英雄重生 --- 米波三坐标雷达的发展现状(图)

英雄重生——米波三坐标雷达的发展现状

2009年第04期 来源www.cngc.com.cn

米波雷达所谓米波雷达就是指工作波长在 l ～ 10 米 （ 30 ～ 300 兆赫）的雷达，又称超短波或 VHF （甚高频）雷达。雷达的历史实际上就是起源于米波雷达， 1922 年，美国海军研究实验室用一部波长为 5 米 的连续波实验装置探测到了一只木船。米波雷达具有如探测距离远等很多独特的优点，曾经受到过与微波雷达同样的重视，并得到了广泛的应用。但米波雷达的缺点也是显而易见的，它的探测精度低，只能用于警戒，不能担任引导任务，因此米波雷达也一度被认为是一种性能较差的雷达，这也在很大程度上限制了米波雷达的发展。很多年以来，除了俄罗斯和部分原华约国家目前的防空及早期预警系统仍大量采用米波雷达外，美国与绝大多数北约国家早已将米波雷达淘汰。直至近年，随着雷达新技术的不断发展，米波雷达在反隐身目标和对抗反辐射导弹（ ARM ）等方面所体现出的优势再次引起了雷达界的高度重视。美国已重新把米波雷达列入国防关键技术计划当中，法、德等国也正在积极开展新体制米波雷达系统的研究，俄罗斯除了继续改进已有的米波雷达系统外，还开发出了新一代的多功能米波三坐标雷达系统。 强大优势 首先，米波雷达的探测与测距简单。米波雷达利用相对较小的辐射功率就能够探测到非常远的目标。米波雷达的天线结构比较稀疏，而且天线方位旋转所需驱动功率较小。发射机和接受机都是单通道结构，因此米波雷达采用的硬件设备都比较简单。其次，米波雷达具有相当强的反隐身目标优势，一般隐身飞机的吸波涂层材料的频带较窄，对厘米波段的雷达波具有非常好的吸收作用，而对于米波雷达的吸收作用就差了。隐身飞机的外形设计很多也是针对厘米波雷达考虑的，这也有利于米波雷达对其探测。米波雷达还具有相当强的对抗反辐射雷达的优势， VHF 频段的干扰装备庞大且笨重，因此对该频段的密集干扰任务成本高而且难于运行，且当前几乎还没有用于 VHF 波段的反辐射导弹。 自从 20 世纪 40 年代以来，俄罗斯对米波雷达的研究从未间断， 20 世纪 80 年代末至今，俄罗斯利用很多新的研究成果，研制出了多种性能先进的米波三坐标雷达系统，如 55G 6 （ NEBO ）、 55G 6U （ NEBO-U ）、 55Zh6-l 、 55Zh6UE 与新一代的“共振”多功能雷达等。欧洲各国和美国现在也开展了新体制的米波（三坐标）雷达系统的研制，典型的型号如法国的综合脉冲与孔径雷达（ RIAS ）、德国的 MELISSA 雷达试验系统等。 俄罗斯 米波三坐标雷达的主要功能是：当隐身目标和反辐射导弹对微波雷达效能和生存能力构成严重威胁时，雷达网能继续担负引导任务。俄罗斯在米波雷达研制方面独树一帜，技术十分先进，经验也相当丰富。俄罗斯对米波雷达的研制情有独钟的主要原因是：俄罗斯国土辽阔，需要大批价格低廉、性能可靠的远程雷达进行覆盖；俄罗斯很多雷达研制单位在米波雷达研制方面具有开创性；俄罗斯也一直坚定地认为米波雷达能够提供上述众多优势。俄罗斯研制了多种机动式米波三坐标雷达系统，包括 55G 6-l （ NEBO ）、 55G 6-UE （ NEBO-UE ）、 55Zh6-l （ NEBO ）、 55K6-3 和“共振”雷达等。 55G 6-1 雷达能够自主工作，或者将其模拟／数字数据传输至防空指挥中心，该系统的传输编码和信号处理技术对于抗干扰是最佳的，具备探测低可观测性目标的能力。此外，该雷达还具有敌我识别能力。 55G 6-UE 雷达可对各类目标实施空中监视和坐标测量（距离、方位、仰角和高度）。该型雷达具有机内检测、数据自动读出的特点，能够自主工作或者作为协同工作防空系统的一部分。该雷达还能探测低可观测性目标而且能在复杂的电子对抗环境下提供目标航迹和高精度坐标测量数据。该系统采用大尺寸天线阵，十字形天线的水平阵列用于测距，垂直阵列用于测高，敌我识别询问机设置在主天线阵上，除主放大器外，该系统还有一个备份的放大器可供切换。 55K6-3 雷达可用于对空监视与探测和对远程空中目标距离、方位、仰角、高度的测定。该雷达也设计有自动控制系统，在严重的干扰环境中可有效运行。 