電子通信工程前沿知識(shí)性講座

1、 雷達(dá)有關(guān)性能概述（朱友杰；電子與通信工程）摘要：雷達(dá)具有發(fā)現(xiàn)目標(biāo)距離遠(yuǎn)，測(cè)定目標(biāo)坐標(biāo)速度快,能全天候使用等特點(diǎn)。因此在警戒、引導(dǎo)、武器控制、偵察、航行保障、氣象觀測(cè)、敵我識(shí)別等方面獲得廣泛應(yīng)用，成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中一種重要的電子技術(shù)裝備。而誕生的電子戰(zhàn)將不可避免的與雷達(dá)技術(shù)有密切的聯(lián)系，而雷達(dá)性能的好壞將不可避免的影響信息戰(zhàn)的勝負(fù)，進(jìn)而決定戰(zhàn)爭(zhēng)的勝敗。本文就雷達(dá)與電子戰(zhàn)有關(guān)的部分性能進(jìn)行探討。關(guān)鍵詞：干擾、反干擾、偵察、反偵察Summary：The radar has the discovery object distance to be far, the positioning of the t

2、arget coordinates speed is quick, can characteristics and so on all-weather use.Therefore in aspects and so on security, guidance, weapon control, reconnaissance, navigation safeguard, meteorological observation, foe identification obtains the widespread application, becomes in the modern warfare on

3、e kind of important electronic technology equipment.But is born the electronic combat general inevitable has the close relation with the radar technology, but radar performance quality inevitable influence weapon of information victory and defeat, then decision war victory or defeat.This article car

4、ries on the discussion on the radar and the electronic warfare related partial performance.Keywords：interference、anti-jamming、surveillance、counter-surveillance一、起源 雷達(dá)是英文Radar的音譯，源于radio detection and ranging的縮寫(xiě)，原意為無(wú)線(xiàn)電探測(cè)和測(cè)距，即用無(wú)線(xiàn)電的方法發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并測(cè)定它們的空間位置。因此，雷達(dá)也被稱(chēng)為“無(wú)線(xiàn)電定位”。 雷達(dá)的出現(xiàn)，是由于二戰(zhàn)期間當(dāng)時(shí)英國(guó)和德國(guó)交戰(zhàn)時(shí)，英國(guó)急需一種能探測(cè)空中金

5、屬物體的雷達(dá)（技術(shù)）能在反空襲戰(zhàn)中幫助搜尋德國(guó)飛機(jī)。二戰(zhàn)期間，雷達(dá)就已經(jīng)出現(xiàn)了地對(duì)空、空對(duì)地（搜索）轟炸、空對(duì)空（截?fù)簦┗鹂?、敵我識(shí)別功能的雷達(dá)技術(shù)。 二戰(zhàn)以后，雷達(dá)發(fā)展了單脈沖角度跟蹤、脈沖多普勒信號(hào)處理、合成孔徑和脈沖壓縮的高分辨率、結(jié)合敵我識(shí)別的組合系統(tǒng)、結(jié)合計(jì)算機(jī)的自動(dòng)火控系統(tǒng)、地形回避和地形跟隨、無(wú)源或有源的相位陣列、頻率捷變、多目標(biāo)探測(cè)與跟蹤等新的雷達(dá)體制。 后來(lái)隨著微電子等各個(gè)領(lǐng)域科學(xué)進(jìn)步，雷達(dá)技術(shù)的不斷發(fā)展，其內(nèi)涵和研究?jī)?nèi)容都在不斷地拓展。雷達(dá)的探測(cè)手段已經(jīng)由從前的只有雷達(dá)一種探測(cè)器發(fā)展到了紅外光、紫外光、激光以及其他光學(xué)探測(cè)手段融合協(xié)作。 當(dāng)代雷達(dá)的同時(shí)多功能的能力使得戰(zhàn)場(chǎng)指

