作者：航电部先进技术IPT

雷达是Radar的音译，源于 Radio Detection and Ranging 的缩写，原意是无线电探测和测距，因其具有全天时、全天候、远距离观测的能力，在军用领域的战场侦察、防空反导和精确打击以及民用领域的天体测绘、地形测绘和海洋观测等方面得到了广泛的应用。经过80多年的发展，其功能已经不仅仅局限于只是探测和定位，还扩展出速度测量、目标成像等功能。

目标、环境和任务越来越多样化，是促成雷达技术不断发展演变的主要外部因素。而目标多样化和雷达的关系就似矛与盾，随着雷达性能不断提高，目标的特征属性也逐渐由常规目标扩展为拥有隐形、隐蔽、遮蔽，静止、时敏、慢速、高速、机动、变轨，低空、高空、空间、临近空间等众多特性。

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雷达工作频段简介

在雷达技术领域，其工作频段用L、S、C、X等英文字母命名，这是在第二次世界大战中为了保密而采取的命名方式，后来就被沿用了下来。不同频段的雷达具有不同的作用，一般来讲，频率低的信号具有较长的波长，能够穿透很多物体，如云层；频率高的信号波长较短，能够实现惊喜观察，可用于对物体细致区分，或局部高分辨成像。然而，雷达在工程实现时差别很大。

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雷达发展概述

雷达技术发展至今，大概可以分为三个阶段。

第一阶段(上世纪前半叶，约50 年)

从 20 世纪初出现的基于电磁波发射接收和金属物体反射的探测系统专利(1904 年， 德，Huelsmeyer)算起，到第二次世界大战结束和20 世纪60 年代的相控阵雷达、合成孔径雷达和脉冲多普勒雷达诞生之前的这一段时期，可算作雷达发展的初级阶段。

在这个阶段，飞机的发明和大规模应用于世界性战争，对飞机实现远距探测和告警的急迫需求，极大地刺激和推动了雷达技术的高速发展，使雷达得以在实战中用于警戒、搜索和火控，并在相当程度上影响了战争的进程和结局。

第二阶段(上世纪60 至90 年代，约30 年)

从20 世纪60 年代相控阵雷达、脉冲多普勒雷达、合成孔径雷达出现，至固态有源相控阵雷达、有源相控阵脉冲多普勒雷达列装，合成孔径雷达用于上世纪90 年代的海湾战争的这一段时期，可算作雷达发展中级阶段的前半期。

在这个阶段，与雷达相关的基础技术不断取得重大突破，高速喷气飞机、中远程导弹、军用卫星的出现并大规模应用于冷战军备竞争，使得雷达技术得以继续保持高速发展，并广泛应用于预警、警戒、制导、火控、侦察和监视等领域。

第三阶段(上世纪90 年代至今，约30 年)

从 20 世纪90 年代海湾战争前后，固态有源相控阵雷达、有源相控阵脉冲多普勒雷达列合成孔径雷达、下视3 维合成孔径雷达、扁平网络化雷达等新体制形成装备的时期，可算作雷达发展的中级阶段的后半，也是目前正经历的发展阶段。本阶段已发生的历次高技术局部战争，昭示了以信息主导和远程精确打击为主要特征的新军事革命的到来。

发展情况我们可以看出，雷达成像布局、扫描方式、信号处理维度是雷达发展的三条主线，信号处理维度涉及的是算法方面，我们这里不做讨论，主要从扫描方式、成像技术两方面简要阐述战斗机雷达的发展概况。

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战斗机典型雷达介绍

战斗机在现代战争中发挥的重要作用，被称为空中战鹰，而战鹰正是凭借其一双慧眼——雷达，占尽先机优势，达到“先敌发现，先敌打击、先敌摧毁、先敌制胜”的目的。近年来，全球战斗机雷达持续蓬勃发展。在各国战斗机现代化计划推动下，战斗机雷达新技术层出不穷，更新换代势头不减。居于各类探测手段之首的机载雷达的功能使用和应用模式也在不断拓展，并逐步引入新的技术和措施，使之满足战斗机多样化任务和复杂作战环境的要求。

