电子信息对抗中的反隐身雷达技术分析

摘要：近些年来，雷达隐身成为军事科学研究重要任务与要求。首先对雷达隐身技术与反隐身雷达技术的概念进行了阐述，然后对反隐身雷达技术的类型进行了详细的分析，最后对反雷达隐身技术的发展趋势进行了探讨。

关键词：反隐身雷达 技术 类型 波段

中图分类号：TN953 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2012）11-0211-02

1、雷达隐身技术与反隐身雷达技术的概念

隐身技术是现代高新技术的产物，在军事上的定义就是在武器系统研制过程中设法降低其可探性，使之不易被敌方发现、跟踪和攻击，从而提升武器系统的生存能力与作战效率。其本质是分析设计对象的目标特征信号并加以控制，奖励或者改变目标的特征信号，使之相对地方的侦查系统成为难以探测目标。当前的研究重点是雷达隐身技术和红外隐身技术。最受重视且发展较快则是雷达隐身技术，雷达隐身技术就是是指减小武器装备的雷达截面积使之不易被雷达探测到的技术，与之相反，反隐身雷达技术就是指使雷达探测、跟踪、定位隐身目标而采用的技术。可通过采取扩展雷达的工作频段、改进雷达的探测性能、发展新技术体制雷达等途径，提高雷达的反隐身能力。

2、反隐身雷达技术类型

反隐身技术是研究使隐身措施的效果降低甚至失效的技术。目前隐身技术的研究主要是针对雷达探测系统的，因此，反隐身技术的发展重点也针对雷达。雷达实现反隐身的技术途径大致有三种途径，一是提升雷达自身的探测能力；二是利用隐身技术的局限性削弱隐身兵器的隐身效果；三是开发能摧毁隐身兵器的武器。

2.1　提升雷达自身的探测能力

提升雷达自身的探测能力的主要措施是研制高灵敏度雷达，高灵敏度雷达是一种利用高新技术发展起来的新型军用雷达，能用来探测和发现隐形武器装备。高灵敏度雷达类型较多，主要包括先进的单基地雷达（超宽带雷达、超视距雷达）、双/多基地雷达、毫米波雷达、多功能相控阵雷达、无源雷达、激光雷达等类型。

2.1.1　超宽带雷达

超宽带雷达就是发射信号的相对带宽大于25%的雷达，典型的超宽带雷达系统由波形产生器、发射机、接收机、收发天线和信号处理器等部件组成。其中波形产生器产生超宽带信号波形，比如线形调频脉冲、冲击脉冲、随机噪声等等。冲击脉冲信号是比较成熟的超宽带雷达信号，能够产生和消失时间极其短暂的瞬间电流，其产生和消失时间仅为几百微秒至几纳秒。超宽带的传输把调制信息的过程放在一个非常宽的频带上进行，并且以这一过程所持续的时间来决定带宽所占据的频率范围，即带宽=1/持续时间，所以超宽带雷达具有很大的带宽。其原理如图1。

超宽带雷达在反隐身技术上有众多优势：一是可获得复杂目标的精细回波响应，对目标识别和目标成像极为有利；二是超宽带雷达兼有低频和宽频的特点，对地表和树叶具有较强的穿透能力，可以探测树林中的隐藏目标；三是在进行超宽带干扰，必须要加大雷达的频带宽度，这就会降低干扰信号的功率谱密度，提升了抗干扰性；四是由于雷达发射脉冲的短时性，可以使目标不同区域的响应分离，使目标的特性突出，提升了目标识别能力。

2.1.2　超视距雷达

超视距雷达是一种利用高新技术发展起来的新型军用雷达，它利用电磁波在电离层与地面之间的反射或电磁波沿地球表面的绕射作用传输高频能量，从而探测到常规雷达无法探测到的地平线以下的超远距离空中和海上运动目标。超视距雷达工作在2-30MHz的频率范围内，大气层对该频段的电磁波具有最强的反射性能，被照射目标会产生较强的谐振型后向散射。因此，雷达吸波材料、飞机或巡航导弹的外形隐身技术并不影响雷达波反射，吸波涂层对超视距雷达不起作用。另外，在该频段还可以利用与隐身目标的谐振频率共振来增大布达反射面积，使其不具有隐身效果。

