现代战争的电子攻防对抗早以电子战为主体。雷达随时面对着反辐射导弹、目标隐身技术、低空超低空突防和全面电子干扰的对战,雷达若要在越来越先进复杂的电子攻防对抗中发挥效能,必须从基本原理和体制上找到突破口,要有有效的电子抗干扰和电子防御措施。因此陆续出现了稀布阵综合孔径雷达、无源反隐身雷达等新体制雷达,并得到了显著发展。新原理雷达让隐形飞机不易觉察、无法定位,无法干扰,被死死锁定。
稀布阵雷达
1:稀布阵综合脉冲孔径米波雷达(SIAR)。
许多研究结果表明:波长长的雷达,例如米波雷达是对付隐身技术和反辐射导弹的直接有效的方法,但米波雷达的致命弱点是角分辨率差。稀布阵综合脉冲孔径雷达(简称SIAR)是一种新型米波分布阵体制雷达,主要用于远程警戒与跟踪。它保留了米波雷达的传统优点并克服了角分辨率低、测量精度差和抗干扰能力弱等主要缺点。SIAR雷达的最主要的特点是天线采用了稀布阵、总体上的无方向性反射,其发射和接收方向图是在接收端通过数字信号处理而得到的、因此它可同时形成多个波束以同时观测多个方向。由于它不使用传统的机械天线来进行空间波束扫描,它通过计算形成波束能够长时间不间断地盯住目标而进行长时间的相干积累,这样就提高了雷达的探测能力和雷达的四抗(即反隐身技术、抗反射导弹、综合电子抗干扰和反低空突防技术)能力。
B2战略轰炸机
1.1稀布天线
米波雷达要获得高的角分辨率,雷达的天线孔径必须很大,一般以百米计即使采用固定放置也是十分庞大的,因而常采用稀布阵天线,稀布阵用少数单元就能得到窄的波束,这是有代价的,它的旁瓣会提高和能量利用率会下降。以阵元为N的线阵为例,若以1/2的波长等间距稀布阵天线,增益不变而波束宽度为(N-1)/2,如果将间隔加大K倍则成为等距稀布阵天线增益不变,而波束度压缩到K,同时会出现个与主瓣同样高的棚瓣,这是不容许的。将阵元难以干扰的几种新体制雷达作不规则排列,可在主波束指标变化不大的前提下减小了栅瓣,将栅瓣辐射散布到旁瓣里面去而使旁瓣电平升高。旁瓣高的问题可利用系统的多种性能综合地加以解决。
米波相控阵雷达
1.2工作原理:
SIAR雷达的天线系统是由均匀分布在两个圆周的M(=25)个发射天线阵元和M(=25)个接收天线阵元组成,其中激励信号是宽度为一定值的脉冲,它采用跨散傳氏变化的一组正交基作为多频发射的调制信号后,成为不同载频的信号并分配给各个发射阵元。各阵元所发射的信号彼此都正交时形成雷达天线的无方向性发射。各接收机将雷达回波信号变换成数字信号送到中心处理站。中心处理站将来自各接收机的信号,分别形成相应的接收波束。再由接收波束形成的输出连接的MTI滤波,其目的是将地物杂波的大部分抑制掉。MTI的输出接综台发射波束的匹配处理器进行N个发射信号分离、相位调整以及求和处理。匹配处理后再作相干积累的多普勒滤波以进一却提高信噪比并确定目标的径向速度 。
YLC-8B雷达
1.3 SIAR雷达性能特点:稀布阵综合脉冲孔径雷达是一种具有较好的低截获概率性能的雷达。其主要的性能有以下4个特点。
(1)SIAR雷达采取全向发射方式,发射雷达波没有主瓣和旁瓣之分,因此对方侦察接收设备不能从主波束那里获取雷达信息并对雷达概略定位。
(2)SIAR雷达能做长时间相干积累,这对于同样作用距离要求下,雷达的发射功率较小若采用大时间带宽积信号其平均辐射功率可以更小,故其隐蔽性较好,不易被侦察。
SLC-7多功能雷达
(3)SIAR雷达为有源阵列雷达,各阵元发射的信号相位编码和频率编码都不同且能随机变化,属于复杂波形,因此敌方无法利用信号处理的手段来获取发射波束,难以对雷达进行定位;难以获得较详细的雷达波形参数,从而无法对其实施有效的干抗。