6、揮員在各種不同的搜索/跟蹤模式下對(duì)目標(biāo)進(jìn)行掃描，并對(duì)干擾誤差進(jìn)行自動(dòng)修正，而且大多數(shù)的控制功能是在系統(tǒng)內(nèi)部完成的。自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別則可使武器系統(tǒng)最大限度地發(fā)揮作用，空中預(yù)警機(jī)和JSTARS這樣的具有戰(zhàn)場(chǎng)敵我識(shí)別能力的綜合雷達(dá)系統(tǒng)實(shí)際上已經(jīng)成為了未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)上的信息指揮中心。2、 歷史1922年：無(wú)線(xiàn)電之父馬可尼提出一個(gè)新概念：在能見(jiàn)度極低時(shí)，可發(fā)射無(wú)線(xiàn)電波而憑“回聲”（實(shí)為反射波）探測(cè)船只。1922年：美國(guó)泰勒和楊建議在兩艘軍艦上裝備高頻發(fā)射機(jī)和接收機(jī)以搜索敵艦。1924年：英國(guó)阿普利頓和巴尼特通過(guò)電離層反射無(wú)線(xiàn)電波測(cè)量賽層的高度。美國(guó)布萊爾和杜夫用脈沖波來(lái)測(cè)量亥維塞層。1931年：美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)室

7、利用拍頻原理研制雷達(dá)，開(kāi)始讓發(fā)射機(jī)發(fā)射連續(xù)波，三年后改用脈沖波。1935年：A.L.Samuel最早研制出多腔磁控管的模型。同年法國(guó)Gutton用磁控管產(chǎn)生16厘米波長(zhǎng)，十一月29日德國(guó)人H.E. Hollmann注冊(cè)了一項(xiàng)更為出色的多腔磁控管專(zhuān)利。1939年H.A.H.布特和J.T.蘭道爾制成了完全達(dá)到實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)的多腔磁控管，從而使得大戰(zhàn)中美國(guó)的分米級(jí)別雷達(dá)技術(shù)突飛猛進(jìn)。而蘇聯(lián)卻于40年代出版的刊物上聲稱(chēng)兩名蘇聯(lián)學(xué)者先于36年制成了多腔磁控管，以將它的發(fā)明歸功于自己名下（其類(lèi)似的聲稱(chēng)在飛機(jī)，無(wú)線(xiàn)電等多項(xiàng)榮譽(yù)中屢見(jiàn)不鮮），卻無(wú)法掩蓋大戰(zhàn)中蘇聯(lián)雷達(dá)與無(wú)線(xiàn)電技術(shù)落后，成為各交戰(zhàn)國(guó)中唯一在二戰(zhàn)時(shí)往夜間

8、戰(zhàn)斗機(jī)上裝米波雷達(dá)國(guó)家以及其戰(zhàn)列艦在戰(zhàn)后才裝上進(jìn)口的艦載雷達(dá)的事實(shí)。雷達(dá)作為夜間和霧天的海上探測(cè)式工具開(kāi)始進(jìn)行和平利用。1936年1月英國(guó)W.瓦特(又譯羅伯特沃特森瓦特）在索夫克海岸架起了英國(guó)第一個(gè)雷達(dá)站。英國(guó)空軍又增設(shè)了五個(gè)，它們?cè)诘诙问澜绱髴?zhàn)中發(fā)揮了重要作用。1937年：美國(guó)第一個(gè)軍艦雷達(dá)XAF試驗(yàn)成功1943年：美國(guó)麻省理工學(xué)院研制出機(jī)載雷達(dá)平面位置指示器。1947年：美國(guó)貝爾電話(huà)實(shí)驗(yàn)室研制出線(xiàn)性調(diào)頻脈沖雷達(dá)。50年代中期：美國(guó)裝備了超距預(yù)警雷達(dá)系統(tǒng)，可以探尋超音速飛機(jī)。不久又研制出脈沖多普勒雷達(dá)。1959年：美國(guó)通用電器公司研制出彈道導(dǎo)彈預(yù)警雷達(dá)系統(tǒng)，可發(fā)跟蹤3000英里外，600英