2.1.3　双基地或多基地雷达

双/多基地雷达即发射站和接收站分置的雷达系统。如图2所示，其发射天线位于Tx处，接收天线位于Rx处，两者距离为L（称为基线距离或基线），目标位于基线处。三者所处位置可在地面、空中或空间，可以是静止的，也可以是运动的。在双基地雷达几何结构中，以目标位置为顶点，发射站和接收站之间的夹角称为双基地角。采用两个或者多个具有公共空间覆盖区的接收站且从公共覆盖区得到的目标数据均在中心站进行合成处理的雷达，称为多基地雷达。

双/多基地雷达在反隐身技术上优势明显。一是当目标从发射基地和接收基地之间通过时，构成接近180度的双基地角，目标的双基地雷达截面积会明显增大。根据电波理论，可以将目标的几何截面积S当作再辐射天线孔径来计算目标的前向散射，其主瓣强度能达到使等效雷达截面积等于1mA　/λ2，λ为波长。此数值大大超过通过通常该目标反映出来的雷达截面积。二是在某些特定的隐形目标姿态和双基地角情况下目标的双基地雷达截面积也会明显增大，靠外形设计使目标的后向散射波折向其他方向，这些散射波束方向的接收基地就可以探测到该隐身目标。

2.1.4　毫米波雷达

毫米波雷达指工作在毫米波波段的雷达。工作频率通常选在30～300吉赫范围内。如图3所示，雷达计算机通过控制速率发射信号，进入双工器后输出，同时雷达计算机也对回波信号进行控制后输入到接收机，然后经下变频处理并采样，所得信号由数字脉冲压缩系统压缩处理后记录，同时，并且输入到一个阵列处理机上对这些数字实施综合处理。

毫米波雷达是一种有效的反隐身技术，其频率的毫米波处于当前隐身技术说能对抗的波段外，此外，毫米波雷达的天线波束相对较狭，其特点是具备高分辨率、宽频带、强大的抗干扰能力以及对目标细节反映敏感，这样就会在雷达荧屏上直接显示目标外形图像，反隐身能力强大。

2.1.4　多功能相控雷达

相控阵雷达是一种通过电子方式控制波束而非传统的机械转动天线面方式来改变雷达波相位来改变波束方向的雷达。相控阵雷达的原理类似蜻蜓的眼睛，天线阵面也由许多个辐射单元和接收单元（称为阵元）组成，这些单元在平面上通过有规则地排列，组成阵列天线。根据电磁波相干原理，通过计算机控制馈往各辐射单元电流的相位来改变波束的方向进行扫描，辐射单元把接收到的回波信号送入主机，达到完成雷达对目标的搜索、跟踪和测量的目的。多功能相控雷达在反隐身技术上有以下几点优势：一是波束指向灵活，能实现无惯性快速扫描，数据率高；二是一个雷达可同时形成多个独立波束，分别实现搜索、识别、跟踪、制导、无源探测等多种功能；三是目标容量大，可在空域内同时监视、跟踪数百个目标。

2.1.5　无源雷达

无源雷达是一种不用发射机发射能量而靠接受温热物体或他源反射的微波能量探测目标的雷达，无源雷达使用外辐射源，其潜在的波形主要包括调频（FM）和调幅（AM）电台、电视、数字音频/视频广播，蜂窝电话网络等部分组成，其原理是雷达测量发射机直接信号与目标反射信号抵达的时差来确定收发分置距离。通过接收机至目标的方位与收发分置的距离椭圆相交来估测目标的位置。与其他反隐身技术相比，无源雷达隐蔽功能强大，可以在全天候条件下工作，也可以进展中程和远程侦察活动。在侦察、跟踪和瞄准隐形飞机方面具有强大的潜力。因此，它是反隐形技术中最有力的技术。

