雷達(dá)原理 課件PPT(第三版) 丁鷺飛 第 1 章緒論

1、第一章 緒 論 第一章 緒 論 1.1 雷達(dá)的任務(wù)雷達(dá)的任務(wù) 1.2 雷達(dá)的基本組成雷達(dá)的基本組成 1.3 雷達(dá)的工作頻率雷達(dá)的工作頻率 1.4 雷達(dá)的應(yīng)用和發(fā)展雷達(dá)的應(yīng)用和發(fā)展 1.5 電子戰(zhàn)與軍用雷達(dá)的發(fā)展電子戰(zhàn)與軍用雷達(dá)的發(fā)展 第一章 緒 論 1.1 雷雷 達(dá)達(dá) 的的 任任 務(wù)務(wù) 1.1.1 雷達(dá)回波中的可用信息雷達(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

2、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。 第一章 緒 論 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：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。 第一章 緒 論 圖1.1 用極(球)坐標(biāo)系統(tǒng)表示目標(biāo)位置目標(biāo)PHRBDaO正北

3、雷達(dá)第一章 緒 論 (3) 仰角：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，高度H。 這兩種坐標(biāo)系統(tǒng)之間的關(guān)系如下:D=R cos， H=Rsin，= 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?第一章 緒 論 圖1-2 雷達(dá)的原理及其基本組成 目標(biāo)發(fā)射機(jī)接收機(jī)顯示器發(fā)射的電磁波接收的電磁波信號(hào)處理機(jī)天線收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)噪聲R第一章 緒 論 由雷達(dá)發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的電磁能, 經(jīng)收發(fā)開

4、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3108m/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。 第一章 緒 論 1. 目標(biāo)斜距的測(cè)量目標(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

5、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 2rctR 第一章 緒 論 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=3108m/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s, 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 kmmtcRr15. 01502 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)

6、有關(guān)。脈沖越窄, 性能越好。 第一章 緒 論 圖1.3 雷達(dá)測(cè)距發(fā)射脈沖回波噪聲trtrtt第一章 緒 論 2. 目標(biāo)角位置的測(cè)量目標(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。 第一章 緒 論 圖1.4 角坐標(biāo)測(cè)量 目標(biāo)O第一章 緒 論 3. 相對(duì)速度的測(cè)量相

7、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 rdvf2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; 為載波波長(zhǎng)，單位為m。 第一章 緒 論 當(dāng)目標(biāo)向著雷達(dá)站運(yùn)動(dòng)時(shí), vr0, 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

8、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。 第一章 緒 論 4. 目標(biāo)尺寸和形狀目標(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

9、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)。 第一章 緒 論 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)。 第一章 緒 論 1.1.2 雷達(dá)探測(cè)能力雷達(dá)探測(cè)能力基本雷達(dá)方程基本雷達(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)

10、, 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4R2所除, 即 1S214 RPSt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 214 RGPSt第一章 緒 論 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: 22212444RRGPRSSt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”的尺寸。雷達(dá)接收天線只收

11、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 422)4(RGAPSAPeter第一章 緒 論 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)。 4/1min21max)4(SGAPRe第一章 緒 論 1.2 雷達(dá)的基本組成雷達(dá)的基本組成 圖1.5 脈沖雷達(dá)基本組成框圖 調(diào)制器電源收發(fā)開關(guān)高頻和混頻激勵(lì)器中放同步器信號(hào)處理高放激勵(lì)和同步微波顯示器底座和伺服發(fā)射機(jī)操作員天線接收機(jī)第一章 緒 論 1.3 雷達(dá)的工作頻率雷達(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

12、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22035 000MHz(220MHz35GHz), 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94 GHz, 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。 第一章 緒 論 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200 MHz至10 000MHz頻段。由于70

