岸基多功能相控阵雷达发展需求和发展方向探讨

钱国栋

(海军驻南京地区雷达系统军事代表室，南京 210003)

岸基多功能相控阵雷达发展需求和发展方向探讨

钱国栋

(海军驻南京地区雷达系统军事代表室，南京 210003)

分析岸基雷达的发展状况，根据现代电子战的特点及目前岸基雷达的不足，提出未来多功能相控阵雷达的发展需求和发展方向。

多功能雷达；岸基雷达；相控阵雷达

0 引 言

现代武器装备飞速发展，特别是隐身飞机、掠海导弹、潜艇、干扰机等装备技术的不断提高，对岸基雷达提出了更高的要求，需要岸基雷达承担多种功能。为了满足这一需求，要在海岸上架设多部不同功能的雷达，导致了设备量大、操作复杂且多部雷达间协调和电磁兼容等方面的问题。因此，多功能雷达是未来岸基雷达的发展方向。

对于岸基雷达而言，要满足对海、对空“全发现、全跟踪、全识别”的作战需求，就需要提高其搜索、跟踪、目标识别和“四抗”等性能。尤其要提高探测信号的信息量，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,使其向多功能、高分辨率、自适应方向发展。因此，岸基多功能雷达要能同时具备搜索、识别、跟踪、引导、制导以及侦察和抗干扰等多种功能，可以实现多基地雷达来提高反隐身能力和增加低空目标探测能力，还可以和海上友方舰船进行信息共享。另外，岸基雷达架设高度高，可以提高对海视距，提升对海上敌方目标警戒搜索，

雷达需要采用有源平面阵列相控阵天线、先进的信号处理、频率分集、脉冲压缩、频率捷变、边搜索边跟踪、AMTI、FFT、脉冲多普勒和组网等多种技术来提高雷达回波信号的质量，从而使岸基多功能雷达自身具备较好的探测、反杂波、目标识别和精确跟踪制导等能力。

1 发展现状与不足

目前，岸基雷达多采用两坐标雷达，天线采用抛物面形式。由于方位维采用机械扫描的方式，波束不能灵活控制，形成波束个数有限，不能实时对多个目标进行跟踪，重要目标出现或消失等情况不能得到及时发现。同时，对目标的判情也只能依靠操作员的经验实现，目标识别能力较弱。而且作为岸基雷达，不仅要观察空中目标，还关注海上目标，而海上目标具有种类多、数量大、分布密集、速度慢、动态大等特点，且易受海况、气象、异常传播等因素的影响，雷达的探测效能受到很大限制。

机械扫描雷达与多功能相控阵雷达(有源电扫描阵列)主要性能比较如表1所示。

表1 机械扫描天线与有源电扫描阵列的性能比较

2 岸基多功能雷达发展方向探讨

根据目前岸基雷达的现状和发展方向，针对其特殊的作战任务，岸基多功能雷达应具有以下几个主要方面的功能：强目标探测能力、多种工作模式、雷达与反干扰侦察机和雷达干扰机一体化、自适应处理能力与波束控制、宽窄带结合的目标识别能力、组网能力以及高可靠性。

2.1 强目标探测能力

对于岸基多功能雷达来说，需要探测的目标包括对海、对空两部分。空域中杂波较少，常规目标处理起来相对容易，但对于隐身飞机、掠海弹等目标就需要雷达采取特殊的工作模式并提高RCS较小目标的发现概率。另外，海域中的目标受海杂波的影响较大，对雷达抗海杂波干扰能力也提出了更高的要求。

由于相控阵雷达可以实现两维相扫，采用四面阵天线，不存在机械扫描误差，角跟踪和距离跟踪精度也得到提高。超高速、超大规模集成电路及四面阵相控阵天线的使用使提高信号带宽成为可能，不仅提高了数据率，也缩小了距离量化单元，减小了测量误差，提高了目标的观测能力。信号处理方面采用对海、对空分开的多通道处理方式，可探测飞机、舰船、导弹、潜望镜等多种目标。

