毫米波雷達在軍事對抗中的應用*

王少華,印世平,秦曉磊

(重慶通信學院,重慶 400035)

隨著毫米波雷達和制導系統的發展,相應的電子對抗手段也逐漸成熟起來。現代戰爭除強火力和高密度外,另一重要特點就是整個戰斗是在激烈的電子對抗中進行的。因此,要求通信設備必須具有很強的抗干擾能力,而毫米波在這方面則表現出了明顯的優勢。毫米波雷達在近程防空、戰場監視、導彈制導、火控和跟蹤、高分辨率成像以及敵我識別等諸多領域得到了廣泛應用。國外還大力開展了毫米波頻段的測向機、干擾機和信號分析器等電子對抗設備的研制。當今毫米波技術的研究工作主要圍繞軍用系統的研制展開,世界主要發達國家也均把毫米波技術作為軍事電子技術的重點研究對象。

1 毫米波雷達

1.1 毫米波雷達的特性

通常可把波長介于 1～10mm的電磁頻譜稱為毫米波頻譜,他所對應的頻率范圍為 30～300GHz。毫米波的發展由其本身的固有特點所決定。其中,波長短、頻段寬以及與大氣的相互作用,是促成毫米波發展的 3個基本因素。毫米波雷達具有以下特性:

1)可用工作頻帶極寬,其工作頻率范圍為 18～300 GHz,即使只利用4個傳播衰減相對較小的主要大氣窗口頻率段,其對應的帶寬也遠遠大于微波頻段內所有較低頻率的帶寬;

2)天線孔徑小,波束寬度窄,方向性好,具有極高的空間分辨力,因此,其對多目標的分辨和識別能力高,跟蹤和引導精度高;

3)較高的多普勒頻率,使其具有良好的多普勒分辨力,測速精度較高;

我發現這種引導方式比較適用于中高年級的學生，也就根據不同情況設置不同的話題，以便達到引導學生端正學習態度，提高學習積極性的目的。學生的學習熱情也是需要不斷激發的，適時設置討論話題，恰當地引導學生的認知可以起到事半功倍的效果，這也是我在教學中總結的一點經驗。

?俞吾金、陳學明:《國外馬克思主義哲學流派新編:西方馬克思主義卷》，復旦大學出版社2002年版，第239頁。

5)具有一定的反隱身功能;

6)具有全天候工作能力;

7)受大氣衰減和吸收的影響,作用距離有限,并且與微波雷達相比,生產成本相對較高。

1.2 毫米波雷達的發展現狀

毫米波雷達的發展以 20世紀 80年代為分水嶺。20世紀 80年代以前,最早的毫米波雷達出現在第二次世界大戰后半期,其主要工作頻段已經上升到 Ka波段;而在 1947年以后,毫米波軍用雷達已得到了廣泛使用,其頻率覆蓋了整個毫米波波段,用途包括機載測繪、目標探測和跟蹤,以及戰區氣象、測量等方面[1]。隨后由于紅外和激光技術的崛起,毫米波雷達技術的發展出現了短暫的低潮。

本文主要討論了在硬勢和非角截斷條件下矩的估計，可以得到與文獻 [1] 中類似的結果，即任意矩具有瞬間獲得性.所用的方法主要是對碰撞核中的函數b(cosθ)作截斷，然后分別估計， 通過泰勒展開來消去帶有奇異性的部分.

20世紀 80年代后,毫米波的可靠性與低成本要求等一系列技術問題已接近解決,故毫米波雷達也被各國納入了軍備競賽軌道。隨著毫米波元器件和單片集成電路(MIMIC)工藝、技術的顯著進步,毫米波雷達的研制進入了高速發展階段,其用途遍及導彈尋的和末制導、火控、戰場監視、目標搜索和跟蹤、戰術目標捕獲等[2]。

就國內而言,我國已經成功研制了 Ka波段和W波段的目標搜索、火控、彈道尋的等多種雷達系統,如我國的某型號主戰坦克炮塔上就裝備了一種配備有毫米波雷達的全新主動防護系統(APS)。但就整體水平而言,我國同世界發達國家還存在不小的差距。

2 毫米波雷達在軍事中的應用

2.1 毫米波跟蹤、火控雷達

毫米波機載雷達主要應用于跟蹤、掃描和火控系統。

隨著有源電掃描陣列(AESA)技術的發展,美軍決定進一步改進和升級其配備的“長弓”雷達,以裝備最新研制的 RAH-66“科曼奇”武裝偵察直升機,因而又被稱為“科曼奇”雷達。“科曼奇”雷達與“長弓阿帕奇”機載雷達相比,重點性能改進體現在隱身性能、多目標跟蹤能力、數據融合處理方面。他的作用距離是原型機的 2倍,戰場搜索面積是原型機的 4倍,具有更強的防區外作戰能力。雖然項目下馬,但其先進的雷達和航空電子系統技術卻已經移植和應用于其他直升機或平臺。

