雷达原理

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军用雷达杂谈之机载军用雷达 ZT　　


　　60多年来，机载雷达已发展出8大类，数百个型号。其中军用机载雷达占了大多数。尽管现代战机有红外，电视，电子支援(ESM)等光电感应器，但是雷达仍是全天候侦测能力最强、精确测距能力最远的观瞄手段。本文着重介绍大家比较感兴趣的机载火控雷达。军用机载雷达的出现，完全出于30年代英、德海上交战急需机载雷达在反潜战中帮助搜寻潜艇，随后在二战中又出现了多种型号的10厘米和3厘米波段的机载雷达，其使用范围也扩展到了对地轰炸，空中拦截，敌我识别等领域，但它们的技术水平都十分接近且原始，笨重的米波振子阵列天线还是被装在机头和机翼的外侧，所采用的信号也不外乎脉冲调制和调频连续波两种。

　　二战后，机载雷达成为了单脉冲角度跟踪、脉冲多普勒信号处理、合成孔径以及脉冲压缩的组合系统。同地面雷达不同，机载雷达所要处理的地面杂讯和噪讯都很复杂，这主要是因为相对于地面雷达位置的固定，地面对飞机而言有了相对速度，地面杂讯的多普勒频移不再为零，而同空中目标一样有了相对速度和矢量，简单的目标动态指示(MTI)已经不再使用，这就引进了杂讯可见度(SCV)的概念，我们希望SCV值尽量高，也就是雷达在多普勒频移原点附近的曲线尽量陡峭，滤去更多的地面杂讯。另外，为了一起滤去摇摆的树枝，海上的波浪和云雾等慢速反射物杂讯，雷达靠增加延迟线，也就是每隔几道脉冲作相减，延迟线越多，原点的放大率就越小，滤除的范围也越大，SCV的值也就越高。然而类比式(analogue)雷达的延迟线跟所用材料有关，不能无限增加，而材料又受本身特性和外界的影响容易产生不确定性，解决的方法就是将雷达回波转为数字讯号，当代的机载雷达几乎都采用数字式雷达就是这个原因。

　　在雷达对延迟线作进一步计算前，其强度可以乘上不同的权重(weighting)，使整个滤波频谱的特性改变，增加对固定杂讯、慢速杂讯的滤除效果。当雷达以数字方式设计时，不同的权重只是软件中的不同系数而已，因此，依战术需求、杂讯的分布情况，适时改变权重系数，制造出不同的滤波曲线，就可以对杂讯的处理产生最佳的效果。预警机如E -2C和双座战机都有专人依战术环境调控不同权重的雷达模式，以求产生最佳滤波效果。当权重取特殊值时，多重延迟线的数学公式会近似于离散傅立叶转换 (DiscreteFourierTransform)(例如，当延迟线值为2的整数次方时，所需计算时间最短，被称为快速傅立叶，FFT)此时不同的延迟线不仅可滤掉原点附近的杂讯，实际上，N条延迟线能将多普勒频移讯号分成N等分，使从零到脉冲重复频率(PRF， PulseRepeatFrenquency)内每一等分的杂讯处理都可以得到控制。F-16A/B型使用的APG-66火控雷达FFT为64条，台湾 IDF上的金龙53雷达最高可达256条，其滤波的差异可想而知。

　　随着微电子技术的进步，人们已经弃用延迟线而直接以窄频滤波器模拟出所需的滤波曲线，但同时为防止回波在窄波器处理中将大部分频率滤掉，产生测距失真，必须加上距闸(RangeGate)，根据雷达的距离解析度将时间等分，以体现回波的时间性。

　　当目标相对速度造成的多普勒频移为PRF的整数倍时会被意外滤除，此时的速度称为盲速，此种现象称为速度不确定性 (VelocityAmbitious)。当目标距离太远时，回波反射回来，下一道波已经发出，使雷达搞不清这道波是哪道发射波发回来的，而计算不出目标的距离，这就叫距离不确定性。当PRF值高到使盲速高于任何可能目标的速度时，不存在速度不确定，称为高PRF；而当PRF低到使脉冲间隔周期比脉冲来回可能最远距离的时间还长时，距离不确定性不成立，称为低PRF；两者之间，也就是既有距离不确定，又有速度不确定的PRF称之为中PRF。为了大家不打瞌睡，从这里开始我就长话短说了，高PRF雷达对迎面而来的高速目标(相对速度最大)侦测效果最佳，对地面杂讯的过滤能力最强，因此俯视能力好，而对尾追目标的搜索能力差，在引导雷达制导的空空导弹时，一定是用高PRF，因为高PRF的脉冲间隔短，资料更新率较高，缺失是为克服距离不确定性而使用的调频 (FM)手段不可以捷变，因此抗电子干扰能力较弱。低PRF测距既准又远，只可惜处理的多普勒频移范围窄，滤波效果欠佳。中RPF则兼具二者的优缺点，可视情形巧用它们的特性，变换PRF值，消除速度和距离的不确定性，但是，鱼和熊掌不可兼得，中PRF雷达俯视的搜索范围不如高PRF，侦测逃逸目标能力不如低PRF。同时，在时间或频率轴上，目标回波都有速度或距离的不确定性，也就是说无法完全将杂讯分离，只有在目标强度足够时才可侦知，所以其搜索距离受到限制，F-16早期的APG-66就是纯中PRF雷达，它的性能也属中庸。另一种解决高、低PRF之道就是同时使用两者，实现俯视和测距能力的统一，E -3预警机的APY-1雷达就在高PRF操作中搀加了长脉冲(低PRF)，再以压缩脉冲的方式得到较高的测距精度。

　　70年代，F -4E的AWG-10雷达首度使用高PRF雷达，将机载雷达带入俯视/俯射的新纪元；F-14的AWG-9则增加了低PRF能力，能够侦测非迎向目标； 80年代，F-15的APG-63雷达，首次将中PRF实用化，借由数字技术的发展和计算机的程式化能力，使其可以弹性变化及分析PRF值；在长程搜索时使用高PRF，及早获得来犯之敌，进入攻击前的中程追踪时切换到中PRF得到精确的距离，得以在第一时间发射导弹先敌发起攻击。早期英国“旋风”ADV的 “猎狐人”雷达使用一种调频中断连续波的独特操作方式，名字听起来挺吓人，其实就是前面提到过的高PRF操作的FM测距雷达，只是以极高的速率发射脉冲时，就等于是连续波，并运用了数字式脉冲压缩，频率捷变(FrequencyAgile)及FFT，俯视及电子反对抗能力已非早期高PRF雷达所能比拟！但搜索尾向目标就不甚理想了，所以到了F-14D的APG-71便没有跟进，而是学F-15引入中PRF，由此可见，X、Ku波段的中PRF才是80年代机载火控雷达的主流。

　　到了90年代，更新一代的“旋风”ADV已经改用了同时具有高、中、低PRF的全波形多普勒体制的“蓝狐”雷达。美军目前最强悍的APG-70(注：供F-15E)雷达首创应用高PRF的距闸脉冲多普勒雷达，号称解决了高PRF不能精确测距的问题，并用新的软件控制FM测距，增加了最大追踪测距，俯视滤波性能更是十分优越，其具体操作细节在这里就不多谈了，只说一个数据供大家参考，APG-70操作在200kHz的高PRF，脉冲间隔为5微秒，竟在这狭小的空间内分出40个距闸，各500只滤波器！

　　在远程搜索时，通常使用高PRF，这是因为低空高速目标最具威胁性。越战时，北越的战机就常常埋伏在低空待命，一旦美军轰炸机编队由上方通过时，就在地面管制(GCI)的引导下，爬升至敌机12点处，利用速度和位能的优势俯冲攻击，往往杀得没有俯视能力的美机措手不及，亦或抛下炸弹仓惶而逃，亦或仓促应战(不少美军王牌就硬是这样被干掉了)。然而，偷袭者此时早已迅速窜回低空遁逃了。我们又讲说高PRF测距不准，也就是说不能够分离出多个目标的远近关系，只有速度，高度和大概距离，故称为脉波多普勒搜索(PDSearch)。海湾战争时，F-15C的雷达屏上时常出现多达五六十个光点，而每一笔的资料都缺少精确的距离数据，这时，雷达不能够识别、跟踪每一个目标，甚至不清楚雷达上光点的移动是否为飞机还是云朵，飞鸟之类的什么东东，那么我们平时强调谁的雷达最大搜索距离有多长多长还有什么意义呢？如果是搜索中高空目标，也就是仰视时，可用低PRF，以得到目标的精准距离资料，称之为距离同时搜索 (RWS，RangeWhileScan)，缺点是测不到低空高速逼近的目标，需要调至中PRF得到目标的详细资料。

