雷达新技术讲座论文

1、雷达新技术讲座论文0 引 言在现代战争中,各种雷达以及导弹武器的使用使得电子侦察对战争的胜负起着愈来愈大的作用,各种现代化武器效能的发挥,在很大程度上依赖于雷达效能的发挥。雷达侦察接收机在对抗系统中一直扮演着重要的角色,成为目标探测、监视和威胁告警的重要手段。雷达侦察作用距离远、预警时间长、隐蔽性好、获取的信息多而准、不受气候条件的影响等优点已成为现代高科技战争中不可替代的一部分,目前世界上先进的海军雷达侦察接收机具有高达100 %的截获概率,可侦收频率范围在0. 5,40 GHz 之间的、信号调制方式复杂的电磁波。随着电子技术和计算机技术的快速发展,以及导弹武器和雷达技术的发展和大量应用,战

2、场电子环境的变化相当复杂,雷达辐射脉冲随机交叠的概率增大,信号类型复杂多变,雷达工作模式随机切换。这就要求侦察系统能够对信号流进行自动分选,将随机交错的脉冲流分离成各个 雷达单独的脉冲列; 并且能够对信号的载频(RF) 、到达角(DOA) 、脉冲到达时间( TOA) 、脉冲幅度(PA) 和脉宽(PW) 等参数进行快速测量,针对威胁等级进行识别。 1 目前雷达侦察的需求雷达侦察在平时侦收潜在威胁雷达的电磁辐射信号,查明其技术参数(如雷达频率和方位等) ,为战时采取对策和实施干扰提供战术依据;对海空实施全景监视,查明敌方各种电子设备的类型、数量、配置、部署及其变动情况,通过威胁识别作出告警,因此要

3、求雷达侦察机具有如下性能:(1) 有足够的灵敏度,能接收所控制武器致命打击范围之外的来自旁瓣的有效辐射能量;(2) 较高方位精度,能把威胁目标的位置交给另外的己方部队平台;(3) 对指定的辐射源进行跟踪及对指定的辐射源进行识别;(4) 能侦收各种新体制的雷达,如低截获概率雷达、超视距雷达等。2 现代侦察机的使命任务及基本组成雷达侦察的主要使命任务是进行情报侦察、电子支援侦察、雷达寻的告警和引导干扰等,雷达侦察机是通过对雷达信号的截获和分析来实现情报侦察和雷达寻的告警等任务的。其组成主要是天线接收部分和信号处理及识别部分。天线接收部分应具有100 %的截获概率,多采用圆极化或45?斜极化的全向天

4、线加定向天线。整个天线接收部分在频域上应具有宽开性能。信号处理及识别部分的主要功能是完成对信号的分选、分析和识别,进一步恢复失真或者丢失的数据,通过与数据库的比较完成对雷达信号的识别,同时将各种处理结果送至相关的显示器或记录器。3 现有雷达侦察机的技术特点在电子战领域,雷达侦察系统的发展相当迅速,技术也相对成熟。国内近年来在雷达侦察技 术方面进行了大量的研究工作,并取得了较快的发展。根据战术需要,雷达侦察设备必须能适应密集的、复杂多变的信号环境,而在技术上同样要求侦察接收机必须能够侦察并识别各种新体制的雷达。在接收机对雷达信号分选、威胁识别、无源定位、引导干扰等方面,如何对截获的雷达信号载频进

5、行高精度估计及精确测向,是电子战接收机设计的重点。现有雷达侦察技术对频率参数、方位参数进行测量采取的方案主要有:(1)采用不同频段的接收机组合覆盖所要侦察的全频段。该方案的优点是:灵敏度高,各频段能够同时侦收信号,不存在相互干扰。但系统复杂,造价高。(2) 将不同频段的雷达信号上下变频,变到公用的频段。该方案的优点是整个系统仅需一部接收机,因此技术难度相对小一些,系统简单便于今后扩展频段。但引入上下变频后系统损耗大,灵敏度降低,而且引入开关进行分频段接收不能同时侦测信号。(3) 采用宽带外差式接收机同瞬时测频接收机组合。为达到电子对抗实时性的要求,测频主要由瞬时测频接收机完成。在需要对某一信号

6、进行精测时,由瞬时测频引导外差接收机进行分析测量。优点是:接收机灵敏度高;精测系统仅有1 部宽带外差接收机,组成简单,性价比高;由多部瞬时测频接收机覆盖全频段,可以独立地进行工作。这种方案与方案(1) 相比,简化了多部外差式接收机,与方案(2) 相比增加了多部瞬时测频接收机,却省掉了难度较大的射频变换装置,并克服了相邻通路信号的串扰问题。(4) 全向天线和瞬时测频接收机组合进行全方位、整频段内的监视,能瞬时截获信号的频率,从而引导外差式接收机进行精测频率,再转向定向状态精确测定方位。(5) 定向天线和瞬时测频接收机组合可以及时截获某一方向的信号,减少进入瞬时测频接 收机的信号数量。(6) 全向

