地波天線怎么搜信號、地面波能否用普通天線

微波射頻網

按照雷達的工作原理，不論發射波的頻率如何，只要是通過輻射電磁能量和利用從目標反射回來的回波，以便對目標探測和定位，都屬于雷達系統工作的范疇。常用的雷達工作頻率范圍為220MHz~35000MHz，實際上各類雷達工作的頻率在兩頭都超出了上述范圍。例如天波超視距（OTH）雷達的工作頻率為4MHz或5MHz，而地波超視距的工作頻率則低到2MHz。在頻譜的另一端，毫米波雷達可以工作到94GHz，激光雷達工作于更高的頻率。工作頻率不同的雷達在工程實現時差別很大。

雷達的工作頻率和整個電磁波頻譜如圖示，實際上絕大部分雷達工作于200MHz至10GHz頻段。

目前在雷達技術領域里常用頻段的名稱，用L、S、C、X等英文字母來命名。這是在第二次世界大戰中一些國家為了保密而采用的，以后就一直延用下來，我國也經常采用。

電磁波波長與頻率的對應關系為

f·λ=c

式中：f為頻率，單位Hz；λ為波長，單位m；c為光速，且c=3.0×108m/s

圖：雷達頻段與頻率和波長的對應關系

L波段通常為30cm,S波段為10cm，C波段為5cm，X波段為3cm，Ku波段為2cm，Ka波段為8mm。

圖：雷達頻段的一般使用方法

（二）雷達的主要戰術指標

1、觀察空域

雷達方位觀察空域、仰角觀察空域、最大探測高度、最大作用距離和最小作用距離。觀察空域的大小取決于雷達輻射能量的大小

2、觀察時間和數據率

觀察時間是指雷達用于搜索整個空域的時間，它的倒數稱為搜索數據率，對同一目標相鄰兩次跟蹤之間的間隔時間稱為跟蹤間隔時間，其倒數為跟蹤數據率。

3、測量精度

測量精度是指雷達所測量的目標坐標與其真實值的偏離程度，即二者的誤差。

4、分辨力

分辨力是指雷達對空間位置接近的點目標的區分能力。

5、抗干擾能力

抗干擾能力是指雷達在干擾環境中能夠有效地檢測目標和獲取目標參數的能力。

（三）雷達的主要技術指標

1、天饋線性能

天線孔徑，天線增益、天線波瓣寬度、天線波束的副瓣電平、極化形式、饋線損耗和天饋線系統的帶寬等。

2、雷達信號形式

雷達信號的形式主要包括工作頻率、脈沖重復頻率PRF、脈沖寬度、脈沖串的長度、信號帶寬、信號調制形式等。

3、發射機性能

發射機性能主要包括峰值功率、平均功率、功率放大鏈總增益、發射機末級效率和發射機總功率。

4、接收機性能

接收機性能主要包括接收機靈敏度、系統噪聲溫度、接收機工作寬帶、動態范圍、中頻特性等、

5、測角方式

測試方式主要分為振幅法和相位法兩類測角方式，還有天線波束的掃描法。

6、雷達信號處理

動目標顯示和動目標檢測的系統改善因子、脈沖多普勒濾波器的實現方式與運算速度要求、恒虛警率處理和視頻積累方式等。

7、雷達數據處理能力

對目標的跟蹤能力、二次解算能力、數據的變換及輸入/輸出能力。

（一）雷達

雷達按戰術來分有以下主要類型：

1、預警雷達（超遠程雷達）

預警雷達主要任務是發現洲際導彈，以便及早發出警報。特點是作用距離遠達數千公里，至于測定坐標的精確度和分辨力是次要的。目前應用預警雷達不但能發現導彈，而且可用以發現洲際戰略轟炸機。

2、搜索和警戒雷達

其任務是發現飛機，一般作用距離在400KM以上，有的可達600KM。對于測定坐標的精確度、分辨力要求不高。對于擔當保衛重點城市或建筑物任務的中程警戒雷達要求有方位360°的搜索空城。

