第3讲 雷达战术指标、应用与分类、生存与对抗

第3讲雷达的战术指标、应用与分类、生存与对抗延迟符1.3雷达的频段和战术指标按照雷达的工作原理,不论发射波的频率如何,只要是通过辐射电磁能量和利用从目标反射回来的回波,以便对目标探测和定位,都属于雷达系统工作的范畴。常用的雷达工作频率范围为220MHz~35000MHz(220MHz~35GHz),实际上各类雷达工作的频率在两头都超出了上述范围。例如天波超视距(OTH)雷达的工作频率为4MHz或5MHz,而地波超视距的工作频率则低到2MHz。在频谱的另一端,毫米波雷达可以工作到94GHz,激光(Laser)雷达工作于更高的频率。工作频率不同的雷达在工程实现时差别很大。1.3.1雷达的工作频率1.3.1雷达的工作频率甚低频(超长波)低频(长波)中频(中波)高频(短波)甚高频(超短波)特高频(分米波)超高频(厘米波)极高频(毫米波)亚毫米波100km10km1km100m10m1m10cm1cm1mm0.1mm雷达频率广播段红外线音频视频微波段频率3kHz30kHz300kHz3MHz30MHz300MHz3GHz30GHz300GHz3000GHz波长雷达的工作频率和整个电磁波频谱示如图,实际上绝大部分雷达工作于200MHz至10GHz频段。目前在雷达技术领域里常用频段的名称,用L、S、C、X等英文字母来命名。这是在第二次世界大战中一些国家为了保密而采用的,以后就一直延用下来,我国也经常采用。1.3.1雷达的工作频率cf电磁波波长与频率的对应关系为式中：f为频率，单位Hz；λ为波长，单位m；c为光速，且c=3.0×108m/s1.3雷达的工作频率频段名称频率波长国际电信联盟分配的雷达频段HF（高频）3～30MHz100～10mVHF（甚高频）30～300MHz10～1m138～144MHz、216～225MHzUHF（超高频）300MHz～1GHz100～30cm420～450MHz、850～942MHzL1～2GHz30～15cm1215～1400MHzS2～4GHz15～7.5cm2300～2500MHz、2700～3700MHzC4～8GHz7.5～3.75cm5250～5925MHzX8～12GHz3.75～2.5cm8500～10680MHzKu12～18GHz2.5～1.7cm13.4～14.0GHz、15.7～17.7GHzK18～27GHz1.7～1.1cm24.05～24.25GHzKa27～40GHz1.1～0.75cm33.4～36GHzV40～75GHz0.75～0.4cm59～64GHzW75～110GHz0.4～0.27cm76～81GHz、92～100GHzmm110～300GHz2.7～1mm126～142GHz、144～149GHz231～235GHz、238～248GHz表1.1雷达频段与频率和波长的对应关系1.3.1雷达的工作频率L波段通常为30cm，S波段为10cm,C波段为5cm,X波段为3cm,Ku波段为2cm,Ka波段为8mm。表中还列出国际电信联盟分配给雷达的具体波段,例如,L波段包括的频率范围应是1000MHz到2000MHz,而L波段雷达的工作频率却被约束在1215MHz到1400MHz的范围。1.3.1雷达的工作频率频段使用HF超视距雷达，可以实现很远的作用距离，但具有低空间分辨力和精度VHF和UHF远程监视（约200～500km），具有中等分辨力和精度，无气象效应L波段远程监视，具有中等分辨力和适度气象效应S波段中程监视（约100～200km）和远程跟踪（约50～150km），具有中等精度，在雪或暴雨情况有下严重气象效应C波段近程监视、远程跟踪和制导，具有高精度，在雪或中等雨情况下有更大气象效应X波段明朗天气或小雨情况下的近程监视，明朗天气下高精度的远程跟踪，在小雨条件下减为中程或近程（约25～50km）Ku和Ka波段近程跟踪和制导（约10～25km），专门用在天线尺寸很有限且不需要全天候工作时。