浅谈雷达技术的发展概况及应用_天基雷达技术发展概况

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浅谈雷达技术的发展概况及应用

文学院 潘荟程

雷达一词广义上来讲是指无线电工程的一部分，它研究如何发现并决定各种目标的位置（包括决定本身位置在内）。

在本世纪30年代，无线电技术出现了重大的突破，那就是雷达的发明。雷达又称作无线电测位，是利用无线电波的反射，来测量远处静止或移动目标的距离和方位，并辨认出被测目标的性质和形状。

早在1887年，赫兹进行验证电磁波存在的实验时就曾发现：发射的电磁波会被一大块金属片反射回来，正如光会被镜面反射一样。1897年夏天，在波罗的海的海面上，俄国科学家波波夫在“非洲号”巡洋舰和“欧洲号”练习船上直接进行5千米的通信试验时，发现每当联络舰“伊林中尉号”在两舰之间通过时，通信就中断，波波夫在工作日记上记载了障碍物对电磁波传播的影响，并在试验记录中提出了利用电磁波进行导航的可能性。这可以说是雷达思想的萌芽。1921年业余无线电爱好者发现了短波可以进行洲际通信后，科学家们发现了电离层。短波通信风行全球。1934年，一批英国科学家在R．W．瓦特领导下对地球大气层进行研究。有一天，瓦特被一个偶然观察到的现象吸引住了。它发现荧光屏上出现了一连串明亮的光点，但从亮度和距离分析，这些光点完全不同于被电离层反射回来的无线电回波信号。经过反复实验，他终于弄清，这些明亮的光点显示的正是被实验室附近一座大楼所反射的无线电回波信号。瓦特马上想到，在荧光屏上既然可以清楚地显示出被建筑物反射的无线电信号，那么活动的目标例如空中的飞机，不是也可以在荧光屏上得到反映吗? 根据上述的设想，瓦特和一批英国电机工程师终于在1935年研制成功第一部能用来探测飞机的雷达。后来，探测的目标又迅速扩展到船舶、海岸、岛屿、山峰、礁石、冰山，以及一切能够反射电磁波的物体。

当时研制雷达纯粹是为了军事需要，因此是在保密状态下进行的。实际上，几乎在同一时期，各国的科学家们都在保密的条件下独立地开展这方面的工作，都有杰出的代表人物。R．W瓦特只能说是在这方面已为大家知晓的代表人物而已。

到1939年为止，一些国家秘密发展起来的雷达技术已达到了完全实用的地步。就在这一年，爆发了第二次世界大战，这项新发明在二战中显示出了它的巨大威力。雷达技术首先在美国应用成功。二战中，俄、法、德、意、日等国都独立发展了雷达技术，但除美国、英国外，雷达频率都不超过600MHz。由于雷达的很大作用，产生了针对雷达的电子对抗，研制了大量的对雷达的电子侦察和干扰设备，并成立了反雷达特种兵部队。二战后，特别是五、六十年代，由于航空航天技术的飞速发展，用雷达探测飞机、导弹、卫星、以及反洲际弹道导弹的需要，对雷达提出了远距离、高精度、高分辨率及多目标测量的要求，雷达进入了蓬勃发展的阶段，解决了一系列关键性问题：脉冲压缩技术、单脉冲雷达技术、微波高功率管、脉冲多普勒雷达、微波接收机低噪声放大器（低噪声行波管、量子、参量、隧首二极管放大器等）、相控阵雷达。七十至九十年代，由于发展反弹道导弹、空间卫星探测与监视、军用对地侦察、民用环境和资源勘探等的需要，推动了雷达的发展。出现了合成孔径雷达（SAR），高频超视距雷达（OTHR），双/多基地雷达，超宽带雷达（UWB），逆合成孔径雷达（ISAR），干涉仪合成孔径雷达（InSAR），综合脉冲与孔径雷达等新技术新体制。