3、引導指揮雷達（監視雷達）

這種雷達用于對殲擊機的引導和指揮作戰，民用的機場調度雷達亦屬這一類。其特殊要求是：對多批次目標能同時檢測；

測定目標的三個坐標。要求測量目標的精確度和分辨力較高，特別是目標間的相對位置要求較高。

4、火控雷達

控制火炮（或地空導彈）對空中目標進行瞄準攻擊，因此要求：能夠連續而準確地測定目標的坐標；

迅速地將射擊數據傳遞給火炮（或地空導彈）。這類雷達的作用距離較小，一般只有幾十公里，但測量的精度要求很高。

5、制導雷達

和火控雷達同屬精密跟蹤雷達，不同的是制導雷達對付的是飛機和導彈：測定它們的運動軌跡；

同時再控制導彈去攻擊目標。

制導雷達要求能同時跟蹤多個目標，并對分辨力要求較高。這類雷達天線的掃描方式往往有其特點，并隨制導體制而異。

6、戰場監視雷達

這類雷達用于發現坦克、車輛、人和其他在戰場上的運動目標。

7、機載雷達

這類雷達除機載預警雷達外，主要有下列數種類型：

當殲擊機按照地面指揮所命令，接近敵機并進入有利空域時，就利用裝在機上的截擊雷達，準確地測量敵機的位置，以便進行攻擊。它要求測量目標的精確度和分辨率高。

用來發現和指示機尾后面一定距離內有無敵機。這種雷達結構比較簡單，不要求測定目標的準備位置，作用距離也不遠。

裝在飛機或艦船上，用以顯示地面或港灣圖像，以便在黑夜和大雨、濃霧情況下，飛機和艦船能正確航行。這種雷達要求分辨力較高。

20世紀70年代后的戰斗機上火控系統的雷達往往是多功能的。它能空對空搜索和截獲目標，空對空制導導彈，空對空精密測距和控制機炮射擊，空對地觀察地形和引導轟炸，進行敵我識別和導航信標的識別，有的還兼有地形跟隨和回避的作用，一部雷達往往具有七八部雷達的功能。

對于機載雷達共同的要求是體積小、重量輕、工作可靠性高。

8、無線電測高儀

裝置在飛機上，是一種連續波調頻雷達，用來測量飛機離開地面或海面的高度。

9、雷達引信

這是裝置在炮彈或導彈頭上的一種小型雷達，用來測量彈頭附件有無目標，當距離縮小到彈片足以擊傷目標的瞬間，使炮彈（或導彈頭）爆炸，提高了擊中目標的命中率。

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（二）民用雷達

在民用雷達方面，列舉出以下一些類型和應用：

1、氣象雷達

即觀察氣象的雷達，用來測量暴風雨和云層的位置及其移動路線。

2、航行管制（空中交通）雷達

在現代航空飛行運輸體系中，對于機場周圍及航路上的飛機，都要實施嚴格的管制。航行管制雷達兼有警戒雷達和引導雷達的作用，故有時也稱為機場監視雷達，它和二次雷達配合起來應用。二次雷達地面設備發射詢問信號，機上接到信號后，用編碼的形式，發出一個回答信號，地面收到后在航行管制雷達顯示器上顯示。這一雷達系統可以鑒定空中目標的高度、速度和屬性，用以識別目標。

3、宇宙航行中用雷達

這種雷達用來控制飛船的交會和對接，以及在月球上的著陸。某些地面上的雷達用來探測和跟蹤人造衛星。

4、遙感設備

安放在衛星或飛機上的某種雷達，可以作為微波遙感設備。主要感受地球物理方面的信息，由于具有二維高分辨力而可對地形、水資源、冰覆蓋層、農業森林、地質結構及環境污染等進行測量和地圖描繪。也曾利用此類雷達來探測月亮和行星（雷達天文學）。

此外，在飛機導航，航道探測（用以保證航行安全），公路上車速測量等方面，雷達也在發揮其積極作用。

（三）雷達分類

1、按照功能分類

按照雷達的功能，把主要的雷達分為搜索雷達和跟蹤雷達兩大類。

任務是在盡可能大的空域范圍內，盡可能早地發現遠距離軍事目標，主要用于警戒等目的。搜索雷達必須滿足兩個要求：很遠的探測距離和很大的覆蓋空域。

主要用于武器控制，為武器系統連續地提供對目標的指示數據，也用于導彈靶場測量等方面。如炮瞄雷達、導彈制導雷達、航天飛行器軌道測量雷達等。

2、按照雷達信號形式分類

此類雷達發射的波形是矩形脈沖，按一定的或交錯的重復周期工作，這是目前使用最廣的。

此類雷達發射連續的正弦波，主要用來測量目標的速度。如需同時測量目標的距離，則往往需對發射信號進行調制，例如，對連續的正弦信號進行周期性的頻率調制。

此類雷達發射寬的脈沖波，在接收機中對收到的回波信號加以壓縮處理，以便得到窄脈沖。目前實現脈沖壓縮主要有兩種。線性調頻脈沖壓縮處理和相位編碼脈沖壓縮處理。脈沖壓縮能解決距離分辨力和作用距離之間的矛盾。20世紀70年代研制的新型雷達絕大部分采用脈沖壓縮的體制。