55K6-3 的天线外形是一种开放式框架水平网络，宽约 15 米 ，上部有一个高约 20 米 的垂直开放式框架，这样的结构比较复杂，需要用很多拉索稳定，架设或拆收需要约 22 个小时。 “共振”是由俄罗斯莫斯科远程无线电通信科学研究院研制的米波三坐标雷达，该雷达在方位角 60 °的范围内有 16 个波束接收通道，其发射天线由前后背靠背的上下两组天线共四个振子组成，振子为十字形结构。其接收阵列天线水平方向共有八列，上下共有三行，均由水平极化振子组成，构成所需的多波束接收通道。“共振”雷达的其他特点还有：发射和接收均采用固定阵列、多波束同时接收、较高的速度测量精度以及距离、方位、仰角和速度四维检测等。 55Zh6UE 是俄罗斯于近期研制的一种用于出口的米波三坐标雷达系统。该型雷达设计用于探测、自动跟踪和确定空中目标的位置以及飞行参数，将雷达数据传输至用户，敌我识别，在雷达操作员工作站上显示飞行数据和通过目标的弹道参数对目标进行分类。 55Zh6UE 采用了先进的杂波与有源干扰抑制技术，空中目标自动截获、跟踪和弹道识别，以及连续自动机内功能测试与故障检测系统，该雷达系统可与空军和防空单元的自动和非机动控制系统相集成。 俄罗斯的米波三坐标雷达采用已经非常成熟的雷达技术，如线性调频脉压、稀布阵列天线、相干积累、 DBF 技术等等，并将他们系统地应用在自己的米波雷达上。近年来，俄罗斯的米波雷达广泛吸收国际上雷达发展的最新技术研究成果，从雷达总体技术设计入手，使米波雷达的性能得到了很大的改进。 法国与德国 与俄罗斯不同，法国与德国另辟蹊径，积极开展新体制米波雷达系统研究，开创了米波雷达研究领域的新天地。法国国家航空航天局（ ONERA ）联合汤姆逊 -CSF 公司于 20 世纪 70 年代提出了米波综合脉冲孔径雷达（ RIAS) ，这是一种全新体制的米波三坐标雷达。这种雷达采用了全向天线单元稀疏布阵，宽脉冲全向辐射。该雷达还是一种全计算机波束形成的雷达，采用米波频段，既具有米波雷达在反隐身和对抗反辐射导弹方面的优势，又克服了常规米波雷达分辨率差和抗干扰性能弱等缺点。该雷达集搜索、引导和跟踪于一体，既能够测量目标的距离、方位和高度，还可以精确地测量出目标的瞬时速度，抗干扰性能优异。 RIAS 还是一种边搜索边跟踪雷达（ TAS ），且搜索与跟踪完全相互独立开来。 德国防务研究院高频物理所（ FGAN-FHP ）正在研制另一种米波圆阵列雷达—— MELISSA 。这种雷达采用全新的体制，全向发射，圆阵列多路接收，形成覆盖整个方位探测空域的多波束。这科雷达系统抗干扰能力强，低截获性能好，具有速度分辨能力，可实现全时空探测，特别适合探测高速、高机动的目标，适应空天一体化的作战要求。 MELISSA 这类米波圆阵列雷达集搜索、引导不「跟踪等多种功能于一体，具有很强的战场适应能力，还可用于探测弹道导弹等目标，具有非常广阔的军事应用前景。 法国的 RIAS 和德国的 MELISSA 都是采用与常规米波三坐标雷达截然不同的全新体制，这两型雷达还有些共同点：采用固定天线阵，使用波束形成技术控制波束；采用长时间脉冲积累，开发对目标速度维的利用；利用目标在谐振区频段的优势。这样的新型体制的米波雷达还需要进一步的研究与实践，不过对他们的研究与开发必将推进米波雷达的进一步发展。 发展趋势 法国与德国新体制米波雷达的研发已经使米波雷达的发展取得了长足的进步，在未来，米波三坐标雷达还可能采用类似于相控阵雷达的阵列天线，工作于宽频段；稀疏布阵结构以减少阵元数，利用当前电子技术的最新发展成果，开发各种新型算法，提高米波雷达的抗干扰、反电子侦察能力，提高战场生存能力等等。很多新技术、新思路与经验教训都是值得我们思考和借鉴的。 米波三坐标雷达的未来发展趋势主要在于发展高性能的米波三坐标雷达，提高雷达自身的性能，发展能测量多维信息的米波雷达，提高米波雷达的抗干扰性能，发展类似法国 RIAS 和德国的 MELISSA 系统那样的新型体制的米波雷达，未来的米波雷达除了在反隐身、反反辐射导弹、抗干扰能力等方面做文章外，还将朝着智能化、小型化的方向发展。通过采用先进的信号处理技术，充一分利用其自身的优势，在未来战争中，米波雷达还将发挥非常重要的作用。相信在不久的将来会有更多先进的米波雷达问世，将米波雷达的发展推向一个更高的高度，古老的米波雷达也将焕发新的生机。