13、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。 第一章 緒 論 圖1.6 雷達(dá)頻率和電磁波頻譜 甚低頻(超長(zhǎng)波)低頻(長(zhǎng)波)中頻(中波)高頻(短波)甚高頻(超短波)特高頻(分米波)超高頻(厘米波)極高頻(毫米波)亞毫米波100 km10 km1 km100 m10 m1 m10 cm1 cm1 mm0.1 mm雷達(dá)頻率廣播段紅外線音頻視頻微波段頻率3 kHz30 kHz300 kHz3 MHz30 MHz300 MHz

14、3 GHz30 GHz300 GHz3000 GHz波長(zhǎng)第一章 緒 論 表表1.1 雷達(dá)頻段和對(duì)應(yīng)的頻率雷達(dá)頻段和對(duì)應(yīng)的頻率 第一章 緒 論 22 cm為中心的2025 cm(S代表10 cm為中心, 相應(yīng)地, C代表5cm, X代表3 cm, Ku代表2.2 cm, Ka代表8 mm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1000 MHz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。 第一章 緒 論 1.4 雷達(dá)的應(yīng)用和發(fā)展雷達(dá)的應(yīng)用和發(fā)展 1.4.1 應(yīng)用情況應(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

15、:#; 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)。 第一章 緒 論 2) 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400 km以上, 有的可達(dá)600 km。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)

16、; (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。 第一章 緒 論 4) 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

17、而異。 第一章 緒 論 6) 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。 第一章 緒 論 (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、

18、 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。 第一章 緒 論 (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。 第一章 緒 論 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

19、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。 第一章 緒 論 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)

20、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)。 第一章 緒 論 3) 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))。 第一章 緒 論 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)

21、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。 第一章 緒 論 2) 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

22、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。 第一章 緒 論 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

23、雷達(dá)等。 第一章 緒 論 1.4.2 雷達(dá)的發(fā)展雷達(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: 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。 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。 第一章 緒 論 (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)

24、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。 第一章 緒 論 (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： 在三坐標(biāo)雷達(dá)中實(shí)現(xiàn)一維相掃。 獲得超低副瓣, 用于機(jī)載雷達(dá)或抗干擾。 組成自適應(yīng)旁瓣相消系統(tǒng)以抗干擾。 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。 第一章 緒 論 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 發(fā)射機(jī)相控陣天線接

25、收機(jī)和信號(hào)處理機(jī)記錄器顯示器觸發(fā)信號(hào)視頻信號(hào)視頻信號(hào)中心計(jì)算機(jī)控制波束計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理程序輸入指示信號(hào)第一章 緒 論 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；第一章 緒 論 (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

26、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。 第一章 緒 論 1.5 電子戰(zhàn)與軍用雷達(dá)的發(fā)展電子戰(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)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”。 第一章 緒 論 電子反

27、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。” 電了對(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。 第一章 緒 論 表表 1.2 電子戰(zhàn)的科學(xué)定義示意圖電子戰(zhàn)的科學(xué)定義示意圖 第一章 緒 論 1.5.2 雷達(dá)反干擾雷達(dá)反干擾 1. 與天線有關(guān)的電子抗干擾與天線有關(guān)的電子抗干擾 1) 旁瓣消隱(SLB) 這種技術(shù)只對(duì)低

28、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34 dB。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)波門開啟, 阻止旁瓣干擾信號(hào)進(jìn)入接收機(jī), 因而不被顯示。 第一章 緒 論 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 Gt主天線Gal輔助天線GAAJ角度振幅(a)接收機(jī) A平方律檢波接收機(jī) B平方律檢波

29、開關(guān)消隱門限檢測(cè)門限主通道主天線輔助天線輔助通道uu積累(b)第一章 緒 論 2) 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)

30、。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)。 第一章 緒 論 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 自適應(yīng)系統(tǒng)aW1V1V2輔助天線陣A1A2ANW2WNZ輸出VM旁瓣目標(biāo)信號(hào)干擾(a)目標(biāo)干擾原始SLC后(b)VN第一章 緒 論 圖1.10 自適應(yīng)天線陣列W1V1目標(biāo)干擾dJSV2W2WnVn|門限比較zH1H02第一章 緒 論 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: *1SMW式中,M=EV*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

