1、雷达分类介绍岸防雷达 coast defence radar 用于对海防御探测和岸防武器控制的雷达。是岸防作战指挥控制系统的组成部分。包括海岸警戒雷达、岸舰导弹制导雷达和海岸炮炮瞄雷达等。它具有较好的抗海浪杂波干扰的能力。其安装形式有固定式和机动式两种。固定式安装在永备工事内,或用气球悬空;机动式安装在车辆上。海岸警戒雷达一般设置在海岸和岛屿的高地上,以增大对海面和低空目标的探测距离。 弹道导弹跟踪雷达 ballistic missile tracking radar 一种远距离跟踪雷达。用于跟踪洲际导弹、中程导弹和潜地弹道导弹,连续测定其坐标和速度,识别真假弹头,并精确预测其未来位置,测定其
2、轨道,制导己方反弹道导弹导弹攻击目标。也用于弹道导弹试验的靶场测量和鉴定。它是反导弹武器系统和靶场测量系统不可缺少的组成部分。 按其用途分为:导弹截获雷达,是一种多功能电扫描雷达。它依据预警信息搜索、截获来袭导弹,跟踪和识别目标,计算出来袭导弹的轨道和己方反弹道导弹导弹的拦截弹道,对远程反弹道导弹导弹进行初制导,并给导弹阵地雷达指示目标。如苏联的一种导弹截获雷达,天线阵面高 120 米,宽 150 米,外形为 A 形结构,有前后两个阵面。收发阵结构相似且分开设置,可双向发射或接收,作用距离为 2800 公里。导弹阵地雷达,有单脉 冲和相控阵两种体制,主要用于跟踪和识别来袭导弹,并制导己方反弹道
3、导弹导弹攻击目标。它采用灵活的信号波形和数字信号处理机,根据目标群再入大气层的减速特性、目标大小、速度和尾流特性等,从假目标中识别出真弹头。一个四阵面的相控阵导弹阵地雷达,可全向搜索、跟踪和处理上百个目标,制导多个反弹道导弹导弹拦截多个来袭弹头。导弹目标特性测量雷达,是远程相参单脉冲雷达,主要用于测量、记录目标轨迹和回波特点,并从中推算出目标的动力学特性和物理特性。它采用灵活的信号波形,多种极化形式的天馈线,能进行速度分辨和跟踪,有较高的分辨力,常用多频段进行目标特征测量,给出目标尺寸大小、尾流特性和进行形体分析。如美国的 ALCOR 型雷达,工作频率为 5665 兆赫,信号带宽为 500 兆
4、赫,距离分辨力为 0.5 米,可独立分辨出目标上各个散射中心,推算出近似的目标外形。精密跟踪测量雷达,是弹道导弹外弹道的测量雷达。担负靶场航区安全、火箭推力评定、火箭级间分离、多弹头相对位置及再入落点测量等任务。有时多部精密跟踪雷达组成雷达链,用跟踪信标的方法来测量远程导弹的弹道。如美国的 AN/FPS-16型雷达,工作在 5 厘米波段,测角精度 0.1 密位,测距误差 1.5 米,测速(径向速度)误差 0.05 米秒。信标跟踪距离大于 10 万公里。 弹道导弹跟踪雷达在 20 世纪 40 年代后期开始使用,最初,采用圆锥扫描体制。 50 年代中期,研制出单脉冲精密跟踪测量雷达。60 年代中期
5、,在靶场使用了反导弹试验性相控阵雷达,60 年代后期,出现了宽带波形的目标特性测量雷达。70 年代以后,加强了导弹阵地雷达识别技术的研究。发展趋势是:采用自适应环境变化的信号波形,提高对小目标检测和在杂波干扰中检测目标的能力;采用宽带波形获得距离、速度的高分辨力,进行目标物理特性分析;采用多站雷达体制,以提高测定目标坐标的精度;进一步改进信号处理系统;加强识别技术和识别算法的研究等。弹道导弹预警雷达 ballistic missile early-warning radar 一种远距离搜索雷达。用于发现洲际、中程和潜地弹道导弹,测定其瞬时位置、速度、发射点和弹着点等参数,为国家军事指挥机关提供
6、弹道导弹来袭的情报。也用于担负空间监视和人造地球卫星等飞行器编目的任务。弹道导弹预警雷达配有高性能的计算机数据处理系统,探测来袭目标的置信度高,虚警率低。平时,将空间运行的航天器和空间杂物编成星历表,不断预测其衰变期,避免其再入大气层陨毁时误判为导弹攻击。预警工作时,在其责任方位区内,形成 12 个低仰角搜索扇面,进行警戒。发现目标后,测定其位置,数据处理系统计算弹道轨迹,并与星历表中的卫星轨道、极光及流星余迹进行比较识别。如判定是导弹攻击,则进行跟踪,或移交给弹道导弹跟踪雷达,作进一步的精确判断,计算出来袭导弹的发射点、弹着点、再入时间和落地时间,并将上述情报发往预警中心。 弹道导弹预警雷达
