雷達(dá)新技術(shù)講座論文

1、雷達(dá)新技術(shù)講座論文0 引 言在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中,各種雷達(dá)以及導(dǎo)彈武器的使用使得電子偵察對(duì)戰(zhàn)爭(zhēng)的勝負(fù)起著愈來愈大的作用,各種現(xiàn)代化武器效能的發(fā)揮,在很大程度上依賴于雷達(dá)效能的發(fā)揮。雷達(dá)偵察接收機(jī)在對(duì)抗系統(tǒng)中一直扮演著重要的角色,成為目標(biāo)探測(cè)、監(jiān)視和威脅告警的重要手段。雷達(dá)偵察作用距離遠(yuǎn)、預(yù)警時(shí)間長(zhǎng)、隱蔽性好、獲取的信息多而準(zhǔn)、不受氣候條件的影響等優(yōu)點(diǎn)已成為現(xiàn)代高科技戰(zhàn)爭(zhēng)中不可替代的一部分,目前世界上先進(jìn)的海軍雷達(dá)偵察接收機(jī)具有高達(dá)100 %的截獲概率,可偵收頻率范圍在0. 5,40 GHz 之間的、信號(hào)調(diào)制方式復(fù)雜的電磁波。隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,以及導(dǎo)彈武器和雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展和大量應(yīng)用,戰(zhàn)

2、場(chǎng)電子環(huán)境的變化相當(dāng)復(fù)雜,雷達(dá)輻射脈沖隨機(jī)交疊的概率增大,信號(hào)類型復(fù)雜多變,雷達(dá)工作模式隨機(jī)切換。這就要求偵察系統(tǒng)能夠?qū)π盘?hào)流進(jìn)行自動(dòng)分選,將隨機(jī)交錯(cuò)的脈沖流分離成各個(gè) 雷達(dá)單獨(dú)的脈沖列; 并且能夠?qū)π盘?hào)的載頻(RF) 、到達(dá)角(DOA) 、脈沖到達(dá)時(shí)間( TOA) 、脈沖幅度(PA) 和脈寬(PW) 等參數(shù)進(jìn)行快速測(cè)量,針對(duì)威脅等級(jí)進(jìn)行識(shí)別。 1 目前雷達(dá)偵察的需求雷達(dá)偵察在平時(shí)偵收潛在威脅雷達(dá)的電磁輻射信號(hào),查明其技術(shù)參數(shù)(如雷達(dá)頻率和方位等) ,為戰(zhàn)時(shí)采取對(duì)策和實(shí)施干擾提供戰(zhàn)術(shù)依據(jù);對(duì)?？諏?shí)施全景監(jiān)視,查明敵方各種電子設(shè)備的類型、數(shù)量、配置、部署及其變動(dòng)情況,通過威脅識(shí)別作出告警,因此要

3、求雷達(dá)偵察機(jī)具有如下性能:(1) 有足夠的靈敏度,能接收所控制武器致命打擊范圍之外的來自旁瓣的有效輻射能量;(2) 較高方位精度,能把威脅目標(biāo)的位置交給另外的己方部隊(duì)平臺(tái);(3) 對(duì)指定的輻射源進(jìn)行跟蹤及對(duì)指定的輻射源進(jìn)行識(shí)別;(4) 能偵收各種新體制的雷達(dá),如低截獲概率雷達(dá)、超視距雷達(dá)等。2 現(xiàn)代偵察機(jī)的使命任務(wù)及基本組成雷達(dá)偵察的主要使命任務(wù)是進(jìn)行情報(bào)偵察、電子支援偵察、雷達(dá)尋的告警和引導(dǎo)干擾等,雷達(dá)偵察機(jī)是通過對(duì)雷達(dá)信號(hào)的截獲和分析來實(shí)現(xiàn)情報(bào)偵察和雷達(dá)尋的告警等任務(wù)的。其組成主要是天線接收部分和信號(hào)處理及識(shí)別部分。天線接收部分應(yīng)具有100 %的截獲概率,多采用圓極化或45?斜極化的全向天