　　转动扫描：雷达只绕一个小空间的中心轴来回搜索，该中心轴由飞行员通过作舱内的按钮来控制。不同于地面雷达的360°垂直扇形波束，战机的雷达靠点射累计成面，通常有一面2行、4行、8行之分。因此，战机的雷达搜索到目标后，接下来就进入目标标定(TargetAcquisition)的模式了，也就是跟踪每笔光点的走势，把真正的目标同杂讯、噪讯中分离出来，用距闸锁定。距闸就像个小框框，只保留框内的讯号，如果框内的讯号前面较强，表示目标移向前方，在处理下一道回波时，距闸就移向前，反之亦然，速度闸也是用类似原理跟踪目标的速度。如此一来，目标的速度和距离就可以实现自动跟踪了。

　　对付单一目标，雷达天线可以用角锥扫描或单脉冲扫描作角度跟踪。如果是多目标跟踪，则雷达就要有跟踪同时扫描的功能了，也就是我们常说的TWS， TrackWhileScan了。此时，雷达并不限于对准哪一个特定目标扫描，而是在扫描过程中记录下每个光点的方位角，加上速度闸和距闸测定的速度、距离资料，形成追踪档案，再结合自身导航资料和之前的目标运动资料，取得目标的绝对路径。目标只有进入追踪模式后方可得到完整资料，进行威胁评估、敌我识别及火控资料解算。美、苏两国对其重型战机的大功率、大面积的雷达天线骄傲不已，其实是进入了盲目竞争的误区，F-14的雷达宣称有213公里的最大搜索距离，但是真正有意义的TWS距离就只有167公里而已。


　　在了解了雷达的中远程扫描模式后，明白雷达的几种近程扫描模式和局限性也是很有意义的。雷达的近程(AGM)扫描模式通常有四种：

　　超级扫描：雷达的扫描范围仅局限于抬头显示器(HUD)的视野，锁住第一个看到的目标，或是最接近的目标。

　　瞄准线扫描：雷达对准机首方向，飞行员按住追踪钮将机首指向某一目标，松开按钮，目标锁定完成，适合在近战中咬住敌机。

　　垂直扫描：雷达在垂直方向上下大幅扫描，左右仅作窄波扫描，适合进入高G动作中的战机锁定垂直方向的敌机。扫描速度很慢，F-14做一次完整的 130° /8行需时13秒，而一般的TWS则以80°/2行或40°/4行换取每1秒一次的较高资料更新率。而长距离搜索时会更慢，因为天线要等上一道回波反射回来后方可转动向下一行扫描。

　　针对目前战机雷达低PRF俯视性能差，高PRF尾追能力欠佳的问题，空中和地面预警、指挥机制的建立都成了一个完整防空网所应具备的基本要素了。

　　尽管合成孔径雷达(SAR)和逆合成孔径雷达(ISAR)赋予了传统雷达新的生命，Typhoon(原EF-2000)战机的ECR-90机械转动雷达更号称使用高速控制马达，可驱使天线在3/1000秒仰俯跳跃10度，但新一代的机载雷达走向电子扫描的大趋势已是不可避免了。由于电扫雷达的高速指向和特定性，使雷达对目标的资料更新率和解析度大大提高，同时，反电子压制的能力也大增，更由于电扫天线为固态扫描，其天线阵列也就不会四围转动，反射电波了，无形中增强了飞机的隐匿性。

　　前苏联的MiG-31是世界上第一种使用电扫雷达的战机。它的NO-07型雷达可以搜索飞机中线左右各70°的空域，俯视达到了机鼻以下60°，可同时跟踪10个目标并接战其中4个。法国“飓风”战机上RBE-2也是使用类似原理的被动相控阵雷达，但是功能更强劲，可同时执行TWS和地形追踪 (TerrainFollowing)的对空、对地功能。目前，第一批海军型“飓风”将不具备对地能力，空军的双座型则拥有完整的对空和对地的攻击能力。俄罗斯利用卖给中国苏-27赚得的资金开发出MiG-31雷达的改良型，用在苏-37(Su-37)上，一样具有同时空对空和空对地的操作模式，可在 140~160公里内跟踪20个目标，并同时攻击其中8个，且搜索范围也有所扩大，分别达到水平线正负90°，垂直方向55°的广角空域。后视雷达系数为 30~50公里，水平和垂直角度正负60°。美国下一代隐形战机F-22的APG-77主动相控阵雷达采用X波段有源二维相控阵天线，1000个主动阵列元件每具都可发射和接收波束，免去了复杂的导波管，探测性能更加先进，且具有“整机性能柔性下降”的能力，也就是雷达的功能不会因为某些阵列组件的破损而突然全部失效。


　　1998年，中国的专业刊物指出中国已经研制出了主动电扫相控阵雷达，很可能是供陆基反导系统使用，说明中国已继美国、俄罗斯、法国和以色列后成为第四个掌握该项技术的国家。美国同类的GBR雷达目前配置THAAD战区防导系统，其操作频率为当代机载雷达通常使用的X波段，因此具有极高的解析度，而 TWS距离却是采用较长S波段SPY-1雷达的3倍以上！有此宝物，中国版的THAAD系统应不远矣.

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对于现代作战舰艇的雷达探测装置来说，一般有对空警戒雷达，对海警戒雷达，三坐标雷达，炮瞄雷达，导弹制导雷达，敌我识别器和导航雷达等。每部雷达都由天线及控制机构，发射机，定时器，收发开关，接收机，显示器，电源等部件组成。警戒雷达主要用来发现远距离飞机，水面舰艇，导弹等空中目标。中国“旅沪”级直升机机库上的 REL-2远程对空警戒雷达就是一种在远距离搜索，跟踪空中目标，并导引己方战机进行拦截的2D雷达，为了达到280公里的长距离探测范围，该雷达操作在 L波段(1。22~1。35GHz)的SHF低频带，且资料更新率较低，为每分钟3~6圈。REL-2应用了数字移动目标指示(DMTI)的技术，使在地形杂波为背景的目标，也能被辩识出来。在电子反制方面，REL-2有4个频道可以视情况随时转换。另外，为弥补远程警戒雷达的盲区，“旅沪”级舰还配置了由4个八目阵列天线组成的J(警)-17丙型远程对空警戒雷达，这种雷达的探测距离在300公里以上，可想而知，它的操作频带就更低了，在 70~93MHz之间，属类似前苏联“刀托”系列的VHF对空雷达。当然，此类天线的波束宽(水平面约24度)，角精度较差，侦测到的目标要交给火控制导雷达来对目标进行锁定。最新服役的“旅海”级驱逐舰仍然保有J-17，REL-2则换成了“米幕” (Rice Screen)3D对空警戒雷达(改良型)，想较REL-2来说，“米幕”可提供目标高度，距离之外的精确方位。警戒雷达的探测距离虽然及远，但是对低空，超低空的目标，尤其是掠海飞行的反舰导弹，探测距离仍然力有不逮，需要舰载直升机等第三方探测平台来补强。采用UHF的防御搜索雷达多需要单独的敌我识别器(IFF)天线，所以“旅沪”级的上桅都可以见到两根柱状IFF。射控雷达由于需要有对目标的精确跟踪能力，所以大部份都是I/J波段的狭窄波束， I波段提供目标追踪，J波段发射连续波照射目标。