7、按性能和工作体制,可分为机电扫描和电扫描两种:机电扫描预警雷达,采用固定的天线阵面,利用馈源位置的变化形成波束扫描,有两个波束在固定的低仰角上作方位扇扫。根据目标通过两个波束的时间、位置和速度,计算出近似的弹道轨迹,但预测弹着点的精度较差,有时还需配置远程跟踪雷达 ,提高测定轨道的精度。如美国的 AN/FPS-50 型弹道导弹预警雷达,天线高 50 米,宽 122 米,方位覆盖范围 38 度,作用距离 4800 公里。电扫描预警雷达,是一种多功能雷达,有频相扫阵和相控阵两种类型。它在较宽的责任方位区形成搜索扇面,发现目标后,在搜索的同时能跟踪 100200 个目标,对多弹头目标有较高的识别能力
8、和测量精度。如美国的全固态相控阵的 AN/FPS-115型潜地导弹预警雷达,采用双阵面结构,方位覆盖范围达 240 度,作用距离大于 4000 公里 (见彩图美国 AN/FPS-115 弹道导弹预警相控阵雷达) 弹道导弹预警雷达通常架设在国土边缘地区,用若干部雷达组成预警网,每部雷达负责指定的责任方位区,用数据传输通信系统与预警指挥中心联系在一起,完成国土的全方位预警。所提供的预警时间,对洲际导弹为 1520 分钟,对 潜地导弹为 2.520 分钟。 20 世纪 50 年代后期,出现洲际弹道导弹之后才开始研制弹道导弹预警雷达。60 年代初期,美国研制的 AN/FPS-50 型雷达首先投入使用。
9、60 年代后期, 美苏两国先后装备电扫描预警雷达。70 年代末,美国增设了全固态相控阵潜地导弹预警雷达,苏联架设了先进的频相扫预警雷达。弹道导弹预警雷达的发展趋势,主要是进一步提高对来袭导弹的判定能力和改进计算机数据处理系统,以适应对多弹头和远程潜地弹道导弹的预警任务。地炮雷达 ground artillery radar 地面炮兵用于侦察敌方火炮位置和活动目标,校正火炮射击的雷达。与其他侦察器材比较,具有侦察速度快、距离远、全天候工作等特点。主要有炮位侦察校射雷达和活动目标侦察校射雷达两种。 炮位侦察校射雷达,用于探测敌方正在射击的火炮位置,并测定己方弹着点的坐标以校正火炮射击。它装有扫描速
10、度快、范围宽的方位扫描器和计算机装置。侦察敌方炮位时,雷达波束在敌方射弹弹道的升弧段上搜捕射弹,根据捕获射弹飞行的一段轨迹或两点以上的参数,以弹道外推方法确定敌方炮位的坐标。校正己方火炮射击时,雷达波束在己方射弹弹道的降弧段上搜捕射弹,以同样的方法确定弹着点的坐标,视其对目标坐标的偏差以校正射击。这种雷达可发现在遮蔽物后射击的火炮位置,以及己方火炮弹着点。侦察和校射距离,对迫击炮为 612 公里,对榴弹炮为 716 公里;测定坐标的误差为 2050 米、测定一次坐标需 1030 秒。炮位侦察校射雷达出现于 20 世纪 40 年代初,由炮瞄雷达发展而来。最初用于侦察迫击炮位置,后来也用于侦察射角
11、较大的榴弹炮位置。50 年代以前基本上采取跟踪式,需要对弹道上的射弹进行跟踪才能测出火炮位置。60 年代以来多为非跟踪式,即用双波束或多波束扇扫,只要射弹 穿过波束,即可测出火炮位置。70 年代出现了相控阵体制的炮位侦察校射雷达, 如美国的AN/TPQ-37(图 1 美国的 AN/TPQ-37 型相控阵炮位侦察校射雷达 )。它具有边扫描边跟踪和较强的抗干扰能力,可以探测射角较小的火炮位置,并能同时测定多门火炮的位置,定位过程全部自动化。 活动目标侦察校射雷达,用于发现地面或水面活动目标(如坦克、车辆、舰艇等) ,测定其坐标,并测定己方射弹地面炸点或水柱对目标的偏差以校正火炮射击。它装有扫描速度
12、快、范围宽的方位扫描器和动目标检测(或显示)装置。侦察目标时,雷达波束快速扫描搜索目标,操纵人员观察显示器上回波的变化来发现活动目标。校正射击时,雷达波束在预定区域内搜索己方射弹,操纵人员观察炸点(或水柱)回波对目标回波的偏差以校正火炮射击。这种雷达能从地物杂波中检测出活动目标和炸点回波,测定速度快,分辨力高,机动性强,通常在靠近前沿的阵地工作。对车辆或坦克的侦察距离为 1120 公里,对105 毫米以上口径火炮的校射距离为 916 公里;对目标的距离分辨力为 1535 米,方位分辨力为 0.421 度;测定活动目标和炸点坐标的精度, 距离为 1.550 米,方位为110 密位。活动目标侦察校
