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机载预警雷达的发展与技术分析

2018-08-03石嘉晖

数字通信世界 2018年7期
关键词:预警机杂波天线

石嘉晖

(空军预警学院四大队,武汉 430014)

在雷达升空后,地杂波频拓展问题始终没有得到有效处理,雷达安设在飞机上对雷达系统的体积、总量以及功率消耗等参数也提出一定标准,技术难度相应提升,不断改良机载预警雷达的性能,是军事领域中的重大课题之一。

1 国外预警机雷达发展现状

预警雷达的运行任务,是在较强杂波情景中观察与探测目标。探测能力、抗杂波能力、抗抗扰能力以及目标追踪能力是评估预警机技术水平的主要标识。预警机雷达性能的改进过程,实质上就是对如上几种关键能力的获取。当下,关于预警机雷达并没有做出统一的规划标准,通常从天线形式和反杂波机制两个角度出发,评价其先进程度。

(1)天线形式的发展。伴随着科技的发展进程,有源T/R组件朝着有效、轻质与多功能的方向发展,在机载平台上应用范畴不断拓展。天线类型的选择,是以军事任务需求与平台特征为基点的。在后续几年中,无源阵列、有源相控与和CLBAS等几类天线将会构建互存、互动关系。

(2)反杂波体制的发展。反杂波体制的演变,历经了三个时段,即了动目标显示(MTI)/动目标探测(MTD)、脉冲多普勒(PD)与空时自适应处理(STAP),当下其正朝着多维联合自适应处理趋向前进。MTI/MTD应用LPRF(低脉冲重复频率)的波形,杂波实现对多普勒域无死角的遍布,多被应用在杂波相对较弱的海上均是作业领域中,常见的有E-2C APS一145雷达[1]。PD体制则存在于多普勒域的清晰区域,在该区段其检测能力相对较强,在强杂波环境中具有良好的应用,杂波相对较强的场景中,以E-3A APYl/2雷达为代表。但PD体制存在的不足是在空间上缺乏自由度,只能采用和波束进行相关检测作业,副瓣杂波对其检测能力造成一定干扰。

在上个世纪末期,雷达领域对STAP技术的研究深度不断加强,导入了数个自由度,在杂波空时耦合属性的支撑下,能够顺沿“杂波脊”与干扰带构建凹口,抗杂波与抗干扰能力超强。

2 面对的技术问题

2.1 隐身技术

机载预警雷达务必具有充足的预警时间与探测距离,大概是300km。例如,机载预警雷达AN/APY-2,在载机高度为9600km时,对高空轰炸机与战斗机的探测距离分别为667km与445km。由此可见,AN/APY-2对以上两类目标的探究距离大体上满足相关标准。但伴随着现代隐身技术的发展与进步,战斗机的前视RCS不断减缩,以致机载预警雷达的探测距离面对较严峻考验,很多机载预警雷达已经无法满足对敌机的警戒距离要求。故此提升机载预警雷达的反隐身能力,将是雷达技术完善的重点内容。

2.2 干扰

伴随着电子干扰技术的发展与进步,机载预警雷达面对的干扰条件复杂性不断升级,控制难度相应增加。干扰以压制性干扰与欺骗干扰为主。此外,机载预警雷达在运行过程中,也会接受来自作业环境的无意干扰,各类同频通信设备和同频雷达的辐射信号,对雷达运行效率产生的影响是极为显著的。

3 技术发展趋势分析

3.1 反隐身

与常规目标相比较,隐身目标的RCS通常相对较小,为解除由目标RCS降低引发的雷达探测距离减缩的问题,最直接的方法是增强雷达的威慑能力,即提升功率孔直径,可采用提升发射机的功率,或者是增加天线孔直接的方式去达成。对于机载雷达而言,受空间因素的限制,提升功率以及孔径的目标难以达成。

在功率与孔径明确的情况下,可借用先进化的信号处理算法,例如检测前跟踪(TBD),去提升机载预警雷达检测隐身能力。此外,TBD技术还能够在信噪比相对较低的环境下,对被检测目标进行全过程追踪,从资源利用的角度出发,该检测技术能够累积扫描间的能量,进而提升雷达的探测能力。采用该技术对雷达数据进行处理,有很大可能延展机载预警雷达对隐身目标的探测距离。

3.2 抗干扰

当下,军事领域中采用的机载预警雷达,通常辅以脉冲压缩加PD体制,其具备一定的抗干扰能力,若一部典型PD雷达的相干处理间隔为5~20ms,脉冲重复频率是10~100 kHz,那么通过计算得到该雷达对于噪声干扰有17~43 dB的处理效益[2]。为提升雷达系统的抗干扰能力,可采用增设宽带接收通道的方式,以实现对干扰信号的频谱分布解析作业,最后选择干扰程度最小的频段进行作业(见图1)。

图1 境敏感雷达原理框图

4 结束语

机载预警雷达被安置在高空飞行的飞机上,故此其优越性是地基雷达无法毗邻的。通过本文论述的内容,对机载预警雷达的发展现状有所认知,同时对其后续几年的发展方向有粗略了解。相关人员在对雷达系统设计过程中,需积极采用源相整合、环境实时感知智能系统、先进理念与经验,以不断完善其性能,最大限度的提升军事战斗水平。

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