9、里高的導(dǎo)彈，預(yù)警時(shí)間為20分鐘。1964年：美國(guó)裝置了第一個(gè)空間軌道監(jiān)視雷達(dá)，用于監(jiān)視人造衛(wèi)星或太空飛行器。1971年：加拿大伊朱卡等3人發(fā)明全息矩陣?yán)走_(dá)。與此同時(shí)，數(shù)字雷達(dá)技術(shù)在美國(guó)出現(xiàn)。三、雷達(dá)相關(guān)性能 3.1干擾 雷達(dá)干擾可分為無(wú)源干擾和有源干擾兩大類(lèi)。3.1.1無(wú)源干擾 有一種看起來(lái)并不起眼的東西 金屬箔條，在實(shí)戰(zhàn)中大有用途。當(dāng)飛機(jī)或艦船受到雷達(dá)威脅時(shí)可投放箔條或發(fā)射箔條火箭，誘騙敵方雷達(dá)制導(dǎo)導(dǎo)彈射偏。飛機(jī)也可以將大量的干擾物投放到空中，散發(fā)開(kāi)來(lái)呈云霧狀，稱(chēng)為“干擾走廊”。另外還有一種角反射器無(wú)源干擾物，它是由反射能力很強(qiáng)的金屬板組成，能夠?qū)?lái)自各方面的雷達(dá)波反射回去。巧妙使用反射器，

10、能在敵方雷達(dá)屏幕上顯示假橋梁、假坦克等，以達(dá)到迷惑敵人的目的。2.1.2有源干擾 利用無(wú)線(xiàn)電發(fā)射設(shè)備發(fā)射某種形式的干擾信號(hào)，以擾亂欺騙敵方雷達(dá)。例如，由飛機(jī)攜帶的干擾艙，當(dāng)飛進(jìn)干擾區(qū)時(shí)釋放雜亂無(wú)章的干擾信號(hào)，或者制造假的回波信號(hào)來(lái)擾亂敵方雷達(dá)的正常工作。雷達(dá)有源干擾可分為壓制性干擾和欺騙性干擾。應(yīng)用最廣泛的有源壓制性干擾是噪聲干擾，它對(duì)各種體制的雷達(dá)均有明顯的干擾作用。在實(shí)戰(zhàn)中，為了提高干擾效果，通常把各種干擾樣式的雷達(dá)干擾組合使用。雷達(dá)反干擾技術(shù)的發(fā)展，又使得新型偵察和干擾技術(shù)在不斷地產(chǎn)生。雷達(dá)對(duì)抗設(shè)備正向一體化、智能化、通用化、模塊化和系列化發(fā)展，在作戰(zhàn)運(yùn)用上正向雷達(dá)干擾與反輻射導(dǎo)彈結(jié)合的

11、軟硬殺傷一體化方向發(fā)展。3.2抗干擾 雷達(dá)抗干擾的主要目標(biāo)是在與敵方電子干擾對(duì)抗中保證己方雷達(dá)任務(wù)的順利完成。雷達(dá)抗干擾措施可分為兩大類(lèi)：（1）技術(shù)抗干擾措施；（2）戰(zhàn)術(shù)抗干擾措施。技術(shù)抗干擾措施又可分為兩類(lèi)：一類(lèi)是使干擾不進(jìn)入或少進(jìn)入雷達(dá)接收機(jī)中；另一類(lèi)是當(dāng)干擾進(jìn)入接收機(jī)后，利用目標(biāo)回波和干擾的各自特性，從干擾背景中提取目標(biāo)信息。這些技術(shù)措施都用于雷達(dá)的主要分系統(tǒng)如天線(xiàn)、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、信號(hào)處理機(jī)中，下面將逐一介紹。3.2.1與天線(xiàn)有關(guān)的抗干擾技術(shù) 雷達(dá)通過(guò)天線(xiàn)發(fā)射和接收目標(biāo)信號(hào)，但同時(shí)可能接收到干擾信號(hào)，可以通過(guò)在天線(xiàn)上采取某些措施盡量減少干擾信號(hào)進(jìn)入接收機(jī)。如提高天線(xiàn)增益，可提高雷達(dá)接收