更广泛的用于云雨以上各高度的机载系统中V波段当必须避免在较远距离上信号被截获时，很近距离跟踪（约1～2km）W波段很近距离跟踪和制导（约2～5km）更高的毫米波段很近距离跟踪和制导（＜2km）表1.2雷达频段的一般使用方法1.3.2雷达的主要战术指标1.观察空域雷达方位观察空域、仰角观察空域、最大探测高度、最大作用距离和最小最用距离。观察空域的大小取决于雷达辐射能量的大小2.观察时间和数据率观察时间是指雷达用于搜索整个空域的时间，它的倒数称为搜索数据率对同一目标相邻两次跟踪之间的间隔时间称为跟踪间隔时间，其倒数为跟踪数据率。3.测量精度测量精度是指雷达所测量的目标坐标与其真实值得偏离程度，即二者的误差。4.分辨力分辨力是指雷达对空间位置接近的点目标的区分能力。5.抗干扰能力抗干扰能力是指雷达在干扰环境中能够有效地检测目标和获取目标参数的能力。1.3.3雷达的主要技术指标1.天馈线性能天线孔径。天线增益、天线波瓣宽度、天线波束的副瓣电平、极化形式、馈线损耗和天馈线系统的带宽等。2.雷达信号形式雷达信号的形式主要包括工作频率、脉冲重复频率PRF、脉冲宽度、脉冲串的长度、信号带宽、信号调制形式等。3.发射机性能发射机性能主要包括峰值功率、平均功率、功率放大链总增益、发射机末级效率和发射机总功率。4.接收机性能接收机性能主要包括接收机灵敏度、系统噪声温度、接收机工作带宽、动态范围、中频特性等。5.测角方式测试方式主要分为振幅法和相位法两类测角方式，还有天线波束的扫描法。6.雷达信号处理动目标显示（MTI）和动目标检测（MTD）的系统改善因子、脉冲多普勒滤波器的实现方式与运算速度要求、恒虚警率处理和视频积累方式等。7.雷达数据处理能力对目标的跟踪能力、二次解算能力、数据的变换及输入/输出能力。1.4雷达的应用与分类1.4.1军用雷达军用雷达按战术来分可有下列主要类型:;(1)预警雷达(超远程雷达)它的主要任务是发现洲际导弹,以便及早发出警报。它的特点是作用距离远达数千公里,至于测定坐标的精确度和分辨力是次要的。目前应用预警雷达不但能发现导弹,而且可用以发现洲际战略轰炸机。(2)搜索和警戒雷达其任务是发现飞机,一般作用距离在400km以上,有的可达600km。对于测定坐标的精确度、分辨力要求不高。对于担当保卫重点城市或建筑物任务的中程警戒雷达要求有方位360°的搜索空城。(3)引导指挥雷达(监视雷达)这种雷达用于对歼击机的引导和指挥作战,民用的机场调度雷达亦属这一类。其特殊要求是:1)对多批次目标能同时检测;2)测定目标的三个坐标。要求测量目标的精确度和分辨力较高,特别是目标间的相对位置要求较高。(4)火控雷达控制火炮(或地空导弹)对空中目标进行瞄准攻击,因此要求：1)能够连续而准确地测定目标的坐标；2)迅速地将射击数据传递给火炮(或地空导弹)。这类雷达的作用距离较小,一般只有几十公里,但测量的精度要求很高。1.4.1军用雷达(5)制导雷达它和火控雷达同属精密跟踪雷达,不同的是制导雷达对付的是飞机和导弹：1)测定它们的运动轨迹；2)同时再控制导弹去攻击目标。制导雷达要求能同时跟踪多个目标,并对分辨力要求较高。这类雷达天线的扫描方式往往有其特点,并随制导体制而异1.4.1军用雷达(6)战场监视雷达这类雷达用于发现坦克、军用车辆、人和其它在战场上的运动目标。(7)机载雷达这类雷达除机载预警雷达外，主要有下列数种类型:1)机载截击雷达。当歼击机按照地面指挥所命令,接近敌机并进入有利空域时,就利用装在机上的截击雷达,准确地测量敌机的位置,以便进行攻击。它要求测量目标的精确度和分辨率高。2)机载护尾雷达。它用来发现和指示机尾后面一定距离内有无敌机。这种雷达结构比较简单,不要求测定目标的准确位置,作用距离也不远。1.4.1军用雷达1.4.1军用雷达3)机载导航雷达。它装在飞机或舰船上，用以显示地面或港湾图像,以便在黑夜和大雨、浓雾情况下,飞机和舰船能正确航行。这种雷达要求分辨力较高。4)机载火控雷达。