微型SAR雷达的频段、战术指标及应用

雷达系统通过发射电磁波并接收目标反射的回波来实现对目标的探测和定位。这种技术不受发射波频率的限制，只要是基于这种原理，就属于雷达技术的应用范畴。一般来说，雷达系统使用的工作频率介于220MHz至35000MHz之间，但在实际应用中，雷达的工作频率往往会超出这个范围。例如，天波超视距雷达（OTH）在4MHz或5MHz的频率下工作，而地波超视距雷达的频率可以低至2MHz。在频谱的高频端，毫米波雷达能够工作在高达94GHz的频率，而激光雷达则使用更高的频率。由于工作频率的不同，各种雷达系统在设计和工程实现方面存在显著的差异。


微型SAR雷达系统主要在200MHz至10GHz的频段内工作，这一范围覆盖了电磁波频谱的一部分。在雷达技术中，常见的频段通常以L、S、C、X等字母来标识，这种命名方式起源于第二次世界大战期间的保密需求，并一直沿用至今，包括在中国。电磁波的波长（λ）和频率（f）之间的关系可以通过公式f·λ=c描述，其中c代表光速，其数值约为3.0×10^8m/s。


雷达的频段划分中，L波段对应的波长约为30厘米，S波段约为10厘米，C波段约为5厘米，X波段约为3厘米，Ku波段约为2厘米，而Ka波段则对应大约8毫米的波长。这些频段在雷达技术中具有特定的应用和性能特点。


雷达系统的主要战术性能指标包括以下几个方面：

1.观察空域：这包括雷达在方位和仰角上的观察范围，其最大探测高度，以及最大和最小作用距离。这些参数直接受到雷达发射能量大小的制约。

2.观察时间和数据率：观察时间指的是雷达完成对整个空域搜索所需的时间。搜索数据率，即观察时间的倒数，表示单位时间内搜索空域的次数。跟踪间隔时间是指对同一目标进行连续跟踪的两次测量之间的时间间隔，其倒数即为跟踪数据率。

3.测量精度：这是指雷达测量到的目标位置坐标与其实际位置之间的偏差，即测量误差的大小。

4.分辨力：分辨力反映了雷达区分两个空间位置相近目标的能力。

5.抗干扰能力：这是指雷达在存在干扰的环境中，仍能有效检测并获取目标参数的能力。这包括对各种干扰源的抵抗和适应能力，确保雷达在复杂的电子战环境中的性能不受严重影响。

雷达系统的主要技术性能指标涵盖以下几个关键领域：

1.天馈线性能：包括天线孔径、天线增益、天线波束宽度、天线副瓣电平、极化方式、馈线损耗以及天馈线系统的带宽等参数。

2.雷达信号特性：涉及工作频率、脉冲重复频率（PRF）、脉冲宽度、脉冲串长度、信号带宽、信号调制方式等方面。

3.发射机性能：主要包括峰值功率、平均功率、功率放大链的总增益、发射机末级的效率以及发射机的总功率输出。

4.接收机性能：涉及接收机的灵敏度、系统噪声温度、工作带宽、动态范围、中频特性等指标。

5.测角方法：主要包括振幅法、相位法以及天线波束扫描法等不同的角度测量技术。

6.雷达信号处理：包括动目标显示（MTI）、动目标检测（MTD）的系统改善因子、脉冲多普勒滤波器的实现和运算速度要求、恒虚警率处理、视频积累方式等技术。

7.雷达数据处理能力：涉及对目标的跟踪能力、二次解算能力、数据变换以及输入/输出能力等方面。

雷达的应用与分类

军用雷达根据战术需求分为多种类型，每种都有其特定的功能和性能要求：

1.预警雷达（超远程雷达）：设计用于探测洲际导弹，以便及时发出警报。这些雷达的特点是作用距离可达数千公里，而对坐标精确度和分辨力的要求则相对较低。现代预警雷达不仅能探测导弹，还能发现洲际战略轰炸机。

2.搜索和警戒雷达：用于探测飞机，通常作用距离超过400公里，有的甚至达到600公里。这些雷达对坐标精确度和分辨力的要求不高，但对于保护重要城市或建筑物的中程警戒雷达，则需要具备全方位的搜索能力。

3.引导指挥雷达（监视雷达）：用于引导和指挥歼击机作战，也包括民用机场调度雷达。这些雷达需要能够同时检测多个目标，并精确测定目标的三个坐标，对目标间的相对位置精度要求较高。

4.火控雷达：用于控制火炮或地空导弹瞄准空中目标。这类雷达的作用距离较短，通常只有几十公里，但对测量精度要求极高，并能迅速传递射击数据。

5.制导雷达：与火控雷达类似，也属于精密跟踪雷达，用于跟踪飞机和导弹，测定它们的运动轨迹，并控制导弹攻击目标。制导雷达要求能同时跟踪多个目标，并具有较高的分辨力。

6.战场监视雷达：用于探测战场上的坦克、军用车辆、人员和其他运动目标。

7.机载雷达：包括机载预警雷达和其他几种类型，如机载截击雷达、机载护尾雷达、机载导航雷达和机载火控雷达。这些雷达要求体积小、重量轻、可靠性高，并能满足不同的战术需求。

8.无线电测高仪：安装在飞机上，用于测量飞机离地或海平面的高度。

9.雷达引信：装在炮弹或导弹头部的小型雷达，用于探测目标并提高炮弹或导弹的命中率。

民用雷达的应用广泛，包括但不限于以下几种类型：

1.气象雷达：用于观测天气变化，能够测量暴风雨和云层的位置以及它们的移动路径。

2.航行管制雷达（空中交通管制雷达）：在航空运输系统中，对机场附近和航路上的飞机进行严格的管理和控制。这种雷达结合了警戒和引导的功能，有时也被称为机场监视雷达。它与二次雷达协同工作，后者通过发射询问信号并接收飞机的编码回答信号，以识别空中目标的高度、速度和属性。

