黨亞娟 李耐和

雷達(dá)是現(xiàn)代化戰(zhàn)場的“千里眼”，為實(shí)現(xiàn)信息優(yōu)勢和精確打擊提供重要支撐。隱身飛機(jī)、新型導(dǎo)彈、高超聲速飛行器等威脅目標(biāo)的發(fā)展和電磁干擾環(huán)境的日益復(fù)雜，對雷達(dá)性能提出更高的要求，促進(jìn)了微波光子雷達(dá)、軟件定義雷達(dá)、太赫茲雷達(dá)、量子雷達(dá)等雷達(dá)新技術(shù)的發(fā)展。

微波光子雷達(dá)性能優(yōu)越將帶來顛覆性的影響

微波光子雷達(dá)是將微波光子技術(shù)用于雷達(dá)收、發(fā)系統(tǒng)的一種新體制雷達(dá)，突破了傳統(tǒng)有源相控陣?yán)走_(dá)在寬帶、數(shù)字化和多通道發(fā)展中面臨的技術(shù)瓶頸。微波光子雷達(dá)的特點(diǎn)：一是超寬發(fā)射帶寬，可產(chǎn)生超穩(wěn)定寬帶微波信號，無需變頻即可直接進(jìn)行信號數(shù)字化檢測，極大地?cái)U(kuò)展雷達(dá)工作帶寬；二是超高成像分辨率，采用高穩(wěn)定光生基準(zhǔn)源，比傳統(tǒng)雷達(dá)基準(zhǔn)源相位噪聲低；三是超強(qiáng)抗干擾能力，可有效對抗瞄準(zhǔn)式和阻塞式有源干擾，提高復(fù)雜環(huán)境下的干擾對抗能力；四是采用光子器件，減少了天線重量和尺寸。

歐盟成功研制出陸基微波光子雷達(dá)樣機(jī)，具備雙波段探測能力。2009年，意大利國家光子網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室啟動歐盟“基于光子學(xué)的全數(shù)字雷達(dá)”項(xiàng)目，2014年研制出世界首部微波光子雷達(dá)樣機(jī)，并對民航客機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場測試，驗(yàn)證微波光子雷達(dá)技術(shù)的可行性。2015年6月，該實(shí)驗(yàn)室研制出S+X雙波段微波光子雷達(dá)，實(shí)現(xiàn)了對非合作目標(biāo)的一維距離成像和逆合成孔徑成像。目前，該實(shí)驗(yàn)室正在開展多雷達(dá)協(xié)同探測，以及探測、干擾、偵察、通信多功能一體化研究。

俄羅斯研制出機(jī)載微波光子雷達(dá)收發(fā)組件實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，正在研制全尺寸相控陣天線。2014年11月，在俄羅斯國防和國家安全高級研究基金會的資助下，俄無線電電子技術(shù)公司啟動總額6.8億盧布（約840萬美元）、為期四年半的“微波光子相控陣研發(fā)”項(xiàng)目，以俄六代機(jī)應(yīng)用為背景，重點(diǎn)開展微波光子雷達(dá)相控陣天線研究。2017年7月，該公司研制出世界首個機(jī)載微波光子雷達(dá)收發(fā)組件試驗(yàn)樣機(jī)，并對發(fā)射機(jī)、接收鏈路、諧振器進(jìn)行測試。目前，該公司正在研制全尺寸天線，將以此確定雷達(dá)尺寸、工作頻段、輸出功率，計(jì)劃2018年進(jìn)行全尺寸微波光子雷達(dá)樣機(jī)測試，2020年投入生產(chǎn)。

微波光子技術(shù)雷達(dá)是下一代雷達(dá)的重要發(fā)展方向，可部署在天基系統(tǒng)、空基有人/無人平臺上，實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)程、超高精度、超大范圍目標(biāo)探測與超精細(xì)識別，特別是在洲際彈道導(dǎo)彈真假彈頭識別、高超聲速飛行器探測跟蹤與識別、小型無人機(jī)/無人機(jī)蜂群載荷偵察識別等領(lǐng)域具有顛覆性影響，將大幅提升現(xiàn)有雷達(dá)系統(tǒng)的作戰(zhàn)性能。

軟件定義雷達(dá)兼具開放、靈活、多功能可快速執(zhí)行探測任務(wù)

軟件定義雷達(dá)是軟件無線電技術(shù)在雷達(dá)領(lǐng)域的擴(kuò)展，它采用通用開放式體系架構(gòu)和面向應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)化模式，通過軟件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。軟件定義雷達(dá)的特點(diǎn)：一是基于開放式體系架構(gòu)、模塊化設(shè)計(jì)，可快速將新理論、新算法、新設(shè)備應(yīng)用于雷達(dá)系統(tǒng)關(guān)鍵模塊；二是通過硬件重組、軟件重構(gòu)實(shí)現(xiàn)功能重構(gòu)；三是開發(fā)過程簡化，開發(fā)周期短，便于升級。四是降低研制經(jīng)費(fèi)，雷達(dá)各項(xiàng)功能通過軟件定義實(shí)現(xiàn)，不涉及硬件電路和驅(qū)動程序。

空基軟件定義雷達(dá)完成飛行測試。2017年4月，諾斯羅普?格魯曼公司在巴爾的摩飛行測試場對軟件定義雷達(dá)進(jìn)行了首次飛行測試。該雷達(dá)采用開放式體系架構(gòu)和先進(jìn)硬件，可根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)需求，通過軟件快速調(diào)節(jié)雷達(dá)模塊配置，適應(yīng)多變的威脅環(huán)境。此次測試驗(yàn)證了雷達(dá)超強(qiáng)的穩(wěn)定性，以及地面動目標(biāo)指示與合成孔徑雷達(dá)成像工作模式。