20世纪70年代后的战斗机上火控系统的雷达往往是多功能的。它能空对空搜索和截获目标，空对空制导导弹，空对空精密测距和控制机炮射击，空对地观察地形和引导轰炸，进行敌我识别和导航信标的识别,有的还兼有地形跟随和回避的作用,一部雷达往往具有七八部雷达的功能。对于机载雷达共同的要求是体积小、重量轻、工作可靠性高。1.4.1军用雷达(8)无线电测高仪它装置在飞机上。这是一种连续波调频雷达,用来测量飞机离开地面或海面的高度。(9)雷达引信这是装置在炮弹或导弹头上的一种小型雷达,用来测量弹头附近有无目标,当距离缩小到弹片足以击伤目标的瞬间,使炮弹(或导弹头)爆炸,提高了击中目标的命中率。1.4.2民用雷达在民用雷达方面,举出以下一些类型和应用;(1)气象雷达这是观察气象的雷达,用来测量暴风雨和云层的位置及其移动路线。(2)航行管制(空中交通)雷达在现代航空飞行运输体系中,对于机场周围及航路上的飞机,都要实施严格的管制。航行管制雷达兼有警戒雷达和引导雷达的作用,故有时也称为机场监视雷达,它和二次雷达配合起来应用。二次雷达地面设备发射询问信号,机上接到信号后,用编码的形式,发出一个回答信号,地面收到后在航行管制雷达显示器上显示。这一雷达系统可以鉴定空中目标的高度、速度和属性,用以识别目标。1.4.2民用雷达(3)宇宙航行中用雷达这种雷达用来控制飞船的交会和对接,以及在月球上的着陆。某些地面上的雷达用来探测和跟踪人造卫星。(4)遥感设备安放在卫星或飞机上的某种雷达,可以作为微波遥感设备。它主要感受地球物理方面的信息,由于具有二维高分辨力而可对地形、地貌成像。雷达遥感也参与地球资源的勘探,其中包括对海的情况、水资源、冰覆盖层、农业森林、地质结构及环境污染等进行测量和地图描绘。也曾利用此类雷达来探测月亮和行星(雷达天文学)。此外，在飞机导航,航道探测(用以保证航行安全),公路上车速测量等方面,雷达也在发挥其积极作用。1.4.3雷达分类1.按照功能分类按照雷达的功能，把主要的军用雷达分为搜索雷达和跟踪雷达两大类。(1)搜索雷达其任务是在尽可能大的空域范围内，尽可能早地发现远距离军事目标，主要用于警戒等目的。搜索雷达必须满足两个要求：很远的探测距离和很大的覆盖空域。(2)跟踪雷达主要用于武器控制，为武器系统连续地提供对目标的指示数据，也用于导弹靶场测量等方面。如炮瞄雷达、导弹制导雷达、航天飞行器轨道测量雷达等。2.按照雷达信号形式分类(1)脉冲雷达此类雷达发射的波形是矩形脉冲,按一定的或交错的重复周期工作,这是目前使用最广的。(2)连续波雷达此类雷达发射连续的正弦波,主要用来测量目标的速度。如需同时测量目标的距离,则往往需对发射信号进行调制,例如，对连续的正弦信号进行周期性的频率调制。1.4.3雷达分类(3)脉冲压缩雷达此类雷达发射宽的脉冲波,在接收机中对收到的回波信号加以压缩处理,以便得到窄脉冲。目前实现脉冲压缩主要有两种。线性调频脉冲压缩处理和相位编码脉冲压缩处理。脉冲压缩能解决距离分辨力和作用距离之间的矛盾。20世纪70年代研制的新型雷达绝大部分采用脉冲压缩的体制。此外还有脉冲多卜勒雷达、噪声雷达、频率捷变雷达等。1.4.3雷达分类3.按照其它方式分类(1)雷达承载平台:地面雷达、机载雷达、舰载雷达、星载雷达。(2)角跟踪方式：单脉冲雷达、圆锥扫描雷达、隐蔽锥扫雷达等。(3)测量目标参量：测高雷达、两坐标雷达、三坐标雷达、测速雷达、目标识别雷达等。(4)信号处理方式：各种分集雷达(频率分集,极化分集等等)、相参或非相参积累雷达、动目标显示雷达、合成孔径雷达等。(5)天线扫描方法：机械扫描雷达、相控阵雷达、频扫雷达等1.4.3雷达分类1.5雷达的生存与对抗电子战(EW)是指敌我双方利用无线电电子装备或器材所进行的电磁信息斗争,电子战包括电子对抗和电子反对抗。电子战支援(ESW)是对敌方辐射源进行截获、识别、分析和定位。电子对抗(ECM)是指为了探测敌方无线电电子装备的电磁信息,削弱或破坏其使用效能所采取的一切