2.2 多种工作模式

为了与不同的作战任务相匹配，发挥装备的最优作战效能，岸基多功能雷达应设有多种工作模式，包括搜索、跟踪制导、超视距、低截获等。

相控阵天线阵列可同时形成多个波束，各个波束可具有不同的功率、波束宽度、驻留时间和重复频率等，并且各个波束可以分别控制和统一控制。这样，其中有些波束可用作一般搜索，有的作重点搜索，有的用来跟踪目标等，不但具有多种工作模式，还可以实现几种工作模式同时工作。

2.3 雷达、反干扰侦察机和雷达干扰机一体化

随着现代高新电子技术的发展,电子战已成为现代战争的主要样式。现代雷达面临着“四大”威胁，即快速应变的电子侦察及强烈的电子干扰，掠地、掠海能力的低空、超低空目标，使雷达散射面积成百上千倍减小的隐身飞行器，以及快速反应自主式高速反辐射导弹。这些都使雷达常规单一的反侦察、抗干扰措施不再满足现代作战需求。

多功能相控阵雷达具备波束形状和扫描方式的可变性，在一定范围内工作频率和调制方式及脉冲重复频率和宽度也是可变的。这种方便地处理和灵活地控制，可以实现对主动探测、被动侦察、干扰功能进行一体化设计。综合运用抗干扰技术，包括雷达频率、波束、波形、重复频率的捷变技术，匹配滤波、相参积累、恒虚警处理(CFAR)、大动态线性检测器、多普勒滤波技术，极化信息处理技术，超低旁瓣天线技术，多种发射波形设计技术，数字波束形成技术，以及旁瓣相消和旁瓣匿影等技术，结合被动侦察所具有的测向、测载频、测脉内调制等技术，实现干扰机利用雷达和被动侦察测得的敌方干扰机特性参数，对敌方进行反干扰。这既提高了测定目标参数的精度又提高了抗干扰性能。所以，相控阵雷达是目前最具有抗干扰潜在性能的一种雷达体制。

2.4 自适应处理能力与波束控制

相控阵天线波束形状的捷变能力是实现自适应空间滤波及空时自适应处理的技术基础。相控阵接收天线的信号处理属于多通道信号处理。合理利用每个单元通道之间接收信号的时间差与相位差信息是对阵列外多辐射源来波方向定位的基础，而对阵列外干扰辐射源定向是通过调整天线阵面口径分布将相控阵接收天线波束凹口位置移动至干扰源方向的一个重要条件。数字波束形成技术的采用为各种复杂天线波束形状的形成提供了条件。天线理论与信号处理相结合，加上各种先进信号处理方法的应用，使相控阵雷达技术获得了新的应用潜力。

电子计算机已成为相控阵雷达的“大脑”，能根据变化多端的海情、空情实时确定雷达的最佳工作方案，以满足各种复杂要求。例如，它能“记忆”空中原有目标的批量及其所在轨道的参数，在发现新目标后能够同原有“记忆”数据对照后及时加以识别，并按其需要分类处理。

干扰机通常根据测得的雷达距离、方位、重复周期、天线旋转速率等参数对雷达进行干扰。常规两坐标雷达在方位上是采用机械扫描，仰角上具有较宽的波束宽度。这种体制的雷达的参数很容易被干扰机测得并实施干扰。多功能雷达在方位、仰角上进行灵活的波束控制，让干扰机无法准确测得雷达的参数，不能对雷达进行有效的干扰。

2.5 宽窄带结合的目标识别能力

目前岸基雷达主要提供目标的距离、方位、高度(仰角)、径向速度等一类目标信息，不具有舰船、飞机、舰艇等目标的自动分类和识别功能。常用的目标识别方法主要基于人工的判别法，通过目标的轨迹、速度、A显上回波的结构和跳动规律、敌我识别系统来粗略进行目标识别。这些方法决定于操纵员的熟练程度和对目标先验知识的了解，存在误差大、速度慢、自适应能力差等缺点，不适应现代战争的需要。近年来，随着海上商业活动日渐增多，军事活动日益频繁，雷达警戒范围内目标数量和类型大量增加，对多功能雷达有效完成对海、对空警戒、跟踪、制导和侦察任务提出了更高的要求。面对日趋复杂的目标环境，岸基多功能雷达系统需要及时地对雷达目标进行准确的分类判性，以适应关注海域目标的侦察、监视等要求，满足局部战争军事准备的需求。