12、信號(hào)的信干比；控制天線(xiàn)波束的覆蓋與掃描區(qū)域可以減少雷達(dá)照射干擾機(jī)；采用窄波束天線(xiàn)不僅可以獲得高的天線(xiàn)增益，還能增大雷達(dá)的自衛(wèi)距離、提高能量密度，還可以減少地面反射的影響，減小多徑的誤差，提高跟蹤精度；采用低旁瓣天線(xiàn)可以將干擾限制在主瓣區(qū)間，還可以測(cè)定干擾機(jī)的角度信息，并能利用多站交叉定位技術(shù)，測(cè)得干擾機(jī)的距離信息；為了消除從旁瓣進(jìn)入的干擾，還可以采取旁瓣消隱和旁瓣對(duì)消技術(shù)；當(dāng)采用陣列接收天線(xiàn)時(shí)，可通過(guò)調(diào)整各個(gè)陣列單元信號(hào)的幅度與相位，在多個(gè)干擾方向上構(gòu)成天線(xiàn)波瓣的零點(diǎn)，從而減少接收干擾信號(hào)的強(qiáng)度。從電波與天線(xiàn)理論可知：接收天線(xiàn)能很好地接收與其極化方式相同的電磁能量，若極化方式不同，則會(huì)引起很大

13、衰減。因此在設(shè)計(jì)天線(xiàn)時(shí)，采用變極化技術(shù)，使極化形式和目標(biāo)信號(hào)匹配而與干擾信號(hào)失配，就能減少對(duì)干擾信號(hào)的接收。另外還可采用旋轉(zhuǎn)極化對(duì)消、視頻極化對(duì)消技術(shù)等3。3.2.2與發(fā)射機(jī)有關(guān)的抗干擾技術(shù) 對(duì)付噪聲干擾的最直接辦法是增大雷達(dá)發(fā)射機(jī)功率，結(jié)合高增益天線(xiàn)可以使雷達(dá)獲得更大的探測(cè)距離，但該方法對(duì)箔條、誘餌、轉(zhuǎn)發(fā)器和欺騙式應(yīng)答干擾等無(wú)效。對(duì)此，更有效的方法是使用復(fù)雜的、變化的、不同的發(fā)射信號(hào)，讓電子支援（ESM）和電子干擾承受最大的負(fù)擔(dān)。根據(jù)方法的不同可分為跳頻法、頻率分集或?qū)捤矔r(shí)帶寬信號(hào)。如果頻率能在較寬的范圍內(nèi)隨機(jī)跳變，使雷達(dá)不斷跳到不受干擾的頻率上工作，它的抗干擾能力就能得到增強(qiáng)。常用的方法有

14、固定跳頻和頻率捷變，由于頻率捷變信號(hào)的跳頻速度很快（可達(dá)微秒數(shù)量級(jí)），因此它能使瞄準(zhǔn)式雜波干擾機(jī)很難截獲或跟蹤雷達(dá)。對(duì)于阻塞式干擾機(jī)，由于很難以足夠的功率覆蓋整個(gè)雷達(dá)的跳頻帶寬，干擾效果有限。在雷達(dá)發(fā)射機(jī)平均功率相同的條件下，寬帶頻率捷變雷達(dá)是目前抗雜波干擾的較好體制。另外，開(kāi)辟新頻段讓雷達(dá)工作于更低或更高的頻段上，散布范圍盡量大；還可以使雷達(dá)突然在敵干擾頻段的空隙中工作，使敵方不易干擾。2.2.3與接收機(jī)有關(guān)的抗干擾技術(shù) 當(dāng)雷達(dá)遭遇強(qiáng)大干擾時(shí)，強(qiáng)干擾信號(hào)與目標(biāo)回波信號(hào)一同進(jìn)入雷達(dá)接收機(jī)，使其超出正常的動(dòng)態(tài)范圍，工作狀態(tài)進(jìn)入飽和狀態(tài)，這稱(chēng)為過(guò)載現(xiàn)象。一旦接收機(jī)出現(xiàn)過(guò)載，雷達(dá)就處于盲視狀態(tài)，失去