此外還有脈沖多普勒雷達、噪聲雷達、頻率捷變雷達等。

3、按照其他方式分類

地面雷達、機載雷達、艦載雷達、星載雷達。

單脈沖雷達、圓錐掃描雷達、隱蔽錐掃雷達等。

測高雷達、兩坐標雷達、三坐標雷達、測速雷達、目標識別雷達等。

各種分集雷達（頻率分集，極化分集等等）、相參或非相參積累雷達、動目標顯示雷達、合成孔徑雷達等。

機械掃描雷達、相控陣雷達、頻掃雷達等。

在現代戰爭中，每一個作戰裝備和作戰人員都會因其在戰爭中的地位和作用而受到多種雷達和武器系統的威脅、殺傷。如圖所示的一架作戰飛行中的飛機，可能會同時遭受到敵方數種雷達、殺傷武器的威脅。如果它及所在方不能有效地對抗敵方諸多的威脅雷達和武器系統，則其不僅不能完成預定的作戰任務，甚至不能保證自己的生存。

圖：飛機所面臨的雷達威脅示意圖

（一）雷達對抗是取得軍事優勢的重要手段和保證

由于在各種現代武器系統中，雷達仍然是信息獲取和精確制導領域中最重要的裝備，特別是在廣大的作戰地域內，及時、準確、全面地獲取各種目標信息，雷達的作用是不可取代的。破壞了雷達的正常工作，也就破壞了整個武器系統的重要信息來源，很可能使其成為“聾子”、“瞎子”。

（二）雷達對抗技術是改善武器系統和軍事目標生存與發展條件的有效手段

越南戰爭中，美軍綜合采用了多種雷達對抗措施，曾一度使地空導彈的殺傷概率降到2%，防空火炮的殺傷概率降到0.5%以下；

海灣戰爭中，美軍的F-117A隱形轟炸機出動數千架次，執行防空火力最強地區的轟炸任務，在強大的電子干擾掩護下，竟然無一損失。

（一）對雷達的電子偵察及雷達反偵察技術

電子戰對雷達的電子偵察包括：雷達情報偵察、雷達對抗支援偵察、雷達尋的和警告、引導干擾、輻射源定位。

雷達主要的反偵察措施：設計成低截獲概率雷達、控制雷達開機時間、控制雷達工作頻率、隱蔽雷達和新式雷達的啟用必須經過批準、適時更換可能被敵方獲悉的雷達陣地、設置假雷達，并發射假雷達信號

（二）電子干擾

雷達干擾是指利用雷達干擾設備發射干擾電子波或利用發射、散射、衰減以及吸波的材料反射或衰減雷達波，從而擾亂敵方雷達的正常或降低雷達的效能。

雷達干擾能造成敵方雷達迷盲，使其不能發現目標或引起判讀錯誤，不能正確實施告警；另外，它還能造成雷達跟蹤出錯，使武器系統失控，威力不能正常發揮。

（三）雷達干擾技術

1、天線方面

A、當有一部遠距離的干擾機干擾雷達時，如果設法保持極低的天線旁瓣，則可防止干擾能力通過旁瓣進入雷達接收機。

B、采用窄的天線波束帶寬，采用高增益天線去集中照射目標，并“穿透”干擾。

C、采用隨機性的電子掃描防止欺騙干擾機與天線掃描同步。

D、旁瓣相消技術用來抑制通過天線旁瓣進入的高占空比和類噪聲干擾。

2、發射機方面

主要是適當地利用和控制發射信號的功率、頻率和波形。

這是一種對抗有源干擾的強有力的手段，此方法可增加信號/干擾功率比。如果再配合天線對目標的“聚光”照射，便能明顯增大此時雷達的探測距離。雷達的發射要采用功率管理，以減小平時雷達被偵察的概率。

在發射概率上可采用頻率捷變或頻率分集的辦法，前者是指雷達在脈沖與脈沖間或脈沖串與脈沖串之間改變發射頻率，后者是指幾部雷達發射機工作于不同的頻率而將其接收信號綜合利用。這些技術代表一種擴展頻譜的電子抗干擾方法，發射信號將在頻域內盡可能展寬，以降低被敵方偵察時的可檢測度，并且加重敵方電子干擾的負荷而使干擾更困難。