陸基軟件定義雷達(dá)進(jìn)入工程研制階段。2017年5月，雷聲公司贏得價(jià)值5260萬美元合同，為美空軍制造3部陸基三坐標(biāo)遠(yuǎn)程雷達(dá)。該雷達(dá)采用開放式體系架構(gòu)和氮化鎵組件，可執(zhí)行遠(yuǎn)程監(jiān)視、飛行器控制和彈道導(dǎo)彈威脅探測等任務(wù)，實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)距離目標(biāo)的精確探測、識別和跟蹤。該雷達(dá)是美國空軍的通用開放雷達(dá)體系架構(gòu)推廣示范項(xiàng)目，標(biāo)志著軟件定義雷達(dá)由技術(shù)研發(fā)階段過渡至工程研制階段，預(yù)計(jì)2020年11月30日完成3部雷達(dá)系統(tǒng)的生產(chǎn)。

軟件定義雷達(dá)是雷達(dá)技術(shù)發(fā)展的重要階段，其可根據(jù)實(shí)際作戰(zhàn)需求，快速、靈活地進(jìn)行資源配置、多模式切換，適應(yīng)復(fù)雜電磁環(huán)境更有效地應(yīng)對威脅，該技術(shù)還為后續(xù)“智能化”雷達(dá)系統(tǒng)奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

太赫茲雷達(dá)能實(shí)現(xiàn)全天時、全天候、高精度成像可提高戰(zhàn)場偵察探測能力

太赫茲雷達(dá)工作在0.1太赫茲～10太赫茲頻段，同毫米波和微波雷達(dá)相比，具有更高分辨率和更快成像時間；同光學(xué)紅外成像系統(tǒng)相比，具有更強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)能力和偽裝識別能力，在煙塵、霧霾等惡劣環(huán)境下成像性能基本不受影響。

啟動先進(jìn)成像雷達(dá)掃描技術(shù)項(xiàng)目。2015年3月，美國國防高級研究計(jì)劃局與諾斯羅普·格魯曼公司、休斯研究實(shí)驗(yàn)室簽署了價(jià)值1130萬美元的合同，啟動先進(jìn)成像雷達(dá)掃描技術(shù)項(xiàng)目。該項(xiàng)目對成像雷達(dá)概念和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了創(chuàng)新，采用主反射器和電子副反射器組成的復(fù)合天線結(jié)構(gòu)。主反射器提供足夠大的孔徑，以實(shí)現(xiàn)所需分辨率。電子副反射器與單個雷達(dá)發(fā)射機(jī)/接收機(jī)相連，用來控制主反射器波束的平面電子反射面，在視場內(nèi)可提供高分辨率。雷達(dá)的電子副反射器的頻率范圍為70吉赫茲～700吉赫茲，孔徑大于0.04平方米，瞬時帶寬為5%，掃描角度為±45度，轉(zhuǎn)換速率小于1微秒，目標(biāo)成像速率達(dá)到10幀/秒以上。

視頻合成孔徑雷達(dá)完成首次飛行測試。2017年9月，美國國防高級研究計(jì)劃局完成視頻合成孔徑雷達(dá)首次飛行測試，驗(yàn)證了在云層遮擋條件下對地面目標(biāo)的探測能力。該項(xiàng)項(xiàng)目于2012年啟動，旨在研發(fā)在太赫茲頻段的高分辨率、全動態(tài)視頻合成孔徑雷達(dá)，可適裝在各種航空平臺，穿透云層、灰塵及障礙物對地面動目標(biāo)進(jìn)行成像。該雷達(dá)工作頻段為231.5～235.9吉赫茲，分辨率0.2米，成像幀率大于5赫茲，采用1個發(fā)射天線和4個接收天線的多天線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動目標(biāo)的有效探測和精確定位。

太赫茲雷達(dá)能在霧、煙、雨等惡劣天氣條件下提供高分辨率三維圖像，可為精確打擊提供目標(biāo)定位信息，因其目標(biāo)成像速度快，可對高速移動目標(biāo)進(jìn)行快速定位，為快速打擊時敏目標(biāo)提供精確信息。

量子雷達(dá)利用量子糾纏特性可有效探測隱身目標(biāo)

量子雷達(dá)是將量子信息技術(shù)用于目標(biāo)探測的電子設(shè)備，改變了傳統(tǒng)雷達(dá)利用微波成像的方式，具有較強(qiáng)的探測和抗干擾能力，可使F-22等先進(jìn)隱身飛機(jī)顯露原形，且很難被干擾。

美國驗(yàn)證量子雷達(dá)可行性。2012年12月，美國羅切斯特大學(xué)光學(xué)研究所利用調(diào)制了量子信息的激光雷達(dá)，對隱身目標(biāo)進(jìn)行了探測。通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)，量子信息原理可應(yīng)用到雷達(dá)中，可使雷達(dá)有效探測到隱身目標(biāo)。這是世界上首次應(yīng)用量子理論研制成功的雷達(dá)成像系統(tǒng)。

英國開發(fā)反隱身量子雷達(dá)技術(shù)。2015年3月，英國約克大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)研制出量子雷達(dá)核心部件——雙腔轉(zhuǎn)換器。該轉(zhuǎn)換器利用納米振蕩器實(shí)現(xiàn)微波與光波的耦合，不僅能在信號傳輸中實(shí)現(xiàn)微波與光波的糾纏，而且能將回波信號由微波轉(zhuǎn)換為光波。

量子雷達(dá)利用量子糾纏提高探測靈敏度，可在高背景噪聲等復(fù)雜環(huán)境下檢測微弱目標(biāo)信號。量子雷達(dá)具有極強(qiáng)反隱身能力和生存能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是未來雷達(dá)技術(shù)發(fā)展的重要方向。（工信部電子第一研究所）