第-1-章-雷達(dá)原理-(第三版-丁鷺飛)-緒論課件

第一章緒論

1.1雷達(dá)的任務(wù)

1.2雷達(dá)的基本組成

1.3雷達(dá)的工作頻率

1.4雷達(dá)的應(yīng)用和發(fā)展

1.5電子戰(zhàn)與軍用雷達(dá)的發(fā)展第一章緒論1.1雷達(dá)的任務(wù)11.1雷達(dá)的任務(wù)1.1.1雷達(dá)回波中的可用信息當(dāng)雷達(dá)探測(cè)到目標(biāo)后,就要從目標(biāo)回波中提取有關(guān)信息:可對(duì)目標(biāo)的距離和空間角度定位,目標(biāo)位置的變化率可由其距離和角度隨時(shí)間變化的規(guī)律中得到，并由此建立對(duì)目標(biāo)跟蹤;雷達(dá)的測(cè)量如果能在一維或多維上有足夠的分辨力,則可得到目標(biāo)尺寸和形狀的信息;采用不同的極化，可測(cè)量目標(biāo)形狀的對(duì)稱性。原理上，雷達(dá)還可測(cè)定目標(biāo)的表面粗糙度及介電特性等。1.1雷達(dá)的任務(wù)1.1.1雷達(dá)回波中的可用信息2目標(biāo)在空間、陸地或海面上的位置,可以用多種坐標(biāo)系來(lái)表示。最常見(jiàn)的是直角坐標(biāo)系,即空間任一點(diǎn)目標(biāo)P的位置可用x、y、z三個(gè)坐標(biāo)值來(lái)決定。在雷達(dá)應(yīng)用中,測(cè)定目標(biāo)坐標(biāo)常采用極(球)坐標(biāo)系統(tǒng),如圖1.1所示。圖中,空間任一目標(biāo)P所在位置可用下列三個(gè)坐標(biāo)確定:(1)目標(biāo)的斜距R：雷達(dá)到目標(biāo)的直線距離OP;(2)方位角α：目標(biāo)斜距R在水平面上的投影OB與某一起始方向(正北、正南或其它參考方向)在水平面上的夾角。目標(biāo)在空間、陸地或海面上的位置,可以用多種坐3圖1.1用極(球)坐標(biāo)系統(tǒng)表示目標(biāo)位置圖1.1用極(球)坐標(biāo)系統(tǒng)表示目標(biāo)位置4(3)仰角β：斜距R與它在水平面上的投影OB在鉛垂面上的夾角,有時(shí)也稱為傾角或高低角。如需要知道目標(biāo)的高度和水平距離,那么利用圓柱坐標(biāo)系統(tǒng)就比較方便。在這種系統(tǒng)中,目標(biāo)的位置由以下三個(gè)坐標(biāo)來(lái)確定:水平距離D，方位角α，高度H。這兩種坐標(biāo)系統(tǒng)之間的關(guān)系如下:D=Rcosβ，H=Rsinβ，α=α上述這些關(guān)系僅在目標(biāo)的距離不太遠(yuǎn)時(shí)是正確的。當(dāng)距離較遠(yuǎn)時(shí),由于地面的彎曲,必須作適當(dāng)?shù)男薷摹?3)仰角β：斜距R與它在水平面上的投影O5圖1-2雷達(dá)的原理及其基本組成圖1-2雷達(dá)的原理及其基本組成6由雷達(dá)發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的電磁能,經(jīng)收發(fā)開(kāi)關(guān)后傳輸給天線,再由天線將此電磁能定向輻射于大氣中。電磁能在大氣中以光速(約3×108m/s)傳播,如果目標(biāo)恰好位于定向天線的波束內(nèi),則它將要截取一部分電磁能。目標(biāo)將被截取的電磁能向各方向散射,其中部分散射的能量朝向雷達(dá)接收方向。雷達(dá)天線搜集到這部分散射的電磁波后,就經(jīng)傳輸線和收發(fā)開(kāi)關(guān)饋給接收機(jī)。接收機(jī)將這微弱信號(hào)放大并經(jīng)信號(hào)處理后即可獲取所需信息,并將結(jié)果送至終端顯示。由雷達(dá)發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的電磁能,經(jīng)收發(fā)開(kāi)關(guān)后傳輸給7

1.目標(biāo)斜距的測(cè)量雷達(dá)工作時(shí),發(fā)射機(jī)經(jīng)天線向空間發(fā)射一串重復(fù)周期一定的高頻脈沖。如果在電磁波傳播的途徑上有目標(biāo)存在,那么雷達(dá)就可以接收到由目標(biāo)反射回來(lái)的回波。由于回波信號(hào)往返于雷達(dá)與目標(biāo)之間,它將滯后于發(fā)射脈沖一個(gè)時(shí)間tr,如圖1.3所示。我們知道電磁波的能量是以光速傳播的,設(shè)目標(biāo)的距離為R,則傳播的距離等于光速乘上時(shí)間間隔,即2R=ctr

或1.目標(biāo)斜距的測(cè)量2R=ctr或8式中,R為目標(biāo)到雷達(dá)站的單程距離,單位為m;tr為電磁波往返于目標(biāo)與雷達(dá)之間的時(shí)間間隔,單位為s;c為光速，c=3×108m/s。由于電磁波傳播的速度很快,雷達(dá)技術(shù)常用的時(shí)間單位為μs,回波脈沖滯后于發(fā)射脈沖為一個(gè)微秒時(shí),所對(duì)應(yīng)的目標(biāo)斜距離R為能測(cè)量目標(biāo)距離是雷達(dá)的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn),測(cè)距的精度和分辨力與發(fā)射信號(hào)帶寬(或處理后的脈沖寬度)有關(guān)。脈沖越窄,性能越好。式中,R為目標(biāo)到雷達(dá)站的單程距離,單位為m;tr為電磁9圖1.3雷達(dá)測(cè)距圖1.3雷達(dá)測(cè)距10

2.目標(biāo)角位置的測(cè)量目標(biāo)角位置指方位角或仰角,在雷達(dá)技術(shù)中測(cè)量這兩個(gè)角位置基本上都是利用天線的方向性來(lái)實(shí)現(xiàn)的。雷達(dá)天線將電磁能量匯集在窄波束內(nèi),當(dāng)天線波束軸對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)時(shí),回波信號(hào)最強(qiáng),如圖1.4實(shí)線所示。當(dāng)目標(biāo)偏離天線波束軸時(shí)回波信號(hào)減弱,如圖上虛線所示。根據(jù)接收回波最強(qiáng)時(shí)的天線波束指向,就可確定目標(biāo)的方向,這就是角坐標(biāo)測(cè)量的基本原理。天線波束指向?qū)嶋H上也是輻射波前的方向。2.目標(biāo)角位置的測(cè)量11圖1.4角坐標(biāo)測(cè)量圖1.4角坐標(biāo)測(cè)量12

