雷达原理论文

雷达原理论文
利用电磁波探测目标的电子设备。

它发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至雷达的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。

雷达是英文RADAR(Radio Detection And Ranging)的译音，意为“无线电检测和测距”。

雷达的优点是白天黑夜均能检测到远距离的较小目标，不为雾、云和雨所阻挡。

雷达是现代战争必不可少的电子装备。

它不仅应用于军事，而且也应用于国民经济（如交通运输、气象预报和资源探测等）和科学研究（如航天、大气物理、电离层结构和天体研究等）以及其他一些领域。

随着新型空袭兵器的不断问世和先进反雷达技术的广泛应用，对雷达的生存与发展提出了严峻的挑战。

近年来，国外主要国家为使雷达能满足现代作战需要，适应日趋复杂的作战环境，改善目前落后于反雷达的状况，仍在加紧开发高新技术，为摆脱四大威胁(即反辐射导弹、目标隐身技术、低空超低空突防和先进的综合性电子干扰)积极采取对策。

发展对付低空和超低空目标的雷达技术，双(多)基地雷达组网反隐身技术及防空雷达装备技术等。

1 对付低空和超低空目标的雷达技术
由于电磁波是直线传播的，受地球曲率的限制以及山地的影响，使雷达探测产生盲区，看不到低空与超低空飞行的目标，所以低空目标给雷达探测带来困难与威胁。

为了及早地发现和探测中、低空，特别是
超低空高速入侵的掠海反舰导弹及其载体，就要解决远程探测目标的问题，所以必须提高雷达对空、对海警戒的作用距离。

目前主要采用下列几种有效措施：发展低空补盲雷达；采用升空平台监视雷达系统；改进和提高雷达的低空探测性能等。

2空中平台监视系统
目前国外大力发展空中平台监视系统，它大致包括空中预警机系统、系留气球载雷达系统、飞艇载雷达监视系统等。

它们承担的监视区域和任务各有侧重，在技术上各具特点，它们是组成多层次覆盖网的各个组成部分，起着相互补充的作用。

空中预警机系统是一种先进的空中平台监视系统，预警飞机集预警和C3功能为一体，兼备空中活动雷达站和空中指挥中心两者的优点，具有搜索、探测、识别、跟踪、引导和指挥等多种功能。

据报道，一架预警机飞高760m，离国境线约150m巡逻飞行，相当于28～30部常规地面雷达站的覆盖范围。

可使防空效率提高两倍左右。

3、双(多)基地雷达组网反隐身技术
双(多)基地雷达系统，由于收发分离，发射机可部署在远离战场
的安全部位，接收机是无源工作的，可部署在战区的前沿。

如将不同频段双(多)基地雷达组成雷达网，不仅扩大了雷达的覆盖范围，而且增强了对隐身目标的探测和跟踪能力，是一种有效的反隐身技术途径；同时，也增强了抗有源干扰和抗反辐射导弹的能力。

目前，世界上美、英、俄等国又重新重视双基地雷达体制的研究与发展，并取得了显著的成果。

美国国防高级研究计划局(DARPA)早在1976年就提出圣殿(Sanctuary)战术双基地雷达研究计划。

主要包括防空双基地雷达系统和空对地双基地雷达系统等。

防空双基地雷达系统的研究目的是减少地面雷达遭受反辐射导
弹攻击的可能性，实验共分四个阶段：①对双基地雷达计划进行可行性论证；②初步试验地面双基地雷达对空中目标远近距离的检测和跟踪能力；③将发射机载于A-3飞机上，接收机留在地面进行试验，检测地海杂波背景下的低空目标；④继续对空中目标进行跟踪试验，有效地解决了直接路径和副瓣杂波的干扰，保持发射机和接收机间的频率相参和时间同步。

该系统工作在L波段，作用距离为102km，测距精度为10m，测速精度为1.3m/s。

空对地双基地雷达系统，它的发射机的载机远离战区，载有接收机的攻击机在战区内对目标进行搜索、跟踪和攻击。

其全部试验是：①对试验系统进行理论分析和仿真试验；②实施战术双基地雷达验证(TBIRD)计划，机上采用X波段线性调频合成孔径雷达，用钕原子钟作为频率相参基准，全部试验数据在地面进行事后处理，试验完全成功；③在TBIRD基础上进行机上实时成像数据处理，把动目标选择和侧视合成孔径相结合，成功地发现隐蔽在树林中慢速运动的坦克。

该系统可能用于装备精确制导的空对地反坦克武器幼畜或黄蜂导弹
的战斗机上；④执行新的战术双基地雷达验证计划，对大小双基地角三种几何配置方案进行试验和数据处理。

在完成试验中主要解决了发
射机和接收机间信号的相位和时间同步问题，收发载机间相互位置和速度的协调问题。

该试验系统工作在I波段，发射机的载机为C-141，接收机的载机为C-130。

英国普莱塞公司也开始研制双基地雷达用于近程警戒系统。

该系统的发射频率为600MHz，发射功率为800W，作用距离约为500km。

俄国用双基地雷达系统，在冗余信息条件下，用最佳的计算目标极坐标，举例给出了测量目标极坐标的方框图和测量结果曲线。

当双基地雷达系统所测量的3个数据中有1个是冗余的，则测量距离精度改善大于3.97倍。

多基地雷达系统，目前美国已建成SPASUR和MMS两个多基地雷达系统。

SPASUR系统是美国海军的一个多基地的空间监视系统，包括3个发射基地和6个接收基地，该系统的作用距离为1000～1600km，测角精度为0.02°。

用于监视飞越美国领空的前苏联高空侦察卫星，并测量其轨道参数。

MMS系统是美国陆军的一个多基地测量系统，可用于对再入大气层的飞行目标进行高精度的相位跟踪和飞行轨迹测量。

它采用天文星作为基准点的相关方法进行标校，因而多基地雷达测量目标位置精度比单基地雷达高几倍。

还可测量速度和加速度。

对于小尺寸目标，系统的作用距离500～700km，在75km高度上，目标再入大气层时，测量目标位置精度为3m，测速精度为0.05m/s，测量加速度精度为0.1m/s2。