舰载雷达的最新趋势是采用电子相控阵雷达(PAR)。过去的雷达，不管是脉冲雷达，移动目标指示(MIT)雷达或合成孔径雷达，都是采机械式旋转或是绕着一个轴向转动，以达到搜索，追踪的功能。但是，上述雷达在当今恶劣电子环境下，对多目标抗饱和攻击的能力都遇到了无法克服的难题。

为了突破这一瓶颈，美国率先开发出相列雷达技术，并在近些年进入全固态相列的领域。所谓相控阵就是指相位可以控制的天线阵，这种雷达的特色就是不需转动，同时能发射和接收多道波束，集搜索，追踪，照明，导引甚至敌我识别于一身，不但简化了部署，且其天线是由成千上万的发射/接收 (T/R)模组组成，扫描速度极快，是机械转动雷达的一百万倍，且可靠度特别高。几年使用下来，即使有部份T/R模组损坏故障，也不必维修，而仍能维持良好的雷达功能。另外，其随机发射和接收不同多波束的方式，使其具有目前所有雷达技术中最好的电子反反制能力，而成为未来新一代雷达的主流。

目前，美国海军已经部署了舰载“宙斯盾” (Aegis)舰队防御系统，其使用的四面AN/SPY-1相控阵天线叫人印象深刻。每面雷达控制90度象限空域，可同时进行搜索，侦测及追踪，由于天线本身无需转动，故雷达天线中的每个T/R以单一雷达波束可打平至水平85公里外，对空则是以半径325公里持续搜索，一旦雷达发现目标，立即在1秒内对目标发射十数道笔状窄波，为AN-SPG-62照明雷达提供目标的速度，距离，高度，方向等战斗诸元以便接战。舰载主要防空武器，标准-2 (SM-2) 面空导弹在AN/SPY-1的制导下，仅在命中目标数秒前才交给照明雷达，所以，舰上的4座AN-SPG-62可以在极短的时间内多次接战，也就赋予了 “宙斯盾”应付饱和攻击的能力。在预防反辐射导弹攻击方面，美军“宙斯盾”巡洋舰AN/SPY-1A的电波可以半秒内在空中消失，不过，再启动雷达系统，有10余秒的延迟更新全部战术资料，重新扫描记忆体中的威胁源。它另一个绝活儿就是可以集中侦搜威胁可能出现的象限而保持其它面雷达的无线电静默。攻击 “宙斯盾”的方法其实从冷战结束前就已经是公开的秘密了，方法简言之就是在美舰的附近引爆电磁脉冲弹头，使其舰上电子设备瞬间过载，丧失完整战斗能力，接下来，就和攻击一般敌舰相同了，饱以一阵反舰导弹齐射。欧洲各国虽然缺乏技术储备开发类似AEGIS的大型舰载相控雷达，但是，一批例如“SMRT-L” D波段PAR，“APAR”中，小型相控雷达也接踵而至，预计将在下世纪初服役。中国在舰载大型相控雷达方面在近期也将有突破性进展，大家拭目以待。

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可能很多人都已经知道了，雷达的英文原词实际上就像许多科技术语一样，是缩写，字面意思是无线电 (RAdio)，侦测 (Detection)，和距离(And Range) 虽然现代雷达不仅可以对三维空间内的目标进行测距和定位，更可制导导弹对目标攻击，但其基本原理还是用发射电波，并通过物体反射的回波来测得物体距离和方向，也就是以电磁波为媒介侦知物体的存在，所以，谈到雷达就不能不先讲到电磁波频谱。从纯军事角度来说，也只有了解电磁波谱，才能够掌握电子战的内涵。作为对空雷达来讲，功率越大，探测距离越远，而探测低空目标的能力也越低。

电磁波有很多物理特性，例如红外线在绝对零度以上的物质都会辐射的特性，响尾蛇导弹就是利用目标辐射出的红外线迎击它的猎物。当然，它还有能量辐射性和物理穿透性等等，其中值得我们关注的一条就是电磁波频率越高，波长越短。在军事应用领域中，不同频率的电波有不同特定的用途，而超过10X12Hz 频率的电波则进入光波的领域，光电世界由此开始。

首先是3~30KHz超低频(VLF)的频谱，波长高达10到10万公里，拜其“绕射”的特性，一般是用来和水底中的潜艇通讯。美国年代在东部的阿巴拉阡就曾秘密搞过一个叫 “水手”的对潜通信系统，该系统仅埋地线就埋了1，200公里，占地面积2，000平方公里，输入功率16兆瓦。同年8月，两艘美国的核潜艇在水下100 米处成功的接收到了地面站发出的信号。VLF还有一种军事用途就是用于主动声纳阵列。美国的主动超低频声纳技术已经达到1。5KHz以下，不易被潜艇外层的橡胶吸音块所吸收，故可精确测出潜艇的位置。英国新近发展的被动拖曳声纳频率可低至100Hz。据说，97年岁末，一艘前往泰国参加国际防务展的俄罗斯 K级潜艇就曾多次被美国的VLF声纳锁定，日本，台湾在大陆引进多艘Kilo后，也出动舰艇在该海域集结，想来它个大练兵，至于后事如何就不得而知了。

VLF之后是30KHz~300KHz的低频(LF)带，民间所谓的长波段，目前并无军事用途。接着是300KHz~3MHz的中频 (MF)带，也和低频一样，没有军事应用。3MHz~30MHz的高频 (HF)带，乃透过地表波和电离层空中折射进行电波传递，适合从事远距离通讯，然而由于民间使用过量，且易遭干扰，军事用途并不广泛，目前，惟有超地平线雷达 (OTH Radar)一种利于电离层对短波电磁波的折射特性，侦测极远距离目标(3，000Km以外 )。30MHz~300MHz的极高频(VHF)，波长在1~10米，是目前民间电视，无线电台和军事战术通讯最重要的波段，自然，例如美海军SRD- 19一类的电子截听天线也多设定在此频带。VHF的电波只能直线传播，因此通讯距离受地球曲率的影响，只能“看” 到哪里，“送”到哪里，这就是为什么要四处建电视塔的原因了。雷达在这一频带受到同HF类似的局限，军事上仅用于粗略地搜索低轨道卫星和远距离飞机以上从 MF到 VHF的电波，统称为无线电波。中国从俄罗斯引进的十几部SA-15地空导弹系统据说就是出口型的无线电指令导引而非俄国自用的主动雷达制导导弹。

从300MHz 起，波长自1米往下递减，到进入光波前，即1，000GHz止，统称为微波；包括(甚高频)UHF，特高频(SHF)和极高频(EHF)。300MHz到 3GHz为UHF，UHF微波的特性之一和VHF一样，波行采直线，并不能靠大气折射。预警机上的雷达就是UHF频率的，大型高功率雷达更可探测卫星和导弹各式雷达，导弹寻标器，导引，空中战术通讯，导航都落在这个波段，3GHz到30GHz为SHF，除了同UHF的应用外，通讯卫星一般使用这个频道。最后的30GHz~300GHz为EHF带，目前应用尚未普及，未来战术通讯和雷达可能往这个频带发展，毫米波雷达和毫米波制导武器已经推出，不过在通讯领域还存在着无线距离短，有线又只能以光缆传播的缺点。而在跨越UHF，SHF和EHF这 3大微波频在电子战的应用上，共划分为D，E，F，G，H，I，J，K和L共9个波段，同样的波段，在雷达的应用上，另外赋予L (1~2GHz)，S (2~4GHz)，C (4~8GHz)，X (8~12GHz)，Ku，K和Ka等7个波段。另外，值得注意的是，1~20GHz，也就是D到J波段(或L到Ku波段)是目前军用讯号应用最广泛的频带，也是敌我四维空间战场交锋最盛的战场。

离开电波频带后，1，000GHz~300，000GHz也就到了红外线的范畴，以及更高的可见光，是前视红外线，激光，夜视仪等光电感应装置大显身手的地方，光电反制(EOCM)由此展开。我新型T-98主战坦克就是使用了EOCM作为主动防御系统的主要手段。其渊源据西方装甲车辆专家分析很可能来自 95年在马尼拉展出的三角架致盲型激光枪，现在该枪已可以在国际市场中购得。