1)AN/APG-78“長弓”火控雷達[3]。美國裝配“阿帕奇”武裝直升機的 AN/APG-78“長弓”火控雷達,其工作頻率為 35GHz,采用相干多普勒脈沖體制,是目前最典型的直升機載多功能毫米波雷達。該雷達應用相控陣技術,顯著提高了毫米波雷達的性能,對地面目標最大探測距離為 8～10 km(運動目標 8 km,靜止目標 6 km)。“長弓”雷達和“阿帕奇”武裝直升機的火控系統接口,與采用 95GHz有源毫米波成像雷達制導的“長弓地獄火”導彈交聯,可提供對地面、低空和水面目標的快速目標搜索、自動目標檢測、目標分類和威脅等級排序等功能。

2)RBE-2多功能機載雷達[1]。RBE-2是法國 GIE集團為陣風(rafale)戰機研制開發的多功能機載雷達。該雷達選擇M/D雙頻段組合工作,但是GIE對外透露的確實性能數據卻不多,包括使用頻率等。綜合各種分析可知,RBE-2雷達對于陣風的操作需求可以說是必須的搭配,因為光是雷達系統就占了航電系統發展經費的一半,更占了整個陣風戰機計劃經費的10%。

該雷達具有全天候、多用途的優點,可以進行空對空及空對面搜索,而且2種功能同樣強大,這使得陣風戰機能夠進行防空、深入打擊、空中密接支持及反鑒等多重任務。其主要性能有:①多目標攔截能力;②自動地形追沿及規避模式;③主動空對空/空對面功能切換,且二者之間并無任何性能差異,最重要的特點是可以擴大其多用途能力;④自動波形選擇功能(低、中、高 3級)以達到最佳偵測性能,而不受飛行員的操作限制所影響。

隨后,Thales集團于 1999年正式提出了 RBE-2雷達AESA升級方案,并于 2002年 4月在 RBE-2雷達上開始研制 DRAA有源相控陣雷達技術演示樣機。該樣機采用美國引進的技術,做出了由1 000個 GaAs T/R模塊組成的AESA天線,并計劃于 2010年起開始推動“陣風”戰斗機雷達的 AESA換裝升級。換裝 AESA天線后,可極大幅度地提高RBE-2雷達的探測距離。較目前的無源相控陣雷達RBE-2而言,其對空探測距離可望提高至少 50%,雷達水平搜索角度則可從 ±60°提高至 ±70°,整體雷達性能水準可與 AN/APG-79相當。

事實上，關于企業高管薪酬的研究長久以來一直是研究中的熱點問題。之所以會出現市場對于高管薪酬的質疑，很大程度上是因為公眾認為不公平導致，高管給自己發放高薪酬被人們廣為詬病。因此，國內企業必須根據市場供給情況建立一個“合理”的高管薪酬體系。這個體系使企業高級管理人員的薪酬在具有市場競爭優勢的同時，又能夠將起到激勵約束的作用，恰當地將高級管理人員的績效考核結果(包括企業的業績增長、風險管控等)與薪酬掛鉤起來。

2.2 毫米波雷達精確制導

1)HIPCOR-95高功率相參雷達。HIPCOR-95是美國 GIT/EES所研制的 1部工作于 95 GHz的高功率相參雷達,用于對多種惡劣環境下的武器提供技術支持,主要包括:戰場監視和目標探測,車載火控系統、導彈系統等等。HIPCOR-95能提供全相參高功率輸出,其脈沖輸出波形是全頻率合成,并在 500MHz帶寬上提供脈間相參頻率捷變。其卡塞格倫收發天線能以水平/垂直或右旋/左旋圓極化發射信號,實現同相極化和交叉極化回波的接收。其主要性能指標為:① 相干性,I＆Q輸出;②極化捷變(發射),H/V,RHC/LHC;③雙極化(接收),同相、交叉極化;④高功率,1 kW PPM、0.5W AVG;⑤脈寬,50 ns,100 ns;⑥相干頻率捷變,500MHz BW;⑦多距離采樣,每個通道輸出同相極化與交叉極化的 I,Q和振幅。

4)由于毫米波雷達發射波束窄,作用距離有限,所以在電子對抗中抗干擾性能好,并易于獲得低被截獲概率;