13、射雷达于 20 世纪 40 年代中期由岸防雷达发展而来。最初,是普通的脉冲雷达,靠高分辨力来识别活动目标。70 年代以来,大多是脉冲多普勒雷达,如法国、联邦德国合制的 Ratac DRPC-1 雷达( 图 2 法国、联邦德国合制的活动目标侦察校射雷达)。 它应用多普勒效应原理抑制地物杂波,提高了从地物杂波中检测出活动目标和炸点的能力。 随着炮兵武器和雷达技术的发展,地炮雷达正向着改革工作体制,增大作用距离,增强抗干扰能力,提高机动性能,与地炮射击指挥系统结合,提高自动化程度等方面发展。对空情报雷达 air surveillance radar 搜索、监视与识别空中目标并确定其坐标和运动参数的雷
14、达。亦称对空搜索雷达。它所提供的情报,主要用于发布防空警报、引导歼击机截击敌方航空器和为防空武器系统指示目标,也用于保障飞行训练和飞行管制。是现代战争中获取空中目标情报的重要技术装备。 战术技术性能和战斗使用 对空情报雷达的性能主要包括:探测目标的最大距离和高度,测定目标的精度和分辨力,数据率,情报容量,反干扰能力,机动性 ,可靠性和维修性。情报容量,是衡量对空情报雷达在单位时间内空情处理能力的重要指标。手工操作的雷达每分钟只能处理十多批空情;现代雷达具有自动录取设备,天线每搜索一周,可处理数十至数百批空情。反干扰能力,是对空情报雷达的关键性能,通常采用多种反干扰技术来提高雷达抑制有源和无源干
15、扰的能力,还可采用多部不同频率的雷达交错配置和对干扰源交*定位等措施,对抗敌电子干扰。对空情报雷达通常具有良好的可靠性和维修性,即具有较长的平均故障间隔时间和较短的平均故障修复时间,以保证长时间的连续工作。 在战斗使用中,对空情报雷达常采用不同性能的多部雷达组成雷达网,各雷达的探测范围互相衔接构成一定的对空警戒和引导空域。雷达站测得的目标情报,上报到各级雷达情报中心。现代化雷达网采用数字通信设备和军用电子计算机,自动传递和处理情报,极大地提高了雷达网的效能。 几种对空情报雷达性能简表 分类 对空情报雷达按用途分为警戒雷达、引导雷达和目标指示雷达;按同时测定目标坐标的数目,分为三坐标雷达、两坐标
16、雷达和测高雷达;按探测距离的远近,分为远程(400 公里以上)雷达、中程(200400 公里)雷达和近程(200 公里以内)雷达。 警戒雷达,用于对空监视,及早报知目标的出现。它一般具有较大的探测距离和高度,但其精度和分辨力不高,数据率较低。通常是两坐标雷达(图 1 中国的“514”警戒雷达)。 引导雷达,用于引导歼击机截击敌方航空器,其探测范围一般低于警戒雷达,但精度、分辨力、数据率较高。两坐标引导雷达不能测定目标高度,所需高度参数,须由测高雷达提供。测高雷达具有水平方向宽、垂直方向窄的天线波束,在仰角上进行扫描,以测定目标高度(图 2 苏联的 型测高雷达) 。V 型波束引导雷达是早期出现的
17、三坐标雷达,能在一次圆周扫描中测定目标的距离、方位和高度。新型三坐标雷达通常具有多路 发射接收通道和相应的多个天线波束,应用电子计算机处理目标信息(见彩图中国三坐标雷达)其功能比一部两坐标雷达和多部测高雷达配合工作远为先进,但结构复杂,造价较高(图 3 美国的 AN/TPS-43 型引导雷达) 。 目标指示雷达,为高炮和地空导弹部队提供防区内的全部空情,并提供目标的坐标,使武器系统的雷达或其他瞄准装置能迅速地捕获目标。它一般为中近程雷达,具有较高的数据率和精度。为了便于转移,地面目标指示雷达一般都具有较强的机动能力(见彩图瑞典“ 长颈鹿”目标指示雷达) 。 对空情报雷达中专门用于搜索低空和超低
18、空飞行目标的雷达,称为低空雷达。它具有抑制地物杂波的能力,能从大量地物杂波中鉴别出低空飞行目标。低空雷达由于受地球曲面限制,探测距离一般较近,数据率和自动化程度则较高。 陆军使用的对空情报雷达,也称野战防空雷达。它具有较高的机动性,能跟随部队迅速转移。 简史 1936 年,英国首次将 “本土链”警戒雷达部署在本国沿海地区,投入实战运用。20 世纪 40 年代初期,美国和英国开始生产精度较高的微波雷达,也就是早期的引导雷达和目标指示雷达。第二次世界大战后,随着电子技术的进步,对空情报雷达的性能不断改进。其探测距离和精度成倍提高,并且发展了反干扰技术,如研制了动目标显示雷达和采用机械跳变频技术等。
19、60 年代,又陆续研制出脉冲压缩、频率捷变、电扫描等新体制雷 达,进一步提高了探测性能和抗干扰能力。70 年代以来,对空情报雷达和电子计算机结合,自动探测目标并录取、传递其数据,自动检查与指示雷达部件的故障,自动改变雷达技术参数,以适应目标特性和干扰环境的变化。 对空情报雷达的发展趋势是:进一步提高反干扰能力和操作自动化;提高探测“隐身”飞机和其他小目标的能力;三坐标体制和相控阵技术将进一步获得广泛应用。抗干扰性能优越的多基地雷达,可探测超远距离低空航空器的超视距雷达等新体制的雷达,也将取得新的进展。机载雷达 airborne radar 装在飞机上的各种雷达的总称。主要用于控制和制导武器,实