7、天线和超外差接收机组合进行精测频率后转到定向天线精测方位,虽然使截获信号概率降低,但系统等效灵敏度提高,可以侦收远距离目标及近距离目标天线旁瓣信息。 4 面临的新问题及今后的研究方向现代雷达侦察机面临的电磁环境异常复杂和密集,信号数量增加导致处理量也增加,要求 增加处理功率、区分出威胁目标的优先顺序并对所有的接收信号进行识别。虽然增加灵敏度使得旁瓣也能探测辐射源,但另一方面它也迫使接收机接收并处理大量增加的信号。灵敏度每增加1 dB 能接收到的信号辐射功率面积将增加25 %。因此,为了不断提高我国的雷达侦察技术水平,迫切需要开展以下关键技术研究:(1) 对综合体制雷达实施侦察的技术雷达在体制和

8、技术方面的电子反侦察特性和反对抗(干扰) 特性的不断增强,增加了海军雷达侦察的复杂性和难度。因此,必须研究对低截获概率雷达、脉压/ 捷变频、捷变频脉冲多普勒、频率分集/ 变重频变脉宽以及大带宽低峰值功率 等综合体制雷达实施侦察的技术。(2) 利用侦察机侦察到的信息对威胁目标进行快速无源定位的技术与有源定位方法相比,无源定位具有作用距离远、隐蔽接收、不易被对方发觉的优点,是现代海战场一体化区域信息对抗体系的重要组成部分,对于提高武器系统在电子战环境下的生存能力和作战能力具有重要作用。除采用传统的测向定位、到达时差外,差分多普勒定位技术提供极精确的辐射源定位方法,但是其测量是基于目标速度引起的频率

9、漂移。随着数字化技术的提高,以数字式接收机高精度测量为核心的精确定位技术也是今后的主要定位技术。(3) 基于数字接收机的空间谱估计测向及高精度参数测量技术空间谱估计测向充分利用天线各阵元从空间电磁场接收到的全部信息,具有抗多径效应和相干信号的能力以及超高分辨率,对天线阵的结构和对称性要求不严,而且能取得较高的测向精度。高精度参数测量是进行正确分选、识别的前提条件。(4) 对相控阵雷达的侦收技术由于相控阵天线由独立辐射单元或子阵列所组成,所以它在电子对抗环境下可得到最佳的自适应天线方向图。相控阵雷达的数字波束形成接收机是采用数字技术实现瞬时多波束及实时自适应处理的装置。它在形成瞬时多波束的同时,

10、能对干扰源自适应调零并得到超高分辨率和超低旁瓣的性能。此外,相控阵雷达的波形和闭锁时间可以根据杂波环境要求进行调整。因此,相控阵无疑是一种极为优良的海军雷达反对抗体制,也是今后舰载雷达的发展方向,因此研究相控阵雷达的侦收技术是进行对抗的前提,也是迫切需要解决的问题。(5) 利用对流层散射对雷达信号实现超视距侦察的技术随着超视距雷达的发展,现有侦察设备对空侦收距离大于雷达探测距离,对海侦收距离大于视距,不能侦收超视距雷达信号,必须研究一种能侦察超视距雷达信号的技术。利用对流层散射对雷达信号的超视距侦察可为雷达侦察提供一种新的思路,为电子对抗提供一种新的侦察手段。利用对流层散射的原理,可以在视距范

11、围以外接收被湍流团散射的雷达信号并加以分析,识别雷达指纹,完成对雷达的侦察任务。(6) 发展更先进的电子战天线技术电子战天线应比雷达天线的频带更宽、角度覆盖范围更广并具有多波束功能,接收天线要求全方位和低衰减。因此,要解决电子战设备天线空间覆盖和多波束定向以及低副瓣和多路测向等问题。新的发展重点将是相控阵和测向多径抑制以及高性能相控阵模块、固体微波元件和快速跳频传输等技术。德国已把全向和定向天线装在单个探头内,做成双锥形天线;并且还正在研制结构紧凑的三轴稳定旋转碟形天线。另外,应大力研究18,26 GHz 和26,40 GHz 毫米波EW 接收天线、毫米波多路转换器、毫米波场效应管低噪声前置放大器、毫米波变频器和毫米波本振等一些关键性毫米波元器件。(7) 研究先进的电子战信号处理技术电子战接收机不仅要求在扩频情况下具有高灵敏度和宽频带特性,而且要求在高密集信号环境下具有较强的信号分析能力。现代信号处理技术用于EW 方面的内容颇为丰富,如频率捷变与滤波、识别与分类射频信号技术、自适应阵列处理技术、频率快速综合技术、数据处理技术、数据融合技术、图形图像处理技术、专家系统