新体制雷达，捕捉隐形战机的“鹰眼”

崔原豪

1月8日，刘永坦院士荣获2018年度国家最高科学技术奖。他设计并研制的对海探测新体制雷达，一时引起国内外关注。

对公众来说，雷达早已不是一个陌生词，它可以通过发射电磁波并分析目标处的回波来判断目标类型、速度等信息。那新体制雷达又是什么呢？它是靠哪些优点斩获国家最高科学技术奖的？

从相关报道中得知，这种新体制雷达的主要特点是“超视距”，即超越地球曲率导致的雷达探测距离极限。

在传统科幻小说中，雷达站总是建在荒无人烟的山头上。这是因为电磁波在自由空间的传输呈直线状，而地球本身是一个球体，受地球曲率影响，电磁波无法照射到低于地平线的区域，这被称为雷达视野盲区。为了解决这个问题，传统想法是把雷达设置得尽可能高一点。

“高”的另外一种方法，就是利用被称作“空中指挥中心”的预警机，把雷达放在空中平台，就可以克服地球曲率，从而扩大探测面积。但科学家并不满足：如果雷达本身可以通过信号处理算法获得超视距能力，岂不是再好不过？这就是超视距雷达诞生的原因。

超视距雷达对国防意义重大，在目前所有雷达体系中，它探测低空、远距离目标能力最强，单位覆盖面积所占成本最低，而且能够探测隐身飞行器。美国国防部已经将超视距雷达列入关键技术计划项目中，它将是21世纪最重要的应用雷达之一。

其实，早在20世纪50年代，超视距雷达的研究就已经开始，并在70年代左右投入使用。美国、法国、澳大利亚等国家都开发了自己的超视距雷达。根据采用频段和设计机制的不同，可以分为天波超视距雷达和地波超视距雷达。

天波超视距雷达工作原理示意图

美国海军部署在德克萨斯的AN/TPS--71、澳大利亚的金达利就是天波超视距雷达。这类天波超视距雷达主要工作在3-30MHz的高頻频段，波长通常为数米到数十米，通过电离层反射雷达波束获得“超视距”。正常情况下，电磁波经过电离层一次反射，探测距离可达3000公里，经过电离层二次反射，探测距离可达6000公里。

但天波雷达也存在一些缺点。它的设备普遍过大，功率高，造价贵，并且严重依靠电离层反射效应，导致近距离目标存在盲区，同时电离层变化会影响测量精度。这时候就要提到地波雷达了。

地波雷达一般工作在3-15MHz的短波频段。它体积相对较小，重量轻，是水面预警体系中最重要的远程探测设备，可以弥补天波雷达存在近百公里的视野盲区、信号传输不稳定等缺点。由于地面上存在诸多障碍物，电磁波会严重衰减，所以地波雷达主要用于远程海洋探测。刘永坦院士研发的新体制雷达就被称作“海防千里眼”。

天波和地波超视距雷达在国家远程预警体系中的地位日益突出。将它们结合起来使用，可以建立起全天候、全时段的远程预警体系，对国家远大陆架海洋和领空监控发挥重要作用。