毫米波雷达在军事对抗中的应用*

王少华,印世平,秦晓磊

(重庆通信学院,重庆 400035)

随着毫米波雷达和制导系统的发展,相应的电子对抗手段也逐渐成熟起来。现代战争除强火力和高密度外,另一重要特点就是整个战斗是在激烈的电子对抗中进行的。因此,要求通信设备必须具有很强的抗干扰能力,而毫米波在这方面则表现出了明显的优势。毫米波雷达在近程防空、战场监视、导弹制导、火控和跟踪、高分辨率成像以及敌我识别等诸多领域得到了广泛应用。国外还大力开展了毫米波频段的测向机、干扰机和信号分析器等电子对抗设备的研制。当今毫米波技术的研究工作主要围绕军用系统的研制展开,世界主要发达国家也均把毫米波技术作为军事电子技术的重点研究对象。

1 毫米波雷达

1.1 毫米波雷达的特性

通常可把波长介于 1～10mm的电磁频谱称为毫米波频谱,他所对应的频率范围为 30～300GHz。毫米波的发展由其本身的固有特点所决定。其中,波长短、频段宽以及与大气的相互作用,是促成毫米波发展的 3个基本因素。毫米波雷达具有以下特性:

1)可用工作频带极宽,其工作频率范围为 18～300 GHz,即使只利用4个传播衰减相对较小的主要大气窗口频率段,其对应的带宽也远远大于微波频段内所有较低频率的带宽;

2)天线孔径小,波束宽度窄,方向性好,具有极高的空间分辨力,因此,其对多目标的分辨和识别能力高,跟踪和引导精度高;

3)较高的多普勒频率,使其具有良好的多普勒分辨力,测速精度较高;

我发现这种引导方式比较适用于中高年级的学生，也就根据不同情况设置不同的话题，以便达到引导学生端正学习态度，提高学习积极性的目的。学生的学习热情也是需要不断激发的，适时设置讨论话题，恰当地引导学生的认知可以起到事半功倍的效果，这也是我在教学中总结的一点经验。

⑱俞吾金、陈学明:《国外马克思主义哲学流派新编:西方马克思主义卷》，复旦大学出版社2002年版，第239页。

5)具有一定的反隐身功能;

6)具有全天候工作能力;

7)受大气衰减和吸收的影响,作用距离有限,并且与微波雷达相比,生产成本相对较高。

1.2 毫米波雷达的发展现状

毫米波雷达的发展以 20世纪 80年代为分水岭。20世纪 80年代以前,最早的毫米波雷达出现在第二次世界大战后半期,其主要工作频段已经上升到 Ka波段;而在 1947年以后,毫米波军用雷达已得到了广泛使用,其频率覆盖了整个毫米波波段,用途包括机载测绘、目标探测和跟踪,以及战区气象、测量等方面[1]。随后由于红外和激光技术的崛起,毫米波雷达技术的发展出现了短暂的低潮。

本文主要讨论了在硬势和非角截断条件下矩的估计，可以得到与文献 [1] 中类似的结果，即任意矩具有瞬间获得性.所用的方法主要是对碰撞核中的函数b(cosθ)作截断，然后分别估计， 通过泰勒展开来消去带有奇异性的部分.

20世纪 80年代后,毫米波的可靠性与低成本要求等一系列技术问题已接近解决,故毫米波雷达也被各国纳入了军备竞赛轨道。随着毫米波元器件和单片集成电路(MIMIC)工艺、技术的显著进步,毫米波雷达的研制进入了高速发展阶段,其用途遍及导弹寻的和末制导、火控、战场监视、目标搜索和跟踪、战术目标捕获等[2]。

就国内而言,我国已经成功研制了 Ka波段和W波段的目标搜索、火控、弹道寻的等多种雷达系统,如我国的某型号主战坦克炮塔上就装备了一种配备有毫米波雷达的全新主动防护系统(APS)。但就整体水平而言,我国同世界发达国家还存在不小的差距。

2 毫米波雷达在军事中的应用

2.1 毫米波跟踪、火控雷达

毫米波机载雷达主要应用于跟踪、扫描和火控系统。

随着有源电扫描阵列(AESA)技术的发展,美军决定进一步改进和升级其配备的“长弓”雷达,以装备最新研制的 RAH-66“科曼奇”武装侦察直升机,因而又被称为“科曼奇”雷达。“科曼奇”雷达与“长弓阿帕奇”机载雷达相比,重点性能改进体现在隐身性能、多目标跟踪能力、数据融合处理方面。他的作用距离是原型机的 2倍,战场搜索面积是原型机的 4倍,具有更强的防区外作战能力。虽然项目下马,但其先进的雷达和航空电子系统技术却已经移植和应用于其他直升机或平台。