3.相對(duì)速度的測(cè)量有些雷達(dá)除確定目標(biāo)的位置外,還需測(cè)定運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的相對(duì)速度,例如測(cè)量飛機(jī)或?qū)楋w行時(shí)的速度。當(dāng)目標(biāo)與雷達(dá)站之間存在相對(duì)速度時(shí),接收到回波信號(hào)的載頻相對(duì)于發(fā)射信號(hào)的載頻產(chǎn)生一個(gè)頻移,這個(gè)頻移在物理學(xué)上稱為多卜勒頻移,它的數(shù)值為式中,fd為多卜勒頻移，單位為Hz;vr為雷達(dá)與目標(biāo)之間的徑向速度，單位為m/s;λ為載波波長(zhǎng)，單位為m。3.相對(duì)速度的測(cè)量式中,fd為多卜勒頻移，13當(dāng)目標(biāo)向著雷達(dá)站運(yùn)動(dòng)時(shí),vr＞0,回波載頻提高;反之vr＜0,回波載頻降低。雷達(dá)只要能夠測(cè)量出回波信號(hào)的多卜勒頻移fd,就可以確定目標(biāo)與雷達(dá)站之間的相對(duì)速度。徑向速度也可以用距離的變化率來(lái)求得,此時(shí)精度不高但不會(huì)產(chǎn)生模糊。無(wú)論是用距離變化率或用多卜勒頻移來(lái)測(cè)量速度,都需要時(shí)間。觀測(cè)時(shí)間愈長(zhǎng)，則速度測(cè)量精度愈高。多卜勒頻移除用作測(cè)速外,更廣泛的是應(yīng)用于動(dòng)目標(biāo)顯示(MTI)、脈沖多卜勒(PD)等雷達(dá)中，以區(qū)分運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波和雜波。當(dāng)目標(biāo)向著雷達(dá)站運(yùn)動(dòng)時(shí),vr＞0,回波載頻14