宽带/窄带联合识别是在多功能雷达上获得宽带目标的识别特征与窄带目标的识别特征，经过特征融合，实现目标识别，以此提高岸基多功能相控阵雷达的识别能力。

2.6 组网能力

随着电子信息技术的迅速发展及其在军事领域的广泛应用，未来战场环境日益复杂，雷达所面临的电子干扰和反辐射攻击等威胁不断增加，仅仅依靠单雷达提供探测情报已无法满足未来信息化作战的需求，难以连续探测和跟踪现代飞行目标。但是，如果针对不同类型雷达的特点，通过合理的战术配置进行组网，其性能是单部雷达无法比拟的。雷达通过组网可以扩大系统时域、频域、空域的覆盖能力，取长补短，同时发挥各雷达的优越性，实现信息共享，有效提高发现目标的速度，降低虚警、漏警，全面提高雷达在恶劣电子战环境下的“四抗”能力，增强雷达的生存能力。

近几十年来，世界主要军事大国都对雷达组网和数据融合技术开展了深入的研究，取得了大量的研究成果，并先后进入实际应用阶段。

2.7 高可靠性

一部雷达能否发挥最大功能，除了具有多种工作体制、多种工作方式、抗干扰能力强等特点外，还必须具有高可靠性，保证雷达能够长时间稳定、可靠地工作。

推行模块化、系列化、组合化设计技术,实现遥控操作、遥控故障诊断,实现无人值守等技术，可以做到迅速替换雷达故障的模块。天线阵列中的辐射元、发射源和电路很多也是并联工作的，即使其中的部分组件损坏，对雷达总体性能影响也不大。通常，在工作中有少部分阵列元件损坏时天线增益、天线方向图和方向系数受到影响的都很小。又如多部发射机工作时，部分发射机的失效也不会严重影响雷达工作。此外，由于大量采用低功率发射组件，且天线阵列不需要使用故障率较高的机械转动装置，可以有效地解决高频馈电部分的高压击穿问题。

3 结束语

相控阵雷达自20世纪60年代诞生以来一直受到雷达行业的高度重视。经过半个多世纪的发展，现役相控阵雷达的功能有了显著的提高。特别是21世纪以来，随着光电技术的发展，相控阵雷达逐渐向多功能、高性能、智能化方向发展，具有高处理能力、高可靠性、灵活的可扩充性和易于自适应控制的多芯片多模式雷达信号处理结构也相继被采用。现役岸基雷达将会逐步被更优的多功能相控阵雷达所替代，研制岸基多功能相控阵雷达将成为目前的重要课题。

[1] 向敬成,张明友.雷达系统[M].北京：电子工业出版社，2001.5.

[2] 张光义,赵玉洁.相控阵雷达技术[M].北京：电子工业出版社，2012.10.

[3] 花汉兵. 雷达组网的特点及其关键技术研究[J]. 现代电子技术,2007(23).

Development demand and direction of shore-based multifunctional phased array radars

QIAN Guo-dong

(Military Representatives Office of Radar System of the Chinese PLA Navy in Nanjing, Nanjing 210003)

The development status of shore-based radars is analyzed. According to the characteristics of the modern EW and the disadvantages of the current shore-based radars, the development demand and direction of the future multifunctional phased array radars are presented.

multifunctional radar; shore-based radar; phased array radar

2014-03-20；

2014-04-15

钱国栋(1982-)，男，工程师，硕士，研究方向：雷达总体。

TN958.92

A

1009-0401(2014)02-0011-03