雷达微波新技术
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1.1.2 雷达体制与分类

雷达按照所处平台的不同可以分为陆基、舰载、机载和星载等雷达系统,也可以按照具体特征或功能用途分成多种类别,如按照雷达的用途分为预警雷达、搜索警戒雷达、无线电测高雷达、气象雷达、航管雷达、引导雷达、炮瞄雷达、战场监视雷达、机载截击雷达、导航雷达及防撞和敌我识别雷达等。

随着微波技术、计算机技术、数字信号处理技术和光纤技术的迅速发展,以相控阵技术为代表的雷达新体制应运而生,给整个雷达领域注入了新的活力与生机。高辐射功率、宽工作频带、灵活频率捷变、多种工作模式及对多目标的快速跟踪等性能一直是雷达技术发展的重要方向,这也推动了各种新体制雷达的出现。

1.超宽带雷达

从一般意义上讲,超宽带雷达有两方面的要求:一是雷达工作调谐带宽要大;二是具有大的瞬时信号带宽工作能力。当相对瞬时信号带宽Δf/f0≥25%时,可称为超宽带雷达。采用超宽带信号是雷达系统解决多目标分辨、目标分类和识别、目标属性判别等难题的重要途径[4]。此外,为了提高雷达的抗干扰,抗无线电辐射制导导弹、无人机及其他武器平台的攻击,实现低截获概率,也需要采用超宽带信号。总的来说,超宽带雷达在距离、方位、仰角及多普勒频移4个参量上可获得高的测量分辨率,这有助于提高雷达的测量精度,判定目标种类和属性,改善多目标情况下的分辨率。

2.数字阵列雷达

数字阵列雷达指的是信号收发均采用数字波束形成技术的雷达,其收发均没有传统的波束形成网络与移相器等器件,系统架构简洁,具有很强的自适应性[5]。数字阵列雷达的基本工作原理是:在发射模式下,由数字波束形成器给出发射波束扫描所需的幅度和相位控制码,并送至数字收发组件(DTR),DTR在波形产生时预置相位和幅度,经上变频与放大后由天线单元辐射出去,并在空间功率合成;在接收模式下,每个天线单元接收的信号经过下变频与数字接收后,送数字波束形成器、信号处理、数据处理单元处理。数字阵列雷达的上、下行数据均采用光纤传输,这降低了馈电网络的复杂程度,有利于降低系统成本和提高可靠性。

3.多功能雷达

多功能雷达一般指的就是相控阵雷达,这种雷达是现代雷达技术发展的一项重大成就。多功能雷达可同时执行目标搜索、探测、识别、捕获、跟踪、导航、火控、气象探测、引导及制导等多种任务[6、7]。一部多功能雷达能替代多部不同功能的雷达,从而避免了飞机、舰船和卫星等平台上不同功能雷达天线间的信号干扰。尤为重要的是,多功能雷达有利于信息显示、数据处理及缩短反应时间,从而可以有效地对付高密度的全方位饱和攻击。从雷达体制上讲,多功能雷达的发展可以划分为无源相控阵、有源相控阵和数字相控阵3个阶段。现今,相控阵雷达已经成为最主要的雷达体制而得到重点发展。

4.双/多基地雷达

双/多基地雷达是指将发射机和接收机分置在不同的地域,利用电磁波的时空特性实现对目标的探测与跟踪的雷达系统。双/多基地雷达由于收发间隔较远、接收站不发射电磁波等特点而具有良好的反隐身、抗有源定向干扰、抗反辐射导弹和对付低空/超低空突防等方面的能力,因此在雷达研究领域备受重视。经过多年的发展,双/多基地雷达已经实用化,并成功应用于陆基、舰载、机载和星载等各种平台,在区域性防御、远程警戒、低空目标探测、半自动制导、空中交通管制和目标检测、跟踪、成像与识别等方面发挥着越来越重要的作用。

5.毫米波雷达

毫米波雷达是指工作波长为1~10mm(相应频率范围为30~300GHz)的雷达系统。毫米波雷达因工作频段介于微波和红外之间而兼备了具有全天候工作能力的微波雷达及具有高分辨率的红外探测系统的特点,即不仅具有测量精度和分辨率高、方向性好、工作频带宽、抗干扰性强、低空探测性能优等特点,而且具有良好的全天候工作特性。另外,将毫米波雷达技术与极化技术相结合,可为雷达目标分类、识别及成像提供十分有利的条件。需要指出的是,当雷达频率达到100GHz时,一般意义上将其归为THz雷达[8],这种雷达近年来已得到越来越多的关注。

6.激光雷达

激光雷达是指工作在红外和可见光波段的雷达系统。典型的激光雷达由激光发射机、光学接收机、转台和信号处理系统等组成。激光发射机将电脉冲变成光脉冲发射出去,光学接收机把从目标反射回来的光脉冲还原成电脉冲,送到信号处理系统分析。由于隐身兵器通常是针对微波频段的,加上激光雷达具有波束窄、定向性好、测量精度高、分辨率高等特点,所以激光雷达具有较强的反隐身能力。激光雷达在军事上主要用于靶场测量、空间目标交会测量、目标精密跟踪和瞄准、目标成像识别、导航、精确制导、综合火控、直升机防撞、局部风场测量、水下目标探测等。由于激光雷达不属于雷达微波技术的范畴,所以本书将不作详细介绍,感兴趣的读者可以参考有关专著[9]