在现代社会中，雷达机被广泛地应用和平的和军事的目的。在和平用途中，应用雷达机来作无线电导航具有很大的实际意义。首先，在航空方面，它用来对飞机作远程和近程领航、指挥和监督飞机在空中的飞行、引导飞机着陆（包括盲目着陆），最后，还用来指挥飞机在机场上的运动。在航海方面，雷达机被广泛地用来对船舰作远程和近程领航、防止船舰和冰山以及其他障碍物碰撞、指挥船舰在港口内的运动等等。用无线电定位的方法可以进行地形测量，气象台中可以用它来预测气候（根据气流和暴风雨前沿运动的数据），天文学中可以用它来研究宇宙的空间。

目前投入使用的对空情报雷达的共同特点是探测距离远，分辨率高，反有源干扰 和无源干扰能力比较强，能对抗反辐射导弹的攻击，工作可靠，情报容量比较大，可在 2000年后继续服役。随着各种空袭兵器和反雷达技术的迅猛发展，雷达与反雷达的相对平衡状态也随之被打 破，使雷达的有效工作和生存面临严重挑战。目前国外正在加紧开发雷达高新技术，研制性 能更为先进的新一代对空情报雷达。预计，这些新型雷达将在2000年前后陆续投入实战使 用。其中比较有代表性的型号有：美国的ARSR-4和ASTAR雷达系列，法国的TRS-2140(Flair)以及西班牙的“伦赛”三坐标监视雷达。这些雷达的战术技术特点主要有：

①综合采用一系列新技术、新体制，如全相参、全固态、超低副瓣天线、数字波束形 成、捷变频、脉压及大时宽—带宽等先进技术。

②发射机将增加一系列输出功率管理系统，以便自适应于各种作战环境。

③可靠性指标将进一步提高，如美国在研的W-2100雷达的致命故障间隔时间将大于 5000h。另外雷达的自检功能将渗透到各个分系统，故障检知率可超过98%，从而可使雷达 的可用性大幅度提高。

④将具备探测诸如隐身飞机这样的小雷达散射截面目标的能力。例如W-2100雷达，对 目标的有效探测距离可达170km以上。它还采用了一种新型滤波器，将最大时速为1389km的高速鸟群和昆虫群滤波，从而把与这些鸟群和昆虫群具有同样雷达 截面积的“隐身”目标探测出来。

⑤电子防御措施比较齐全。新型三坐标雷达一般都从体制、参数选择和附加措施三个方 面来提高电子防御能力。

新型防空情报雷达大-都兼有数种新技术体制的优点，如层叠波 束、相控阵等。参数选择有波形可变、脉宽可变、重频可变、极化可变以及自适应发射频率 选择、瞬时寂静、反辐射诱饵等。综合运用上述措施，将会大大提高雷达的有效性和生存能 力。

雷达技术对国防科技和武器装备发展的影响主要体现在下列三方面：1.是军事上实时、主动、全天候获取各类目标信息不可缺少的技术探测手段，是收集各种军事情报的传感器技术之一，是“千里眼”。在当今高技术条件下，对一个战区乃至全球多方面的情报收集、处理、分发是指挥员做出正确决策和快速响应必不可少的前提，在防空及各军兵种与各个级别上的战略、战术指挥控制与通信(C3I)系统中，雷达技术是主动获取信息的重要手段，是其它探测手段不能替代的。2.雷达是先进作战平台的组成部分，其作用是人们研制各类武器系统最为关心的。例如，先进的机载脉冲多普勒火控雷达是战斗机火控系统的关键设备，西方主要国家早已将其装备部队，它们还在为更先进的战斗机研制固态相控阵雷达，以提高战斗机的多目标、多功能及远程攻击能力；机载轰炸雷达是轰炸机提高轰炸成功率的重要保证，使轰炸可以不受气象条件和白天黑夜的限制，并可与激光瞄准设备相配合，实现精确打击的目的；地形跟踪和地形回避雷达可使轰炸机、战斗机和巡航导弹实现低空、超低空安全隐蔽接近作战地域和要攻击的目标。3.雷达技术是发展先进武器系统测试评估的技术手段。例如各种精密打击武器，在其研制过程及最终性能评估中，必须要有精密测量雷达对其飞行轨迹、落点精度等进行测量与鉴定；在导弹和卫星的研制和发展中，雷达是弹道参数测量、真假目标识别、突防能力检验、卫星安全控制及轨道测量等必不可少的手段。由此可见，雷达技术是一个国家国防和武器装备现代化以及国防科技发展必不可少的技术。