下面就分别介绍陆，海，空三军的雷达种类及应用。

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反侦察对抗与反对抗海军海军电子战所涵盖的范围包括海军雷达电子战、通信电子战、水声电子战、光电电子战以及海军遥控、遥测和导航电子战等。其中，海军雷达电子战的地位尤为重要。这是由以导弹战为主的现代海战的特点所决定的。海军雷达电子战的主要内容是海军雷达的侦察与反侦察以及对抗与反对抗。

海军雷达侦察
雷达侦察是一种电子侦察。海军雷达侦察的使命是利用海军舰船和舰载机的电子支援措施设备，如各种雷达侦察接收机，在平时侦收海上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；在战时则协助星载和机载的电子支援措施设备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，并引导舰载反辐射导弹对敌方的雷达(连同其载舰或载机)实施毁灭性打击。上述使命正面临着以下几方面的、愈益增强的挑战：
(1)现代电磁环境的异常复杂性和密集性。例如，海湾战争中美军通过对战区电子战的电磁信号测试，发现信号环境密度高达每秒120万～150万个脉冲。此外，通常在电磁辐射信号中，雷达信号和通信信号及其他各种电信号混杂在一起。
(2)当代海军作战主要发生在近海环境，近海环境是高杂波环境。近海发射的电磁信号不仅包含了来自友军或中立方军队的信号，而且还包含了来自地面、海上和空中的各种民用信号和军用信号。
(3)敌方雷达在体制和技术方面的电子反侦察特性和反对抗(干扰)特性的的不断增强，增加了海军雷达侦察的复杂性和难度。
(4) 在战区恶劣的气象和传播条件下或当存在敌方电子干扰时，海军雷达侦察将变得更为困难。ヒ虼耍海军雷达侦察接收机必须具有很高的灵敏度和截获概率以及很强的分选处理能力，把真正的威胁信号分析和识别出来，判断其类型和威胁等级；此外还应根据其数量、工作情况和分布态势等，判明目标的性质和行动企图，决定我方应采取的措施。
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吉赫之间的、信号调制方式复杂的电磁波。其对空侦收距离大于雷达探测距离，对海侦收距离大于视距，信号截获时间最快为几十纳秒。

海军雷达对抗
海军雷达对抗系指采用有源和无源等方法对敌方海军雷达的接收系统、显示系统和自动跟踪系统实施电子干扰。它包括有源干扰、无源干扰和组合干扰。有源干扰ビ性锤扇偶际跏抢用干扰机发射某种波形的干扰信号来扰乱和欺骗敌方雷达。有源干扰一般分为噪声干扰和欺骗干扰。
噪声干扰又称压制性干扰。它通过发射大功率的噪声信号来掩盖或吞没敌方雷达荧光屏上的目标回波，使敌方雷达无法工作。
欺骗干扰则是用干扰信号去欺骗敌方。欺骗干扰允许敌方雷达看见目标，但使它不能获得目标的准确信息，而只能获得失真的距离、方位和速度等参数。在敌方雷达荧光屏上显示的是与真目标相似的假回波。
实施有源干扰的海军雷达干扰机目前可覆盖20吉赫以下的电磁频域，其响应时间为1～2秒，杂波干扰功率可高达兆瓦级。最先进的干扰机可同时干扰80个目标。

无源干扰

顾名思义，无源干扰是一种干扰体本身不辐射电磁能量的干扰。常见的对雷达的无源干扰主要有以下两种方法：
(1) 发射或投放用能反射电磁波的材料制成的各种箔条和反射器，对敌方雷达形成干扰。例如，单发箔条弹爆炸发散后能在3～5秒内形成1000～3000平方米的空中干扰云，并能悬空10分钟之久，以掩盖敌方雷达想捕捉的真目标(即我方的舰船或舰载机)或诱惑敌方雷达去跟踪假目标(即干扰云)。
(2) 采用舰船(或舰载机)外形结构隐身设计和在舰体(或机体)表面涂覆吸收电磁波的材料等目标隐身方法，以减弱目标对电磁波的反射，从而使敌方雷达难以发现目标。例如，法国“拉斐特”级护卫舰采取了流线型外形设计、倾斜10°的上层建筑外壁、刷上吸波油漆涂料的舰体等一系列隐身措施，使该级舰的雷达反射面积比传统设计减小60%，获得了良好的隐身效果。

组合干扰

组合干扰是把上述各种干扰进行多种组合，不但几种有源干扰可以适当组合，而且有源干扰和无源干扰也可以组合使用，以发挥最佳的干扰效果。例如美国 AN/ALQ99D和AN/ALQ99E干扰机的有效功率达10 千瓦，能有效干扰工作在30兆赫～18吉赫频域和200～300千米距离范围内的全部预警、测高、引导、监视、炮瞄和制导等海用雷达；它们与 AN/ALE43舰载机箔条切割投放器、AN/ALE40箔条与曳光弹发射装置等多种性能优良的无源干扰设备配合使用，在海湾战争中取得了良好的效果。 海军雷达反侦察雷达反侦察的任务是要使我方雷达信号不被或难于被敌方侦察接收机截获和识别，即使被敌方识别了也不易被复制。ズ＞雷达反侦察的方法主要有：

(1)平时把主要雷达隐蔽起来，只在战时使用它，并尽量缩短舰载雷达的开机时间。
(2)雷达信号设计中应采用不易被敌方侦察接收机识别的伪噪声信号，包括脉冲调频信号、脉内伪随机编码信号和伪随机重复频率信号等。
(3) 采用低截获概率技术。该项技术可降低敌方侦察接收机的作用距离与我方雷达作用距离的比值(即截获概率)，使敌方侦察接收机在我方雷达探测目标的作用距离之外不能截获我方雷达信号。例如，荷兰的PILOT导航与对海搜索雷达就是这种低截获概率雷达。该雷达采用调频连续波发射方式，虽然其输出功率仅为1毫瓦～1瓦，但作用距离则与常规雷达的大致相同，并具有优良的低截获概率的“寂静”或“隐蔽”的特征。
(4)采用频率捷变方法。采用随机快速跳频是雷达反侦察的一种重要和有效的手段。现代干扰机频率瞄准所需的脉冲数愈益减少，至90年代初，干扰机性能水平已提高到在1～3个脉冲内就能完成频率引导。但是，只要雷达的跳频速度足够快(如脉间跳频)，跳频范围足够宽，干扰机要对雷达实施侦察和跟踪干扰是很困难的。
(5)采用双基地或多基地工作体制或无源定位方式。采用双基地或多基地工作体制时，由于我方雷达的发射和接收基地分设两处，敌方侦察接收机只能截获和跟踪来自我方雷达发射站的信号，而对设在舰上的雷达接收站既无法侦察，更谈不上干扰。假如把我方雷达发射站设置在卫星或空中飞行的舰载机或严密防卫的后方海军基地，无疑，将大大增强我方雷达发射站的反侦察和反对抗的能力。采用无源定位方式则是通过诱发敌方目标开动干扰机或利用该目标本身辐射的电磁信号，来确定该目标的各参数，以防止我方雷达被侦察。

海军雷达反对抗
雷达反对抗即雷达抗干扰。其技术措施分为两大类：一类是在敌方干扰进入我方雷达接收机之前尽量排除它、削弱它，并提高有用信号电平；另一类是在敌方干扰进入我方雷达接收机之后，利用干扰信号与有用信号在波形、频谱等结构上的不同加以区别，达到抑制干扰、从干扰背景中提取敌方目标信息的目的。ズ＞雷达反对抗的措施主要有：

