毫米波技術(shù)的軍事應(yīng)用

毫米波是介于微波與光波之間的電磁波,通常毫米波頻段是指30～300GHz,相應(yīng)波長為1～10mm 。目前絕大多數(shù)的應(yīng)用研究集中在幾個“窗口”頻率,包括35、45、94、140、220GHz和三個吸收峰(60、120、200GHz頻率上)。

毫米波電子系統(tǒng)具有如下特性:

·小天線孔徑具有較高的天線增益;

·高跟蹤精度和制導(dǎo)精度;

·不易受電子干擾;

·低角跟蹤時多徑效應(yīng)和地雜波干擾小;

·多目標鑒別性能好;

·雷達分辨率高;

·大氣衰減“諧振點”可作保密傳輸。

由于這些特性,毫米波主要應(yīng)用在結(jié)構(gòu)小、重量輕、分辨力高、作用距離近和具有良好多普勒處理特性的場合。與微波相比,毫米波受惡劣氣候條件影響大,但分辨力高，結(jié)構(gòu)輕小;與紅外和可見光比，毫米波系統(tǒng)雖沒有那樣高的分辨力，但通過煙霧灰塵的傳輸特性好。

軍事上的需要是推動毫米波系統(tǒng)發(fā)展的重要因素。目前毫米波在雷達、制導(dǎo)、戰(zhàn)術(shù)和戰(zhàn)略通信、電子對抗、遙感、輻射測量等方面得到了廣泛應(yīng)用。

毫米波雷達的優(yōu)點是角分辨率高,頻帶寬,多普勒頻移大和系統(tǒng)體積小,缺點是作用距離受功率器件限制大。目前大多數(shù)火控系統(tǒng)和地空導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)中的跟蹤雷達均已工作在毫米波頻段。

實際的精密跟蹤雷達多是雙頻系統(tǒng),即一部雷達同時工作于微波頻段(用于搜索、引導(dǎo),精度較低)和毫米波雷達(跟蹤精度高、作用距離近),兩者協(xié)同工作，可取得較好的效果。如美國海軍研制的TRAKX雙頻精密跟蹤雷達即有一部9GHz、300kw的反射機和一部35GHz、13KW的發(fā)射機及相應(yīng)的接收系統(tǒng)，共用2.4m拋物面天線，已成功地跟蹤了距水面30m高的目標,作用距離可達27km。雙頻還具有一個好處,毫米波頻率可作為隱蔽式工作,提高了雷達的生存能力。

炮位偵察雷達用于精確測定敵方炮彈的軌跡,從而推算出敵方炮兵陣地的位置。由于雷達體積小(可人背、馬馱)、角跟蹤精度高,抗干擾和低截獲,常采用3mm波段的雷達,發(fā)射機平均輸出功率在20W左右。

用于跟蹤彈、炮的搜索、跟蹤兩位一體雷達,搜索部分采用X波段,跟蹤部分采用毫米波(8mm),例如改進的“空中衛(wèi)士”綜合火控雷達,具有很好的低角跟蹤性能和抗干擾性能。

為了有效跟蹤掠海飛行的小型高速導(dǎo)彈(巡航導(dǎo)彈),艦炮火控系統(tǒng)的跟蹤雷達也有使用毫米波段的趨勢,如:美國挑戰(zhàn)者SA-2艦載火控跟蹤雷達采用M(20-40GHz)波段，英國30型艦載火控跟蹤雷達也使用了毫米波段。

為了高空探測飛機和導(dǎo)彈,毫米波雷達得到了有效的應(yīng)用,因為毫米波在高空傳輸損耗很小,地面探測這些目標則會被很強的大氣吸收所遮擋。

空間目標識別雷達的特點是使用大型天線以獲得成像所需的角分辨率、高天線增益和大功率發(fā)射機以保證足夠的作用距離,一部35GHz的空間目標識別雷達的天線口徑達36m。用行波管提供10KW的發(fā)射功率，可以拍攝遠在16Km處的衛(wèi)星照片;一部工作在94GHz的空間目標識別雷達的天線口徑為13.5m,采用回旋管輸出20KW的發(fā)射功率,可對14.4Km遠處的目標進行高分辨率的攝像。

現(xiàn)代直升機的空難事故中,飛機與高壓架空電線相撞的事故占相當高的比率,因此直升機防撞雷達需要采用分辨率極高的毫米波雷達或激光雷達,實際上多用3mm雷達。這種雷達技術(shù)還可用于車輛防障和空中交會。