4.目標(biāo)尺寸和形狀如果雷達(dá)測(cè)量具有足夠高的分辨力,就可以提供目標(biāo)尺寸的測(cè)量。由于許多目標(biāo)的尺寸在數(shù)十米量級(jí),因而分辨能力應(yīng)為數(shù)米或更小。目前雷達(dá)的分辨力在距離維已能達(dá)到,但在通常作用距離下切向距離(RQ)維的分辨力還遠(yuǎn)達(dá)不到,增加天線的實(shí)際孔徑來(lái)解決此問(wèn)題是不現(xiàn)實(shí)的。然而當(dāng)雷達(dá)和目標(biāo)的各個(gè)部分有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),就可以利用多卜勒頻率域的分辨力來(lái)獲得切向距離維的分辨力。例如，裝于飛機(jī)和宇宙飛船上的SAR(綜合孔徑)雷達(dá),與目標(biāo)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是由雷達(dá)的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。高分辨力雷達(dá)可以獲得目標(biāo)在距離和切向距離方向的輪廓(雷達(dá)成像)。4.目標(biāo)尺寸和形狀15此外,比較目標(biāo)對(duì)不同極化波(例如正交極化等)的散射場(chǎng),就可以提供目標(biāo)形狀不對(duì)稱性的量度。復(fù)雜目標(biāo)的回波振幅隨著時(shí)間會(huì)變化,例如，螺旋槳的轉(zhuǎn)動(dòng)和噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)將使回波振幅的調(diào)制各具特點(diǎn),可經(jīng)過(guò)譜分析檢測(cè)到。這些信息為目標(biāo)識(shí)別提供了相應(yīng)的基礎(chǔ)。此外,比較目標(biāo)對(duì)不同極化波(例如正交極化等161.1.2雷達(dá)探測(cè)能力——基本雷達(dá)方程設(shè)雷達(dá)發(fā)射機(jī)功率為Pt,當(dāng)用各向均勻輻射的天線發(fā)射時(shí),距雷達(dá)R遠(yuǎn)處任一點(diǎn)的功率密度等于功率被假想的球面積4πR2所除,即實(shí)際雷達(dá)總是使用定向天線將發(fā)射機(jī)功率集中輻射于某些方向上。天線增益G用來(lái)表示相對(duì)于各向同性天線,實(shí)際天線在輻射方向上功率增加的倍數(shù)。因此當(dāng)發(fā)射天線增益為G時(shí),距雷達(dá)R處目標(biāo)所照射到的功率密度為1.1.2雷達(dá)探測(cè)能力——基本雷達(dá)方程17目標(biāo)截獲了一部分照射功率并將它們重新輻射于不同的方向。用雷達(dá)截面積σ來(lái)表示被目標(biāo)截獲入射功率后再次輻射回雷達(dá)處功率的大小,或用下式表示在雷達(dá)處的回波信號(hào)功率密度:σ的大小隨具體目標(biāo)而異,它可以表示目標(biāo)被雷達(dá)“看見(jiàn)”的尺寸。雷達(dá)接收天線只收集了回波功率的一部分,設(shè)天線的有效接收面積為Ae,則雷達(dá)收到的回波功率Pr為目標(biāo)截獲了一部分照射功率并將它們重新輻射于不同的方向。用雷18當(dāng)接收到的回波功率Pr等于最小可檢測(cè)信號(hào)Smin時(shí),雷達(dá)達(dá)到其最大作用距離Rmax,超過(guò)這個(gè)距離后,就不能有效地檢測(cè)到目標(biāo)。當(dāng)接收到的回波功率Pr等于最小可檢測(cè)信號(hào)Smin時(shí),雷達(dá)達(dá)191.2雷達(dá)的基本組成圖1.5脈沖雷達(dá)基本組成框圖1.2雷達(dá)的基本組成圖1.5脈沖雷達(dá)基本組成框圖201.3雷達(dá)的工作頻率按照雷達(dá)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(biāo)反射回來(lái)的回波,以便對(duì)目標(biāo)探測(cè)和定位,都屬于雷達(dá)系統(tǒng)工作的范疇。常用的雷達(dá)工作頻率范圍為220~35000MHz(220MHz~35GHz),實(shí)際上各類雷達(dá)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(dá)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(dá)可以工作到94GHz,激光(Laser)雷達(dá)工作于更高的頻率。工作頻率不同的雷達(dá)在工程實(shí)現(xiàn)時(shí)差別很大。1.3雷達(dá)的工作頻率按照雷達(dá)的工作原理,21雷達(dá)的工作頻率和整個(gè)電磁波頻譜示于圖1.6,實(shí)際上絕大部分雷達(dá)工作于200MHz至10000MHz頻段。由于70年代中制成能產(chǎn)生毫米波的大功率管,毫米波雷達(dá)已獲得試制和應(yīng)用。目前在雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域里常用頻段的名稱,用L、S、C、X等英文字母來(lái)命名。這是在第二次世界大戰(zhàn)中一些國(guó)家為了保密而采用的,以后就一直延用下來(lái),我國(guó)也經(jīng)常采用。雷達(dá)的工作頻率和整個(gè)電磁波頻譜示于圖1.6,22圖1.6雷達(dá)頻率和電磁波頻譜圖1.6雷達(dá)頻率和電磁波頻譜23表1.1雷達(dá)頻段和對(duì)應(yīng)的頻率表1.1雷達(dá)頻段和對(duì)應(yīng)的頻率2422cm為中心的20~25cm(S代表10cm為中心,相應(yīng)地,C代表5cm,X代表3cm,Ku代表2.2cm,Ka代表8mm等)。表中還列出國(guó)際電信聯(lián)盟分配給雷達(dá)的具體波段,例如,L波段包括的頻率范圍應(yīng)是1000MHz到2000MHz,而L波段雷達(dá)的工作頻率卻被約束在1215MHz到1400MHz的范圍。22cm為中心的20~25cm(S代表10251.4雷達(dá)的應(yīng)用和發(fā)展1.4.1應(yīng)用情況軍用雷達(dá)按戰(zhàn)術(shù)來(lái)分可有下列主要類型:#;1)預(yù)警雷達(dá)(超遠(yuǎn)程雷達(dá))它的主要任務(wù)是發(fā)現(xiàn)洲際導(dǎo)彈,以便及早發(fā)出警報(bào)。它的特點(diǎn)是作用距離遠(yuǎn)達(dá)數(shù)千公里,至于測(cè)定坐標(biāo)的精確度和分辨力是次要的。目前應(yīng)用預(yù)警雷達(dá)不但能發(fā)現(xiàn)導(dǎo)彈,而且可用以發(fā)現(xiàn)洲際戰(zhàn)略轟炸機(jī)。1.4雷達(dá)的應(yīng)用和發(fā)展1.4.1應(yīng)用情況262)搜索和警戒雷達(dá)其任務(wù)是發(fā)現(xiàn)飛機(jī),一般作用距離在400km以上,有的可達(dá)600km。對(duì)于測(cè)定坐標(biāo)的精確度、分辨力要求不高。對(duì)于擔(dān)當(dāng)保衛(wèi)重點(diǎn)城市或建筑物任務(wù)的中程警戒雷達(dá)要求有方位360°的搜索空城。3)引導(dǎo)指揮雷達(dá)(監(jiān)視雷達(dá))這種雷達(dá)用于對(duì)殲擊機(jī)的引導(dǎo)和指揮作戰(zhàn),民用的機(jī)場(chǎng)調(diào)度雷達(dá)亦屬這一類。其特殊要求是:(1)對(duì)多批次目標(biāo)能同時(shí)檢測(cè);(2)測(cè)定目標(biāo)的三個(gè)坐標(biāo),要求測(cè)量目標(biāo)的精確度和分辨力較高,特別是目標(biāo)間的相對(duì)位置數(shù)據(jù)的精度要求較高。2)搜索和警戒雷達(dá)其任務(wù)是發(fā)現(xiàn)飛機(jī),一274)火控雷達(dá)其任務(wù)是控制火炮(或地空導(dǎo)彈)對(duì)空中目標(biāo)進(jìn)行瞄準(zhǔn)攻擊,因此要求它能夠連續(xù)而準(zhǔn)確地測(cè)定目標(biāo)的坐標(biāo),并迅速地將射擊數(shù)據(jù)傳遞給火炮(或地空導(dǎo)彈)。這類雷達(dá)的作用距離較小,一般只有幾十公里,但測(cè)量的精度要求很高。5)制導(dǎo)雷達(dá)它和火控雷達(dá)同屬精密跟蹤雷達(dá),不同的是制導(dǎo)雷達(dá)對(duì)付的是飛機(jī)和導(dǎo)彈,在測(cè)定它們的運(yùn)動(dòng)軌跡的同時(shí),再控制導(dǎo)彈去攻擊目標(biāo)。制導(dǎo)雷達(dá)要求能同時(shí)跟蹤多個(gè)目標(biāo),并對(duì)分辨力要求較高。這類雷達(dá)天線的掃描方式往往有其特點(diǎn),并隨制導(dǎo)體制而異。4)火控雷達(dá)其任務(wù)是控制火炮(或地空導(dǎo)彈286)戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視雷達(dá)這類雷達(dá)用于發(fā)現(xiàn)坦克、軍用車輛、人和其它在戰(zhàn)場(chǎng)上的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。7)機(jī)載雷達(dá)這類雷達(dá)除機(jī)載預(yù)警雷達(dá)外，主要有下列數(shù)種類型:(1)機(jī)載截?fù)衾走_(dá)。當(dāng)殲擊機(jī)按照地面指揮所命令,接近敵機(jī)并進(jìn)入有利空域時(shí),就利用裝在機(jī)上的截?fù)衾走_(dá),準(zhǔn)確地測(cè)量敵機(jī)的位置,以便進(jìn)行攻擊。它要求測(cè)量目標(biāo)的精確度和分辨率高。6)戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視雷達(dá)這類雷達(dá)用于發(fā)現(xiàn)坦克、29(2)機(jī)載護(hù)尾雷達(dá)。它用來(lái)發(fā)現(xiàn)和指示機(jī)尾后面一定距離內(nèi)有無(wú)敵機(jī)。這種雷達(dá)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,不要求測(cè)定目標(biāo)的準(zhǔn)確位置,作用距離也不遠(yuǎn)。(3)機(jī)載導(dǎo)航雷達(dá)。它裝在飛機(jī)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(jī)和艦船能正確航行。這種雷達(dá)要求分辨力較高。(2)機(jī)載護(hù)尾雷達(dá)。它用來(lái)發(fā)現(xiàn)和指示機(jī)尾后30(4)機(jī)載火控雷達(dá)。20世紀(jì)70年代后的戰(zhàn)斗機(jī)上火控系統(tǒng)的雷達(dá)往往是多功能的。它能空對(duì)空搜索和截獲目標(biāo)，空對(duì)空制導(dǎo)導(dǎo)彈，空對(duì)空精密測(cè)距和控制機(jī)炮射擊，空對(duì)地觀察地形和引導(dǎo)轟炸，進(jìn)行敵我識(shí)別和導(dǎo)航信標(biāo)的識(shí)別,有的還兼有地形跟隨和回避的作用,一部雷達(dá)往往具有七八部雷達(dá)的功能。(4)機(jī)載火控雷達(dá)。20世紀(jì)70年代后的戰(zhàn)斗31對(duì)于機(jī)載雷達(dá)共同的要求是體積小、重量輕、工作可靠性高。8)無(wú)線電測(cè)高儀它裝置在飛機(jī)上。這是一種連續(xù)波調(diào)頻雷達(dá),用來(lái)測(cè)量飛機(jī)離開(kāi)地面或海面的高度。9)雷達(dá)引信這是裝置在炮彈或?qū)楊^上的一種小型雷達(dá),用來(lái)測(cè)量彈頭附近有無(wú)目標(biāo),當(dāng)距離縮小到彈片足以擊傷目標(biāo)的瞬間,使炮彈(或?qū)楊^)爆炸,提高了擊中目標(biāo)的命中率。對(duì)于機(jī)載雷達(dá)共同的要求是體積小、重量輕、工作可32在民用雷達(dá)方面,舉出以下一些類型和應(yīng)用#;1)氣象雷達(dá)這是觀察氣象的雷達(dá),用來(lái)測(cè)量暴風(fēng)雨和云層的位置及其移動(dòng)路線。2)航行管制(空中交通)雷達(dá)在現(xiàn)代航空飛行運(yùn)輸體系中,對(duì)于機(jī)場(chǎng)周圍及航路上的飛機(jī),都要實(shí)施嚴(yán)格的管制。航行管制雷達(dá)兼有警戒雷達(dá)和引導(dǎo)雷達(dá)的作用,故有時(shí)也稱為機(jī)場(chǎng)監(jiān)視雷達(dá),它和二次雷達(dá)配合起來(lái)應(yīng)用。