(1)功率对抗。提高雷达反干扰能力的最简单的方法是尽可能增加发射能量。在峰值功率一定的条件下，为了得到较高的平均发射功率，需要采用脉冲压缩方法，即发射宽脉冲信号，在接收和处理回波后，输出窄脉冲信号。这样，既增大了雷达作用距离，又提高了雷达分辨力。
这种方法具有一定的反欺骗性意大利正在研制的舰载EMPAR相控阵雷达。有源干扰的能力。
(2)单脉冲角跟踪。单脉冲雷达可根据从单个脉冲回波中所提取的信息来确定被检测到的信号源的角位置，所以它使得许多用于干扰波束顺序扫描雷达的雷达对抗技术几乎完全失效。
(3) 脉冲重复频率捷变。这是一种用于降低近距离上假目标干扰效能的雷达反干扰技术。脉冲重复频率发生变化或抖动的雷达可使非人为的周期外反射回波和电子干扰系统发出的周期反射回波信号抖动，从而识别出这些信号是假目标。电子干扰系统除非预先能确定雷达的脉冲重复频率抖动的周期特性或使其自身位置处于它要干扰的雷达和所保护的真目标之间，否则很难使假目标干扰奏效。
(4)动目标显示、动目标检测及其与频率捷变的兼容。动目标显示是一种利用运动目标回波信号的多普勒频移来消除固定目标回波的干扰而使运动目标得以检测或显示的技术。动目标检测则是在动目标显示基础上发展起来的技术，它可在频域上分离开有用目标和杂波，降低背景杂波的干扰。这两种技术是对抗无源干扰的有效措施。但是，现代雷达对抗中经常出现箔条干扰与瞄准式噪声调频干扰同时使用的情况，这就需要同时运用动目标显示(或动目标检测)和频率捷变来抵制上述两种干扰。目前已经研究出较为典型的兼容方式有：脉组频率捷变沧槟诙目标检测；随机频率捷变餐频动目标显示；四脉冲系统；脉内分集－脉组动目标检测等。
(5)超低旁瓣天线、旁瓣匿影和旁瓣对消。设计超低旁瓣天线是为了使雷达在旁瓣方向上被探测的概率为最小。采用超低旁瓣天线的雷达可实行空间选择，将干扰限制在主瓣区间；在其他角度范围内，雷达可正常工作，并可测定干扰机的角度信息，进而利用多站交叉定位技术来测出干扰机的距离数据。旁瓣匿影也是一种对付旁瓣干扰的技术。它使用一部其增益小于主天线的主瓣增益而大于主天线的旁瓣增益的辅助天线。比较主、辅两部天线各自接收机的输出信号：如果主天线接收机的信号较大，那就是天线对准目标时的信号，它经过选通进入信号分析电路；如果辅助天线接收机的信号较大，那就是从旁瓣进入的信号，它不被选通而到达不了信号分析电路。但是，上述旁瓣匿影技术无法对付连续波或噪声干扰，这时就需要采用旁瓣对消技术。其做法是：对主、辅两路接收机中的信号加以检测，如果辅助天线接收机的信号功率电平较大，就要进行对消处理，即将干扰信号的幅度和相位经由对消反馈电路在一个闭合回路中加以调整，使干扰信号在主接收机信道中达到最小。
(6)相控阵体制。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，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，因而能非常有效地对付先进的综合性电子干扰。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。
当代具有很强反对抗能力的海军雷达包括美国“弗莱克萨”三坐标相参火控雷达、英国“梅萨”多功能电扫自适应雷达和法国“阿拉贝尔”多功能相控阵火控雷达等。美国“弗莱克萨”雷达的主要特点是利用计算机根据各个目标回波信息最大的原则，实时自适应改变雷达波形(共有14000多种波形变换)。这种实时分配跟踪，加上多普勒波形处理等特点，使该雷达具有良好的电子抗干扰和抗杂波性能。英国“梅萨”雷达的核心技术是实时自适应数字波束形成技术，其主要优点在于能使该雷达抑制多达15个干扰机的干扰，并利用附加的超分辨技术确定敌方干扰机(即目标)的位置。法国“阿拉贝尔”雷达之所以具有很强的抗干扰和抗杂波的能力，是因为：首先，其天线具有很低的旁瓣电平且装有旁瓣匿影或旁瓣对消的附加通道以及对干扰源的跟踪可实现天线方向图自适应调零；其次，该雷达在收发机中，采用栅控行波管来获得波束的灵活性，还通过脉间和脉组间频率捷变来实现完善的捷变频，其多个接收通道能确保监视和跟踪测量及电子抗干扰处理；再则，其先进的数字信号处理机可完成脉冲压缩、多普勒滤波和恒虚警率处理等多种功能。

21世纪展望
未来海军电子战系统发展趋向

(1)研制舰载先进综合电子战系统(AIEWS)。美国在舰载AN/SLQ－32综合电子战系统的基础上正研制跨世纪的AN/SLQ－54舰载综合电子战系统，该系统的工作频谱由 2.5～18吉赫扩展到光、热和红外范围。它采用先进的计算机，把侦察、告警和干扰各部分有机地组合起来，能迅速截获威胁信号，准确测定参数并及时加以识别，还能同时对许多不同的威胁施以多种形式干扰(包括有源干扰和无源干扰)；它将适应未来的高密度和异常复杂的射频电磁环境，可为舰船作战系统提供所需的分层电子防御，将对21世纪海军雷达电子战产生深远的影响。
(2)开发海军一体化电子战C3I(指挥、控制、通信和情报)系统。电子战C3I系统是下世纪的海军雷达电子战的关键技术和设备。根据其功能和使命，它可分为：
·单舰级平台电子战C3I系统(与火炮、导弹等武器实施软、硬杀伤结合的一体化舰载作战系统)。
·海上编队级战术性电子战C3I系统。
·海区级战役性电子战C3I系统。
·国土防御作战体系级战略性电子战C3I系统。
(3) 发展更先进的电子战天线技术。这种电子战天线应比雷达天线的发射频率更宽、角度覆盖范围更广并具有多波束功能。它要解决空间覆盖和高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。
(4)发展更先进的电子战信息处理技术。这包括频率捷变与滤波技术、识别与分类射频技术、自适应阵列处理与频率快速综合技术、数据处理与融合技术、图像处理技术以及专家系统与人工智能技术等。美国计划在新世纪到高2个数量级以上，并将重点开发超高速集成电路、声表面波、电荷耦合和布喇格等新器件以及高级语言编程模块化软件技术。英国则在成功研制用于瞬时测频接收机的极坐标鉴频器这种新型微波器件的基础上，力求进一步改善其对截获信号直接检测和瞬时测频的性能。

未来海军雷达系统反对抗发展趋向

(1) 在海军雷达系统中配备自动侦察与计算装置和反辐射导弹告警系统。自动侦察与计算装置能自适应地复合运用雷达的各种反干扰技术，使反干扰效果最佳化。反辐射导弹告警系统则利用多普勒效应对反辐射导弹回波信息的检测，进行自动告警，并自适应采取应急对抗措施，如雷达关机、迅速投放干扰欺骗诱饵、控制火力进行拦截等。它对反辐射导弹的发现距离应达到40～60千米左右，并向制导雷达和诱饵引偏系统提供击落反辐射导弹之前所需的30～60秒预警时间。
(2) 发展舰载多功能相控阵雷达。相控阵雷达利用其波束的灵活性和自适应扫描功能，可根据反干扰需要来实施“功率管理”。美国AN/SPY－1系列雷达是目前世界上最先进的舰载多功能相控阵雷达。它的最新改进型AN/SPY－1D(V)雷达现正在进行陆上试验。该雷达一方面将极大改善雷达系统在世界范围典型的海岸杂波密集的环境中捕捉低空、高速目标的性能，另一方面将大幅度增强雷达抗欺骗式电子干扰的能力。它是21世纪可能出现的最先进的欺骗式干扰机的克星。
(3)研制舰载超视距雷达和双基地雷达。舰载地波超视距雷达不仅能提供早期预警，而且在对付隐身目标和反辐射导弹方面都具有潜在的效能。英国海军最近在 “伦敦－德里”号护卫舰上对地波超视距雷达所作的试验表明，该雷达能超视距发现掠海反舰导弹，其探测距离为常规雷达的2～3倍。美国则把舰载超视距雷达体制和双基地雷达体制结合起来，采用发射天线和发射站为岸基而接收和信号处理系统为舰载的收发分置方案。这种结合体制的雷达具有高度的隐蔽性和安全性，在反隐身、抗反辐射导弹和抗电子干扰等方面具有明显的优势。
(4)开发毫米波雷达和等离子雷达。毫米波雷达因其波段介于微波和红外之间，因此兼备微波雷达所具有的良好的全天候探测能力和红外探测系统所具有的近程高分辨力的特点。它的波束窄、频带宽、抗干扰能力强，且目前的技术发展远远领先于电子干扰技术的发展。等离子雷达则是利用电离等离子体的超导特性来反射雷达波束。等离子雷达可在十亿分之一秒内重新定向，改变所监视的目标，而传统雷达约需1～10秒。该雷达体积小、功率大，且不必安装传统雷达的抛物面天线；它能以几乎无限快的速度跟踪来袭的导弹等目标，并可进一步提高雷达和舰艇的隐身性。美国海军正在开发的“快镜”(AgileMirror)雷达就是这种等离子雷达。
(5)实施雷达组网和传感器数据融合。多部雷达组网可根据敌情主动控制网内各雷达系统的工作状态，实现雷达群合作反干扰工作方式，如随机闪烁式开机、多机接收、假发射机引诱而低截获概率的真发射机在掩护下工作等。舰载雷达最有发展前途的组网方案是超视距雷达、预警机和常规舰载雷达组网，以构成一个远、中、近程和高、中、低空互为补充的一体化探测网。为了弥补雷达系统的不足，把雷达和声纳、红外、光电探测等多种传感器设备结合起来，组成多信息综合抗干扰系统。多传感器的数据融合和信息共享将使海军雷达防御系统能更好地判明目标的性质和意图。
综上所述，21世纪世界海军雷达电子战将在作战范围更广泛和深入、作战方式更激烈和多变以及设备技术更先进和复杂的层次上进行，这个发展趋向是不言而喻的。