1)AN/APG-78“长弓”火控雷达[3]。美国装配“阿帕奇”武装直升机的 AN/APG-78“长弓”火控雷达,其工作频率为 35GHz,采用相干多普勒脉冲体制,是目前最典型的直升机载多功能毫米波雷达。该雷达应用相控阵技术,显著提高了毫米波雷达的性能,对地面目标最大探测距离为 8～10 km(运动目标 8 km,静止目标 6 km)。“长弓”雷达和“阿帕奇”武装直升机的火控系统接口,与采用 95GHz有源毫米波成像雷达制导的“长弓地狱火”导弹交联,可提供对地面、低空和水面目标的快速目标搜索、自动目标检测、目标分类和威胁等级排序等功能。

2)RBE-2多功能机载雷达[1]。RBE-2是法国 GIE集团为阵风(rafale)战机研制开发的多功能机载雷达。该雷达选择M/D双频段组合工作,但是GIE对外透露的确实性能数据却不多,包括使用频率等。综合各种分析可知,RBE-2雷达对于阵风的操作需求可以说是必须的搭配,因为光是雷达系统就占了航电系统发展经费的一半,更占了整个阵风战机计划经费的10%。

该雷达具有全天候、多用途的优点,可以进行空对空及空对面搜索,而且2种功能同样强大,这使得阵风战机能够进行防空、深入打击、空中密接支持及反鉴等多重任务。其主要性能有:①多目标拦截能力;②自动地形追沿及规避模式;③主动空对空/空对面功能切换,且二者之间并无任何性能差异,最重要的特点是可以扩大其多用途能力;④自动波形选择功能(低、中、高 3级)以达到最佳侦测性能,而不受飞行员的操作限制所影响。

随后,Thales集团于 1999年正式提出了 RBE-2雷达AESA升级方案,并于 2002年 4月在 RBE-2雷达上开始研制 DRAA有源相控阵雷达技术演示样机。该样机采用美国引进的技术,做出了由1 000个 GaAs T/R模块组成的AESA天线,并计划于 2010年起开始推动“阵风”战斗机雷达的 AESA换装升级。换装 AESA天线后,可极大幅度地提高RBE-2雷达的探测距离。较目前的无源相控阵雷达RBE-2而言,其对空探测距离可望提高至少 50%,雷达水平搜索角度则可从 ±60°提高至 ±70°,整体雷达性能水准可与 AN/APG-79相当。

事实上，关于企业高管薪酬的研究长久以来一直是研究中的热点问题。之所以会出现市场对于高管薪酬的质疑，很大程度上是因为公众认为不公平导致，高管给自己发放高薪酬被人们广为诟病。因此，国内企业必须根据市场供给情况建立一个“合理”的高管薪酬体系。这个体系使企业高级管理人员的薪酬在具有市场竞争优势的同时，又能够将起到激励约束的作用，恰当地将高级管理人员的绩效考核结果(包括企业的业绩增长、风险管控等)与薪酬挂钩起来。

2.2 毫米波雷达精确制导

1)HIPCOR-95高功率相参雷达。HIPCOR-95是美国 GIT/EES所研制的 1部工作于 95 GHz的高功率相参雷达,用于对多种恶劣环境下的武器提供技术支持,主要包括:战场监视和目标探测,车载火控系统、导弹系统等等。HIPCOR-95能提供全相参高功率输出,其脉冲输出波形是全频率合成,并在 500MHz带宽上提供脉间相参频率捷变。其卡塞格伦收发天线能以水平/垂直或右旋/左旋圆极化发射信号,实现同相极化和交叉极化回波的接收。其主要性能指标为:① 相干性,I＆Q输出;②极化捷变(发射),H/V,RHC/LHC;③双极化(接收),同相、交叉极化;④高功率,1 kW PPM、0.5W AVG;⑤脉宽,50 ns,100 ns;⑥相干频率捷变,500MHz BW;⑦多距离采样,每个通道输出同相极化与交叉极化的 I,Q和振幅。

4)由于毫米波雷达发射波束窄,作用距离有限,所以在电子对抗中抗干扰性能好,并易于获得低被截获概率;