机载火控雷达（airborne fire control radar）是雷达的种类之一，是指用来搜索、截获和跟踪空中目标，提供武器瞄准、射击和制导所需数据的机载雷达。它是载机实施火力攻击的眼睛和向导，它的可靠性的高低，决定着该飞机的战斗能力，对取得空战的胜利至关重要。为了提高机载雷达的可靠性，其技术正在向扩大攻击机的作战优势并扩展系统新的用途方向发展。相较于传统的机械扫描(或称“M-扫描”)方式，电子扫描阵列(Electronically Scanned Array, ESA)技术为战斗机火控雷达技术带来了重大的飞跃。电子扫描阵列雷达（ESAR），是指一类通过改变天线表面阵列所发出波束的合成方式，来改变波束扫描方向的雷达。一般分为频率扫描和相位扫描，军事上很少有电子扫描雷达采用扫频的方式来控制波瓣指向，因此通常所说的“电扫”都是指“相位扫描”的相控阵雷达。

在战斗机上，雷达的频段通常选择 X 波段（8.5 ～10.68 吉赫兹）。这是因为，在雷达设计中，很难找到适用海、陆、空所有环境的完美方案，其频率选择通常需要折中权衡考虑，而其中一个重要考虑因素则是大气水分（湿度）对雷达射频能量的影响，因为它会降低雷达性能。相对而言，X 波段对大气湿度有良好的穿透性，因此独具优势。同时，X 波段天线尺寸灵活，可安装在飞机前端，不会影响战斗机性能。此外，X 波段雷达的监视范围达 185.2 千米以上，有助于战斗机在远距离上准确探测和识别目标。

1.相控阵雷达

众所周知，第二代和第三代战斗机的机载雷达几乎都是采用机械扫描天线（俄罗斯米格-31除外）。针对具有显著雷达横截面积（RCS）的目标（即易于被检测到的目标），战斗机采用机械扫描天线的雷达具有显著效果，所以机械扫描技术在第二次世界大战以及之后的局部战争中发挥了重要作用。到了90年代，随着飞机和导弹实现了减小RCS等一些列隐身的关键技术，同时战场上电子干扰越发严重，空战的任务和模式都在发生变化，传统的机械扫描雷达速度低，目标数据率低，不利于探测快速目标；多目标跟踪能力差，采用边扫描边跟踪的方式在测量高速目标时产生的误差大；难以同时实现地形跟随、地物回避和对空搜索功能；可靠性低；隐身性能差。

为适应新的作战需求，电子扫描雷达应运而生。电子扫描阵列雷达，是指一类通过改变天线表面阵列所发出波束的合成方式，来改变波束扫描方向的雷达。这种设计有别于机械扫描的雷达天线，可以减少或完全避免使用机械马达驱动雷达天线便可达到涵盖较大侦测范围的目的。相控阵雷达便是电子扫描阵列雷达的典型代表，现在也被广泛应用在战斗机领域。相控阵雷达分为有源和无源两种。

无源相控阵雷达的天线阵列是无源的，发射机、接收机和信号处理是集中式的，仅有一个中央发射机和接收机，通过嵌入的移相器对阵面口径场分布进行控制，实现波束的空间扫描。无源相控阵雷达解决了快速扫描问题，但其可靠性仍然很低。

有源相控阵雷达天线则是由成千上百和独立的发/收和辐射模块组成，每个辐射模块都是一个微小而独立的发射器和接收器，其频率、幅度、相位都是可控的，天线的副瓣电平可以做的很低。如果阵列中有10%的模块单元失效，对总体性能的影响并不大，所以其具有高的可靠性。同时它还具有小的RCS、快速扫描、多样化波束、可控功率、无惯性扫描等众多优点，使其性能远远优于机械扫描雷达和无源相控阵雷达。

美国的四代机中，F-15E装备了AN/APG-82雷达，APG-82是一种X频段机载多模有源相控阵脉冲多普勒火控雷达，如下图所示。装备APG-82雷达后的可以同时探测并跟踪多个目标，其获得的战场图像与攻击目标的数量是多部现有的机械扫描雷达才能完成的。

F-22“猛禽”战斗机配备的是AN/APG-77有源相控阵雷达，如下图所示，它能同时跟踪30个目标、攻击10个目标；具有下视/下射、侧视及云雾图像测绘能力；还具有高速数据传输、高功率主动干扰等功能，可实现边干扰、边跟踪、边搜索的工作模式；采用低截获概率信号设计技术，降低了雷达主动辐射时的被截获概率，增加了电磁隐蔽性，增强了抗干扰能力。它可全天候探测远程多目标和隐形飞行器，并可执行电子智能信息收集。