4、線加定向天線。整個(gè)天線接收部分在頻域上應(yīng)具有寬開性能。信號(hào)處理及識(shí)別部分的主要功能是完成對(duì)信號(hào)的分選、分析和識(shí)別,進(jìn)一步恢復(fù)失真或者丟失的數(shù)據(jù),通過與數(shù)據(jù)庫的比較完成對(duì)雷達(dá)信號(hào)的識(shí)別,同時(shí)將各種處理結(jié)果送至相關(guān)的顯示器或記錄器。3 現(xiàn)有雷達(dá)偵察機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)在電子戰(zhàn)領(lǐng)域,雷達(dá)偵察系統(tǒng)的發(fā)展相當(dāng)迅速,技術(shù)也相對(duì)成熟。國內(nèi)近年來在雷達(dá)偵察技 術(shù)方面進(jìn)行了大量的研究工作,并取得了較快的發(fā)展。根據(jù)戰(zhàn)術(shù)需要,雷達(dá)偵察設(shè)備必須能適應(yīng)密集的、復(fù)雜多變的信號(hào)環(huán)境,而在技術(shù)上同樣要求偵察接收機(jī)必須能夠偵察并識(shí)別各種新體制的雷達(dá)。在接收機(jī)對(duì)雷達(dá)信號(hào)分選、威脅識(shí)別、無源定位、引導(dǎo)干擾等方面,如何對(duì)截獲的雷達(dá)信號(hào)載頻進(jìn)

5、行高精度估計(jì)及精確測(cè)向,是電子戰(zhàn)接收機(jī)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)?，F(xiàn)有雷達(dá)偵察技術(shù)對(duì)頻率參數(shù)、方位參數(shù)進(jìn)行測(cè)量采取的方案主要有:(1)采用不同頻段的接收機(jī)組合覆蓋所要偵察的全頻段。該方案的優(yōu)點(diǎn)是:靈敏度高,各頻段能夠同時(shí)偵收信號(hào),不存在相互干擾。但系統(tǒng)復(fù)雜,造價(jià)高。(2) 將不同頻段的雷達(dá)信號(hào)上下變頻,變到公用的頻段。該方案的優(yōu)點(diǎn)是整個(gè)系統(tǒng)僅需一部接收機(jī),因此技術(shù)難度相對(duì)小一些,系統(tǒng)簡(jiǎn)單便于今后擴(kuò)展頻段。但引入上下變頻后系統(tǒng)損耗大,靈敏度降低,而且引入開關(guān)進(jìn)行分頻段接收不能同時(shí)偵測(cè)信號(hào)。(3) 采用寬帶外差式接收機(jī)同瞬時(shí)測(cè)頻接收機(jī)組合。為達(dá)到電子對(duì)抗實(shí)時(shí)性的要求,測(cè)頻主要由瞬時(shí)測(cè)頻接收機(jī)完成。在需要對(duì)某一信號(hào)

6、進(jìn)行精測(cè)時(shí),由瞬時(shí)測(cè)頻引導(dǎo)外差接收機(jī)進(jìn)行分析測(cè)量。優(yōu)點(diǎn)是:接收機(jī)靈敏度高;精測(cè)系統(tǒng)僅有1 部寬帶外差接收機(jī),組成簡(jiǎn)單,性價(jià)比高;由多部瞬時(shí)測(cè)頻接收機(jī)覆蓋全頻段,可以獨(dú)立地進(jìn)行工作。這種方案與方案(1) 相比,簡(jiǎn)化了多部外差式接收機(jī),與方案(2) 相比增加了多部瞬時(shí)測(cè)頻接收機(jī),卻省掉了難度較大的射頻變換裝置,并克服了相鄰?fù)沸盘?hào)的串?dāng)_問題。(4) 全向天線和瞬時(shí)測(cè)頻接收機(jī)組合進(jìn)行全方位、整頻段內(nèi)的監(jiān)視,能瞬時(shí)截獲信號(hào)的頻率,從而引導(dǎo)外差式接收機(jī)進(jìn)行精測(cè)頻率,再轉(zhuǎn)向定向狀態(tài)精確測(cè)定方位。(5) 定向天線和瞬時(shí)測(cè)頻接收機(jī)組合可以及時(shí)截獲某一方向的信號(hào),減少進(jìn)入瞬時(shí)測(cè)頻接 收機(jī)的信號(hào)數(shù)量。(6) 全向