二次雷達(dá)地面設(shè)備發(fā)射詢問(wèn)信號(hào),機(jī)上接到信號(hào)后,用編碼的形式,發(fā)出一個(gè)回答信號(hào),地面收到后在航行管制雷達(dá)顯示器上顯示。這一雷達(dá)系統(tǒng)可以鑒定空中目標(biāo)的高度、速度和屬性,用以識(shí)別目標(biāo)。在民用雷達(dá)方面,舉出以下一些類型和應(yīng)用#;333)宇宙航行中用雷達(dá)這種雷達(dá)用來(lái)控制飛船的交會(huì)和對(duì)接,以及在月球上的著陸。某些地面上的雷達(dá)用來(lái)探測(cè)和跟蹤人造衛(wèi)星。4)遙感設(shè)備安放在衛(wèi)星或飛機(jī)上的某種雷達(dá),可以作為微波遙感設(shè)備。它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(duì)地形、地貌成像。雷達(dá)遙感也參與地球資源的勘探,其中包括對(duì)海的情況、水資源、冰覆蓋層、農(nóng)業(yè)森林、地質(zhì)結(jié)構(gòu)及環(huán)境污染等進(jìn)行測(cè)量和地圖描繪。也曾利用此類雷達(dá)來(lái)探測(cè)月亮和行星(雷達(dá)天文學(xué))。3)宇宙航行中用雷達(dá)這種雷達(dá)用來(lái)控制飛34此外，在飛機(jī)導(dǎo)航,航道探測(cè)(用以保證航行安全),公路上車速測(cè)量等方面,雷達(dá)也在發(fā)揮其積極作用。為了滿足多種用途不同的要求,已研制了各雷達(dá)。例如,按照雷達(dá)信號(hào)的形式分類,可以分為以下幾類：1)脈沖雷達(dá)此類雷達(dá)發(fā)射的波形是矩形脈沖,按一定的或交錯(cuò)的重復(fù)周期工作,這是目前使用最廣的。此外，在飛機(jī)導(dǎo)航,航道探測(cè)(用以保證航行安全352)連續(xù)波雷達(dá)此類雷達(dá)發(fā)射連續(xù)的正弦波,主要用來(lái)測(cè)量目標(biāo)的速度。如需同時(shí)測(cè)量目標(biāo)的距離,則往往需對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行調(diào)制,例如，對(duì)連續(xù)的正弦信號(hào)進(jìn)行周期性的頻率調(diào)制。3)脈沖壓縮雷達(dá)此類雷達(dá)發(fā)射寬的脈沖波,在接收機(jī)中對(duì)收到的回波信號(hào)加以壓縮處理,以便得到窄脈沖。目前實(shí)現(xiàn)脈沖壓縮主要有兩種。線性調(diào)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(jì)70年代研制的新型雷達(dá)絕大部分采用脈沖壓縮的體制。此外，還有脈沖多卜勒雷達(dá)、噪聲雷達(dá)、頻率捷變雷達(dá)等。2)連續(xù)波雷達(dá)此類雷達(dá)發(fā)射連續(xù)的正弦波,36也可以按其它標(biāo)準(zhǔn)對(duì)雷達(dá)進(jìn)行分類,例如:#;(1)按角跟蹤方式分,有單脈沖雷達(dá)、圓錐掃描雷達(dá)、隱蔽錐掃雷達(dá)等。(2)按測(cè)量目標(biāo)的參量分,有測(cè)高雷達(dá)、兩坐標(biāo)雷達(dá)、三坐標(biāo)雷達(dá)、測(cè)速雷達(dá)、目標(biāo)識(shí)別雷達(dá)等。(3)按信號(hào)處理方式分,有各種分集雷達(dá)(頻率分集,極化分集等等)、相參或非相參積累雷達(dá)、動(dòng)目標(biāo)顯示雷達(dá)、合成孔徑雷達(dá)等。(4)按天線掃描方法分,有機(jī)械掃描雷達(dá)、相控陣?yán)走_(dá)、頻掃雷達(dá)等。也可以按其它標(biāo)準(zhǔn)對(duì)雷達(dá)進(jìn)行分類,例如:#;371.4.2雷達(dá)的發(fā)展20世紀(jì)70年代以來(lái),雷達(dá)的性能日益提高而應(yīng)用范圍也持續(xù)拓寬,舉例如下:(1)由于VHLSI和VLSI的迅猛發(fā)展,數(shù)字技術(shù)和計(jì)算機(jī)的應(yīng)用更為廣泛深入,表現(xiàn)在:①動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)(MTD)和脈沖多卜勒(PD)等雷達(dá)的信號(hào)處理機(jī)更為精致、靈活,性能明顯提高。②自動(dòng)檢測(cè)和跟蹤系統(tǒng)得到完善,提高了工作的自動(dòng)化程度。1.4.2雷達(dá)的發(fā)展20世紀(jì)70年代以來(lái)38(2)綜合孔徑雷達(dá)(SAR)由于具有很高的距離和角度(切向距)分辨能力而可以對(duì)實(shí)況成像;逆綜合孔徑(ISAR)雷達(dá)則可用于對(duì)目標(biāo)成像。成像處理中已用數(shù)字處理代替光學(xué)處理。(3)更多地采用復(fù)雜的大時(shí)寬帶寬脈壓信號(hào)，以滿足距離分辨力和電子反對(duì)抗的需要。(4)高可靠性的固態(tài)功率源更為成熟,可以組成普通固態(tài)發(fā)射機(jī)或分布于相控陣?yán)走_(dá)的陣元上組成有源陣。(2)綜合孔徑雷達(dá)(SAR)由于具有很高的距39(5)許多場(chǎng)合可用平面陣列天線代替拋物面天線,陣列天線的基本優(yōu)點(diǎn)早可以快速和靈活地實(shí)現(xiàn)波束掃描和波束形狀變化，因而有很好的應(yīng)用前景，例如：①在三坐標(biāo)雷達(dá)中實(shí)現(xiàn)一維相掃。②獲得超低副瓣,用于機(jī)載雷達(dá)或抗干擾。③組成自適應(yīng)旁瓣相消系統(tǒng)以抗干擾。④相控陣?yán)走_(dá)連續(xù)出現(xiàn),不僅用于戰(zhàn)略而且也用于戰(zhàn)術(shù)雷達(dá),如制導(dǎo)、戰(zhàn)場(chǎng)炮位偵察等。(5)許多場(chǎng)合可用平面陣列天線代替拋物面天線40圖1.7收發(fā)共用一個(gè)發(fā)射機(jī)、接收機(jī)的簡(jiǎn)化相控陣?yán)走_(dá)方框圖圖1.7收發(fā)共用一個(gè)發(fā)射機(jī)、接收機(jī)的簡(jiǎn)化相控陣?yán)走_(dá)方框圖41目標(biāo)區(qū)分是一個(gè)通常用于反彈道導(dǎo)彈(ARM)雷達(dá)處理中的術(shù)語(yǔ)。它用來(lái)在雷達(dá)接收到的一片“目標(biāo)”中選擇出最有威脅的再入彈頭。到達(dá)的一片“目標(biāo)”中大多數(shù)是助推器或末級(jí)導(dǎo)彈的碎片，以及故意放置的各種誘餌。若要實(shí)現(xiàn)目標(biāo)區(qū)分，必須測(cè)量以下參數(shù)：(1)彈道參數(shù)(重量/阻力比)及其隨高度的變化，要觀測(cè)大氣及外目標(biāo)的減速；目標(biāo)區(qū)分是一個(gè)通常用于反彈道導(dǎo)彈(ARM)雷達(dá)42(2)有效散射面積(RCS)及其起伏特性；(3)目標(biāo)后面電離尾跡的存在、速度及其速度分布；(4)用寬帶波形獲得目標(biāo)的距離剖面；(5)用高距離分辨和ISAR處理獲得目標(biāo)的二維像；(6)用VHF波段的寬頻觀測(cè)來(lái)獲得目標(biāo)響應(yīng)的固有諧振點(diǎn)；(7)RCS或目標(biāo)部分散射單元的極化比。(2)有效散射面積(RCS)及其起伏特性；431.5電子戰(zhàn)與軍用雷達(dá)的發(fā)展1.5.1電子戰(zhàn)的科學(xué)定義電子戰(zhàn)(EW)的科學(xué)定義,我們?cè)谶@里直接引用我國(guó)原機(jī)電部部標(biāo)《雷達(dá)對(duì)抗術(shù)語(yǔ)》的有關(guān)內(nèi)容如下:電子戰(zhàn)(EW)是指“敵我雙方利用無(wú)線電電子裝備或器材所進(jìn)行的電磁信息斗爭(zhēng),電子戰(zhàn)包括電子對(duì)抗和電子反對(duì)抗”。電子對(duì)抗(ECM)是指“為了探測(cè)敵方無(wú)線電電子裝備的電磁信息,削弱或破壞其使用效能所采取的一切戰(zhàn)術(shù)、技術(shù)措施”。1.5電子戰(zhàn)與軍用雷達(dá)的發(fā)展1.5.1電子戰(zhàn)的科學(xué)定義44電子反對(duì)抗(ECCM)是指“在敵方實(shí)施電子對(duì)抗條件下保證我方有效地使用電磁信息所采用的一切戰(zhàn)術(shù)、技術(shù)措施?！彪娏藢?duì)抗(ECM)包括電子偵察、電子干擾、偽裝、隱身和摧毀。與之相應(yīng)的電子反對(duì)抗就包括反偵察、反干擾、反隱身和反摧毀。電子對(duì)抗的摧毀是指采用電子措施而實(shí)現(xiàn)的對(duì)敵電子設(shè)備的火力摧毀,例如反輻射導(dǎo)彈就是一種電子對(duì)抗的摧毀措施,用以摧毀敵方的雷達(dá)、通信站、導(dǎo)航臺(tái)等電子裝備。電子反對(duì)抗(ECCM)是指“在敵方實(shí)施電子對(duì)抗45表1.2電子戰(zhàn)的科學(xué)定義示意圖表1.2電子戰(zhàn)的科學(xué)定義示意圖461.5.2雷達(dá)反干擾1.與天線有關(guān)的電子抗干擾1)旁瓣消隱(SLB)這種技術(shù)只對(duì)低占空系數(shù)的脈沖干擾或掃頻干擾才有效,高占空系數(shù)的脈沖或噪聲干擾會(huì)使主通道在大部分時(shí)間內(nèi)關(guān)閉,從而使雷達(dá)失效。旁瓣消隱的組成框圖如圖1.8(b),它增加了一個(gè)全向的輔助天線和一個(gè)并行的接收通道,其中輔助天線的增益約比主天線的最大旁瓣增益高出3~4dB。將輔助通道信號(hào)與主通道信號(hào)相比較,當(dāng)前者較后者大時(shí)，則主通道內(nèi)的信號(hào)必是經(jīng)旁瓣進(jìn)入的,此時(shí)波門開(kāi)啟,阻止旁瓣干擾信號(hào)進(jìn)入接收機(jī),因而不被顯示。1.5.2雷達(dá)反干擾1.與天線有關(guān)的47圖1.8旁瓣消隱系統(tǒng)(SLB)(a)SLB主、輔天線方向圖;(b)SLB系統(tǒng)框圖圖1.8旁瓣消隱系統(tǒng)(SLB)482)旁瓣相消(SLC)這種技術(shù)是用來(lái)抑制通過(guò)天線旁瓣進(jìn)入的高占空比和類噪聲干擾的。旁瓣相消的組成框圖如圖1.9所示。使用一個(gè)或多個(gè)輔助天線,對(duì)輔助通道信號(hào)的相位和幅度進(jìn)行自適應(yīng)控制并將其輸出與主通道合并,便會(huì)在干擾機(jī)方向產(chǎn)生合成天線方向圖響應(yīng)的零點(diǎn),即旁瓣進(jìn)入的干擾被相消,通過(guò)連續(xù)地自適應(yīng)地調(diào)整輔助通道信號(hào)的振幅和相位,即可使合成方向圖的零點(diǎn)跟蹤干擾機(jī)而達(dá)到旁瓣相消。實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)旁瓣相消系統(tǒng)相當(dāng)復(fù)雜,特別是當(dāng)要求相消效果好的時(shí)候。如果同時(shí)有多個(gè)方向的干擾機(jī)產(chǎn)生旁瓣干擾,則相消系統(tǒng)的輔助天線也要多個(gè)。事實(shí)上，至少需要N個(gè)輔助天線方向圖在振幅和相位上分別控制來(lái)強(qiáng)迫主天線接收方向圖在N個(gè)方向形成零點(diǎn)。2)旁瓣相消(SLC)這種技術(shù)是用來(lái)抑制49圖1.9自適應(yīng)旁瓣相消系統(tǒng)(SLC)(a)原理框圖;(b)天線方向圖圖1.9自適應(yīng)旁瓣相消系統(tǒng)(SLC)50圖1.10自適應(yīng)天線陣列圖1.10自適應(yīng)天線陣列51自適應(yīng)陣的理論在70年代初期已獲得解決,其基本結(jié)果表現(xiàn)在最佳權(quán)矢量的公式上:式中,M=E［V*VT］為N維協(xié)方差矩陣,其中V則是天線陣元所收到的N維干擾矢量;S為天線陣元收到的目標(biāo)信號(hào)矢量,目標(biāo)來(lái)自確定方向。根據(jù)空間干擾情況設(shè)置最佳權(quán)值,從而改變天線方向圖,使之在消除干擾的同時(shí)增強(qiáng)目標(biāo)信號(hào)而在陣列輸出端得到最大的信號(hào)干擾功率比值,因此,自適應(yīng)陣列是一個(gè)最佳空域?yàn)V波器。原則上,N個(gè)陣元的陣列可以同時(shí)形成N-1個(gè)方向圖零點(diǎn),以對(duì)付(N-1)個(gè)方向的干擾源。自適應(yīng)陣的理論在70年代初期已獲得解決,其52