“小說家向我講這個故事時，沒有具體敘述S吸引女人的能力。也許是S善于花言巧語，也許是他精通房中術，后來，我猜測是他的厚臉皮及內心潛伏的巨大激情，使他如魚得水。他具有一種特殊的才能，將厚顏無恥跟天真無邪奇妙地混為一體，這輕而易舉地拆除了女人因羞恥感形成的藩籬又喚起了母愛及性欲交織的情感。不可否認的是，他具有唐璜行動的激情及卡薩諾瓦呵護女人的細致，這使他像一束強光或一堆篝火，吸引了于夜幕中孤單而寂寞地低飛的女性昆蟲，而他的綿綿情意又撫慰了女人無底洞般漆黑幽深的空虛。的確，他對每個女人都付出了全部激情或愛欲，除了婚姻。對于那些女人來說，他是不可抗拒的。”

2.1.2 抑郁癥組 選取我院同期收治的抑郁癥住院患者作為抑郁癥組。納入標準：符合《中國精神疾病分類與診斷標準第3版（精神障礙分類）》[15]中抑郁癥的診斷標準，漢密爾頓抑郁量表（HAMD）評分≥20分[16]。排除標準：妊娠期或哺乳期婦女；具有器質性精神障礙或者由精神活性物質所致的精神障礙者；嚴重心、肝、腎等實質性臟器損害者；神經系統變性疾病患者；語言聽力功能障礙者。該組共納入抑郁癥患者85例。

2)觀測和警戒陸地(OWL)雷達[4]。波蘭的 CNPEP Radwar公司與波蘭軍備技術研究所(WITU)聯合研制出了一種新型便攜式戰場監視傳感器——觀測和警戒陸地的K波段雷達。該雷達的三腳架安裝頭具有可變的 0～20 r/min轉速,并能以旋轉搜索、扇區搜索(1個或 2個扇區)和注視模式工作,在后者情況下天線指向一個特定的方位上。他的FMCW發射機具有4W的輸出功率,最大探測距離為2.4 km,并且該雷達包括電池和 Itronix平板計算機顯示器的總質量僅為 8 kg。

2)愛國者 PAC-3反導導彈。愛國者 PAC-3導彈采用 MMIC技術、數字接收機技術,實現了體積小、重量輕、可靠性高和成本低的特點。該導彈使用了毫米波導引頭,他是一個能實現距離跟蹤、角度跟蹤的主動式 Ka波段多普勒脈沖雷達,由天線罩及其可展開的蓋和釋放裝置、天線、三通道微波接收機、常平架及附加電子設備、中頻處理器、數字處理器、行波管放大器/調節器/功率電源、主頻發生器等組成,其長度為1.04m,質量為 27.3 kg。

2.3 戰場監視和目標捕獲毫米波雷達

由于毫米波雷達能有效抑制地面雜波,多徑效應影響小,在距離和方位上都能獲得高分辨力,所以特別適合于短程戰場監視和目標捕獲。

吳三大提出過“書法之源源于自然”的論斷。實踐中，他從鑿石和彈棉花中感悟出書法的節奏和韻律，從觀云卷云舒琢磨到字體的靈動和變化，從民族舞蹈中尋覓到字體的造型和變異。因此，他的作品極具節奏感和韻律感，從他落款的三大的“大”字，可以看出橫平不平，捺劃采用藏族舞蹈中“巴喳嗨”的動作造型，讓書法呈現舞美感。

毫米波精確制導主要由制導雷達和導引頭 2部分組成。雷達將測得的目標位置數據進行數據處理,變換成控制導彈運行的信息;而導引頭則根據雷達給出的信息,控制導彈運行,捕獲并摧毀目標。下面介紹比較典型的一些武器系統。

1)“長弓海爾法”空地導彈。“長弓海爾法”空地導彈裝備于美國著名的“阿帕奇”武裝直升機上。他采用毫米波主動尋的制導方式,可在發射前或發射后鎖定目標,具有“發射后不管”的能力和在全天候條件下作戰的能力,可使載機發射導彈后立即隱蔽,以最大限度地減少向敵火力暴露的時間,從而提高直升機的生存能力。他利用機械掃描天線,可進行快速掃描,鎖定目標后進行圓錐測角,并對目標進行跟蹤。該導彈彈徑為 178mm,射程為 0.5～10 km,于 1998年 7月裝備部隊,是美國陸軍的重要武器裝備之一,代表了未來直升機載武器系統的發展方向。