3.宇宙航行雷达：用于控制航天器的交会、对接以及在月球等天体上的着陆。地面雷达则用于探测和跟踪人造卫星。

4.遥感雷达：安装在卫星或飞机上的雷达，作为微波遥感设备，主要用于感知地球物理信息。这些雷达因其高分辨力而能够测绘地形、水资源、冰盖、农业森林、地质结构和环境污染等。雷达遥感技术也被用于探测月球和行星（雷达天文学）。

雷达系统可以根据不同的分类标准进行分组：

1.按功能分类：

-搜索雷达：用于在广阔的空域内尽早发现远距离的军事目标，主要用于警戒目的。这类雷达需要具备远距离探测和大范围覆盖的能力。

-跟踪雷达：主要用于武器控制，为武器系统提供连续的目标指示数据，也用于导弹靶场测量等。包括炮瞄雷达、导弹制导雷达和航天飞行器轨道测量雷达等。

2.按雷达信号形式分类：

-脉冲雷达：发射矩形脉冲波形，以一定的或交错的重复周期工作，是当前使用最广泛的雷达类型。

-连续波雷达：发射连续的正弦波，主要用于测量目标速度。若要同时测量目标距离，通常需要对发射信号进行调制，如频率调制。

-脉冲压缩雷达：发射宽脉冲波，在接收机中对回波信号进行压缩处理，以获得窄脉冲。脉冲压缩技术解决了距离分辨力和作用距离之间的矛盾，许多新型雷达采用这种体制。

3.按其他方式分类：

-承载平台：根据雷达的安装平台不同，可分为地面雷达、机载雷达、舰载雷达和星载雷达。

-角跟踪方式：根据雷达的角跟踪方式，可分为单脉冲雷达、圆锥扫描雷达、隐蔽锥扫雷达等。

-测量目标参数：根据雷达测量的目标参数，可分为测高雷达、两坐标雷达、三坐标雷达、测速雷达、目标识别雷达等。

-信号处理方式：根据信号处理方式，可分为各种分集雷达（如频率分集、极化分集等）、相参或非相参积累雷达、动目标显示雷达、合成孔径雷达等。

-天线扫描方法：根据天线扫描方法，可分为机械扫描雷达、相控阵雷达、频扫雷达等。

雷达对抗

在现代战争中，作战飞机和士兵往往面临来自多方面的雷达和武器系统威胁。如图中所示，一架执行任务的军用飞机可能同时被敌方的多种雷达和杀伤性武器所锁定。如果不能有效应对这些威胁，飞机不仅无法完成既定任务，甚至连自身的安全都无法保障。


（一）在现代武器系统中，雷达发挥着关键作用，尤其在信息搜集和精确制导方面。雷达能够在大范围的作战区域内及时、准确地提供各种目标信息，其地位无可替代。因此，干扰或破坏雷达系统的正常运作，将严重影响整个武器系统的信息获取能力，使其失去关键的“感官”支持。

（二）雷达对抗技术对于提升武器系统和军事目标的生存能力以及促进其发展至关重要。在越南战争中，美军实施了综合性的雷达对抗策略，这些措施有效地将地空导弹的杀伤概率降至2%，防空火炮的杀伤概率降至0.5%以下。在海湾战争中，美军的F-117A隐形轰炸机在强大的电子干扰支持下，执行了数千次轰炸任务，即便在防空火力密集的区域，也实现了零损失。这些战例充分证明了雷达对抗技术在现代战争中提高生存几率和完成任务效率的重要性。

雷达抗干扰技术

雷达对抗技术在现代战争中扮演着关键角色，涵盖了电子侦察、电子干扰、雷达反辐射导弹技术、雷达反低空入侵技术和雷达反隐身技术等多个方面。

1.电子侦察及雷达反侦察技术：电子侦察包括雷达情报侦察、雷达对抗支援侦察、雷达寻的和警告、引导干扰和辐射源定位。雷达的反侦察措施包括设计低截获概率雷达、控制雷达开机时间和工作频率、隐蔽雷达、更换雷达阵地以及设置假雷达。

2.电子干扰技术：电子干扰利用雷达干扰设备发射干扰电子波或使用特定的材料反射或衰减雷达波，以扰乱敌方雷达的正常工作或降低其效能。这包括天线、发射机和接收机、信号处理机等方面的抗干扰措施。

3.雷达反辐射导弹技术：针对发辐射导弹的威胁，雷达采取的对抗措施包括提高雷达的隐蔽性、改变雷达辐射脉冲参数、将发射机和接收机分开装置、降低雷达带外辐射与热辐射以及设计低截获概率雷达。

4.雷达反低空入侵技术：低空或超低空突防对雷达性能造成的影响包括地形遮挡、多径效应和强表面杂波。雷达反低空突防措施包括设计反杂波性能优良的低空监视雷达、研制利用电离层折射特性的超视距雷达、提高雷达平台高度以增加雷达水平视距以及发挥雷达群体优势对付低空突防飞行目标。

5.雷达反隐身技术：飞行器的反隐身技术主要包括外形设计、涂覆电波吸收材料和选用新的结构材料等。雷达的反隐身能力可通过提高雷达发射功率和天线孔径乘积、采用频率、极化分集、优化信号设计和改善信号处理等措施来提升。此外，双/多基地雷达、冲击雷达和极宽频带雷达以及雷达网的数据融合技术也是重要的反隐身手段。