2.與發(fā)射機(jī)有關(guān)的電子抗干擾不同類型的ECCM的實(shí)現(xiàn),就是適當(dāng)?shù)乩煤涂刂瓢l(fā)射信號(hào)的功率、頻率和波形。1)增加有效輻射功率這是一種對(duì)抗有源干擾的強(qiáng)有力的手段,此方法可增加信號(hào)/干擾功率比。如果再配合天線對(duì)目標(biāo)的“聚光”照射,便能明顯增大此時(shí)雷達(dá)的探測(cè)距離。雷達(dá)的發(fā)射要采用功率管理，以減小平時(shí)雷達(dá)被偵察的概率。2.與發(fā)射機(jī)有關(guān)的電子抗干擾532)發(fā)射頻率在發(fā)射頻率上可采用頻率捷變或頻率分集的辦法,前者是指雷達(dá)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(dá)發(fā)射機(jī)工作于不同的頻率而將其接收信號(hào)綜合利用。這些技術(shù)代表一種擴(kuò)展頻譜的電子抗干擾方法,發(fā)射信號(hào)將在頻域內(nèi)盡可能展寬，以降低被敵方偵察時(shí)的可檢測(cè)度,并且加重?cái)撤诫娮痈蓴_的負(fù)荷而使干擾更困難。2)發(fā)射頻率在發(fā)射頻率上可采用頻率捷變或543)發(fā)射波形編碼波形編碼包括脈沖重復(fù)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?yàn)閿撤綄o(wú)法獲悉或無(wú)法預(yù)測(cè)發(fā)射波形的精確結(jié)構(gòu)。脈內(nèi)編碼的可壓縮復(fù)雜信號(hào),可有效地改善目標(biāo)檢測(cè)能力。它具有大的平均功率而峰值功率較小;其較寬的帶寬可改善距離分辨力并能減小箔條類無(wú)源干擾的反射;由于它的峰值功率低,使輻射信號(hào)不易被敵方電子支援措施偵察到。因此，采用此類復(fù)雜信號(hào)的脈沖壓縮雷達(dá)具有較好的ECCM性能。3)發(fā)射波形編碼波形編碼包括脈沖重復(fù)頻率55