“小说家向我讲这个故事时，没有具体叙述S吸引女人的能力。也许是S善于花言巧语，也许是他精通房中术，后来，我猜测是他的厚脸皮及内心潜伏的巨大激情，使他如鱼得水。他具有一种特殊的才能，将厚颜无耻跟天真无邪奇妙地混为一体，这轻而易举地拆除了女人因羞耻感形成的藩篱又唤起了母爱及性欲交织的情感。不可否认的是，他具有唐璜行动的激情及卡萨诺瓦呵护女人的细致，这使他像一束强光或一堆篝火，吸引了于夜幕中孤单而寂寞地低飞的女性昆虫，而他的绵绵情意又抚慰了女人无底洞般漆黑幽深的空虚。的确，他对每个女人都付出了全部激情或爱欲，除了婚姻。对于那些女人来说，他是不可抗拒的。”

2.1.2 抑郁症组 选取我院同期收治的抑郁症住院患者作为抑郁症组。纳入标准：符合《中国精神疾病分类与诊断标准第3版（精神障碍分类）》[15]中抑郁症的诊断标准，汉密尔顿抑郁量表（HAMD）评分≥20分[16]。排除标准：妊娠期或哺乳期妇女；具有器质性精神障碍或者由精神活性物质所致的精神障碍者；严重心、肝、肾等实质性脏器损害者；神经系统变性疾病患者；语言听力功能障碍者。该组共纳入抑郁症患者85例。

2)观测和警戒陆地(OWL)雷达[4]。波兰的 CNPEP Radwar公司与波兰军备技术研究所(WITU)联合研制出了一种新型便携式战场监视传感器——观测和警戒陆地的K波段雷达。该雷达的三脚架安装头具有可变的 0～20 r/min转速,并能以旋转搜索、扇区搜索(1个或 2个扇区)和注视模式工作,在后者情况下天线指向一个特定的方位上。他的FMCW发射机具有4W的输出功率,最大探测距离为2.4 km,并且该雷达包括电池和 Itronix平板计算机显示器的总质量仅为 8 kg。

2)爱国者 PAC-3反导导弹。爱国者 PAC-3导弹采用 MMIC技术、数字接收机技术,实现了体积小、重量轻、可靠性高和成本低的特点。该导弹使用了毫米波导引头,他是一个能实现距离跟踪、角度跟踪的主动式 Ka波段多普勒脉冲雷达,由天线罩及其可展开的盖和释放装置、天线、三通道微波接收机、常平架及附加电子设备、中频处理器、数字处理器、行波管放大器/调节器/功率电源、主频发生器等组成,其长度为1.04m,质量为 27.3 kg。

2.3 战场监视和目标捕获毫米波雷达

由于毫米波雷达能有效抑制地面杂波,多径效应影响小,在距离和方位上都能获得高分辨力,所以特别适合于短程战场监视和目标捕获。

吴三大提出过“书法之源源于自然”的论断。实践中，他从凿石和弹棉花中感悟出书法的节奏和韵律，从观云卷云舒琢磨到字体的灵动和变化，从民族舞蹈中寻觅到字体的造型和变异。因此，他的作品极具节奏感和韵律感，从他落款的三大的“大”字，可以看出横平不平，捺划采用藏族舞蹈中“巴喳嗨”的动作造型，让书法呈现舞美感。

毫米波精确制导主要由制导雷达和导引头 2部分组成。雷达将测得的目标位置数据进行数据处理,变换成控制导弹运行的信息;而导引头则根据雷达给出的信息,控制导弹运行,捕获并摧毁目标。下面介绍比较典型的一些武器系统。

1)“长弓海尔法”空地导弹。“长弓海尔法”空地导弹装备于美国著名的“阿帕奇”武装直升机上。他采用毫米波主动寻的制导方式,可在发射前或发射后锁定目标,具有“发射后不管”的能力和在全天候条件下作战的能力,可使载机发射导弹后立即隐蔽,以最大限度地减少向敌火力暴露的时间,从而提高直升机的生存能力。他利用机械扫描天线,可进行快速扫描,锁定目标后进行圆锥测角,并对目标进行跟踪。该导弹弹径为 178mm,射程为 0.5～10 km,于 1998年 7月装备部队,是美国陆军的重要武器装备之一,代表了未来直升机载武器系统的发展方向。

