脈沖與脈沖間或脈沖串與脈沖串之間改變發(fā)射頻率,后者是指幾部雷達發(fā)射機工作于不同的頻率而將其接收信號綜合利用。這些技術(shù)代表一種擴展頻譜的電子抗干擾方法,發(fā)射信號將在頻域內盡可能展寬,以降低被敵方偵察時(shí)的可檢測度,并且加重敵方電子干擾的負荷而使干擾更困難。
C、 發(fā)射波形編碼
波形編碼包括脈沖重復頻率跳變、參差及編碼和脈間編碼等。所有這些技術(shù)使得欺騙干擾更加困難,因為敵方將無(wú)法獲悉或無(wú)法預測發(fā)射波形的j確結構。
脈內編碼的可壓縮復雜信號,可有效地改善目標檢測能力。它具有大的平均功率而峰值功率較??;其較寬的帶寬可改善距離分辨力并能減小箔條類(lèi)無(wú)源干擾的反射;由于它的峰值功率低,使輻射信號不易被敵方電子支援措施偵察到。因此,采用此類(lèi)復雜信號的脈沖壓縮雷達具有較好的電子反對抗性能。
3、與接收機、信號處理機有關(guān)的電子抗干擾
A、 接收機抗飽和
經(jīng)天線(xiàn)反干擾后殘存的干擾如果足夠大,則將引起接收處理系統的飽和。接收機飽和將導致目標信息的丟失。因此,要根據雷達的用途研制主要用于抗干擾的增益控制和抗飽和電路。而已采用的寬 - 限 - 窄電路是一種主要用來(lái)抗掃頻干擾,以防接收機飽和的專(zhuān)門(mén)電路。
B、信號鑒別
對抗脈沖干擾的有效措施是彩頁(yè)脈寬和脈沖重復頻率鑒別電路。這類(lèi)電路測量接收到脈沖的寬度和重復頻率后,如果發(fā)現和發(fā)射信號的參數不同,則不讓它們到達信號處理設備或終端顯示去。
C、 信號處理技術(shù)
現代雷達信號處理技術(shù)已經(jīng)比較完善,例如用來(lái)消除地面和云雨雜波的動(dòng)目標顯示和動(dòng)目標檢測,對于消除箔條等干擾是同樣有效的。除了上述相參處理外,非相參處理的恒虛警率電路可以用提高檢測門(mén)限的辦法來(lái)減小干擾的作用。在信號處理機中獲得的信號積累增益是一種有效的電子抗干擾手段。
除以上提到的之外,今年還出現其他幾種有效的雷達抗干擾技術(shù):
低截獲概率雷達技術(shù)
稀布陣綜合脈沖孔徑雷達技術(shù)
無(wú)源探測技術(shù)
(四)雷達反輻射dao彈技術(shù)
由于發(fā)輻射dao彈的出現,使得雷達面臨著(zhù)嚴重威脅,雷達面對這些威脅,采取的對抗措施有:
1、提高雷達空間、結構、頻率、時(shí)間及極化的隱蔽性
2、瞬間改變雷達輻射脈沖參數
3、將發(fā)射機和接收機分開(kāi)裝置
4、盡量降低雷達帶外輻射與熱輻射
5、將雷達設計成低截獲概率雷達
6、雷達采用超高頻和甚高頻波段
使用有源或無(wú)源誘餌,使 ARM 不能擊中目標,或施放干擾,破壞和擾亂 ARM 的導引頭工作。
1、用附加輻射源和誘餌發(fā)射機
2、雷達組網(wǎng)反 ARM
3、施放各種調制有源干擾
(五)雷達反低空入侵技術(shù)
低空或超低空突防對雷達性能造成的影響有:地形遮擋、多徑效應、強表面雜波
雷達反低空突防措施有:
1、設計反雜波性能優(yōu)良的低空監視雷達
2、研制利用電離層折射特性的超視距雷達
3、提高雷達平臺高度來(lái)增加雷達水平視距,延長(cháng)預警時(shí)間
4、發(fā)揮雷達群體優(yōu)勢來(lái)對付低空突防飛行目標
(六)雷達反隱身技術(shù)
飛行器的反隱身技術(shù)主要包括外形設計、涂覆電波吸收材料和選用新的結構材料等方法。隱身飛機的隱身效果不是q方位的,它主要是減小從正前方附近,水平±45°,垂直±3°,范圍照射時(shí)的后向散射截面,而目標其他方向,特別是前向散射 RCS 明顯增大,因此可以采用在空間不同方向接收隱身目標散射波進(jìn)行空間分集來(lái)發(fā)現它。另一方面,涂覆的吸波材料有一定的頻帶范圍,通常是 2~18GHz,也就是說(shuō),涂覆的吸波材料對長(cháng)的波長(cháng)是無(wú)效的。當飛行器尺寸和工作波長(cháng)可以相比時(shí),其 RCS 進(jìn)入諧振區,外形設計對隱身的作用會(huì )明顯下降。這就是說(shuō),米波或更長(cháng)波長(cháng)的雷達具有良好的反隱身能力。以上表明,可從頻率域進(jìn)行反隱身。
反隱身技術(shù)可能采用的一些技術(shù)手段:
1、發(fā)揮單基地雷達的潛力
為彌補目標 RCS 下降所造成的探測距離的縮短,應采用提高雷達發(fā)射功率和天線(xiàn)孔徑乘積,采用頻率、極化分集,優(yōu)化信號設計和改善信號處理等措施。如用相控陣雷達,則較容易實(shí)現上述要求并可增強電子戰能力。
2、超視距后向散射雷達
這是一種工作在 3~30MHz 短波頻段,利用電離層返回散射傳播機理,實(shí)現對地平線(xiàn)以下超遠程(700~3500km)運動(dòng)目標進(jìn)行探測的新體制陸基雷達。超視距后向散射雷達探測距離遠,覆蓋面積大,單部雷達 60°扇面覆蓋區可達百萬(wàn)平方公里,可對付有人或無(wú)人駕駛的轟炸機、空對地dao彈和巡航dao彈之類(lèi)的噴氣式武器的低空突襲,特別是,可對洲際dao彈發(fā)射進(jìn)行早期預警是其突出的優(yōu)點(diǎn)。
3、 雙 / 多基地雷達
雙基地雷達工作的基本特點(diǎn),由于雙基地雷達的發(fā)射系統和接收系統分置的距離較遠,這就產(chǎn)生了雙基地雷達不同的測量坐標系和技術(shù)實(shí)現的復雜性。
4、沖擊雷達和極寬頻帶雷達
由于這類(lèi)雷達其頻帶極寬,因而提供了一種從頻率域反隱身的可能途徑。
5、雷達網(wǎng)的數據融合技術(shù)
雷達網(wǎng)數據融合是提高雷達網(wǎng)預警能力和實(shí)現情報處理自動(dòng)化處理的重要途徑和關(guān)鍵技術(shù)。研究雷達網(wǎng)數據融合問(wèn)題,對建設我國具有較高自動(dòng)化水平的國防預警系統具有重要的意義。
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