7、天線和超外差接收機(jī)組合進(jìn)行精測(cè)頻率后轉(zhuǎn)到定向天線精測(cè)方位,雖然使截獲信號(hào)概率降低,但系統(tǒng)等效靈敏度提高,可以偵收遠(yuǎn)距離目標(biāo)及近距離目標(biāo)天線旁瓣信息。 4 面臨的新問題及今后的研究方向現(xiàn)代雷達(dá)偵察機(jī)面臨的電磁環(huán)境異常復(fù)雜和密集,信號(hào)數(shù)量增加導(dǎo)致處理量也增加,要求 增加處理功率、區(qū)分出威脅目標(biāo)的優(yōu)先順序并對(duì)所有的接收信號(hào)進(jìn)行識(shí)別。雖然增加靈敏度使得旁瓣也能探測(cè)輻射源,但另一方面它也迫使接收機(jī)接收并處理大量增加的信號(hào)。靈敏度每增加1 dB 能接收到的信號(hào)輻射功率面積將增加25 %。因此,為了不斷提高我國的雷達(dá)偵察技術(shù)水平,迫切需要開展以下關(guān)鍵技術(shù)研究:(1) 對(duì)綜合體制雷達(dá)實(shí)施偵察的技術(shù)雷達(dá)在體制和

8、技術(shù)方面的電子反偵察特性和反對(duì)抗(干擾) 特性的不斷增強(qiáng),增加了海軍雷達(dá)偵察的復(fù)雜性和難度。因此,必須研究對(duì)低截獲概率雷達(dá)、脈壓/ 捷變頻、捷變頻脈沖多普勒、頻率分集/ 變重頻變脈寬以及大帶寬低峰值功率 等綜合體制雷達(dá)實(shí)施偵察的技術(shù)。(2) 利用偵察機(jī)偵察到的信息對(duì)威脅目標(biāo)進(jìn)行快速無源定位的技術(shù)與有源定位方法相比,無源定位具有作用距離遠(yuǎn)、隱蔽接收、不易被對(duì)方發(fā)覺的優(yōu)點(diǎn),是現(xiàn)代海戰(zhàn)場(chǎng)一體化區(qū)域信息對(duì)抗體系的重要組成部分,對(duì)于提高武器系統(tǒng)在電子戰(zhàn)環(huán)境下的生存能力和作戰(zhàn)能力具有重要作用。除采用傳統(tǒng)的測(cè)向定位、到達(dá)時(shí)差外,差分多普勒定位技術(shù)提供極精確的輻射源定位方法,但是其測(cè)量是基于目標(biāo)速度引起的頻率

9、漂移。隨著數(shù)字化技術(shù)的提高,以數(shù)字式接收機(jī)高精度測(cè)量為核心的精確定位技術(shù)也是今后的主要定位技術(shù)。(3) 基于數(shù)字接收機(jī)的空間譜估計(jì)測(cè)向及高精度參數(shù)測(cè)量技術(shù)空間譜估計(jì)測(cè)向充分利用天線各陣元從空間電磁場(chǎng)接收到的全部信息,具有抗多徑效應(yīng)和相干信號(hào)的能力以及超高分辨率,對(duì)天線陣的結(jié)構(gòu)和對(duì)稱性要求不嚴(yán),而且能取得較高的測(cè)向精度。高精度參數(shù)測(cè)量是進(jìn)行正確分選、識(shí)別的前提條件。(4) 對(duì)相控陣?yán)走_(dá)的偵收技術(shù)由于相控陣天線由獨(dú)立輻射單元或子陣列所組成,所以它在電子對(duì)抗環(huán)境下可得到最佳的自適應(yīng)天線方向圖。相控陣?yán)走_(dá)的數(shù)字波束形成接收機(jī)是采用數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)多波束及實(shí)時(shí)自適應(yīng)處理的裝置。它在形成瞬時(shí)多波束的同時(shí),

