现代雷达隐身技术发展

何小锋

（解放军91404部队，秦皇岛 066000）

0 引言

现代无线电技术的迅猛发展，极大地提高了雷达探测系统的目标搜索、跟踪能力。传统的武器平台在作战环境中所受威胁愈演愈烈，雷达隐身技术对提高武器平台系统纵深打击能力和生存能力意义深远，实现武器装备的隐身化已成为军事强国所追求的高新技术热点。

现代雷达隐身技术主要包括以下两个层面：一方面利用外形设计、吸波隐身材料和等离子体等隐身技术来降低目标的平均雷达截面积。其中，外形设计主要实现目标反射波偏离雷达发射方向；吸波隐身材料主要实现电磁能转换成热耗散消失；等离子体技术利用高功率微波在武器平台的主要散射区域产生等离子体对入射的电磁波实现吸收或衰减。另一方面采用新型雷达体制来实现雷达隐身的目的，目前主流的隐身雷达体制包括：无源雷达、低截获概率雷达和有源隐身技术[1]。

1 雷达隐身原理

雷达实现目标探测的机理在于对目标回波进行相关处理，其探测范围应满足相应的虚警和发现概率，具有局限性，雷达隐身的本质在于通过减小其被发现的探测距离来实现隐身效果的。

雷达的最大探测距离Rmax应满足:

式中：tP、Pmin分别为雷达发射功率和可检测的最小接收功率，Gt、Gr分别为发射、接收天线的增益，λ为工作波长，δ为目标RCS。

由公式可知，雷达的最大探测距离Rmax与被探测目标散射截面积的1/4次方成正比，故降低δ是缩减雷达载体平台被探测距离的有效手段。表1给出了δ与Rmax降低比例间的对应变化关系。

表1 δ缩减量(dB)与Rmax缩减比例(%)间的关系

现阶段实现目标的雷达隐身，根本在于减小雷达的最大探测距离，技术途径在于利用多种手段缩减探测目标散射截面积。目前，国内外缩减探测目标散射截面积主流技术包括：外形设计、吸波隐身材料和等离子体等隐身技术以及采用相关电子措施降低目标的散射截面积等。

2 雷达隐身技术

2.1 外形隐身设计

外形隐身设计指的是对载体平台的边缘及表面进行相关设计，使其强散射方向远离雷达探测来波方向。现阶段作为雷达平台的武器装备，其外形设计应满足以下要求[2]：

(a) 避免在装备边缘及表面出现易产生角反射器效应的棱角边缘、缺口尖端等不连续处；

(b) 利用边缘衍射效应代替镜面反射；

(c) 缩减外形尺寸；

(d) 二维喷管的材质选用吸波隐身材料；

(e) 将机身设计为平滑过渡的曲线流体，减少散射源的个数。

2.2 吸波材料隐身

雷达吸波隐身材料的工作机理由两种：一种是迅速吸收电磁波并将其转化为系统热耗；另一种主要利用电磁波的干涉效应。雷达吸波隐身材料的电磁特性在于：大部分入射电磁波进入吸波隐身材料后不产生反射，且能被迅速吸收并转化为热耗。

（1）为使入射波能最大限度的进入材料的内部而不产生反射，需满足以下阻抗匹配条件：

式中：ε'，ε''，μ'，μ''为关于真空的相对值，c为光速，ω为角速度，ε0=8.854 F/m，σ为电导率。

（2）入射电磁波需满足电磁波的衰减条件以实现吸收涂层的吸收作用，该吸收率由式（3）表征：

其中，α和a分别用于表征吸波隐身材料的吸收率和衰减常数，d为吸波隐身材料的涂层厚度。

现阶段已投入使用和正在研制的吸波隐身材料主要分为以下几类：

（1）纳米材料

特征尺寸为0.1～100nm的纳米材料具有极好的吸波特性，具有厚度薄、质量小、频带宽等特点，是目前极具发展前途的吸波隐身材料。

（2）手性吸波隐身材料

手性材料吸波主要利用旋波作用效应，通过调节ε、μ和手型材料ξ三个手性参数可实现吸波隐身材料的特性，对吸波隐身材料的电磁波衰减可提高20dB以上。目前对于手性材料的研究尚在起步阶段，还没有实际工程应用[3]。

（3）智能材料

智能材料指的是具备传感、驱动和控制功能的特殊材料，可根据外界电磁环境变价主动调节自身结构性能。现阶段该结构已广泛应用于航天、军事等领域。

2.3 采用电子措施降低目标散射特性

（1）无源雷达技术

无源雷达根据目标回波来源不同可分为以下两类：一类是依靠目标辐射的电磁波实现探测跟踪，这类探测目标一般是雷达，通信、干扰设备，探测目标本身有较大功率的辐射源；另一类是利用照射源发射电磁波，这类探测目标本身不辐射大功率电磁波，而是利用外部照射源（包括照射雷达、外部广播信号灯），以合作或非合作式的工作方式实现目标探测。无源雷达具有优异的雷达隐身效能，其特征在于：