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1　引言

　　舰载雷达自从30年代问世以来，一直受到各国海军的极大重视，经过60多年的发展，其技术性能和作战性能得到显著提高，已成为舰载武器系统的重要组成部分之一，是海上信息战的重要信息来源，担负着警戒、跟踪、火控、导航、舰载机的引导以及气象探测等多项任务。舰载雷达性能的优劣直接影响舰艇的作战能力，影响整个作战进程，甚至决定战争的胜负。随着作战要求的不断发展变化、雷达技术自身的进步和发展、基础器件及有关学科的革新与进步，促使舰载雷达采用一系列新体制、新技术，提高其性能和抗干扰、抗反辐射导弹、抗低空突防、反隐身的能力，提高探测信号的信息量并从回波中提取尽可能多的有用信息，提高信息处理的能力和自动化程度，向多功能、高分辨率、自适应方向发展。
　　精确制导反舰导弹及其它反舰武器对舰艇的饱和攻击和舰艇执行对岸作战任务的趋势日益增加，是对舰载防御系统的严峻考验，促使舰载防御系统发生变革。为了提高舰艇的作战能力、生存能力，舰载雷达必须采用一体化、综合设计，实现多功能化。舰载多功能相控阵雷达是舰载雷达发展过程中的一项重大成就，将成为舰载雷达发展的主流。

2　作战环境及舰载多功能雷达

　　未来的海战将是海空一体化的多维空间立体战，不但有水下、水面及空中硬杀伤兵器在有形空间展开的火力战，还有信息获取传感器与“软杀伤”兵器在无形空间展开的信息战。对舰艇的攻击将采用立体化、大纵深、多方向、多批次、多种作战平台、多种武器的高密度饱和攻击，以彻底摧毁其防御能力为战术。反舰导弹等精确制导武器的大量使用改变了以往海战中的攻防结构，扩大了交战的空间，交战双方相距很远时，就可以用导弹相互实施攻击。冷战结束后，美国及欧洲等国对舰艇提出对岸作战任务的新要求，对岸作战的环境与海战的环境有很大的不同。对岸作战中，舰艇将受到各种陆基武器的攻击，舰载雷达会遇到空中、地面和水面多杂波环境，大量的未知信号以及由于靠近陆地而引起的局部不规则传播等都将严重影响舰载雷达性能的发挥。
　　反舰导弹可以从水面舰艇、潜艇、作战飞机上发射，它们多采用隐身外形，射程越来越远，速度越来越快，智能化程度高。有掠海飞行的导弹（高低角接近于 0°）、跃升导弹（高低角约为3°～30°）、空中发射的巡航导弹（高低角约为20°～60°）、战术弹道导弹（高低角约为50°～70°）。尤其是掠海飞行导弹和高空俯冲导弹的威胁更大，二者均利用了雷达的扫描盲区。例如，法国生产的“飞鱼”属于掠海飞行的反射导弹；“高台跳水员”属于高空俯冲导弹，使舰艇不知道其来自何方便钻进舰艇的烟囱中。反舰导弹已发展了许多制导方式，例如雷达制导、被动制导、红外制导和激光制导等，并将不同的制导方式复合在一起形成复合制导导引头，例如雷达加红外复合导引头、主动雷达加被动雷达复合导引头等。反舰导弹的末制导距离很短，一般多在距离目标15～20km处，甚至更近的距离才打开寻的头，致使被攻击舰艇从发现导弹到实施干扰、进行拦击的反应时间很短，对水面舰艇构成严重威胁。水面舰艇对反舰导弹的防御已成为其主要的防御任务。
　　飞机的低空和超低空突防以及隐身化，同样对水面舰艇构成严重威胁。隐身飞机的雷达反射面积很小，缩短了雷达对它的发现距离，增加了对舰艇攻击的突然性。超低空突防飞机使雷达照射它时产生镜像反射，干扰雷达的正常回波，造成在速率和距离上的误差，增加了雷达对它探测的困难，使舰载防御系统没有足够的时间对其进行拦击。
　　舰载防御系统分编队防御系统和单舰防御系统，防御层次分为：远程防御、区域防御和近程点防御。远程防御的纵深范围为185～400km，仅在航空母舰编队有。在远程防御范围，由舰载预警机发现、跟踪目标，舰载攻击机、战斗机和电子战飞机拦击来袭目标。区域防御的纵深范围一般为45～185km，由舰载电子干扰设备在敌方发射反舰导弹前，干扰敌方跟踪雷达；由区域防空导弹攻击来袭的攻击机、战斗机和反舰导弹。近程点防御的纵深范围是45km以下，使用近程导弹反导系统和近程火炮反导系统击毁来袭的反舰导弹，使用有源干扰机和无源干扰设备破坏反舰导弹导引头的正常工作，致使反舰导弹无法攻击舰艇。舰载雷达是根据舰艇的作战任务和防御要求来配置的，一般是针对不同的防御层次配置相应的警戒雷达、跟踪雷达和制导导弹的照射雷达。按功能来分，舰载雷达除警戒雷达、跟踪雷达和制导导弹的照射雷达外，还有火炮控制雷达、导航雷达和舰载机着舰引导雷达。从而导致现有的大多数舰载防御系统往往采用3～4种不同功能、功能单一的多部雷达完成预警、搜索、跟踪、目标指示以及火控照射等功能，对空袭目标的拦截要经几部雷达交接，一般从警戒雷达发现目标到导弹发射出去要持续几十秒钟，火力转移时间是5秒钟，时间较长，反应速度慢。并且，现在舰载雷达多为机械扫描的雷达，其方位机械转速现在最大只有60转/分，天线波束不能在全空域捷变，完成对多目标的跟踪和同时制导多枚导弹的任务非常困难。单舰上的雷达配置过多，容易导致各种不同雷达之间的相互干扰，甚至无法同时工作，严重影响防御系统的作战效能，英阿马岛战争中被击沉的谢菲尔德号驱逐舰就是一例。因此，配置多种功能单一舰载雷达的防御系统难以对付全方向的饱和攻击。
　　海战模式及作战环境的变化对舰艇的防御能力和作战能力提出了更高的要求。面对全方位、高密度的饱和攻击，要求舰载防御系统：反应时间要短，火力转移要快，能同时对付多个目标，而且拦截远界要大，近界要小，尤其要有低至海面的拦截高度。要有远距离发现敌目标、攻击敌目标的能力，并且具有全方位攻击多批目标的能力。作为舰载作战系统重要组成部分的舰载雷达必须进行根本改进才能满足上述要求。要求舰载雷达的反应时间要短，能同时实施搜索和跟踪任务，并实现对多目标的跟踪和制导多枚导弹，适应饱和攻击的复杂环境。这就需要在舰艇有限的空间和有限的重量范围内，将搜索功能、跟踪功能和武器制导功能综合起来，形成舰载多功能雷达。
　　随着相控阵技术、信号处理、计算机技术的发展及数字移相器的引入，使同时实施目标搜索、多目标跟踪和武器制导的舰载多功能雷达成为现实。尤其固态功率器件、移相器、微波集成电路及固态有源收发组件的发展和成本的下降，极大地推动了舰载多功能相控阵雷达的发展，使舰载多功能相控阵雷达成为发展的主流。
　　舰载多功能雷达就是将搜索功能、跟踪功能和武器制导功能综合为一体的雷达，主要用于区域防御和近程点防御。其任务一般为：①警戒：高速地平线搜索、高仰角搜索、近距离海面搜索、海面成像、中距离搜索、远距离搜索；②多目标跟踪：空中多目标跟踪、海面多目标跟踪、高仰角目标跟踪、目标分类与识别；③ 多通道武器制导：制导导弹拦击高空俯冲导弹、导弹的中段及末端制导。一部舰载多功能雷达能代替多部功能单一的雷达，减少了舰艇上雷达的数量，解决了以往众多舰载雷达相互干扰和反应时间长的问题。由于舰载多功能雷达采用相控阵体制，其优点有：功率孔径积大，反应快、数据率高，容易实现功率管理、时间管理和频率管理，控制工作方便，波束能自适应抗干扰，容易实现低截获概率（LPI），电气性能稳定、可靠性高、可维护性好。其缺点是：结构复杂，体积、重量大，成本高。

