英雄重生 --- 米波三坐標雷達的發展現狀(圖)

英雄重生——米波三坐標雷達的發展現狀

2009年第04期 來源www.cngc.com.cn

米波雷達所謂米波雷達就是指工作波長在 l ～ 10 米 （ 30 ～ 300 兆赫）的雷達，又稱超短波或 VHF （甚高頻）雷達。雷達的曆史實際上就是起源於米波雷達， 1922 年，美國海軍研究實驗室用一部波長為 5 米 的連續波實驗裝置探測到了一隻木船。米波雷達具有如探測距離遠等很多獨特的優點，曾經受到過與微波雷達同樣的重視，並得到了廣泛的應用。但米波雷達的缺點也是顯而易見的，它的探測精度低，隻能用於警戒，不能擔任引導任務，因此米波雷達也一度被認為是一種性能較差的雷達，這也在很大程度上限製了米波雷達的發展。很多年以來，除了俄羅斯和部分原華約國家目前的防空及早期預警係統仍大量采用米波雷達外，美國與絕大多數北約國家早已將米波雷達淘汰。直至近年，隨著雷達新技術的不斷發展，米波雷達在反隱身目標和對抗反輻射導彈（ ARM ）等方麵所體現出的優勢再次引起了雷達界的高度重視。美國已重新把米波雷達列入國防關鍵技術計劃當中，法、德等國也正在積極開展新體製米波雷達係統的研究，俄羅斯除了繼續改進已有的米波雷達係統外，還開發出了新一代的多功能米波三坐標雷達係統。 強大優勢 首先，米波雷達的探測與測距簡單。米波雷達利用相對較小的輻射功率就能夠探測到非常遠的目標。米波雷達的天線結構比較稀疏，而且天線方位旋轉所需驅動功率較小。發射機和接受機都是單通道結構，因此米波雷達采用的硬件設備都比較簡單。其次，米波雷達具有相當強的反隱身目標優勢，一般隱身飛機的吸波塗層材料的頻帶較窄，對厘米波段的雷達波具有非常好的吸收作用，而對於米波雷達的吸收作用就差了。隱身飛機的外形設計很多也是針對厘米波雷達考慮的，這也有利於米波雷達對其探測。米波雷達還具有相當強的對抗反輻射雷達的優勢， VHF 頻段的幹擾裝備龐大且笨重，因此對該頻段的密集幹擾任務成本高而且難於運行，且當前幾乎還沒有用於 VHF 波段的反輻射導彈。 自從 20 世紀 40 年代以來，俄羅斯對米波雷達的研究從未間斷， 20 世紀 80 年代末至今，俄羅斯利用很多新的研究成果，研製出了多種性能先進的米波三坐標雷達係統，如 55G 6 （ NEBO ）、 55G 6U （ NEBO-U ）、 55Zh6-l 、 55Zh6UE 與新一代的“共振”多功能雷達等。歐洲各國和美國現在也開展了新體製的米波（三坐標）雷達係統的研製，典型的型號如法國的綜合脈衝與孔徑雷達（ RIAS ）、德國的 MELISSA 雷達試驗係統等。 俄羅斯 米波三坐標雷達的主要功能是：當隱身目標和反輻射導彈對微波雷達效能和生存能力構成嚴重威脅時，雷達網能繼續擔負引導任務。俄羅斯在米波雷達研製方麵獨樹一幟，技術十分先進，經驗也相當豐富。俄羅斯對米波雷達的研製情有獨鍾的主要原因是：俄羅斯國土遼闊，需要大批價格低廉、性能可靠的遠程雷達進行覆蓋；俄羅斯很多雷達研製單位在米波雷達研製方麵具有開創性；俄羅斯也一直堅定地認為米波雷達能夠提供上述眾多優勢。俄羅斯研製了多種機動式米波三坐標雷達係統，包括 55G 6-l （ NEBO ）、 55G 6-UE （ NEBO-UE ）、 55Zh6-l （ NEBO ）、 55K6-3 和“共振”雷達等。 55G 6-1 雷達能夠自主工作，或者將其模擬／數字數據傳輸至防空指揮中心，該係統的傳輸編碼和信號處理技術對於抗幹擾是最佳的，具備探測低可觀測性目標的能力。此外，該雷達還具有敵我識別能力。 55G 6-UE 雷達可對各類目標實施空中監視和坐標測量（距離、方位、仰角和高度）。該型雷達具有機內檢測、數據自動讀出的特點，能夠自主工作或者作為協同工作防空係統的一部分。該雷達還能探測低可觀測性目標而且能在複雜的電子對抗環境下提供目標航跡和高精度坐標測量數據。該係統采用大尺寸天線陣，十字形天線的水平陣列用於測距，垂直陣列用於測高，敵我識別詢問機設置在主天線陣上，除主放大器外，該係統還有一個備份的放大器可供切換。 55K6-3 雷達可用於對空監視與探測和對遠程空中目標距離、方位、仰角、高度的測定。該雷達也設計有自動控製係統，在嚴重的幹擾環境中可有效運行。 