我国雷达技术发展的现状较发达国家而言还较为落后。雷达门类较多，发展历程不尽相同，起步有早有晚，仿制和自行设计互有交叉。为常规武器配套的雷达一般是仿制与自行设计并举，新体制的雷达、自动化作战指挥系统、激光红外雷达和导弹、卫星无线电测控系统等则是随着雷达技术的发展在自力更生基础上自行设计研制开发而成的。但从我国雷达技术和产品发展总体来说，大致经历了修配、仿制、自行设计和发展提高四个阶段。

修配阶段(1949年～1953年)

这一阶段以开创基业和修配美、日旧雷达为主要标志。1949年5月，我军接管了国民党的雷达研究所，标志着我国雷达工业的发展从此揭开了序幕。

新中国成立后，盘踞在台湾和沿海岛屿上的国民党部队不断突袭大陆沿海城市，我防空部队急需雷达。不久，抗美援朝战争开始，前方十分需要各种雷达设备，国家对雷达研究所从人力、物力等方面大力支持，利用缴获的雷达器材和美、日在二次大战中留下的旧雷达进行维修和补缺配套，装备部队使用。这些修复的雷达绝大多数是警戒雷达，也有炮瞄雷达、用于高炮或探照灯引导的美国早期单目标跟踪雷达、舰艇上搜索海面活动目标雷达。后期也修理过少量苏式雷达。

以仿制为主的发展阶段(1953年底～60年代初)这一阶段以建立雷达生产基地和仿制苏式雷达产品为主要标志。新中国诞生后，苏联援助的100多个项目中雷达占了7项，新建了雷达、指挥仪生产厂，后又与苏联签订了有关协定，开始仿制苏式雷达产品。仿制出了警戒雷达、炮瞄雷达、舰用雷达、机载雷达、指标仪、制导雷达和末制导雷达等。地面防空雷达的仿制和自行设计几乎是同时开始的。1954年仿制成功的中程警戒雷达是我国第一批装备部队的国产雷达，1956年设计成功我国第一部微波对海远程警戒雷达。

仿制的海用雷达有海军警戒雷达、舰艇搜索雷达、搜索攻击雷达、导弹制导雷达、鱼雷快艇攻击雷达和鱼雷潜艇攻击雷达。1960年苏联专家全部撤退，停止援助合同，给仿制工作带来很大损失和困难。经努力，绝大多数有资料、样机或只有样机的苏式产品都仿制成功。

这一阶段仿制的雷达大多数相当于苏联50年代初、中期装备水平。仿制的成功扩展了我国装备部队雷达产品的门类系列，形成了雷达为陆、海、空部队服务的雏型，通过多部雷达的引进仿制，掌握了雷达试制生产的全过程。

经过五十年的艰苦奋斗，雷达行业已成为我国国防现代化建设和参与国民经济主战场的一支实力雄厚的产业大军，形成了中央与地方相结合、沿海与内地相结合、军用与民用结合、专业和门类比较齐全的工业体系。一批产品的性能指标已跨入先进行列。同时，培养和造就了一支素质高、能打硬仗的技术队伍。更可喜的是涌现了一大批年轻有为的雷达科技人员，培养和造就了一批高素质的跨世纪科技人才，从而使我国雷达工业以崭新的姿态迈入21世纪。但我们还应清醒地看到，我国的雷达技术与装备水平距发达国家还有一定的差距，在某些领域还相当落后，落后就要挨打，这就要求我们的雷达科研人员牢记自己所肩负的神圣使命，刻苦攻关，发奋努力，研制出具有世界一流水平的雷达装备，为我国国防现代化事业作出应有的贡献。