为何米波雷达很难用于反隐身?--文章--雷曼军事网

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为何米波雷达很难用于反隐身?

文/流星 总点击:243 总字数:1900




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  雷达探测飞机的原理归根结底是发射电磁能量,根据反射回来的电磁能量的方向和大小、特征检测空中目标所在的角度、距离和类型,而隐身飞机的设计原理是极力的减少这种能量反射,采取的方法一般是飞机外形修饰和蒙皮材料的雷达波吸收。同时,雷达波在照射空中目标时因为遇到的目标不止一个,往往会带有非选定目标反射回来的较大的杂波信号能量,杂波信号能量和目标信号能量必须维持在于一个合理的信噪比才能检测到目标。


  以上两条原理下,反隐身雷达走向了两条不同的路线,第一是极力从小信号里提取有价值信息,这条技术路线的结果就是L、S和X波段的大功率有源相控阵雷达。第二条道路是极力提高回波能量信号中的信噪比,这条技术路线就是改进米波雷达。相对于传统L、S、X波段雷达来说,在发射功率一定的情况下,隐身飞机返回的信号能力本身就很小,想从小信号里检测出真实目标信号必须提高雷达接收机的灵敏度,这样会导致更多的杂波信号干扰,降低检测概率。

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  我国科学家注意到,米波雷达因发射电磁信号波长长,可与隐身飞机形成共振,因此反射回来真实目标信号的能量总量是极多的,只是因为米波波段雷达比较容易受到外界干扰,真实信号能量淹没在了干扰信号里,才导致一直以来米波雷达比较难以登上台面。相对于传统L、S、X波段的几乎没有目标反射信号,这种有大量目标反射信号的雷达只是信噪比较低下的情况更好处理一些。由此,中国电科集团开始选择第二条技术路线走向了米波反隐身雷达研制的技术路线。而YLC-8B雷达正是这种技术路线的典型产品。


  电磁波共振现象是指当物体的尺寸与电磁波本身的频率接近时,电磁波就会与其发生共振导致目标的雷达发射截面积增加约100~1000倍,这样的增加幅度基本上抵消了隐身飞机的虽有隐身设计带来的效果,让隐身飞机理论上可以在300千米左右就被检测出来。但该米波雷达一直以来存在的几个严重问题导致其并不能如愿实现反隐身的效果。

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  一是米波雷达难以实现目标的跟踪和识别。目标的发现和搜索很容易,只要雷达屏幕上出现点状回波信号即可,但跟踪则比较困难,需要形成一系列连续的点状目标。一个点状目标的形成需要雷达反射波积累足够的能量才能构成条件,而米波雷达由于波长长,信噪比低,对比传统的L、S波段雷达需要更长时间更多波形积累才能出现一个点迹信号。


  此外,由于米波雷达波长长,难以对目标的设计细节进行扫描,极易受到外界环境的干扰,因此每次返回的目标信号特征变化就都较大,难以确认目标类型,无法形成识别,就好比人眼看一个马赛克图片一样。这两个因素导致了当需要实现目标跟踪时,飞行目标会在雷达显示屏上会比较缓慢且不定时的跳跃式的出现一系列点迹信号,这些点迹信号人尚且不敢确定是否属同一目标,计算机则更无法识别,往往会当做杂波信号处理掉。


  二是雷达的探测威力区不连续。传统米波雷达的天线较大,其波束垂直宽度也较大,回波信号返回后难以确定目标所在的真实高度。特别是雷达波在进行垂直方向的扫描时,难以避免的会出现照射地面的现象,这些信号会被地面反射到天空再照射到目标上,这种现象叫做多径反射。

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  雷达接收机会同时接收多径反射信号和真实反射信号,这两种信号特征完全一致,往往从一个方向进入雷达接收机,根本无法区别。而受限于米波雷达频段较窄的现状,无法使用加宽频段的方法提高分辨率。多径信号的直接影响就是造成雷达波束上翘,出现低空盲区,而在高空则波瓣分裂出现凹口,每隔一段高度层就出现一个雷达盲区。


  三是米波雷达无法测高。测高问题一直是困扰米波雷达的主要问题,这也是由多径信号现象引起的,此外,波瓣分裂会导致雷达回波信号在垂直方向上出现电平信号减少、闪烁和信噪比波动大的问题,难以通过比相、比幅等方法实现测高。而低空突防战术是目前航空兵突防的主要战术,在雷达探测的300千米范围内已经普遍进入了突防阶段,因此米波雷达漏空情现象会极为严重。


  此外,即使目标在高空被探测到,由于传统米波雷达无法测高,分辨率也较差,引导飞机拦截作战的效率就很差。前线飞行员自己的X波段雷达无法探测到目标,只能听后方引导员告诉的大概位置进行搜索,双方沟通协调往往难以达成很好的效果。

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  四是抗干扰能力差。传统米波雷达所在的波段存在大量的民用和通信电磁信号,互相干扰非常严重,可以说传统雷达的干扰和信噪比主要取决于内部噪声,而米波雷达的干扰则主要取决于外部。为了解决这几个问题,中国电科集团的吴剑旗教授做了大量努力,最终提出了一种先进米波雷达的设计概念,对传统米波雷达的弱点实施了改进,并在外场试验中获得了重大进展。

(流星 文)

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