3.與接收機(jī)、信號(hào)處理機(jī)有關(guān)的電子抗干擾1)接收機(jī)抗飽和經(jīng)天線反干擾后殘存的干擾如果足夠大,則將引起接收處理系統(tǒng)的飽和。接收機(jī)飽和將導(dǎo)致目標(biāo)信息的丟失。因此，要根據(jù)雷達(dá)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(jī)飽和的專門電路。3.與接收機(jī)、信號(hào)處理機(jī)有關(guān)的電子抗干擾562)信號(hào)鑒別對(duì)抗脈沖干擾的有效措施是采用脈寬和脈沖重復(fù)頻率鑒別電路。這類電路測(cè)量接收到脈沖的寬度和(或)重復(fù)頻率后,如果發(fā)現(xiàn)和發(fā)射信號(hào)的參數(shù)不同,則不讓它們到達(dá)信號(hào)處理設(shè)備或終端顯示去。3)信號(hào)處理技術(shù)現(xiàn)代雷達(dá)信號(hào)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(biāo)顯示(MTI)和動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)(MTD),對(duì)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(cè)門限的辦法來(lái)減小干擾的作用。在信號(hào)處理機(jī)中獲得的信號(hào)積累增益是一種有效的電子抗干擾手段。2)信號(hào)鑒別對(duì)抗脈沖干擾的有效措施是采用571.5.3隱身和反隱身的斗爭(zhēng)雷達(dá)探測(cè)和跟蹤目標(biāo)的能力依賴于接收到的回波信號(hào)功率與干擾功率的比值,信號(hào)功率正比于目標(biāo)的雷達(dá)有效反射面(RCS)σt,而干擾功率則可能是接收機(jī)內(nèi)部噪聲或外部的有源和無(wú)源干擾。敵方入侵飛機(jī)只要設(shè)法降低此比值，就可使我方雷達(dá)性能惡化而有利于它的行動(dòng)。降低飛行器自身的RCS即可達(dá)到上述目的,這項(xiàng)技術(shù)稱之為飛行器的隱身技術(shù),它減小了目標(biāo)的可觀測(cè)性。RCS下降后對(duì)雷達(dá)探測(cè)性能的影響為:1.5.3隱身和反隱身的斗爭(zhēng)58當(dāng)雷達(dá)探測(cè)能力受限于噪聲(內(nèi)部噪聲或干擾)時(shí),由于接收到的信號(hào)功率Sr可表示為則當(dāng)目標(biāo)的RCS由原來(lái)的σt0下降為σt時(shí),探測(cè)距離R與原探測(cè)距離R0的關(guān)系為當(dāng)其RCS降低12dB或近似為95%時(shí),探測(cè)距離將減小一半。當(dāng)雷達(dá)探測(cè)能力受限于噪聲(內(nèi)部噪聲或干擾)時(shí)59當(dāng)雷達(dá)是在雜波背景下探測(cè)目標(biāo)時(shí),例如在低擦地角φ時(shí),接收到的信雜比為這時(shí)由于σt減少而引起的性能下降是驚人的。有關(guān)系可見(jiàn)，目標(biāo)的RCS降低一半,相應(yīng)的探測(cè)距也將下降一半。當(dāng)雷達(dá)是在雜波背景下探測(cè)目標(biāo)時(shí),例如在低擦地60目標(biāo)RCS的下降引起回波信號(hào)減弱也會(huì)加強(qiáng)任一種積極干擾的效果。因此在電子戰(zhàn)中,世界各國(guó)都重視隱身技術(shù)的研究。以美國(guó)為例,從20世紀(jì)50年代開(kāi)始就在U-2,P-2V等高空偵察機(jī)上采用吸波材料(RAM)等隱身措施以減小飛機(jī)的RCS。70年代中期研制的B1-B戰(zhàn)略轟炸機(jī),其RCS只有原B-52的3%~5%,從而使雷達(dá)對(duì)它的探測(cè)距離下降58%。80年代以來(lái),飛行器隱身技術(shù)有了突破性進(jìn)展,第三代隱形飛機(jī)F-117A(戰(zhàn)斗轟炸機(jī))和B-2已于80年代末期裝備部隊(duì),它們的RCS約下降20~30dB,使雷達(dá)的探測(cè)距離下降為原值的1/3~1/6。第四代隱形飛行器亦處于試飛階段。目標(biāo)RCS的下降引起回波信號(hào)減弱也會(huì)加強(qiáng)任一種61隱形飛機(jī)再加上障礙隱形(低空、超低空背景或電子干擾掩護(hù))對(duì)雷達(dá)的威脅更為嚴(yán)重。1991年海灣戰(zhàn)爭(zhēng)的戰(zhàn)例充分表明隱身飛機(jī)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中所起到的隱蔽、突襲作用。雷達(dá)作為防御和武器控制系統(tǒng)的主要探測(cè)器,正面臨隱身飛行器的嚴(yán)峻挑戰(zhàn),必須積極發(fā)展反隱身技術(shù)來(lái)迎接這一挑戰(zhàn),以保證雷達(dá)能在預(yù)定的空域探測(cè)到隱身飛行器。反隱身技術(shù)的二種可能途徑是:針對(duì)隱身飛行器造成的影響,提高現(xiàn)有雷達(dá)的性能去克服它;針對(duì)隱身技術(shù)現(xiàn)存缺點(diǎn)并利用其不足去抗擊它。隱形飛機(jī)再加上障礙隱形(低空、超低空背景或62飛行器的隱身技術(shù)主要包括外形設(shè)計(jì)、涂覆電波吸收材料(RAM)和選用新的結(jié)構(gòu)材料等方法。隱身飛機(jī)的隱身效果(RCS下降)不是全方位的,它主要是減小從正前方(鼻錐)附近,水平±45°,垂直±3°,范圍照射時(shí)的后向散射截面,而目標(biāo)其它方向,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(biāo)散射波進(jìn)行空間分集來(lái)發(fā)現(xiàn)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(duì)長(zhǎng)的波長(zhǎng)是無(wú)效的。當(dāng)飛行器尺寸和工作波長(zhǎng)可以相比時(shí),其RCS進(jìn)入諧振區(qū),外形設(shè)計(jì)對(duì)隱身的作用會(huì)明顯下降。這就是說(shuō)，米波或更長(zhǎng)波長(zhǎng)的雷達(dá)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。飛行器的隱身技術(shù)主要包括外形設(shè)計(jì)、涂覆電波63