由于毫米波制導(dǎo)兼有微波制導(dǎo)和紅外制導(dǎo)的優(yōu)點。在大氣層內(nèi)，毫米波四個主要傳輸窗口(35、94、140、和220GHz)雖較微波對云、雨引起的衰減要大一些,但毫米波系統(tǒng)體積小,重量輕、易于高度集成化,而且頻帶寬,分辨率高，敵方難于載獲,抗干擾性能強;較之紅外則分辨率差一些,但通過煙、霧、灰、塵的能力強,具有較好的全天候戰(zhàn)斗能力。因此，毫米波制導(dǎo)系統(tǒng)已成為精確制導(dǎo)的主要發(fā)展方向之一,特別是尋的制導(dǎo)系統(tǒng)。國外許多導(dǎo)彈的末制導(dǎo)采用了毫米波制導(dǎo)系統(tǒng)。例如,休斯公司研制的“黃蜂”反坦克導(dǎo)彈工作在94GHz，“幼畜”和海法爾以及“SADARM”等導(dǎo)彈和火箭彈上都使用35GHz的導(dǎo)引頭。目前正在發(fā)展的毫米波成像技術(shù)及毫米脈沖多普勒導(dǎo)引頭和紅外焦平面探測器合成的雙模導(dǎo)引頭,使導(dǎo)引頭具有真正全天候條件下“打了不用管”的功能。用于21世紀的超音速巡航導(dǎo)彈(ATACCM)、超音速反艦導(dǎo)彈(ANS)、先進反幅射導(dǎo)彈(ARRM)、先進反艦導(dǎo)彈(AASM)等都采用了毫米波技術(shù)在內(nèi)的復(fù)合制導(dǎo)。

由于毫米波雷達和末制導(dǎo)系統(tǒng)的發(fā)展,相應(yīng)的電子對抗手段也發(fā)展起來了。目前現(xiàn)役的多數(shù)雷達偵察/告警系統(tǒng),如WJ-2740(美)、Wi927(美)、APR(V)A(美)的頻率覆蓋范圍均已擴展到0.5～40GHz。據(jù)報導(dǎo),美國電子對抗的部份雷達偵察設(shè)備頻率覆蓋可達3KHz～100GHz,并向300GHz發(fā)展。雷達告警設(shè)備頻率已擴展到40～60GHz,北約正在研制一種車載毫米波告警設(shè)備,頻段為40～140GHz。此外,通信偵察頻段覆蓋10KHz～毫米波段,通信干擾也將覆蓋10KHz～60GHz。

在微波范圍內(nèi)已成功實用的電子干擾技術(shù),如箔條和反雷達偽裝，在毫米波頻段則效果不佳,因為用于35GHz以上的箔條偶極子實在太小。因此要想有效地對抗毫米波雷達干擾需要研究新的方法,目前投放非諧振的毫米波箔條和氣溶膠對敵方毫米波雷達波束進行散射是一種手段。

軍用毫米波通信是戰(zhàn)場環(huán)境下很有發(fā)展前途的通信手段，它具有波束窄、數(shù)據(jù)率高、電波隱蔽、保密和抗干擾性能好、開設(shè)迅速、使用方便靈活以及全天候工作的特點。軍用毫米波通信主要應(yīng)用有:遠(空間)近(大氣層)距保密通信,快速應(yīng)急通信,對潛通信,衛(wèi)星通信,星際通信,微波干線上下山的走線和電纜中斷搶通設(shè)備等。

毫米波通信美國處于領(lǐng)先地位。目前30-40GHz的設(shè)備已實用，如美國Norden公司研制、工作頻率在36～38.6GHz的AN/GRC-209短程視距通信設(shè)備,用于點對點數(shù)據(jù)傳輸。英國宇航公司與馬可尼公司制造的skyNETIV衛(wèi)星通信系統(tǒng),載有4個X波段，2個UHF和一個EHF的轉(zhuǎn)發(fā)器。美Milstar“戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)略中繼衛(wèi)星系統(tǒng)”由6顆星組成,上行頻率為44GHz,下行頻率為20GHz,星際通信頻率為60GHz。地面近距離(如前沿陣地)也使用60GHz頻率是為了保密通信，如美國雷聲公司研制的TMR-2設(shè)備?！?/font>