3　舰载多功能相控阵雷达的发展状况

　　舰载多功能相控阵雷达分为多功能无源相控阵雷达和多功能有源相控阵雷达。有源相控阵雷达是在天线阵面上装入许多由固态放大器与移相器组成的收发组件，天线不仅利用移相器控制电磁波的辐射方向，而且还具有放大信号的作用，故被称为有源相控阵雷达。有源相控阵雷达的固态放大器与无源相控阵雷达的行波管发射机相比，可靠性和稳定性要好得多，即使有5％的收发组件出现故障，也不会影响雷达的性能和功能。无源相控阵雷达的行波管发射机出现故障时，整个雷达就不能工作。有源相控阵雷达克服了行波管发射机的功率限制问题，可以有更远的作用距离、更短的驻留时间，从而实现高数据率，抗干扰的性能也可以得到改善。因此，有源相控阵雷达是舰载多功能雷达的发展方向。

3.1　AN/SPY-1

　　美国的AN/SPY-1是舰载多功能无源相控阵雷达的典型代表，是“宙斯盾”（Aegis）区域防御武器系统的核心。“宙斯盾”武器系统是一种反应快，能把标准导弹SM-2发射到空中和海面目标的高性能防空作战系统，也是美国海军第一个能对饱和攻击作出全自动响应的武器系统，可以提供80年代和90 年代乃至2000年以后的宽域面空和面面防御。采用远程巡航导弹和增程面空导弹时，可提供攻击海面目标的能力。其特点是反应快、火力猛、生存能力强、可靠性高、覆盖范围大。
　　AN/SPY-1由洛克希德.马丁公司研制，1983年服役，有4个八边形固定阵面，在尺寸为3.65×3.65m的每个阵面配置4352个铁氧体制作的移相器，发射机采用行波管。
　　AN/SPY-1工作在E/F波段（2～4GHz），可提供方位360°、仰角90°的覆盖范围，作用距离370km，脉冲发射功率在5MW以上。它由天线单元、发射机单元、信号处理单元、控制单元和辅助单元组成，能对空中和海面目标进行自动搜索、可跟踪200个目标，并制导多枚导弹对18个目标交战，具有较强的抗干扰能力。它所控制的武器主要是标准导弹SM-2，也可控制增程面／面巡航导弹及舰载火炮。
　　AN/SPY-1有四种型号： AN/SPY-1A、AN/SPY-1B 、AN/SPY-1D和AN/SPY-1F。AN/SPY-1B是AN/SPY-1A的改进型，采用新型移相器，用微带馈电，降低了天线旁瓣电平，提高了信号处理能力，增强了抗干扰能力。AN/SPY-1D是在AN/SPY-1B基础上改进而成的，采用集中式发射机，提高了信号处理能力，修改了计算机程序，采用新器件，使体积、重量和成本下降。AN/SPY-1F是护卫舰使用型，缩小天线尺寸，减轻重量。AN/SPY-1A装备从CG-47型到CG- 58型的“提康德罗加”（Ticonderoga）级导弹巡洋舰15艘。AN/SPY-1B装备从CG-59型到CG-73型的“提康德罗加”级导弹巡洋舰12艘。AN/SPY-1D装备从DDG-51型开始的“阿利.伯克”（Arleigh Burke）级导弹驱逐舰22艘，日本4艘导弹驱逐舰和西班牙4艘F-100护卫舰也装备AN/SPY-1D。AN/SPY-1F是护卫舰型，澳大利亚、土耳其和韩国等均有可能选用该型雷达。
　　AN/SPY-1D的改进型AN/SPY-1D(V)正在研制中，其目的是提高对海岸探测的性能，能在密集的干扰和地面杂波环境中获得清晰的战场图像，增强对岸作战能力。AN/SPY-1D(V)主要改进了信号处理器，增加了一个跟踪初始化处理器，改进了计算机程序。
　　洛克希德.马丁公司正在研制的AN/SPY-2是远程多功能有源相控阵雷达，工作在E/F波段，功率孔径大、分辨率高，能完成AN/SPY-1的全部功能。

3.2　APAR

　　APAR（Active Phased Array Radar——有源相控阵雷达）始于1993年，由荷兰、德国和加拿大联合研制，1994年列入荷兰、德国和西班牙“三国护卫舰合作”(TFC)计划，是 “防空战系统”（AAWS）的一部分。西班牙后来退出该项计划，选用AN/SPY-1D。计划于2001年进行海上试验，在2002～2003年进行系统最后鉴定，用于装备荷兰的LCF护卫舰、德国的F-124护卫舰、加拿大的“城市”（City）级护卫舰。该雷达的研制工程由荷兰的Signaal公司总负责，并承担天线和数据处理单元设计，TNO-FEL物理与电子实验室负责提供技术支持。德国的DASA公司负责研制雷达信号波形产生器和信号处理单元， Northern Telecom公司研制收发组件。加拿大的Thomson公司负责跟踪管理单元，洛克希德加拿大公司负责天线界面、波束控制及监测部分，Com Dev和Stork公司研制开关阵、系统冷却单元和供电单元。从工程的开始，整个雷达系统就表现出先进性，包括传感器数据融合和情报功能管理。
　　APAR由天线单元（4个固定阵面）、雷达波形产生器（4个）、导弹波形产生器（2个）、信号处理单元（4个）、数据处理单元（4个）、跟踪与管理单元（2个）电源单元（4个）、冷却单元（4个）。每个天线的阵面的直径为1m，其上安装3200个5W的砷化镓收发组件，每秒可产生500多个在120° 范围扫描的笔形波束。有故障的收发组件数不超过5％，就不会对性能产生明显影响。导弹波形产生器用于目标照射和导弹制导。
　　APAR工作在I 波段（8～10GHz），覆盖方位360°、仰角70°的范围，探测距离为150km，水平搜索的距离为75km。其功能有地平线搜索、海面和空中搜索，能同时跟踪250个目标，同时控制32枚半主动导弹（其中16枚处于末端制导阶段），可以控制火炮对水面目标作战，具有对战术弹道导弹的防御能力。采用新的杂波滤波技术，提高对隐身掠海目标的探测能力；采用自适应波束控制，增强抗干扰能力；采用超分辨技术，具有目标识别能力。它可以控制的武器有海麻雀（Seasparrow）RIM-7P、标准SM-2 BlockIIIA、发展型海麻雀（Evollved Seasparrow Missile）ESSM。
　　除了荷兰、德国和加拿大三国的护卫舰装备APAR外，土耳其、韩国和澳大利亚等也有意选用APAR。Signaal公司正在寻求APAR的轻便型，采用3个阵面，减小体积、重量，适合于控制ESSM导弹、RAM导弹和火炮。