1.發(fā)揮單基地雷達(dá)的潛力為彌補(bǔ)目標(biāo)RCS下降所造成的探測(cè)距離的縮短,應(yīng)采用提高雷達(dá)發(fā)射功率和天線孔徑乘積,采用頻率、極化分集,優(yōu)化信號(hào)設(shè)計(jì)和改善信號(hào)處理等措施。如用相控陣?yán)走_(dá),則較容易實(shí)現(xiàn)上述要求并可增強(qiáng)電子戰(zhàn)能力。1.發(fā)揮單基地雷達(dá)的潛力64

2.采用先進(jìn)的組網(wǎng)技術(shù)這也是探測(cè)隱身飛機(jī)的有效手段,方法是各種工作頻率的雷達(dá)聯(lián)網(wǎng),網(wǎng)中雷達(dá)從各個(gè)不同視角觀測(cè)目標(biāo),多站信息合成實(shí)現(xiàn)空間分集。特別要提到,組網(wǎng)中的米波雷達(dá)本身就有良好的反隱身能力,它的不足之處是角分辨力差和絕對(duì)可變帶寬窄。為了利用米波雷達(dá)反隱身,已在研究克服其缺點(diǎn)的途徑,例如，正研究的綜合脈沖與天線的米波分布陣?yán)走_(dá)就可較好地克服上述缺點(diǎn)。2.采用先進(jìn)的組網(wǎng)技術(shù)65