2.1.6　激光雷达

工作在红外和可见光波段的雷达称为激光雷达。其工作原理是由激光器发射出的脉冲激光由空中入射到地面上，打到树木上，道路上，桥梁上，房子上，引起散射。一部分光波会经过反射返回到到激光雷达的接收器中。接收器通常是一个光电倍增管或一个光电二极管，它将光信号转变为电信号进行记录跟踪。激光雷达的特点是波长很短，有高质量的光束，高分辨率，定向性很强，同时对目标有识别、姿态显示以及轨道记录等作用，因此，无源雷达的测量精度高，分辨能力强，抗干扰效果佳，能有效跟踪低空或者超低空飞行的飞机，加上体积小的优势，激光雷达成为反隐身技术的重要研究对象。

2.2　扩展雷达的工作波段

隐身兵器在设计一般是对抗厘米波段的雷达，所以，扩展雷达的工作波段是反隐身的有效措施，如把雷达的工作波段扩展成米波段、毫米波段、红外波段以及激光波等，当前，美军正在大力研究制造工作在米波段超视距预警雷达，其频率为5～28兆赫。美空军一直在大力研究将35千兆赫的毫米波雷达导引头装设在“爱国者”防空导弹上，并大力研究红外探测系统和激光雷达预警系统。

2.3　发展空基或天基平台雷达

隐身飞行器的隐身主要是在鼻锥方向±45°角范围之内。因此可以通过发展空基或天基平台雷达措施，在空中或空间平台装设将探测系统，利用俯视探测方式来提升对雷达截面较小目标的探测概率。

2.4　提高现有雷达的探测能力

提高和改进现有雷达的探测能力是反隐身探测的重要举措，一般通过改进现有雷达本身的探测能力与研制新型雷达或使用新的探测方法实现。当前军事先进的国家提高现有雷达的探测能力的主要方法有以下几种，一是利用采用频率捷变技术、扩频技术、低旁瓣或旁瓣对消、窄波束、置零技术、多波束、极化变换、伪随机噪声、恒虚警电路等技术，来提高雷达的抗干扰能力；二是利用采用功率合成技术和大时宽脉冲压缩技术来提升雷达的发射功率；三是利用采用数字滤波、电荷耦合器件、声表面滤波和光学方法等先进技术提升雷达接收机的信号处理能力。

3、对反隐身雷达技术发展趋势

随着军事科学的迅猛发展，隐身的方法千变万化，但都会有一定局限性，隐身兵器不能做到全能隐身。因此，反隐身的发展趋势总必走向全方位、综合运用以及系统集成模式。一是反隐身武器研究会越来越被重视。大量使用吸波材料是隐身兵器的主要特征，因此，大力研究高功率微波武器能够有效对付隐身兵器；二是机载预警系统会越来越先进。提高脉冲多普勒雷达的灵敏度来跟踪更远距离的更小目标，装设更科学的平面态势显示器，多个传感器一体化，利用全球定位系统（GPS）等措施会使机载预警系统会越来越先进，反隐身能力越来越强；三是新体制雷达会大力开发。主要是能接收隐身兵器所辐射的入射波谐波，但辐射能量很低的谐波雷达，能发射一种无载波的极窄脉冲，其瞬时频谱带极宽（0～15GHz），能有效地对付外形隐身和采用雷达吸波材料的隐身兵器的冲击脉冲雷达；四是传感器融合技术会大力开发。就是雷达与红外传感器、电光系统、激光系统以及其他非射频传感器融合在一起，组合成多功能、多频谱的综合探测系统，达到探测隐身目标的目的。

4、结语

总之，当前军事科学迅猛发展，隐身技术日新月异，这给战略与战术防御系统带来了更大的挑战，因此，在军事电子信息对抗中，大力研究摧毁隐身兵器与反隐身技术是军事科学永远的课题。

参考文献

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