許璟瑜 許曉東 樊綱旗

摘要：機(jī)載預(yù)警雷達(dá)是一種應(yīng)用于預(yù)警機(jī)中的雷達(dá)控制系統(tǒng)裝置，可以對(duì)空中和海上的目標(biāo)進(jìn)行搜索、跟蹤與監(jiān)視，還可以引導(dǎo)和指揮己方飛機(jī)開展作戰(zhàn)任務(wù)，在軍事領(lǐng)域發(fā)揮了很大的作用。為了不斷提升軍事戰(zhàn)斗力，就要逐步強(qiáng)化預(yù)警機(jī)的技術(shù)發(fā)展質(zhì)量。本文首先淺談了機(jī)載預(yù)警雷達(dá)的發(fā)展?fàn)顩r，之后探究了機(jī)載預(yù)警雷達(dá)所面臨的問題，并分析了其今后的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：預(yù)警機(jī);機(jī)載預(yù)警雷達(dá);技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

引言：將雷達(dá)裝置裝配到預(yù)警機(jī)上，這種雷達(dá)就稱為機(jī)載預(yù)警雷達(dá)。與地面雷達(dá)相比，這種雷達(dá)裝置可以消除雷達(dá)盲區(qū)，拓寬探測(cè)的范圍，為防空系統(tǒng)提供更好的預(yù)警服務(wù)，有著布防靈活、生存能力強(qiáng)以及機(jī)動(dòng)性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。但這種機(jī)械預(yù)警雷達(dá)的技術(shù)難度較高，可以實(shí)現(xiàn)自主研制的國(guó)家少之又少，未來，機(jī)載預(yù)警雷達(dá)不僅要擁有很強(qiáng)的飛行性能，還有具備良好的隱身性能等其他能力，現(xiàn)代高技術(shù)信息化戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)其技術(shù)發(fā)展提出了更高的要求。

1機(jī)載預(yù)警雷達(dá)的發(fā)展階段

預(yù)警機(jī)發(fā)展到今天，已經(jīng)有了幾十年歷史，世界上的第一架預(yù)警機(jī)于上世紀(jì)四十年代中期開始服役，開啟了雷達(dá)裝置在軍事領(lǐng)域中的嶄新發(fā)展階段。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，預(yù)警機(jī)已經(jīng)從原本單純的空中雷達(dá)站逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榱艘环N具備多元化功能的空中指控平臺(tái)，其中的一項(xiàng)最關(guān)鍵的傳感器就是機(jī)載預(yù)警雷達(dá)，機(jī)載預(yù)警雷達(dá)可以劃分為三個(gè)發(fā)展階段，具體如下。

上世紀(jì)四十年代中期到七十年代初期可以劃分為機(jī)載預(yù)警雷達(dá)發(fā)展的第一個(gè)階段，這個(gè)階段的技術(shù)特征表現(xiàn)為常規(guī)脈沖體制，預(yù)警雷達(dá)裝置發(fā)展的目標(biāo)主要為提升搭載預(yù)警雷達(dá)裝置的預(yù)警機(jī)的飛行高度，從而提升其對(duì)飛行高度較低的目標(biāo)的探測(cè)視距。盡管這一時(shí)期的預(yù)警雷達(dá)裝置使用的是常規(guī)的脈沖體制，但已經(jīng)具備了探測(cè)海面上的低空飛行目標(biāo)的能力，并能夠?qū)崿F(xiàn)跟蹤，所以，該階段的預(yù)警機(jī)主要在海軍領(lǐng)域中使用，并且通常需要大型搭載設(shè)施作為平臺(tái)支持，正因如此，預(yù)警機(jī)的規(guī)模一般較小，也很難飛行到較高的高度。盡管該階段的機(jī)載預(yù)警雷達(dá)只是在預(yù)警機(jī)上將地面雷達(dá)進(jìn)行簡(jiǎn)單的集成，抵抗雜波干擾的能力弱，并且探測(cè)的范圍也不夠廣闊，但是它也體現(xiàn)出了雷達(dá)裝置在軍事領(lǐng)域中得到了全新的應(yīng)用與發(fā)展。

上世紀(jì)七十年代初期到九十年代初期，是機(jī)載預(yù)警雷達(dá)發(fā)展的第二個(gè)階段，這個(gè)階段的技術(shù)特征主要為脈沖多普勒體制，該階段致力于不斷擴(kuò)大預(yù)警機(jī)裝備的規(guī)模，但與此同時(shí)，卻急劇壓縮預(yù)警機(jī)的型號(hào)數(shù)量。多年來，為了與實(shí)際的軍事任務(wù)需求相匹配，機(jī)載預(yù)警雷達(dá)的型號(hào)也在不斷地優(yōu)化，預(yù)警機(jī)裝備發(fā)展的一項(xiàng)重要途徑就是提升各種裝備對(duì)環(huán)境和任務(wù)需求的適應(yīng)性。該階段的機(jī)載預(yù)警雷達(dá)擁有了可以在陸地上空展開探測(cè)工作的能力，使預(yù)警機(jī)從海軍領(lǐng)域延伸到了空軍領(lǐng)域，空軍領(lǐng)域的預(yù)警機(jī)不需要大型搭載設(shè)施的支持，并且預(yù)警機(jī)的上升高度和探測(cè)的范圍都有了很大的提升[1]。