20、施空中警戒、侦察, 保障准确航行和飞行安全。机载雷达的基本原理和组成与其他军用雷达相同,其特点是:一般都有天线平台稳定系统或数据稳定装置;通常采用 3 厘米以下的波段;体积小, 重量轻;具有良好的防震性能。 分类 按用途可分为: 截击雷达,用于为空空导弹、火箭和航炮等提供目标数据。它与火控计算机、飞行数据测量和显示设备等组成歼击机火控系统。截击雷达一般有搜索和跟踪两种功能。在搜索时,雷达发现和测定载机前方给定空域内的目标,截获后即转入跟踪状态 ,连续提供瞄准和攻击目标所需的数据。有的截击雷达有目标照射装置,用于导引半主动寻的导弹。截击雷达发现空中目标的距离一般为几十公里,有的可达一二百公里;搜
21、索和跟踪角一般为60 度左右;测距精度为几十米;测角精度为十分之几度。脉冲多普勒截击雷达能抑制地(海)面杂波,提取动目标信息,具有下视能力,装备这种雷达的歼击机能对低空、超低空目标实施攻击。较先进的截击雷达能边搜索边跟踪,即对一定空域搜索的同时 ,还能跟踪多个目标。有的截击雷达还具有多种功能,既能用于对空中目标的拦截,也能用于对地(海)面目标的攻击。(见彩图美国 ANAPG66 机载多功能雷达 ) 轰炸雷达,主要用来为瞄准轰炸、制导空地导弹和领航提供目标信息。它可单独工作,也可与光学瞄准具、计算机配合使用,构成轰炸瞄准系统。轰炸雷达按搜索方式可分为前视和环视(亦称全景)两类。前视雷达的天线波束
22、指向载机前下方,在一个扇形地区内搜索。环视雷达的天线波束成扇形,指向载机下方作圆周搜索(图 1 环视雷达工作示意图) 。它有搜索和瞄准两种工作状态。搜索时,天线作圆周扫瞄,当显示器画面上目标进入瞄准区时,雷达转入瞄准状态,将测得的目标数据送到计算装置,会同其他参数标出投弹点并显示在显示器上。当目标信号与投弹标志重合时,发出投弹指令,实现自动轰炸。轰炸雷达的作用距离一般为 150300 公里,方位分辨力约为 13 。 空中侦察与地形显示雷达,用于提供地(海)面固定目标和移动目标的位置和地形资料。它通常是一种侧视雷达,具有很高的分辨力。其天线安装在机身两侧,波束指向载机左右下方并垂直于航线,随载机
23、飞行向前扫瞄(图 2 机载侧视雷达工作示意图) 。侧视雷达分为真实口径侧视雷达和合成孔径侧视雷达两类。真实口径侧视雷达的天线沿机身纵向长达 810 米,在飞机机身两侧形成很窄的波束,分辨力较全景雷达高 10 倍左右。合成孔径侧视雷达的天线实际尺寸并不大,但它利用载机的前进运动,通过对相干信号的存储和处理,可获得有效长度为几公里的天线孔径,从而极大地提高了雷达的分辨力(可达几米) 。由这种雷达获得的地形图,其清晰度与航空照相的效果相接近。侧视雷达能昼夜进 行空中侦察和地形显示,可在不飞越对方阵地的情况下侦察到对方纵深一二百公里内的目标。 航行雷达,用于观测载机前方的气象状况、空中目标和地形地物,
24、保障飞机准确航行和飞行安全。有一类专门用来保障飞机低空、超低空飞行安全的航行雷达,叫地形跟随雷达和地物回避雷达,通常装在执行低空突防任务的飞机上。地形跟随雷达与计算机和飞行控制系统配合,控制飞行高度随地形起伏变化,使飞机始终保持一定的安全高度。地物回避雷达为飞行员显示选定高度上地面障碍物的分布情况,提供回避信号,使飞机绕过障碍物,保证飞行安全。利用工作转换开关,上述两种雷达可以交替使用。还有一种专门用于测定载机的偏流角和地速的航行雷达,称为多普勒导航雷达,可提供导航和轰炸所需数据,通常装在轰炸机和运输机上。 机载预警雷达,是预警机的主要电子设备,用于空中警戒和指挥引导,也可用于空中交通管制。它
25、已成为现代防空体系的重要组成部分。与地面对空情报雷达相比,它的盲区小,发现低空、超低空目标的距离远,机动性较强。 简史 19381939 年,英国研制出第一批 ASVM型机载对海搜索雷达和 AI 型机载截击雷达。随后,英国和美国又研制出 HS型(10 厘米) 、HX 型(3 厘米)微波轰炸雷达,并于 19421943 年先后投入使用。20 世纪 50 年代中期至 60 年代,机载雷达采用单脉冲角跟踪、脉冲压缩和合成孔径等新技术,其抗干扰能力、作用距离、分辨力和测量精度有了明显提高,应用范围也随之扩大,除控制火炮或投弹瞄准外,还能制导空空导弹或空地导弹。并且出现了气象、地形跟随、地物回避等雷达。