波形編碼包括脈沖重復頻率跳變、參差及編碼和脈間編碼等。所有這些技術使得欺騙干擾更加困難，因為敵方將無法獲悉或無法預測發射波形的精確結構。

脈內編碼的可壓縮復雜信號，可有效地改善目標檢測能力。它具有大的平均功率而峰值功率較小；其較寬的帶寬可改善距離分辨力并能減小箔條類無源干擾的反射；由于它的峰值功率低，使輻射信號不易被敵方電子支援措施偵察到。因此，采用此類復雜信號的脈沖壓縮雷達具有較好的電子反對抗性能。

3、與接收機、信號處理機有關的電子抗干擾

經天線反干擾后殘存的干擾如果足夠大，則將引起接收處理系統的飽和。接收機飽和將導致目標信息的丟失。因此，要根據雷達的用途研制主要用于抗干擾的增益控制和抗飽和電路。而已采用的寬-限-窄電路是一種主要用來抗掃頻干擾，以防接收機飽和的專門電路。

對抗脈沖干擾的有效措施是彩頁脈寬和脈沖重復頻率鑒別電路。這類電路測量接收到脈沖的寬度和重復頻率后，如果發現和發射信號的參數不同，則不讓它們到達信號處理設備或終端顯示去。

現代雷達信號處理技術已經比較完善，例如用來消除地面和云雨雜波的動目標顯示和動目標檢測，對于消除箔條等干擾是同樣有效的。除了上述相參處理外，非相參處理的恒虛警率電路可以用提高檢測門限的辦法來減小干擾的作用。在信號處理機中獲得的信號積累增益是一種有效的電子抗干擾手段。

除以上提到的之外，今年還出現其他幾種有效的雷達抗干擾技術：

（四）雷達反輻射導彈技術

由于發輻射導彈的出現，使得雷達面臨著嚴重威脅，雷達面對這些威脅，采取的對抗措施有：

使用有源或無源誘餌，使ARM不能擊中目標，或施放干擾，破壞和擾亂ARM的導引頭工作。

（五）雷達反低空入侵技術

低空或超低空突防對雷達性能造成的影響有：地形遮擋、多徑效應、強表面雜波

雷達反低空突防措施有：

（六）雷達反隱身技術

飛行器的反隱身技術主要包括外形設計、涂覆電波吸收材料和選用新的結構材料等方法。隱身飛機的隱身效果不是全方位的，它主要是減小從正前方附近，水平±45°，垂直±3°，范圍照射時的后向散射截面，而目標其他方向，特別是前向散射RCS明顯增大，因此可以采用在空間不同方向接收隱身目標散射波進行空間分集來發現它。另一方面，涂覆的吸波材料有一定的頻帶范圍，通常是2~18GHz，也就是說，涂覆的吸波材料對長的波長是無效的。當飛行器尺寸和工作波長可以相比時，其RCS進入諧振區，外形設計對隱身的作用會明顯下降。這就是說，米波或更長波長的雷達具有良好的反隱身能力。以上表明，可從頻率域進行反隱身。

反隱身技術可能采用的一些技術手段：

為彌補目標RCS下降所造成的探測距離的縮短，應采用提高雷達發射功率和天線孔徑乘積，采用頻率、極化分集，優化信號設計和改善信號處理等措施。如用相控陣雷達，則較容易實現上述要求并可增強電子戰能力。

這是一種工作在3~30MHz短波頻段，利用電離層返回散射傳播機理，實現對地平線以下超遠程（700~3500km）運動目標進行探測的新體制陸基雷達。超視距后向散射雷達探測距離遠，覆蓋面積大，單部雷達60°扇面覆蓋區可達百萬平方公里，可對付有人或無人駕駛的轟炸機、空對地導彈和之類的噴氣式武器的低空突襲，特別是，可對洲際導彈發射進行早期預警是其突出的優點。

雙基達工作的基本特點，由于雙基達的發射系統和接收系統分置的距離較遠，這就產生了雙基達不同的測量坐標系和技術實現的復雜性。

由于這類雷達其頻帶極寬，因而提供了一種從頻率域反隱身的可能途徑。

雷達網數據融合是提高雷達網預警能力和實現情報處理自動化處理的重要途徑和關鍵技術。研究雷達網數據融合問題，對建設我國具有較高自動化水平的國防預警系統具有重要的意義。