31、; 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。 第一章 緒 論 2. 與發(fā)射機(jī)有關(guān)的電子抗干擾與發(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

32、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。 第一章 緒 論 2) 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。 第一章 緒 論 3) 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

33、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。 第一章 緒 論 3. 與接收機(jī)、與接收機(jī)、 信號(hào)處理機(jī)有關(guān)的電子抗干擾信號(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

34、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。 第一章 緒 論 2) 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。 第一章 緒 論 1

35、.5.3 隱身和反隱身的斗爭(zhēng)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)t, 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: 第一章 緒 論 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 tettrRAGPS42)4(則當(dāng)目標(biāo)的RCS由原來(lái)的t0下降為t

36、時(shí), 探測(cè)距離R與原探測(cè)距離R0的關(guān)系為 4/100ttRR當(dāng)其RCS降低12dB或近似為95%時(shí), 探測(cè)距離將減小一半。 第一章 緒 論 當(dāng)雷達(dá)是在雜波背景下探測(cè)目標(biāo)時(shí), 例如在低擦地角時(shí), 接收到的信雜比為 sec20cRCSBt這時(shí)由于t減少而引起的性能下降是驚人的。有關(guān)系 00ttRR可見，目標(biāo)的RCS降低一半, 相應(yīng)的探測(cè)距也將下降一半。 第一章 緒 論 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

37、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2030 dB, 使雷達(dá)的探測(cè)距離下降為原值的1/31/6。 第四代隱形飛行器亦處于試飛階段。 第一章 緒 論 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

38、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。 第一章 緒 論 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

39、的頻帶范圍, 通常是218 GHz, 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。 第一章 緒 論 1. 發(fā)揮單基地雷達(dá)的潛力發(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。 第一章 緒 論 2. 采用先進(jìn)的組網(wǎng)技術(shù)采用先進(jìn)的組網(wǎng)技術(shù) 這也是探

40、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)。 第一章 緒 論 3. 超視距后向散射超視距后向散射(OTH-B)雷達(dá)雷達(dá) 這是一種工作在330MHz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(7003 500 km)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。

41、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)。 第一章 緒 論 圖1.11 高頻天波(OTH-B)雷達(dá)原理圖 地 球視距雷達(dá)波束電離層地平線超視距雷達(dá)波束視距雷達(dá)盲區(qū)第一章 緒 論 OTH-B雷達(dá)由于工作在高頻波段, 其波長(zhǎng)為1060 m, 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

42、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，超視距雷達(dá)OTH-B是探測(cè)隱身目標(biāo)最有希望的手段。 第一章 緒 論 OTH-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)600900km,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。 第一章 緒 論 4. 雙雙/多基地雷達(dá)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

43、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。 第一章 緒 論 圖1.12 單波束連續(xù)掃描時(shí)的脈沖追趕 PRF和波束同步TxRxLTRTRt1時(shí)的接收波束t1時(shí)的脈沖2RxRR第一章 緒 論 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

44、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)。 第一章 緒 論 圖1.13 雙基地雷達(dá)測(cè)量坐標(biāo)(二維) TxRxTRRT20 xyrN基線L目標(biāo)等距離和橢圓軌跡切線0RR第一章 緒 論 雙基地雷達(dá)可根據(jù)不同的情況可測(cè)得t, R,

45、 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(/2)1, 測(cè)量精度和分辨力下降, 特別是在基線附近180, cos(/2)0, 則將喪失距離分辨力。 )2/cos(1第一章 緒 論 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 2coscos2vf式中，為速度矢量與雙基地角等分線之間的夾角, 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, cos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(/2)。 在基線附近, 180, 則f0。 第一章 緒 論 可以看出, 當(dāng)180時(shí), 雖然前向散射f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, f0。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。 第一章 緒 論 2) 雙基地雷達(dá)截面積B雙基地雷達(dá)探測(cè)能力正比于雙基地雷達(dá)截面積B。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M。 要討論雙/多基地雷達(dá)的反隱身, 首先必須研究B的變化規(guī)律。雙基