F-35“闪电”Ⅱ联合攻击战斗应用AN/APG-81雷达是诺·格公司为研制的一款有源相控阵多功能火控雷达，如图它由先进的AESA天线、高性能的接收机/激励器和商用处理器组成。该雷达能够同时承担通信、干扰或目标搜索等任务，实时跟踪目标，监视敌电子辐射信号和干扰敌雷达，向飞行员提供精确的目标定位信息和自动目标跟踪提示。在动目标光电指示系统的协助下，能够准确识别10.46km距离内地面坦克的类型，发现145km距离内的空中目标和定位约 80km处的地面目标。其主要功能包括：空空搜索与跟踪；空地攻击；SAR成像；超高分辨率SAR成像；单脉冲地形测绘等。

这里要着重介绍一下苏-35配备的雪豹E无源相控阵雷达。该雷达采用机械扫描与电子电子扫描相结合的方式，具有两级机械辅助扫描，天线首先安装在往复摆动的机械上，而后整个装置再安装在旋转基座上，拓展了主雷达视野，与传统天线单纯的机械扫描方式相比优势明显。在对空作战模式下可同时探测和跟踪30个目标，并同时引导2枚半主动雷达导弹的攻击，或者同时引导8枚主动雷达导弹进行攻击，攻击过程中允许其中4个目标的距离超过300千米。这意味着苏-35BM已具备了使用R-37或KS-172超远程空空导弹发达饱和攻击的能力。雪豹E的最大功率为20千瓦，最远可探测到400千米外10000米高空雷达反射截面仅3平方米的目标，并且其迎头截获距离至少可达到350-400千米，尾追截获距离至少为150千米。其对反射面积仅0.01平方米的“隐形”目标(如隐形飞机和巡航导弹)探测距离为90千米。

雪豹E雷达除了拥有超大视角外，还有非常远的探测距离，同现役的多种雷达相比，该雷达发现、跟踪和摧毁空中目标的距离最远可以达到400千米。而在执行对面攻击任务时，该雷达可以根据任务需要，绘制出低、中、高各种分辨率的完整地面和水面图像，并能够排除水面上的杂波干扰，探测和跟踪水面上的各种目标。在执行对面攻击任务时，雪豹E雷达在跟踪地面和水面目标的同时，还能够随时应对来自空中的威胁，并能够引导主动雷达制导空空导弹完成精确攻击。下图为雪豹E雷达特写。

2.合成孔径雷达（SAR）

雷达成像是三种遥感成像（还包括红外遥感和可见光遥感）技术之一。雷达按用途可分为成像雷达和探测雷达、侦察雷达、控制雷达等。成像雷达按照成像工作方式不同可以分为SAR和逆合成孔径雷达（ISAR）。SAR一般将雷达安装在卫星或飞机平台上，通过雷达的运动获取目标图像；ISAR中雷达平台固定，利用目标与雷达的相对运动进行成像。

国外雷达成像已经进入了实用化阶段，美国雷神公司研制的APS-137B(V)5已经装备在P-3C飞机上，APS-137是用于反水面作战和反潜作战的多模SAR和ISAR系统，它利用ISAR进行远程水面搜索和目标跟踪、定位、舰艇成像和区分；利用SAR进行陆地监视、目标获取和地面成像。美军的海军“海鹰”SH-60R武装直升机也装备了具备SAR成像功能的APS-147雷达。前文中提到的F-35战斗机也实现了高分辨SAR成像。法国海军的“猎鹰”飞机也装载了一款具有ISAR成像功能的Oceanmaster雷达。

下图为德国SAR实验成像结果，其用TerraSAR-X卫星作为发射机，PAMIR雷达作为机载接收机。

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结束语

如今，世界上各军事强国都十分重视战斗机的发展，全球战斗机雷达市场空前活跃，凸显出各国对这一设备的强烈需求。尤其以美俄为首的军事强国在第五代战斗机及之后的新一代战斗机将装备更为先进的雷达。而且，在现代日益精密的防空系统下，战斗机所面临的战场环境比以往任何时候都更具有威胁性，增强雷达“视力”是重中之重。

未来的雷达探测技术将突破现有思路的束缚，由目前集中式的信息获取、基于设备的探测模式、单频段单极化的系统构成、目标失配的信号波形、预先设定的工作模式、基于统计的检测方法，向分布式信息获取、基于体系的探测模式、多频段多极化的系统构成、目标匹配的信号波形、自适应及智能化的工作模式、环境知识辅助的检测方法等方向拓展。同时，利用天基和临近空间等平台的雷达探测技术，将得到更加广泛的重视。这些努力将最终演化出实现电子信息获取的全新一代的雷达探测体制、装备、系统和体系。

来源：智胜空天