3.3　Sampson

　　8个北约国家共同研制通用护卫舰计划（NFR90）失败后，英国、法国和意大利于1992年合作，开始“地平线”（Horizon）新一代通用护卫舰（CNGF）计划，而舰载武器及多功能雷达由各国自己开发和装备。Sampson是用于英国“地平线”新一代通用护卫舰计划的多功能雷达，由英国国防研究所(UK Defence Research Agency)与西门子.普莱赛（Siemens Plessey）公司研制，在MESAR（Multifunction Electronically Scanned Adaptive Radar——多功能电扫描自适应雷达）基础上开发，1998年签署全尺寸工程研制合同，计划于2003年装舰试验，将是英国舰载主力防空导弹系统的一个重要组成部分。
　　为了支持“海标枪”（Sea Dart）舰空导弹的换装，1977年提出了MESAR概念，1982年由英国国防研究所与西门子.普莱赛公司开始研制，1988年制造出第一部小功率、具有自适应形成波束能力的MESAR有源阵。1990年开始第二阶段工作，增加了数字脉冲压缩、实时控制软件和硬件，能同时对付12部干扰机的干扰，到 1993年结束。1994年开始研究应用高分辨多普勒波形实现目标识别，1995年开始研究MESAR2用于弹道导弹防御(BMD)。MESAR是一个试验项目，目的是研究有源相控阵雷达在舰上的应用。
　　Sampson采用有源双阵面旋转天线，天线转速为30转／分。每一阵面上安装2500 个输出功率为10W的收发组件，向空间辐射25kW功率。每4个发射模块有1个散热器，有3台风扇采用闭环强制风冷系统进行冷却，冷却气流从甲板下面通风，以便将舰艇的外部热特征降低到最小。此雷达由天线单元、2个预调制器机柜、2个波束形成机柜、信号处理机柜、跟踪/控制机柜、数据接口单元、天线控制单元和2个雷达控制单元组成。
　　Sampson工作在E/F波段，探测距离在250km以上，跟踪目标数量多达500～1000个。支持点防御和区域防御系统，能实现远程搜索、中程搜索、海面成像、高速地平线搜索和跟踪、多目标跟踪、多信道火控，可以制导12枚导弹，能自适应海面和海岸环境，具有较强的抗干扰能力。它控制的武器是 Aster30导弹，可以通过增加I波段照射器控制海麻雀RIM-7P、标准SM-2 BlockIIIA和发展型海麻雀ESSM。
　　Sampson性价比很高，有较大的升级潜力：宽带提供目标识别、发射波束零点调整抗反辐射导弹攻击、可变数据率和杀伤评估。

3.4　EMPAR

　　EMPAR（European Multifunction Phased Array Radar——欧洲多功能相控阵雷达）用于意大利“地平线”新一代通用护卫舰的点防御导弹系统（SAAM/I）,由意大利阿莱尼亚（Alenia）公司与英国GEC-马可尼(GEC-Marconi)公司从1986年开始联合研制。试验样机已于1996年7月安装在意大利海军的“龙骑兵” （Carabinieri）试验舰上进行海上试验，实用型EMPAR计划在2002年左右投入生产，目标是于2006年将其装备到第一艘意大利新一代通用护卫舰上。法国“地平线”新一代通用护卫舰也极有可能装备EMPAR。
　　EMPAR是无源相控阵雷达，试验型采用旋转单面无源阵列天线，天线转速为60转/分，采用行波管相参发射机，有一个自适应阵列信号处理器和一个数字脉冲压缩器。天线阵面尺寸为1.5×1.5m，垂直倾斜30°安装。天线阵面上安装2160个移相器，波束宽度为2.5°，可以对天线正面方位90°(- 45°～+45°)、俯仰120°(-60°～+60°)的空间范围扫描。实用型EMPAR将采用旋转两面无源阵列天线。
　　EMPAR工作在G波段(4～6GHz），发射功率为120kW，对导弹（雷达截面积为0.1m）的探测距离为50km，对飞机（雷达截面积为 10m）的探测距离为120km，对低空飞行导弹的探测距离为23km。显示器上能显示300个目标，能跟踪168个优先级较高的目标，可以制导武器对其中的50个目标作战。它控制的武器主要为Aster15导弹和Aster30导弹。

3.5　ARABEL

　　ARABEL是无源相控阵雷达，用于法国舰载和陆基点防御导弹系统（SAAM/F），由法国汤姆逊-CSF(Thomson-CSF)公司于1988 年开始研制，样机已在法国海军试验舰“奥列龙”号上进行了全面的试验，第一部实用型计划于1999年装备在“夏尔.戴高乐”号核动力航空母舰上。 ARABEL也可以装备于其它舰艇（包括改进的“拉斐特”级护卫舰），装备法国“地平线”新一代通用护卫舰的可能性比较小。
　　ARABEL 采用旋转单面无源阵面天线，天线转速为60转/分。试验型的天线阵面上安装4000个移相器，实用型采用Radant透镜天线进行波束控制，移相器数目减少到100个左右，极大地降低了成本。天线垂直倾斜30°安装，波束宽度为2°，俯仰扫描范围为70°。
　　ARABEL工作在I波段，发射机的频率可在10％的频段上跳变，可同时完成对多目标的搜索、跟踪及导弹制导。对雷达截面积为0.1m目标的探测距离为50km，对较大目标的探测距离为 100km。它能监视120个目标，可以跟踪其中的60个目标，能制导导弹同时对10个目标作战，制导的武器为Aster15导弹。

3.6　其它型号

　　FCS-3多功能有源相控阵雷达是日本防卫厅技术研究本部开发的新一代点防御系统的一部分，用于装备海上自卫队的护卫舰，由三菱公司于1986年开始研制。此雷达采用固定四面有源阵天线，每个阵面的尺寸可能为1.6m×1.6m，控制的武器为海麻雀RIM-7P和发展型海麻雀ESSM。
　　台湾中山科技研究院在美国的援助下研制“长白”防空系统，此系统类似于“宙斯盾”武器系统，采用“天弓”一号垂直发射导弹，计划装备新设计的PFG- 2II型护卫舰。“长白”相控阵雷达是“长白”防空系统的一部份，工作在E/F波段，采用六边形四面固定阵天线，作用距离为500km，可同时实现对多目标的搜索、跟踪及导弹的制导。
　　“空中观察哨”是俄罗斯舰载多功能相控阵雷达，1987年装备于“巴库”号航空母舰，其后也装备于新型航空母舰“第比利斯”号。此雷达采用固定四面阵天线，每个阵面为边长是5m多的正方形，在舰桥的四周各安装一个阵面，制导垂直发射型防空导弹SA-N-9。

4　结束语

　　舰载多功能相控阵雷达将发挥越来越重要的作用，是区域防御和近程点防御的核心。目前已经服役的舰载多功能相控阵雷达是无源相控阵雷达，为了降低成本，甚至采用旋转相控阵天线。在方位360°的覆盖范围，旋转阵面天线雷达的性能要比固定阵面天线雷达的性能差，无源相控阵雷达的性能不如有源相控阵雷达的性能好。由于具有性能稳定可靠、作用距离远、抗干扰能力强等特点，舰载多功能有源相控阵雷达是未来舰载雷达的发展方向。

pingp

【摘要】子具特的作方式，高速的作效能，?V泛的作任?淖鸫r，代重大因素之一。

子的意

名思，子是利用子性能的，但通信、航、炮火指、?б入m子系，?K不於子的。子最要的解，就是利用子技?橙怂秒幽芰Φ囊环N新型作方式。子的器材只作欺、干、抵消人的子能力之用，?K不?氖?的破，也不人的任。

第一次世界大以?恚苍陔鹬

pingp

http://radarproblems.com/

英语的雷达原理，懂三角函数和极坐标就够了

teamark

很好的文章$加油$