(a)无源雷达本质上是双（多）基地雷达。无源雷达自身不辐射大功率电磁波，故具有较好的隐蔽性和“四抗”能力；

(b)无源雷达不向空间辐射电磁波，故无需频谱分配，也不会造成电磁污染，由于没有能量覆盖的问题，理论上不存在探测盲区；

(c)无源雷达本身无发射机，只有接收系统，故可实现低成本、便携式设计；

(d)系统所采用的外辐射源，包括VHF-UHF频段的无线电和电视广播信号，可实现低空目标探测，利用这些信号，还省去了修建大功率发射站的成本。

（2）自适应技术

自适应技术主要利用开槽缝、对流槽等手段在雷达载体平台的金属表面附加集中或分布参数，当表面受到雷达探测波照射时，经自适应处理过的雷达表面可产生一个与回波信号同频率、同极化、等幅反相的电磁波与雷达回波进行对消，从而实现雷达载体平台的隐身效能[4]。

（3）LPI雷达

LPI（低截获概率）雷达综合采用多种电子措施降低雷达的被探测概率。LPI雷达的发射功率必须是可控的，以适应雷达对不同探测目标的最小发射功率值要求，故在实现目标跟踪时，发射机的功率电平控制随目标距离变化自适应变化；其发射波形采用模糊函数为图钉型的宽度高占空比信号，将发射功率能量以类噪声信号的形式在宽带范围内辐射出去；接收端采用长时间周期的相参积累方式；辐射器天线采用超低副瓣天线。

（4）准连续波雷达

收/发分置的双（多）基地准连续雷达，发射时将常规连续波信号利用通信的编码技术改造为编码噪声信号，经扩频处理分布在宽频带上，此时的发射信号具有超低的功率谱密度，可隐藏在接收机的噪声电平以下；在接收过程中，对回波经过脉压相关、解扩解码处理，并利用DBF技术形成多波束，此类连续被雷达具备相当高的低截获特性，可对抗诸如反辐射导弹、电磁干扰机等威胁。近年来，准连续被雷达技术日益成熟，已应用于很多产品装备。

2.4 等离子隐身技术

新近投入使用的等离子隐身技术的作用机理在于：利用等离子体发生器、放射性同位素等在载体表面形成等离子云，利用等离子云特征参数（包括其电离度、能量、振荡频率等）的改变，使入射电磁波与等离子体的带电粒子发生作用而被吸收，从而实现雷达隐身的目的。

等离子技术的特征在于无需改变载体平台的外形结构，与现有的外形设计及相关材料隐身技术相比，其优势在于：吸收率高、吸波频带宽、隐身效果好、低成本，不影响载体平台的机械性能；由于载体平台表面没有相关涂层，大幅降低了系统维护成本[7-8]。

3 结束语

本文主要对现代雷达的主要隐身技术进行了相关阐述，雷达隐身技术主要包括两个层面：一方面利用外形设计、吸波隐身材料和等离子体等隐身技术来降低目标的平均雷达截面积；另一方面采用新型雷达体制来实现雷达隐身的目的，目前主流的隐身雷达体制包括：无源雷达、低截获概率雷达和有源隐身技术。其中，外形设计是将目标反射波偏离雷达发射方向，吸波隐身材料是将电磁能转换成热能而耗散或消失；等离子体是用高功率微波在飞机的主要散射区域产生等离子体以吸收或衰减入射的电磁波。隐身雷达体制主要包括：无源雷达、低截获概率雷达和有源隐身技术等，雷达隐身是一项综合性很高的技术,为获得理想的雷达隐身效能，必须综合运用诸如外形设计、吸波隐身材料和等离子体等隐身技术，我国开展综合性雷达隐身技术的研究任重而道远。

[1]匡兴华,钟华.隐身技术与隐身对抗[J].国防科技参考,1996:31-48.

[2]王春兰.实现有源隐身的途径[J].国防科技要闻,1998:1-3.

[3]葛副鼎,朱静,陈利民.手性吸波材料理论及设计[J].目标特征信号控制技术,1995:24-36.

[4]王昭群,朱长江,陈作如等.毫米波无源干扰技术进展及途径分析[J].南京理工大学学报,1998:22-25.

[5]张德文.反雷达的电子隐身技术[J].航天电子对抗,1996 :30-39.

[6]曲长文.反雷达隐身和雷达反隐身技术[J].电子工程,1997:6-11.

[7]黄培康,殷红成,许小剑.雷达目标特性[M].北京:电子工业出版社,2005:265-269.

[8]丁建江.防空雷达目标识别技术[M].北京:国防工业出版社,2008.