现代战争的电子攻防对抗长期以来一直以电子战为主。 雷达要想在日益先进复杂的电子攻防对抗中发挥作用,就必须突破其基本原理和体系,必须具备有效的电子抗干扰和电子防御措施。 因此,稀疏阵列集成孔径雷达、无源反隐身雷达等新型雷达层出不穷,并得到了显著发展。 雷达的新原理使飞行器难以探测、无法定位、无法干扰、被刚性锁定。
稀疏阵列雷达。
1:稀疏阵列集成脉冲孔径米波雷达(SIAR)。
许多研究结果表明,长波长雷达,如米波雷达,是对付隐身技术和反辐射导弹的直接有效方法,但米波雷达的致命弱点是角分辨率差。 稀疏阵列集成脉冲孔径雷达(SIAR)是一种新型的米波分布式阵列雷达,主要用于远距离预警和跟踪。 它保留了米波雷达的传统优点,克服了角分辨率低、测量精度差、抗干扰能力弱等主要缺点。 SIAR雷达的主要特点是天线采用稀疏阵列,一般为非定向反射,其发射和接收方向图在接收端通过数字信号处理获得,因此可以同时形成多波束,同时观测多个方向。 由于它不使用传统的机械天线扫描空间波束,它可以通过计算形成长时间不间断地盯着目标并进行长期相干积累来形成波束,提高了雷达的探测能力和雷达的四大反抗能力(即反隐身技术、抗反射导弹、集成电子抗干扰和反低空突防技术)。
B2战略轰炸机。
1.1. 稀薄天线
米波雷达要想获得高角分辨率,雷达的天线孔径必须很大,一般100米就算固定也很大,所以经常使用稀疏阵列天线,稀疏阵列用几个单元就可以得到窄波束,这是有代价的,它的旁瓣会提高,能量利用率会降低。 以阵列元件为n的线性阵列为例,如果1 2的波长为等间距稀疏阵列天线,增益不变,波束宽度为(n-1)2,若间隔增加k倍,等距稀疏阵列天线增益不变,波束功率压缩到k, 并且会有一个与主瓣一样高的瓣,这是不允许的。在主波束折射率变化不大的前提下,对几种难以被阵列元件干扰的新型雷达进行不规则排列,可以减小光栅瓣,使光栅瓣辐射分散到旁瓣中,增加旁瓣电平。 高旁瓣的问题可以通过结合系统的多种特性来解决。
米波相控阵雷达
1.2 工作原理:
SIAR雷达的天线系统由M(25)个发射天线元件和M(25)个接收天线元件均匀分布在两个圆圈中组成,其中激励信号是具有一定宽度的一定值的脉冲,它采用一组具有交叉散射变化的正交基作为多频传输的调制信号, 然后成为不同载波频率的信号,并在使用后分配给每个发射元件。当各阵列元件发射的信号相互正交时,形成雷达天线的非定向发射。 每个接收器将雷达回波信号转换为数字信号,并将其发送到中央处理站。 中央处理站形成来自每个接收器的信号的相应接收波束。 然后,MTI滤波器由接收光束的输出连接形成,其目的是抑制杂波的大部分杂波。 MTI输出面板发射波束的匹配处理器进行N发射信号分离、相位调整和求和处理。 匹配过程结束后,利用相干累积多普勒滤波器进一步提高信噪比,确定目标径向速度。
YLC-8B雷达
1.3 SIAR雷达性能特点:稀疏阵列集成脉冲孔径雷达是一种具有良好低截距概率性能的雷达。 其主要性能有以下四个特点。 (1)SIAR雷达采用全向发射方式,发射雷达波的主瓣和旁瓣没有区别因此,对方的侦察接收设备无法从主波束获取雷达信息,无法大致定位雷达。 (2)SIAR雷达可以做长期相干累加,这是相同工作距离所要求的雷达的发射功率小,如果使用大的时域积信号,其平均辐射功率可以更小,因此其隐蔽性较好,不易被侦察
SLC-7多功能雷达
3)SIAR雷达是一种有源阵列雷达,每个阵列元件发出的信号的相位编码和频率编码不同,可以随机变化,是一个复杂的波形因此,敌方无法利用信号处理手段获取发射波束,雷达难以定位很难获得更详细的雷达波形参数,因此不可能对其实现有效的干电抗。