雷达与显示器控制台之间的无线数据传输装置允许操作员在位于离传感器头 100 m的位置上工作,并能将OWL用作在网络中工作的传感器。该显示器具有可选的搜索扇区和探测距离量程(300,600,1 200和2 400m),并能够连续提供目标及其航迹历史。OWL操作员的显示器用无线线路与系统相连,可遥控操作和与其他传感器例如用于目标识别的摄像机联网。标记图用于测量目标坐标,并有目标探测的声音报警。

3)其他。美国 AN/TPS-70/75[5]是一种 E/F波段的机动战术雷达,用来跟踪 450 km以外的目标。他采用低旁瓣天线,因而能有效抑制杂乱回波和抗电子干扰,使敌方干扰系统很难检测或干扰他。

俄罗斯十字剑(cross swords,又名 MR-360)火控雷达是一种工作于 G/K波动的舰载雷达,用来监视和进行火力控制。他能探测贴海导弹,并能对 48个 45 km外的目标自行进行威胁评估。

2.4 战场战斗识别系统(BCIS)[6]

战场战斗识别系统(BCIS)是一个在战术级作战中使用的多功能、全天候、安全、加密的毫米波问答式识别系统。其工作频率为 38GHz,有效识别距离为 5.5 km,目标识别时间小于 1 s,识别正确率大于 95%。他能帮助识别战场上我军的地面车辆,支持炮手或平台指挥官迅速做出“开火或不开火”的决定,从而达到防止误伤的目的。该系统将装备美陆军的 16种地面和空中平台,包括 M 1“艾布拉姆斯”主战坦克、M 2/M 3“布雷得利”战车,以及飞机和直升机等。

1.2 实验病毒 柯萨奇病毒B组3型（Coxsackievirus B3，CVB3）由本院微生物病毒研究室提供，经Hela细胞活化，反复冻融3次后检测组织细胞感染率TCID50：10-3/mL。

2.5 微波-毫米波雷达告警系统[7-8]

美国 WBR-2000电子作战支援系统是一种工作于微波和毫米波波段的雷达告警系统,具有全向天线定向,能对付频率捷变、脉冲参差 PRI信号,并能侦查 2～18GHz的雷达信号。WBR-2000性能参数为:①工作频率 0.5～2 GHz和 18～40 GHz可选;②灵敏度 -65 dBm(-85 dBm可选);③定向精确度 10RMS;④动态范围 60 dB;⑤截获概率 100%;⑥脉冲参差 PRI范围 500 ns～33ms;⑦ 脉宽50 ns。

除此之外,还有法国 Sherloc雷达告警系统、美国 Jaguar系统、意大利 ELT-156X宽带雷达告警接收机等等。

3 结束语

综合国内外各种信息可知,在未来信息化战争中,战场电磁控制权的争夺正在向毫米波频段发展,毫米波技术将有望成为提高下一代武器系统作战能力的重要技术。同时,战场上也相继出现了一大批毫米波雷达和毫米波制导的新式武器和系统,故电子对抗技术也将面临毫米波的挑战。因此,我们必须密切关注国外毫米波技术发展的新方向,瞄准世界的先进技术,大力开展适合我军战略武器系统的毫米波雷达的应用研究,并在诸如近程防空、战场监视、导弹制导、火控和跟踪以及敌我识别等旧的领域迎头赶上,在空间应用、电子对抗等新领域开拓创新,以适应未来战争环境的要求。

[1] 向敬成,张明友.毫米波雷达及其应用[M].北京:国防工业出版社,2005.

[2] SL Johnston.Modern MMW Radar Systems[J].Proc of IEEE Int.Radar Conf,1990:473-479.

[3] 石星.毫米波雷达的应用和发展[J].电讯技术,2006(1):1-9.

[4] 董勤勋.波兰研制出OWL便携式战场监视雷达[J].电子信息工程,2006(4):45-47.

[5] 刘文博.美国 C4ISR系统发展及启示[J].四川兵工学报,2009(9):140-142.

[6] 陈亚来.美陆军将装备两种敌我识别系统[J].外军电信动态,2000(4):32-35.

[7] 施建礼,刘明刚,朱平云,等.基于 DSP的雷达视频数据采集与回放系统[J].四川兵工学报,2009(9):1-4.

[8] 胡少飞,王伟力.高功率微波弹对雷达接收机保护器的毁伤[J].兵工自动化,2009(5):50-52.

(责任编辑周江川)