55K6-3 的天線外形是一種開放式框架水平網絡，寬約 15 米 ，上部有一個高約 20 米 的垂直開放式框架，這樣的結構比較複雜，需要用很多拉索穩定，架設或拆收需要約 22 個小時。 “共振”是由俄羅斯莫斯科遠程無線電通信科學研究院研製的米波三坐標雷達，該雷達在方位角 60 °的範圍內有 16 個波束接收通道，其發射天線由前後背靠背的上下兩組天線共四個振子組成，振子為十字形結構。其接收陣列天線水平方向共有八列，上下共有三行，均由水平極化振子組成，構成所需的多波束接收通道。“共振”雷達的其他特點還有：發射和接收均采用固定陣列、多波束同時接收、較高的速度測量精度以及距離、方位、仰角和速度四維檢測等。 55Zh6UE 是俄羅斯於近期研製的一種用於出口的米波三坐標雷達係統。該型雷達設計用於探測、自動跟蹤和確定空中目標的位置以及飛行參數，將雷達數據傳輸至用戶，敵我識別，在雷達操作員工作站上顯示飛行數據和通過目標的彈道參數對目標進行分類。 55Zh6UE 采用了先進的雜波與有源幹擾抑製技術，空中目標自動截獲、跟蹤和彈道識別，以及連續自動機內功能測試與故障檢測係統，該雷達係統可與空軍和防空單元的自動和非機動控製係統相集成。 俄羅斯的米波三坐標雷達采用已經非常成熟的雷達技術，如線性調頻脈壓、稀布陣列天線、相幹積累、 DBF 技術等等，並將他們係統地應用在自己的米波雷達上。近年來，俄羅斯的米波雷達廣泛吸收國際上雷達發展的最新技術研究成果，從雷達總體技術設計入手，使米波雷達的性能得到了很大的改進。 法國與德國 與俄羅斯不同，法國與德國另辟蹊徑，積極開展新體製米波雷達係統研究，開創了米波雷達研究領域的新天地。法國國家航空航天局（ ONERA ）聯合湯姆遜 -CSF 公司於 20 世紀 70 年代提出了米波綜合脈衝孔徑雷達（ RIAS) ，這是一種全新體製的米波三坐標雷達。這種雷達采用了全向天線單元稀疏布陣，寬脈衝全向輻射。該雷達還是一種全計算機波束形成的雷達，采用米波頻段，既具有米波雷達在反隱身和對抗反輻射導彈方麵的優勢，又克服了常規米波雷達分辨率差和抗幹擾性能弱等缺點。該雷達集搜索、引導和跟蹤於一體，既能夠測量目標的距離、方位和高度，還可以精確地測量出目標的瞬時速度，抗幹擾性能優異。 RIAS 還是一種邊搜索邊跟蹤雷達（ TAS ），且搜索與跟蹤完全相互獨立開來。 德國防務研究院高頻物理所（ FGAN-FHP ）正在研製另一種米波圓陣列雷達—— MELISSA 。這種雷達采用全新的體製，全向發射，圓陣列多路接收，形成覆蓋整個方位探測空域的多波束。這科雷達係統抗幹擾能力強，低截獲性能好，具有速度分辨能力，可實現全時空探測，特別適合探測高速、高機動的目標，適應空天一體化的作戰要求。 MELISSA 這類米波圓陣列雷達集搜索、引導不「跟蹤等多種功能於一體，具有很強的戰場適應能力，還可用於探測彈道導彈等目標，具有非常廣闊的軍事應用前景。 法國的 RIAS 和德國的 MELISSA 都是采用與常規米波三坐標雷達截然不同的全新體製，這兩型雷達還有些共同點：采用固定天線陣，使用波束形成技術控製波束；采用長時間脈衝積累，開發對目標速度維的利用；利用目標在諧振區頻段的優勢。這樣的新型體製的米波雷達還需要進一步的研究與實踐，不過對他們的研究與開發必將推進米波雷達的進一步發展。 發展趨勢 法國與德國新體製米波雷達的研發已經使米波雷達的發展取得了長足的進步，在未來，米波三坐標雷達還可能采用類似於相控陣雷達的陣列天線，工作於寬頻段；稀疏布陣結構以減少陣元數，利用當前電子技術的最新發展成果，開發各種新型算法，提高米波雷達的抗幹擾、反電子偵察能力，提高戰場生存能力等等。很多新技術、新思路與經驗教訓都是值得我們思考和借鑒的。 米波三坐標雷達的未來發展趨勢主要在於發展高性能的米波三坐標雷達，提高雷達自身的性能，發展能測量多維信息的米波雷達，提高米波雷達的抗幹擾性能，發展類似法國 RIAS 和德國的 MELISSA 係統那樣的新型體製的米波雷達，未來的米波雷達除了在反隱身、反反輻射導彈、抗幹擾能力等方麵做文章外，還將朝著智能化、小型化的方向發展。通過采用先進的信號處理技術，充一分利用其自身的優勢，在未來戰爭中，米波雷達還將發揮非常重要的作用。相信在不久的將來會有更多先進的米波雷達問世，將米波雷達的發展推向一個更高的高度，古老的米波雷達也將煥發新的生機。