4)SIAR雷达工作在超宽带模式下,带宽可以非常大,在不同的重复周期下,可以实现1 2倍频程的跳频工作例如,中心频率可以从100MHz跳到300MHz工作,使敌方雷达侦察设备难以探测到雷达使用的频率。
F35**战斗机。
2:无源反隐身雷达。
2.1、普通雷达发现飞机等目标时,由雷达接收机接收发射信号和目标反射形成的回波信号确认目标。 第一架飞机是通过采取各种措施来减少雷达接收到的信号,从而减小目标雷达的横截面积,以达到目标隐身的目的。 新型无源反隐身雷达采用盲信号处理理论。 采用盲信号处理技术,将飞行器在飞行中产生的空气噪声直接采集为观测测量,无需主动传输,再通过计算机算法处理锁定目标,不仅能不暴露自身位置,还能清晰稳定地跟踪飞行器。
我们的YLC-29无源反隐身雷达
2.2 现状。 美国Loma公司花了近20年时间才成功研制出“无声哨兵无源监视雷达系统”。 该系统是建立被监测区域内U-V波段电视信号和民用调频电台的基础数据库,只要系统接收到目标反射的三个以上的电视或无线电信号,根据无线电波的相干原理,就可以准确探测和跟踪飞行中的飞行物等目标。 电视广播在太空中无处不在,因此它们可以在世界任何地方使用。 “Silent Sentinel”系统的典型配置包括高灵敏度接收器、处理器、可视化软件和分析软件,每套价格从 300 万美元到 500 万美元不等。
YLC-29无源反隐身雷达是一种双基地雷达
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,而是利用民用无线电电视信号的连续波载波频率(50 800 mh)和这些稳定载波信号的包络,为测量直接信号和反射信号的到达时间差提供区别特征。 因此,它具有良好的反辐射导弹(ARM)攻击能力和自我保护能力。 美国新的Silent Sentinel技术的关键是大动态范围数字接收机、相控阵天线、Silicon Graph(SGI)的强大商用计算机(每秒几个干式巨型浮点运算的并行处理速度)以及来自Automated Advanced Products(AEP)的创新软件和算法)(包括一个三维地形数据库,允许操作员选择具有最佳地理覆盖范围的发射站和在感兴趣区域内清晰的视线)。在处理算法中,利用信号的到达角、延时和多普勒频移信息来定位目标。
稀疏阵列雷达。
我国从本世纪初就开始研究无源反隐身雷达,经过10多年的努力,对盲信号处理的理论和应用进行了深入研究,取得了一系列创新成果,并有产品可以使用。 此外,稀疏阵列集成脉冲孔径雷达的研制也取得了一系列创新成果,目前我国雷达新系统已达到或接近世界先进水平。
当然,稀疏阵列雷达也有其自身的缺点,首先,雷达天线较多,设备较分散,整个系统覆盖面积大,因此容易被对方发现和攻击,战场生存能力低于常规雷达,此外,系统对信号数据处理系统的要求更高, 雷达原理和技术仍在发展中,需要进一步的技术研究,因此稀疏阵列雷达一般与常规雷达混合,形成全面的雷达探测系统,以提高整个雷达网络的探测能力。稀疏阵列雷达研制成功后,我国防空雷达网络打击隐身目标的能力得到有效增强,尤其是F-22等隐身战斗机
众所周知,F-22具有超音速巡航能力,减少了在雷达网络中的曝光时间,进一步降低了对手雷达的探测效率,同时还可以提供F-22准确的目标信息,从而可以为我们的战斗机提供更好的指挥和制导,并且可以在更远的距离上拦截它们。 展望未来,相信在我国雷达技术人员的不懈努力下,我国将在反隐身雷达领域取得更加辉煌的成绩,发射更先进的反隐身雷达,更好地保卫国空安全。