26、70 年代,数字电子计算机和脉冲多普勒技术在机载雷达中应用,提高了雷达的信息处理、抑制地(海)面杂波和自适应等能力,并有较完善的机内自检系统和故障隔离装置。 中国人民解放军于 50 年代开始装备机载雷达, 60 年代自行设计和研制出单脉冲体制机载截击雷达和轰炸雷达。70 年代,又研制了多种体制和多功能的机载雷达。 展望 随着电子技术的发展和战术要求的不断变化,机载雷达在作用距离、目标分辨力和识别能力、抗干扰能力和可靠性等方面将进一步发展。搜索、跟踪多个目标和具有多种功能的机载相控阵雷达将获得较为广泛的应用。机载雷达的小型化、自动化程度和自适应能力也将进一步提高。舰载雷达 shipborne r
27、adar 装备在舰艇上的各种雷达的总称。用于探测和跟踪海面和空中目标,为武器系统提供目标坐标等数据,引导舰载机飞行和着舰,保障舰艇安全航行和战术机动等。 分类 按战术用途,可分为:警戒雷达,有对空警戒雷达和对海警戒雷达,用于发现和监视海面、空中目标,与敌我识别系统相配合判定目标的敌我属性 ,给导弹制导雷达和炮瞄雷达提供目标指示等。对海警戒雷达通常还具有抑制海浪杂波的能力,还可用于探测低空、超低空飞机和掠海飞行的反舰导弹。导弹制导雷达,有舰舰导弹制导雷达和舰空导弹制导雷达,用于跟踪海面和空中目标,为导弹武器系统的计算机或射击指挥仪提供目标的坐标和运动数据,并配合导弹武器系统控制导弹飞行。炮瞄雷达
28、,用于跟踪海面和空中目标,为火炮射击指挥仪或火控计算机提供目标的坐标数据和炸点偏差数据,以控制火炮射击。鱼雷攻击雷达,装在鱼雷艇和潜艇上,用于搜索、跟踪海面目标 ,为鱼雷攻击指 挥仪提供目标的坐标和运动数据,以控制鱼雷攻击。航海雷达,用于观测岛岸目标,以确定舰位,并根据航路情况,利用计算机进行避碰解算和显示,引导舰船安全航行。有些航海雷达还配有询问器,能与直升机上的应答器协同工作,以指挥引导舰载直升机的飞行。舰载机引导雷达,一般装在航空母舰上,用于对舰载机进行指挥引导。着舰雷达,一般装在航空母舰上,用于在复杂气象条件下引导舰载机安全着舰。 各种舰艇上装备的雷达种类和数量,取决于舰艇的战斗使命、
29、武器装备和吨位大小。通常小型战斗舰艇装 12 部;大、中型战斗舰艇装 10 多部,有的多达 20 余部。为减小各雷达之间和雷达与舰上其他电子设备之间的相互干扰,采取了合理分配频率、统筹天线布局以及屏蔽、滤波等电磁兼容性措施。舰载雷达的天线,通常安装在桅杆上或专设的平台上(见图现代驱逐舰雷达天线布置示意图) ;对海、对低空警戒雷达的天线,通常安装在桅杆顶部,以增大探测距离。雷达天线多采取纵横摇机械稳定或波束指向校准,以减少舰艇摇摆对雷达性能产生的影响。为适应海洋环境,舰载雷达还具有良好的防潮、防霉、防盐雾性能。 简史 1938 年,美国海军研究试验室最早研制出频率为 195 兆赫, 对飞机探测距
30、离达137 公里,对水面舰艇探测距离大于 20 公里的 XAF 型舰载警戒雷达, 安装在“纽约”号战列舰上。 第二次世界大战期间,美、英、苏、日等国海军的部分舰艇,陆续装备了对空、对海警戒雷达,主要用于及早发现敌方飞机和舰艇,以保障适时和有效的攻击。如在 1941 年 3 月28 日马塔潘角海战中,英国舰队由于装备了舰载雷达,得以在黑夜中探测到意大利舰队的位置,争取了主动,取得了击沉意巡洋舰 3 艘、驱逐舰 2 艘的战果。 大战末期至 20 世纪 50 年代,各国海军舰艇先后装备了炮瞄雷达、 鱼雷攻击雷达和导弹制导雷达。60 年代,有些舰艇装备了三坐标雷达。这种雷达既能担负警戒任务,又能为武器
31、系统指示目标和对舰载机导航,成为舰艇作战指挥系统中的重要设备。 70 年代,许多国家的海军十分重视对电子干扰和掠海飞行反舰导弹的防御,应用了频率捷变、单脉冲跟踪、脉冲压缩、动目标显示、脉冲多普勒、多目标跟踪,数字技术和光电技术(电视、红外、激光)等先进技术成果,先后研制并装备了一些抗干扰性能比较好、具有探测低空飞机和掠海飞行反舰导弹能力的新型警戒雷达和跟踪雷达。 发展趋势 发展多功能雷达,以提高雷达效能,减少舰上雷达的数量;进一步提高抗干扰能力,抑制海浪杂波,克服低空多路径效应,改善低空探测和跟踪性能等。军用雷达 military radar 利用电磁波发现目标并测定其位置、速度和其他特性的军