雷達與顯示器控制臺之間的無線數據傳輸裝置允許操作員在位于離傳感器頭 100 m的位置上工作,并能將OWL用作在網絡中工作的傳感器。該顯示器具有可選的搜索扇區和探測距離量程(300,600,1 200和2 400m),并能夠連續提供目標及其航跡歷史。OWL操作員的顯示器用無線線路與系統相連,可遙控操作和與其他傳感器例如用于目標識別的攝像機聯網。標記圖用于測量目標坐標,并有目標探測的聲音報警。

3)其他。美國 AN/TPS-70/75[5]是一種 E/F波段的機動戰術雷達,用來跟蹤 450 km以外的目標。他采用低旁瓣天線,因而能有效抑制雜亂回波和抗電子干擾,使敵方干擾系統很難檢測或干擾他。

俄羅斯十字劍(cross swords,又名 MR-360)火控雷達是一種工作于 G/K波動的艦載雷達,用來監視和進行火力控制。他能探測貼海導彈,并能對 48個 45 km外的目標自行進行威脅評估。

2.4 戰場戰斗識別系統(BCIS)[6]

戰場戰斗識別系統(BCIS)是一個在戰術級作戰中使用的多功能、全天候、安全、加密的毫米波問答式識別系統。其工作頻率為 38GHz,有效識別距離為 5.5 km,目標識別時間小于 1 s,識別正確率大于 95%。他能幫助識別戰場上我軍的地面車輛,支持炮手或平臺指揮官迅速做出“開火或不開火”的決定,從而達到防止誤傷的目的。該系統將裝備美陸軍的 16種地面和空中平臺,包括 M 1“艾布拉姆斯”主戰坦克、M 2/M 3“布雷得利”戰車,以及飛機和直升機等。

1.2 實驗病毒 柯薩奇病毒B組3型（Coxsackievirus B3，CVB3）由本院微生物病毒研究室提供，經Hela細胞活化，反復凍融3次后檢測組織細胞感染率TCID50：10-3/mL。

2.5 微波-毫米波雷達告警系統[7-8]

美國 WBR-2000電子作戰支援系統是一種工作于微波和毫米波波段的雷達告警系統,具有全向天線定向,能對付頻率捷變、脈沖參差 PRI信號,并能偵查 2～18GHz的雷達信號。WBR-2000性能參數為:①工作頻率 0.5～2 GHz和 18～40 GHz可選;②靈敏度 -65 dBm(-85 dBm可選);③定向精確度 10RMS;④動態范圍 60 dB;⑤截獲概率 100%;⑥脈沖參差 PRI范圍 500 ns～33ms;⑦ 脈寬50 ns。

除此之外,還有法國 Sherloc雷達告警系統、美國 Jaguar系統、意大利 ELT-156X寬帶雷達告警接收機等等。

3 結束語

綜合國內外各種信息可知,在未來信息化戰爭中,戰場電磁控制權的爭奪正在向毫米波頻段發展,毫米波技術將有望成為提高下一代武器系統作戰能力的重要技術。同時,戰場上也相繼出現了一大批毫米波雷達和毫米波制導的新式武器和系統,故電子對抗技術也將面臨毫米波的挑戰。因此,我們必須密切關注國外毫米波技術發展的新方向,瞄準世界的先進技術,大力開展適合我軍戰略武器系統的毫米波雷達的應用研究,并在諸如近程防空、戰場監視、導彈制導、火控和跟蹤以及敵我識別等舊的領域迎頭趕上,在空間應用、電子對抗等新領域開拓創新,以適應未來戰爭環境的要求。

[1] 向敬成,張明友.毫米波雷達及其應用[M].北京:國防工業出版社,2005.

[2] SL Johnston.Modern MMW Radar Systems[J].Proc of IEEE Int.Radar Conf,1990:473-479.

[3] 石星.毫米波雷達的應用和發展[J].電訊技術,2006(1):1-9.

[4] 董勤勛.波蘭研制出OWL便攜式戰場監視雷達[J].電子信息工程,2006(4):45-47.

[5] 劉文博.美國 C4ISR系統發展及啟示[J].四川兵工學報,2009(9):140-142.

[6] 陳亞來.美陸軍將裝備兩種敵我識別系統[J].外軍電信動態,2000(4):32-35.

[7] 施建禮,劉明剛,朱平云,等.基于 DSP的雷達視頻數據采集與回放系統[J].四川兵工學報,2009(9):1-4.

[8] 胡少飛,王偉力.高功率微波彈對雷達接收機保護器的毀傷[J].兵工自動化,2009(5):50-52.

(責任編輯周江川)