近年来，美国提出使用多基地雷达建立未来反导弹防御体系的方案，并用于精确定位与打击系统(PLSS)。

例如，美国的Sandia实验室为保护密集部署的洲际弹道导弹MX的发射井，提出采用多基地雷达。

在PLSS系统中，用3架高空侦察机(U-2C)组成3点系统，把接收到的信号转发到地面指挥中心，飞机的精确坐标由地面导航系统确定。

双(多)基地雷达组网是根据隐身目标的空域特性，采用双(多)基地雷达系统及其组网的模式，可从多视角探测隐身目标，可以抑制其RCS 的缩减，取得显著的反隐身效果。

目前，很多国家对雷达组网检测特性以及实现反隐身的现实性和可能性正在进行研讨，其成果将为解决雷达反隐身这一难题提供有效的技术途径。

4 防空雷达装备技术
国外为加强国土防空网的建设，提高其预警监视能力，先后装备使用了近30种不同体制的对空情报雷达，其中有美国的AN/TPS-70S 波段三坐标雷达、AN/FPS-124两坐标补盲雷达以及W-2000L波段全固态三坐标雷达；英国的S723L波段全固态三坐标雷达、AR-325三坐标防空雷达和743-D远程三坐标雷达；法国的TRS2215D/2230D远程防空雷达、TRS22XX三坐标雷达；意大利的RAT-31SL远程三坐标雷达和Argos-73两坐标雷达。

4.1雷达的技术现状
这些雷达的技术现状可概括为：
4.1.1采用全相参放大键式发射机，稳定性比较高。

有些雷达采用了固态发射器件，可靠性和可维修性大幅度提高，以至于成为少人值守和无人值守体制雷达。

4.1.2目标的探测、录取和传递通过电子计算机实现了自动化，容量可高达几百批，甚至近千批。

4.1.3采用低副瓣或超低副瓣天线，从而提高了雷达反电子侦察、抑制电子干扰和对抗反辐射导弹的能力。

4.1.4雷达的故障自检功能获得了进一步完善，可靠性显著提高。

4.1.5雷达具有一定的自适应能力，能在复杂多变的作战环境中正常工作；能自适应地选择信号形式及其它参数，使其对多目标的搜索、跟踪和识别迅速达到最佳状态。

4.1.6雷达工作的有效性，战场生存能力都有较大的提高。

主要是增强了抗干扰性能和自动化水平，并可通过卫星中继通信系统传输雷达情报，可防止敌方侦听、截获、干扰和破坏。

总之，目前投入使用的对空情报雷达的共同特点是探测距离远，分辨率高，反有源干扰和无源干扰能力比较强，能对抗反辐射导弹的攻击，工作可靠，情报容量比较大，可在2000年后继续服役。

随着各种空袭兵器和反雷达技术的迅猛发展，雷达与反雷达的相对平衡状态也随之被打破，使雷达的有效工作和生存面临严重挑战。

目前国外正在加紧开发雷达高新技术，研制性能更为先进的新一代对
空情报雷达。

预计，这些新型雷达将在2000年前后陆续投入实战使用。

其中比较有代表性的型号有：美国的ARSR-4和ASTAR雷达系列，法国的TRS-2140(Flair)以及西班牙的伦赛三坐标监视雷达。

4.2雷达的战术技术特点
这些雷达的战术技术特点主要有：
①综合采用一系列新技术、新体制，如全相参、全固态、超低副瓣天线、数字波束形成、捷变频、脉压及大时宽-带宽等先进技术。

②发射机将增加一系列输出功率管理系统，以便自适应于各种作战环境。

③可靠性指标将进一步提高，如美国在研的W-2100雷达的致命故障间隔时间将大于5000h。

另外雷达的自检功能将渗透到各个分系统，故障检知率可超过98%，从而可使雷达的可用性大幅度提高。

④将具备探测诸如隐身飞机这样的小雷达散射截面目标的能力。

例如W-2100雷达，对0.1m2雷达截面积目标的有效探测距离可达170km以上。

它还采用了一种新型滤波器，将最大时速为1389km的高速鸟群和昆虫群滤波，从而把与这些鸟群和昆虫群具有同样雷达截面积的隐身目标探测出来。

⑤电子防御措施比较齐全。

新型三坐标雷达一般都从体制、参数选择和附加措施三个方面来提高电子防御能力。

新型防空情报雷达大-都兼有数种新技术体制的优点，如层叠波束、相控阵等。

参数选择有波形可变、脉宽可变、重频可变、极化可变以及自适应发射频率选择、
瞬时寂静、反辐射诱饵等。

综合运用上述措施，将会大大提高雷达的有效性和生存能。