32、用电子装备。 “雷达” 一词是英文RADAR (radiodetection and ranging 的缩写)的音译,原意是无线电探测和测距。雷达具有发现目标距离远,测定目标坐标速度快,能全天候使用等特点。因此在警戒、 引导、武器控制、侦察、航行保障、气象观测、敌我识别等方面获得广泛应用,成为现代战争中一种重要的电子技术装备。 原理和组成 典型的雷达是脉冲雷达,主要由天线、收发转换开关、发射机、接收机、定时器、显示器、电源等部分组成(图 1 脉冲雷达原理方框图) 。发射机产生强功率高频振荡脉冲。具有方向性的天线,将这种高频振荡转变成束状的电磁波(简称波束) ,以光速在空间传播。电磁波在传播过程
33、中遇到目标时,目标受到激励而产生二次辐射,二次辐射中的一小部分电磁波返回雷达,为天线所收集,称为回波信号。接收机将回波信号放大和变换后,送到显示器上显示,从而探测到目标的存在。为了使雷达能够在各个方向的广阔空域内搜索、发现和跟踪目标,通常采用机械转动天线或电子控制波束扫描的方法,使天线的定向波束以一定的方式在空间扫描。定时器用于控制雷达各个部分保持同步工作。收发转换开关可使同一副天线兼作发射和接收之用。电源供给雷达各部分需要的电能。 目标的距离是根据电磁波从雷达传播到目标所需要的时间(即回波信号到达时间的一半)和光速(每秒 30 万公里)相乘而得的。目标的方位角和仰角是利用天线波束的指向特性测
34、定的。根据目标距离和仰角,可测定目标的高度。当目标与雷达之间存在相对运动时,雷达接收到目标回波的频率就会产生变化。这种频移称为多普勒频移,它的数值与目标运动速度的径向分量成正比。据此,即可测定目标的径向速度。 战术技术性能 主要包括:雷达的最大作用距离,最小作用距离,方位角和仰角工作范围,精确度,分辨力,数据率,反干扰能力,生存能力,机动性、可靠性、维修性和环境适应性;以及雷达的工作体制,载波频率,发射功率,信号形式,脉冲重复频率,脉冲宽度, 接收机灵敏度,天线的波束形状和扫描方式,显示器的形式和数量等。精确度,指雷达测定目标的方位、距离和高度等数据时偏离其实际值的程度。分辨力,指雷达在方位、
35、距离和仰角上分辨两个相邻目标的能力。反干扰能力,指雷达抑制敌方施放的有源干扰和无源干扰以及自然界存在的地物、海浪与气象干扰的能力。通常采取的反干扰措施有:将各种不同频段、不同类型的雷达组成雷达网,互相利用数据,对干扰飞机进行多站定位;展宽雷达工作频段,快速电子跳频,降低天线副瓣电平,增大发射功率、脉冲压缩、脉冲多普勒滤波等。 分类 雷达有多种不同的分类方法。按照任务不同,可分为: 用于警戒和引导的雷达 主要有:对空情报雷达。用于搜索、监视和识别空中目标。它包括对空警戒雷达、引导雷达和目标指示雷达,还有专门用来探测低空、超低空突防目标的低空雷达。对海警戒雷达。用于探测海面目标的雷达。一般安装在各
36、种类型的水面舰艇上或架设在海岸、岛屿上。机载预警雷达。安装在预警机上,用于探测空中各种高度上(尤其是低空、超低空 )的飞行目标,并引导己方飞机拦截敌机、攻击敌舰或地面 目标。 它具有良好的下视能力和广阔的探测范围。 超视距雷达。利用短波在电离层与地面之间的跳跃传播,探测地平线以下的目标(图 2 超视距雷达工作原理示意图)。它能及早发现刚从地面发射的洲际弹道导弹(见洲际导弹)和超低空飞行的战略轰炸机等目标,可为防空系统提供较长的预警时间,但精度较低。弹道导弹预警雷达。用来发现洲际、中程和潜地弹道导弹,并测定其瞬时位置、 速度、发射点、弹着点等弹道参数。(见彩图美国 AN/FPS-弹导弹预警相控阵
37、雷达 ) 用于武器控制的雷达 主要有:炮瞄雷达。用于连续测定目标坐标的实时数据,通过射击指挥仪控制火炮瞄准射击。有地面型和舰载型。导弹制导雷达。用于引导和控制各种战术导弹的飞行。有地面型和舰载型(图 3 地对空导弹制导雷达) 。鱼雷攻击雷达。安装在鱼雷艇和潜艇上,用于测定目标的坐标,通过指挥仪控制鱼雷攻击。机载截击雷达。安装在歼击机上,用于搜索、截获和跟踪空中目标,并控制航炮、火箭和导弹瞄准射击。机载轰炸雷达。安装在轰炸机上,用于搜索和识别地面或海面目标,并确定投弹位置。末制导雷达。安装在导弹上,在导弹飞行的末段,自动控制导弹飞向目标。弹道导弹跟踪雷达。在反导武器系统和导弹靶场测量中,用于连续