3.超視距后向散射(OTH-B)雷達(dá)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(jī)理,實(shí)現(xiàn)對(duì)地平線以下超遠(yuǎn)程(700~3500km)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)的新體制陸基雷達(dá),其工作原理如圖1.11所示。OTH-B雷達(dá)探測(cè)距離遠(yuǎn),覆蓋面積大,單部雷達(dá)60°扇面覆蓋區(qū)可達(dá)百萬(wàn)平方公里,可對(duì)付有人或無(wú)人駕駛的轟炸機(jī)、空對(duì)地導(dǎo)彈和巡航導(dǎo)彈之類的噴氣式武器的低空突襲；特別是，可對(duì)洲際導(dǎo)彈發(fā)射進(jìn)行早期預(yù)警是其突出的優(yōu)點(diǎn)。3.超視距后向散射(OTH-B)雷達(dá)66圖1.11高頻天波(OTH-B)雷達(dá)原理圖圖1.11高頻天波(OTH-B)雷達(dá)原理圖67OTH-B雷達(dá)由于工作在高頻波段,其波長(zhǎng)為10~60m,大部分飛行器的尺寸及其主要結(jié)構(gòu)的特征尺寸均與其波長(zhǎng)接近或小于波長(zhǎng),因此目標(biāo)的散射處于諧振區(qū)或瑞利區(qū),其RCS會(huì)大于光學(xué)區(qū)的RCS。處于瑞利區(qū)時(shí),其RCS與目標(biāo)形狀的細(xì)節(jié)無(wú)關(guān)而只同其體積或照射面積有關(guān),亦即外形設(shè)計(jì)隱身這時(shí)是無(wú)效的。在此工作頻段吸收材料的作用也是無(wú)效的,而且OTH-B的電波被電離層反射后自上而下照射目標(biāo)這正是隱身外形設(shè)計(jì)最薄弱的視角。由此可見(jiàn)，超視距雷達(dá)OTH-B是探測(cè)隱身目標(biāo)最有希望的手段。OTH-B雷達(dá)由于工作在高頻波段,其波長(zhǎng)為68OTH-B雷達(dá)也存在局限性。因?yàn)樗强侩婋x層反射傳播的,而電離層的高度和參數(shù)隨時(shí)間變化,所以難以完善預(yù)測(cè),有時(shí)甚至導(dǎo)致雷達(dá)不能正常工作;近區(qū)盲距可達(dá)600~900km,定位誤差數(shù)十公里。因此這種雷達(dá)只能用于早期預(yù)警。OTH-B雷達(dá)也存在局限性。因?yàn)樗强侩婋x層694.雙/多基地雷達(dá)1)雙基地雷達(dá)工作的基本特點(diǎn)由于雙基地雷達(dá)的發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)分置的距離較遠(yuǎn),這就產(chǎn)生了雙基地雷達(dá)不同的測(cè)量坐標(biāo)系和技術(shù)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性。4.雙/多基地雷達(dá)1)雙基地雷達(dá)工作的基70圖1.12單波束連續(xù)掃描時(shí)的脈沖追趕圖1.12單波束連續(xù)掃描時(shí)的脈沖追趕71單基地雷達(dá)收發(fā)系統(tǒng)置于同一處,收發(fā)之間工作時(shí)的時(shí)間和相位(頻率)同步依靠機(jī)內(nèi)的頻率源和同一時(shí)鐘來(lái)提供,由于收、發(fā)共用天線,發(fā)射和接收波束在空間的覆蓋是相同的,空間同步也自然得到保證。雙基地雷達(dá)收發(fā)分置后,時(shí)間和相位(頻率)的同步需要從發(fā)射站提供基準(zhǔn)傳送到接收站,或收發(fā)均用高穩(wěn)定性的原子頻標(biāo)經(jīng)校正得到同步?？臻g的同步問(wèn)題更為復(fù)雜,發(fā)射信號(hào)沿發(fā)射波束傳播,不同時(shí)間發(fā)射能量照射到不同空域,只有處于該空域的目標(biāo)才可能產(chǎn)生散射,因此，接收波束必須在任何時(shí)候都要指向發(fā)射能量照射的空域，以便接收回波散射能量,如圖1.12所示。亦即空間同步要保證任一時(shí)刻收發(fā)天線波束覆蓋同一空域。當(dāng)發(fā)射波束采用窄波束進(jìn)行空間掃描時(shí),接收波束應(yīng)能靈活、快速地在空間掃描,對(duì)發(fā)射脈沖的空間位置進(jìn)行追趕,這種方式稱為脈沖追趕式空間同步。要實(shí)現(xiàn)接收波束的快速可控掃描,可以采用數(shù)字波束形成(DBF)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。單基地雷達(dá)收發(fā)系統(tǒng)置于同一處,收發(fā)之間工作72圖1.13雙基地雷達(dá)測(cè)量坐標(biāo)(二維)圖1.13雙基地雷達(dá)測(cè)量坐標(biāo)(二維)73雙基地雷達(dá)可根據(jù)不同的情況可測(cè)得θt,θR,Rt,Rt+RR等值,根據(jù)圖示的雙基地三角形,即可求解目標(biāo)在空間的位置x,y。雙基地雷達(dá)的測(cè)量精度和分辨力均和目標(biāo)在空間的位置有關(guān),特別是和雙基地角β直接關(guān)聯(lián)。與單基地雷達(dá)相比較,其距離和橫向分辨力均將增加一個(gè)因素,即cos(β/2)＜1,測(cè)量精度和分辨力下降,特別是在基線附近β≈180°,cos(β/2)≈0,則將喪失距離分辨力。雙基地雷達(dá)可根據(jù)不同的情況可測(cè)得θt,θR,74陸基雙基地雷達(dá)收發(fā)站均不運(yùn)動(dòng),當(dāng)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度為v時(shí),接收信號(hào)的多卜勒頻率為式中，δ為速度矢量與雙基地角等分線之間的夾角,β角等分線正交于等距離和的橢圓軌跡的切線(等距離和橢圓軌跡的二個(gè)焦點(diǎn)分別是發(fā)射站和接收站)。因此,υcosδ一項(xiàng)和單基地雷達(dá)的徑向速度相當(dāng),而在雙基地雷達(dá)中還要乘上位置因子cos(β/2)。在基線附近,β≈180°,則fβ≈0。陸基雙基地雷達(dá)收發(fā)站均不運(yùn)動(dòng),當(dāng)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速75可以看出,當(dāng)β≈180°時(shí),雖然前向散射σf明顯增大,但在此區(qū)工作的雙基地雷達(dá)存在明顯的性能缺陷:距離和多卜勒分辨力極差,fβ≈0。從發(fā)射機(jī)到接收機(jī)的直達(dá)信號(hào)將和前向散射信號(hào)同時(shí)到達(dá)而產(chǎn)生干涉等。可以看出,當(dāng)β≈180°時(shí),雖然前向散射σ762)雙基地雷達(dá)截面積σB雙基地雷達(dá)探測(cè)能力正比于雙基地雷達(dá)截面積σB。隱身飛行器只能在鼻錐方向有限角度范圍內(nèi),因而明顯減少了單基地雷達(dá)所用的后向散射σM。要討論雙/多基地雷達(dá)的反隱身,首先必須研究σB的變化規(guī)律。雙基地雷達(dá)截面積σB較之單基地雷達(dá)截面積σM更為復(fù)雜。因?yàn)棣褺是視線角和雙基地角β的函數(shù)。根據(jù)β值的不同，σB可大致劃分為三個(gè)區(qū)域,其內(nèi)容如下:2)雙基地雷達(dá)截面積σB雙基地雷達(dá)探測(cè)能力77(1)偽單基地RCS區(qū)。此區(qū)域的σB可以用單雙基地等效定理來(lái)確定，即當(dāng)λ遠(yuǎn)小于目