10、能對(duì)干擾源自適應(yīng)調(diào)零并得到超高分辨率和超低旁瓣的性能。此外,相控陣?yán)走_(dá)的波形和閉鎖時(shí)間可以根據(jù)雜波環(huán)境要求進(jìn)行調(diào)整。因此,相控陣無疑是一種極為優(yōu)良的海軍雷達(dá)反對(duì)抗體制,也是今后艦載雷達(dá)的發(fā)展方向,因此研究相控陣?yán)走_(dá)的偵收技術(shù)是進(jìn)行對(duì)抗的前提,也是迫切需要解決的問題。(5) 利用對(duì)流層散射對(duì)雷達(dá)信號(hào)實(shí)現(xiàn)超視距偵察的技術(shù)隨著超視距雷達(dá)的發(fā)展,現(xiàn)有偵察設(shè)備對(duì)空偵收距離大于雷達(dá)探測(cè)距離,對(duì)海偵收距離大于視距,不能偵收超視距雷達(dá)信號(hào),必須研究一種能偵察超視距雷達(dá)信號(hào)的技術(shù)。利用對(duì)流層散射對(duì)雷達(dá)信號(hào)的超視距偵察可為雷達(dá)偵察提供一種新的思路,為電子對(duì)抗提供一種新的偵察手段。利用對(duì)流層散射的原理,可以在視距范

11、圍以外接收被湍流團(tuán)散射的雷達(dá)信號(hào)并加以分析,識(shí)別雷達(dá)指紋,完成對(duì)雷達(dá)的偵察任務(wù)。(6) 發(fā)展更先進(jìn)的電子戰(zhàn)天線技術(shù)電子戰(zhàn)天線應(yīng)比雷達(dá)天線的頻帶更寬、角度覆蓋范圍更廣并具有多波束功能,接收天線要求全方位和低衰減。因此,要解決電子戰(zhàn)設(shè)備天線空間覆蓋和多波束定向以及低副瓣和多路測(cè)向等問題。新的發(fā)展重點(diǎn)將是相控陣和測(cè)向多徑抑制以及高性能相控陣模塊、固體微波元件和快速跳頻傳輸?shù)燃夹g(shù)。德國已把全向和定向天線裝在單個(gè)探頭內(nèi),做成雙錐形天線;并且還正在研制結(jié)構(gòu)緊湊的三軸穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)碟形天線。另外,應(yīng)大力研究18,26 GHz 和26,40 GHz 毫米波EW 接收天線、毫米波多路轉(zhuǎn)換器、毫米波場(chǎng)效應(yīng)管低噪聲前置放大器、毫米波變頻器和毫米波本振等一些關(guān)鍵性毫米波元器件。(7) 研究先進(jìn)的電子戰(zhàn)信號(hào)處理技術(shù)電子戰(zhàn)接收機(jī)不僅要求在擴(kuò)頻情況下具有高靈敏度和寬頻帶特性,而且要求在高密集信號(hào)環(huán)境下具有較強(qiáng)的信號(hào)分析能力。現(xiàn)代信號(hào)處理技術(shù)用于EW 方面的內(nèi)容頗為豐富,如頻率捷變與濾波、識(shí)別與分類射頻信號(hào)技術(shù)、自適應(yīng)陣列處理技術(shù)、頻率快速綜合技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、數(shù)據(jù)融合技術(shù)、圖形圖像處理技術(shù)、專家系統(tǒng)