38、测定飞行中的弹道导弹的 坐标、速度,并精确预测其未来位置。 用于侦察的雷达 主要有:战场侦察雷达。陆军侦察分队用于侦察和监视战场上敌方运动中的人员和车辆(图 4 战场侦察雷达) 。炮位侦察校射雷达。 地面炮兵用于侦察敌方火炮发射阵地位置,测定己方弹着点的坐标,以校正火炮射击 (见彩图英国“辛伯林炮位侦察校射雷达)。活动目标侦察校射雷达。 用于测定地面或海面的活动目标,并测定炮弹炸点或水柱对目标的偏差以校正地炮或岸炮射击。侦察与地形显示雷达。安装在飞机上,用于侦察地面、海面的活动目标与固定目标和测绘地形。它采用合成孔径天线,具有很高的分辨力;所获得的地形图像,清晰度与光学摄影相接近。 用于航行保
39、障的雷达 主要有:航行雷达。安装在飞机上,用于观测飞机前方气象情况、空中目标和地形地物,以保障飞机安全飞行。航海雷达。安装在舰艇上,用于观测岛屿和海岸目标,以确定舰位,并根据所显示的航路情况,引导、监督舰艇航行。 地形跟随与地物回避雷达。安装在飞机上,用于保障飞机低空、超低空飞行安全。它和有关机载设备结合起来,可使飞机在飞行过程中保持一定的安全高度,自动避开地形障碍物。着陆(舰)雷达。在复杂气象条件下,用于引导飞机安全着陆或着舰。通常架设在机场或航空母舰甲板跑道中段的一侧。 有些雷达上还装有雷达敌我识别系统,用于判定所发现目标的敌我属性。它由配属于各种雷达的询问机和安装在己方各种飞机、舰艇上的
40、应答机(或询问应答机) 组成,以密码问答方式完成对目标的识别。 用于气象观测的气象雷达,可探测空中云、雨的状态,测定云层的高度和厚度,测定不同大气层里的风向、风速和其他气象要素。它包括测雨雷达、测云雷达、测风雷达等。此外,按雷达架设位置的不同,可分为地面雷达、机载雷达、舰载雷达、导弹载雷达、航天雷达、气球载雷达等。按工作频段不同,可分为米波雷达、分米波雷达、厘米波雷达、毫米波雷达等。按发射信号形式不同,可分为脉冲雷达、连续波雷达、脉冲压缩雷达等。 按天线波束扫描控制方式不同,可分为机械扫描雷达、机电扫描雷达、频扫雷达和相控阵雷达等。 简史 20 世纪 20 年代末至 30 年代初,许多国家开展
41、了对雷达的研究。1936 年,英国人 R.A.沃森- 瓦特设计的“本土链”对空警戒雷达,部署在英国泰晤士河口附近( 图 5 英国“本土链”对空警戒雷达 ),投入使用。该雷达频率为 2228 兆赫,对飞机的探测距离可达 250公里。到 1941 年,沿英国海岸线部署了完整的雷达警戒网。1938 年,英国又研制出最早的机载对海搜索雷达 ASV Mark。同年, 美国海军研制出最早的舰载警戒雷达 XAF,安装在 “纽约” 号战列舰上,对飞机的探测距离为 137 公里,对舰艇的探测距离大于 20 公里。在此期间,苏联、德国、日本等国也各自研制出本国的雷达用于战争。 20 世纪 40 年代,由于微波多腔
42、磁控管的研制成功和微波技术的发展,出现了微波雷达。它具有测量精度高、体积小、操作灵活等优点,因而雷达的用途逐步扩大到武器控制、炮位侦察、投弹瞄准等方面。美国在 1943 年中期研制成最早的微波炮瞄雷达 AN/SCR-584,工作波长为 10 厘米,测距精度为22.8 米,测角精度为0.06 度,它与指挥仪配合,大大提高了高炮射击的命中率。1944 年,德国发射 V-1 导弹袭击伦敦时,最初英国击落一枚V-1 导弹平均需要发射上千发炮弹,而使用这种炮瞄雷达后,平均仅需 50 余发炮弹。 5060 年代,航空和空间技术迅速发展,超音速飞机、导弹、人造卫星和宇宙飞船等都以雷达作为探测和控制的重要手段
43、。60 年代中期以来研制的反洲际弹道导弹系统,使雷达在探测距离、跟踪精度、分辨能力和目标容量等方面获得了进一步提高。 发展趋势 雷达的工作频段将继续向电磁频谱的两端扩展;应用微电子学和固态技术成果,将实现雷达的小型化;利用计算机管理和控制雷达,将实现操作、校准、性能和故障检测的自动化,并发展自适应抗干扰技术;在中小型地面、舰载、机载雷达中,相控阵技术将获得广泛应用,以实现雷达的多功能;将提高雷达对目标实际形象、尺寸大小、运动姿态和诱饵识别的能力,增强雷达抗核袭击和抗反辐射导弹摧毁的能力;并将发展新的雷达体制如多基地雷达、无源雷达、扩频雷达、噪声雷达等。炮瞄雷达 gun directing ra