(4)SIAR雷达工作在超宽帯方式,带宽可以做得很大,在不同重复周期,可以实现1~2倍频程跳频工作,如中心频率从100MHZ可跳到300MHZ工作从而使敌方雷达侦察设备难以侦察到雷达使用的频率。
F35隐形战斗机
2:无源反隐身雷达。
2.1普通雷达发现飞机等目标,都是通过雷达接收机接收发射信号遇到目标反射形成的回波信号来确认目标。而隐形飞机等就是通过采取各种措施减小目标雷达截面积,降低雷达所接收的信号以达到目标隐身的目的。新型无源反隐身雷达采用了盲信号处理理论。利用盲信号处理技术,无须有源发射而直接搜集隐形飞机在飞行中引起的空气噪声作为观测量,再通过计算机算法处理来锁定目标,既可不暴露自身位置,又能清晰稳定跟踪隐形飞机。
我国YLC-29无源反隐身雷达
2.2现状。美国洛马公司花了近20年时间研发成功“无声哨兵"无源监视雷达系统。该系统是在要监视的区域,建立起U/V波段电视信号和民用调频电台的基础数据库,目标反射的3个以上电视或广播信号只要被系统接收到,根据电波的相干原理,就能准确探测和跟踪飞行中的飞行物等目标。电视广播电波在宇宙空间中无处不在,因此在世界任何地方都可利用。”无声哨兵”系统的典型配置包括高灵敏度接收机、处理器、可视化软件和分析软件,每套300-500万美元。
YLC-29无源反隐身雷达是双基雷达
2.3性能特点
新型无源反隐身雷达本身不像雷达那样发射无线电波,它是利用民用电台和电视信号的连续波载波频率(50~800MH),以及这些稳定载波信号上的包络提供了用来测量直射信号与反射信号之间到达时间差的鉴别特征。因而具有很好的抗反辐射导弹(ARM)攻击能力和自我保护能力。美国“无声哨兵”新型监视系统技术的关键是有大动态范围数字接收机、相控阵天线、”硅图”(SGI)公司的强功能商用计算机(每秒数干兆浮点运算次数的并行处理速度)、自动尖端产品(AEP)公司的创新软件和算法(含一个三维地形数据库,操纵员可在感兴趣的地区内选择能够给出最佳地理覆盖、具有清晰视线的发射台站)。在处理算法中利用信号的到达角、时间延迟和多普勒频移信息对目标定位。
我国从世纪之初开始研究无源反隐身雷达,经过10多年努力,在盲信号处理理论与应用方面开展了深入研究取得了一系列创新成果,已有可堪使用的产品。并已研制出稀布阵综合脉冲孔径雷达,进行了一系列创新,目前我国在新体制雷达方面已达到或接近世界先进水平。
当然稀布阵雷达也有自己的缺点,首先就是雷达天线较多,设备也比较分散,整个系统占地面积较大,因此容易被对方探测和攻击,战场生存能力比常规雷达要低,另外系统对于信号/数据处理系统要求较高,雷达原理和技术还在发展之中,需要进一步技术攻关,因此稀布阵雷达一般和常规雷达混合布署,形成综合雷达探测体系,以提高整个雷达网探测能力。稀布阵雷达研制成功之后,有效增强了中国防空雷达网抗击隐身目标的能力,尤其是F-22这样隐身战斗机,
众所周知,F-22具备超音速巡航能力,在雷达网暴露时间减少,进一步降低对方雷达探测效能,按照吴剑旗同志的说示,中国新型稀布阵雷达可以在更远地方探测到F-22,也就是说“F-22刚在地平线上出现,就可以探测到”,同时还可以提供F-22精确目标信息,这样就可以为我方战斗机提供更好的指挥引导,可以在更远的地方将其拦截,需要指出的是中国相关单位还在研制体积更小、更加灵活的稀布阵防空雷达。展望未来,相信中国雷达技术人员不懈努力,中国在反隐身雷达领域还会取得更加辉煌的成果,推出性能更加先进的反隐身雷达,更好的捍卫国家领空安全。
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