無源雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展

人們?cè)谝话闱闆r下提到的雷達(dá),指的是有源雷達(dá)。這是一種自身定向輻射出電磁脈沖照射目標(biāo),進(jìn)行探測(cè),定位和跟蹤的傳統(tǒng)雷達(dá)。有源雷達(dá)發(fā)射的電磁信號(hào)會(huì)被敵方發(fā)現(xiàn),定位,暴露自己。引來“殺身之禍”,子是人們開始研究自身不輻射電磁波的新體制雷達(dá)。這種借助非協(xié)同外部輻射源進(jìn)行探測(cè)和定位的被動(dòng)式雷達(dá),就是無源雷達(dá)。
　　
　　無源雷達(dá)的特性及沿革
　　
　　無源雷達(dá)本身并不發(fā)射能量,而是被動(dòng)地接收目標(biāo)反射的非協(xié)同式輻射源的電磁信號(hào),對(duì)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤和定位。所謂非協(xié)同式外部輻射源,是指輻射源和雷達(dá)“不搭界”,沒有直接的協(xié)同作戰(zhàn)關(guān)系。這樣就使得探測(cè)設(shè)備和反輻射導(dǎo)彈不能利用電磁信號(hào)對(duì)無源雷達(dá)進(jìn)行捕捉、跟蹤和攻擊。
　　無源雷達(dá)系統(tǒng)簡(jiǎn)單,尺寸小,可以安裝在機(jī)動(dòng)平臺(tái)上、易于部署,訂購(gòu)與維護(hù)成本低。無源雷達(dá)不發(fā)射照射目標(biāo)的信號(hào),因此不易被對(duì)方感知,一般不存在被干擾的問題。它可以晝夜、全天候工作：可連續(xù)檢測(cè)目標(biāo),一般為每秒一次,信號(hào)源是40—400兆赫的低頻電磁波,有利于探測(cè)隱身目標(biāo)和低空目標(biāo)：不需頻率分配,因此可部署在不能部署常規(guī)雷達(dá)的地區(qū)。
　　無源雷達(dá)自身不發(fā)射信號(hào),既帶來優(yōu)點(diǎn)也帶來缺點(diǎn)。由于依賴于第三方發(fā)射機(jī),操作員對(duì)照射器無法主動(dòng)控制,在被探測(cè)目標(biāo)保持無線電靜默、照射器又不工作的情況下,無源雷達(dá)就成了無源之水,不能發(fā)揮作用。此外,一些發(fā)射機(jī)的有效輻射功率較低,易受干擾和空射誘餌的影響而且要求發(fā)射機(jī)與目標(biāo)、目標(biāo)與接收機(jī)以及接收機(jī)與發(fā)射機(jī)之間信號(hào)不受阻擋,限制了無源雷達(dá)的使用。
　　其實(shí)無源雷達(dá)并不是新概念,它的歷史幾乎與雷達(dá)技術(shù)本身一樣悠久。1935年,羅伯特·沃森·瓦特曾在單基地?zé)o源系統(tǒng)中利用英國(guó)廣播公司發(fā)射的短波射頻,照射10千米以外的“海福特”轟炸機(jī)。在第二次世界大戰(zhàn)中也試驗(yàn)過預(yù)警無源雷達(dá),如德國(guó)的“克萊思·海德堡”(Kleine Heidelberg)系統(tǒng)。但當(dāng)時(shí)的系統(tǒng)缺乏足夠的處理能力,不能計(jì)算出目標(biāo)的精確坐標(biāo)。
　　當(dāng)前,有很多國(guó)家熱衷于無源技術(shù)的應(yīng)用研究。美國(guó)洛克希德·馬丁公司是最先涉足該領(lǐng)域的公司之一,據(jù)稱依靠電視和無線發(fā)射機(jī),其無源系統(tǒng)的探測(cè)距離達(dá)到220千米以上。美國(guó)國(guó)防部國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局以及華盛頓大學(xué)、喬治亞技術(shù)大學(xué)等高校和雷聲等公司,都開展了這一領(lǐng)域的研究。在歐洲,法國(guó)也進(jìn)行了相應(yīng)的技術(shù)研究工作、意大利演示了樣機(jī)系統(tǒng)、英國(guó)正在研究無源相干雷達(dá)和“蜂窩’雷達(dá)(Celldar),俄羅斯和捷克也在進(jìn)行類似研究。
　　
　　無源雷達(dá)的分類
　　
　　無源雷達(dá)系統(tǒng)可以依據(jù)探測(cè)對(duì)象或配置方式來分類。依據(jù)配置方式,無源雷達(dá)分為固定式(地基)和機(jī)動(dòng)式(安裝在潛艇、艦船、飛機(jī)、地面車輛等平臺(tái)上)兩大類。無源雷達(dá)的探測(cè)對(duì)象可以是雷達(dá)、通信電臺(tái)或其他無線輻射源,也可以是僅僅反射無線電信號(hào)的目標(biāo)。無源雷達(dá)可以依據(jù)探測(cè)對(duì)象的不同,分為利用被探測(cè)目標(biāo)的自身輻射進(jìn)行探測(cè)和跟蹤,以及利用外照射源發(fā)射的電磁波進(jìn)行探測(cè)和跟蹤兩大類。
　　
　　利用被探測(cè)目標(biāo)的自身輻射
　　在被探測(cè)目標(biāo)本身就是輻射源或攜帶了輻射源的情況下,無源雷達(dá)利用探測(cè)目標(biāo)自身輻射的電磁波進(jìn)行探測(cè)和跟蹤。可能的輻射源包括雷達(dá)、通信電臺(tái)、應(yīng)答機(jī)、有源干擾機(jī)、導(dǎo)航儀等電子設(shè)備。捷克研制的“維拉”系列無源雷達(dá)就屬于這類無源雷達(dá)。
　　
　　利用外照射源發(fā)射的電磁波
　　這類無源雷達(dá)探測(cè)的目標(biāo)本身不直接輻射電磁能量。無源雷達(dá)在工作時(shí),通過天線接收來自外部的非協(xié)同輻射源(第三方)的直射波,以及該外部輻射源照射目標(biāo)后形成的反射波或散射波,利用其攜帶的多普勒頻移、多站接收信號(hào)的時(shí)間差和到達(dá)角等信息,經(jīng)處理后提取目標(biāo)信息并消除無用信息和干擾,從而完成對(duì)目標(biāo)的探測(cè)、定位和跟蹤。
　　可能的非協(xié)同方包括廣播電臺(tái)、電社臺(tái)、通信臺(tái)站、直接廣播系統(tǒng)(DBS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、各種平臺(tái)上的有原雷達(dá)等。美國(guó)研制的“沉默哨兵”(Silent Sentry)雷達(dá)就是這類雷達(dá)。利用全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)發(fā)射機(jī)的作用距離只有20千米,利用調(diào)頻無線基站的距離可達(dá)100-150千米,而大功率電視發(fā)射臺(tái)的作用距離更遠(yuǎn)。利用其他雷達(dá)發(fā)射機(jī)的無源系統(tǒng)的作用距離與所用雷達(dá)相當(dāng)。