44、dar 用于自动跟踪空中目标,测定目标坐标,并通过指挥仪控制高射炮瞄准射击的雷达。又称火炮控制雷达。它是高射炮系统的组成部分。 炮瞄雷达一般都具有搜索和跟踪目标的能力。由于作用距离近,雷达波束窄,通常要根据目标指示雷达提供的情报搜索目标,必要时也可自行搜索目标。它用方向性很强的天线,定向发射针状波束和接收目标回波信号。发现目标后,转入自动跟踪, 使天线轴对准目标。当目标偏离天线轴方向时,即产生方位角和高低角误差信号。误差信号作用于天线控制装置,使天线轴又迅速转向目标。在自动跟踪过程中,炮瞄雷达连续不断地测出目标的方位角、高低角和距离,并将这些坐标数据传给指挥仪,从而控制高射炮瞄准射击。 炮瞄雷
45、达工作于厘米波段或更高的波段,测定目标坐标的精度高,跟踪速度快,反应时间短,机动性能好。它按角度跟踪方式,分为圆锥扫描雷达、隐蔽圆锥扫描雷达和单脉冲雷达等。圆锥扫描雷达需要接收一系列的回波脉冲才能实现自动跟踪,受回波信号幅度起伏影响较大,限制了跟踪精度。单脉冲雷达则只需要一个回波脉冲,就可给出目标角度的信息,不受回波信号的幅度起伏的影响,提高了跟踪精度。按作用距离,分为大中口径和小口径高射炮炮瞄雷达。大中口径高射炮炮瞄雷达,搜索和跟踪距离较远,一般在 35公里以上,但角跟踪速度较小,体积较大。小口径高射炮炮瞄雷达 ,搜索和跟踪距离较近,一般在 1040 公里,角跟踪速度大,达 140 度/秒,
46、体积小,重量轻,测定目标坐标的精度较高,多与计算机、高射炮结合成为一体。 1938 年,美国制成了最早的炮瞄雷达 SCR-268,用于控制探照灯在夜间照射目标,引导高射炮对目标射击。1943 年,美国研制成第一部圆锥扫描自动跟踪的微波炮瞄雷达SCR584,用于控制高射炮瞄准射击。20 世纪 50 年代中期,炮瞄雷达多用于控制大中口径高射炮。50 年代中期以后,转向于发展控制小口径高射炮的炮瞄雷达。70 年代以来,发展了单脉冲小口径高射炮炮瞄雷达,如瑞士“空中卫士” 系统中的 Var1021 型炮瞄雷达( 见图瑞士的单脉冲小口径高射炮炮瞄雷达)。 随着电子技术的发展,炮瞄雷达将进一步采用电扫描和
47、边搜索边跟踪的体制,从而实现多目标跟踪;与激光、红外、电视结合,扩大雷达功能;提高低仰角跟踪和抗干扰、抗反雷达导弹摧毁的能力。 战场侦察雷达 battlefield surveillance radar 一种探测地面活动目标的雷达。主要装备于陆军部队,用于警戒、侦察敌方运动中的人员、车辆和坦克等目标,测定其方位、距离和活动路线,提供敌军地面活动的情报。根据雷达作用距离的不同,战场侦察雷达可分为近距离(对车辆 10 公里左右)便携式和中远距离(对车辆 2040 公里左右)车载式两种类型。根据雷达发射波形的不同,又有连续波和脉冲波两种体制。这种雷达一般采用 3 厘米或者更短的波长,以提高精度和减少
48、体积、重量。由于目标周围环境中常伴有很多地物,这种雷达通常采用动目标检测技术,以便将活动目标信号从强烈的地物杂波中检测出来。 20 世纪 40 年代后期,有些国家就开始研制战场侦察雷达,但到 50 年代后期才陆续装备部队。70 年代开始装备脉冲多普勒体制的战场侦察雷达。随着雷达技术的不断发展,这种雷达将采用更短的波长,以提高分辨和识别目标的能力;发展直升机载和系留气球载的雷达,以扩展探测范围;组织多部雷达和计算机、通信工具相结合,组成野战的情报指挥系统,以适应作战快速反应的要求。航海雷达 marine radar 装在船上用于航行避让、船舶定位、狭水道引航的雷达,亦称船用雷达。航海雷达在能见度
49、不良时为航海人员提供了必需的观察手段。它的出现是航海技术发展的重大里程碑。 发展简况 1904 年德国工程师胡尔斯迈耶制成能发射和接收电磁波以探测船舶的装置,但因作用距离不到 1 英里,未引起重视。 1935 年法国班轮“ 诺曼底”号最先安装航海雷达, 其天线不能旋转,用以探测前方冰山。30 年代末,英国和美国制成船用米波对空搜索雷达。第二次世界大战期间,研制了厘米波对海雷达。1940 年英国人兰德尔和布特制成空腔磁控管,解决了微波源问题。1941 年美国首先制成带有平面位置显示器的脉冲微波海面搜索雷达。这种雷达在第二次世界大战的反潜艇作战中发挥了重大作用,战后用作商船航海雷达,以保证航海安全。60 年代末到 70 年代初出现了自动雷达标绘仪 ,进一步发挥了雷达在避碰上的作用,得到广泛应用。 1972 年国际海上避碰规则规定了正确使用雷达和进行标绘的要求。 1974 年国际海上人命安全公约 1981 年修正案 规定了不同吨位船舶安装雷达和自动雷达标绘仪的台数和日期。国际海事组织也先后通过航海雷达和自动雷达标绘仪的性能标准。 结构 通常由天线、发射机、接收机、显示器和电源 5 部分组成。天线:早期用抛物