15、監(jiān)視目標(biāo)的作用，所有的反干擾措施也都失去意義。因此，抗飽和過(guò)載是雷達(dá)抗干擾的一條重要措施。雷達(dá)常采用的抗飽和過(guò)載技術(shù)有寬動(dòng)態(tài)范圍接收機(jī)（如對(duì)數(shù)接收機(jī)、線(xiàn)性-對(duì)數(shù)接收機(jī)）、瞬時(shí)自動(dòng)增益控制電路、“寬-限-窄”電路、檢波延遲控制電路、快速時(shí)間常數(shù)電路、近程增益控制電路、微波抗飽和電路等4、5?！皩?限-窄”抗寬帶噪聲調(diào)頻干擾系統(tǒng)包括：寬帶放大器、限幅器和窄帶放大器，綜合利用了頻域和時(shí)域抗干擾原理，多次“整削”寬帶噪聲調(diào)頻干擾的能量，同時(shí)又充分保護(hù)目標(biāo)回波信號(hào)能量不受損失，可極大地改善系統(tǒng)信干比，從而極大地降低雷達(dá)虛警概率、提高發(fā)現(xiàn)概率，因而是抗寬帶噪聲調(diào)頻干擾的一種有效抗干擾技術(shù)。3.3 雷達(dá)反偵

16、察技術(shù)由于雷達(dá)偵察接收系統(tǒng)要在滿(mǎn)足信號(hào)強(qiáng)度、測(cè)向和測(cè)頻的件下才能實(shí)施電子信號(hào)的偵察，分選出目標(biāo)性能參數(shù)，因此可采取以下技術(shù)措施達(dá)到反偵察目的。(1)減少開(kāi)機(jī)時(shí)間 在保證雷達(dá)開(kāi)展正常工作、完成任務(wù)的前提下，開(kāi)機(jī)工作時(shí)間越短越好。通過(guò)減少雷達(dá)設(shè)備的開(kāi)機(jī)發(fā)射時(shí)間，降低雷達(dá)輻射電磁波暴露的機(jī)會(huì)，減少對(duì)方截獲電子信號(hào)有效時(shí)間，造成偵測(cè)困難，起到反偵察作用。(2)多頻段體制 在工作頻率上要采取反偵察措施，采用多頻段、多頻率點(diǎn)捷變頻的工作體制，使工作頻率不容易被對(duì)方偵測(cè)到，起到頻率隱蔽的作用，降低電磁波被對(duì)方截獲的概率。(3)控制發(fā)射信號(hào)功率 通過(guò)控制發(fā)射信號(hào)的功率強(qiáng)度，降低雷達(dá)輻射信號(hào)的能量，起到能量隱蔽

17、的作用，增加對(duì)方偵收電磁波的難度，也是達(dá)到降低被截獲的概率的一種有效的技術(shù)途徑，技術(shù)實(shí)現(xiàn)上可通過(guò)改變發(fā)射脈沖信號(hào)的重復(fù)周期和時(shí)寬來(lái)實(shí)現(xiàn)。(4)低截獲概率信號(hào)設(shè)計(jì)技術(shù) 設(shè)計(jì)復(fù)雜的雷達(dá)信號(hào)形式和調(diào)制方式，合理選擇雷達(dá)和偵察天線(xiàn)增益之比、接收機(jī)帶寬之比和最小檢測(cè)信噪比，提高天線(xiàn)主瓣增益，降低副瓣增益，提高工作頻段，降低波束寬度以及變極化等，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的低截獲性能。四、結(jié)論當(dāng)前，電子技術(shù)的發(fā)展促使雷達(dá)干擾與抗干擾之間的對(duì)抗更加激烈。雷達(dá)的抗干擾需要對(duì)雷達(dá)各分系統(tǒng)采取合適的抗干擾措施才能提高雷達(dá)的整體抗干擾能力。同時(shí)，抗干擾技術(shù)需要與適當(dāng)?shù)膽?zhàn)術(shù)相結(jié)合才能發(fā)揮更佳的效能。本文對(duì)雷達(dá)性能及對(duì)抗技術(shù)進(jìn)行了論述，主要通過(guò)偵察