上世紀(jì)90年代初期至今，是機(jī)載預(yù)警雷達(dá)發(fā)展的第三個(gè)階段，其技術(shù)特征表現(xiàn)為有源相控陣體制被廣泛的應(yīng)用，這在很大程度上增強(qiáng)了機(jī)載預(yù)警雷達(dá)執(zhí)行軍事任務(wù)時(shí)的適用性，一方面，這種體制可以延伸探測(cè)目標(biāo)的距離，另一方面，還可以更好的對(duì)高機(jī)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤。在這一階段，預(yù)警機(jī)中的其他系統(tǒng)與機(jī)載預(yù)警雷達(dá)之間聯(lián)系的更加緊密，以此來改善雷達(dá)獲取情報(bào)存在的缺陷，更好的適應(yīng)了軍事任務(wù)的需要，對(duì)于戰(zhàn)場(chǎng)的形勢(shì)以及系統(tǒng)的能夠獲取的情報(bào)都有了更好的感知。

2國(guó)外機(jī)載預(yù)警雷達(dá)的發(fā)展現(xiàn)狀

機(jī)載預(yù)警雷達(dá)運(yùn)行的基本任務(wù)是，在雜波較為嚴(yán)重的環(huán)境之下，對(duì)于一些非己方的目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)、觀測(cè)以及跟蹤等。對(duì)于一個(gè)機(jī)載預(yù)警雷達(dá)的性能進(jìn)行評(píng)估時(shí)，其技術(shù)水平的判定是由多方面的判定標(biāo)準(zhǔn)決定的，通常情況下，這些標(biāo)準(zhǔn)包括對(duì)目標(biāo)的探測(cè)能力、抵抗雜波干擾的能力、抵抗其他因素干擾的能力以及對(duì)于探測(cè)到的目標(biāo)的跟蹤能力。優(yōu)化機(jī)載預(yù)警雷達(dá)的運(yùn)行水平以提升軍事實(shí)力的本質(zhì)就是對(duì)上述提到的幾項(xiàng)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行強(qiáng)化的過程?，F(xiàn)階段，對(duì)于機(jī)載預(yù)警雷達(dá)的先進(jìn)程度并沒有設(shè)定出一個(gè)準(zhǔn)確的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，一般情況下，是由天線形式的發(fā)展?fàn)顩r以及反雜波體制的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行判定的。

2.1天線形式的發(fā)展

隨著科學(xué)技術(shù)水平不斷向前邁進(jìn)，各種事物的發(fā)展都迎來了更好的契機(jī)，在這之中，有源T/R組件正在逐漸向功能多元化、輕質(zhì)以及高效的角度轉(zhuǎn)型，在機(jī)載預(yù)警雷達(dá)系統(tǒng)中的應(yīng)用也越來越廣泛。機(jī)載平臺(tái)的特征和軍事任務(wù)的需求是機(jī)載預(yù)警雷達(dá)在選擇天線類型方面的風(fēng)向標(biāo)，CLBAS天線、無源陣列天線以及有源相控天線等幾種類型的天線在未來發(fā)展的進(jìn)程中，會(huì)呈現(xiàn)出一種相互依存、共同合作的發(fā)展局面[2]。

2.2反雜波體制的發(fā)展

反雜波體制經(jīng)歷了一個(gè)多時(shí)段的演變歷程，具體將可以分為以下三個(gè)時(shí)段，第一個(gè)時(shí)段，動(dòng)目標(biāo)顯示體制，也可以稱之為動(dòng)目標(biāo)探測(cè)體制;第二個(gè)時(shí)段，脈沖多普勒體制;第三個(gè)時(shí)段，空時(shí)自適應(yīng)處理體制?，F(xiàn)階段，反雜波體制正在向多維聯(lián)合自適應(yīng)處理體制的方向不斷發(fā)展。上述內(nèi)容中提到的反雜波體制的第一個(gè)時(shí)段，即動(dòng)目標(biāo)顯示體制，其應(yīng)用到的是一種低脈沖重復(fù)頻率的波形，雜波遍布到多普勒域的每一個(gè)角落，這種模式通常是在雜波相對(duì)較弱的海上軍事作業(yè)中被高頻率的使用，E-2C APS-145雷達(dá)是其中一種較為典型的類型。在多普勒域較為清晰的區(qū)域內(nèi)，一般是以脈沖多普勒體制為主，脈沖多普勒體制在這個(gè)區(qū)段內(nèi)對(duì)于目標(biāo)的探測(cè)能力較強(qiáng)，在雜波較強(qiáng)的情況下應(yīng)用脈沖多普勒體制也能夠取得較為良好的效果，在雜波較強(qiáng)的情況下，其中較為典型的雷達(dá)類型為E-3A APY1/2。不過，由于在空間中的自由度不夠充足，脈沖多普勒體制只能借助和波束開展相關(guān)的探測(cè)工作，其探測(cè)能力會(huì)在一定程度上受到來自副瓣雜波的干擾。20世紀(jì)末期，對(duì)于空時(shí)自適應(yīng)處理體制，雷達(dá)領(lǐng)域?qū)ζ溥M(jìn)行了深入的研究，將大量的自由度導(dǎo)入其中，與此同時(shí)，借助雜波空時(shí)耦合屬性作為發(fā)展的支撐力量，這種體制可以沿著干擾帶和雜波脊，構(gòu)建出一個(gè)凹口，從而具備了極強(qiáng)的抗干擾能力與抗雜波能力。

3機(jī)載預(yù)警雷達(dá)面臨的技術(shù)問題

3.1隱身技術(shù)

機(jī)載預(yù)警雷達(dá)的探測(cè)范圍和距離以及預(yù)警的時(shí)間一定要十分充足。以某機(jī)載預(yù)警雷達(dá)裝置為例，當(dāng)搭載這種機(jī)載預(yù)警雷達(dá)裝置的預(yù)警機(jī)處在9600米的空中時(shí)，對(duì)于探測(cè)巡航導(dǎo)彈目標(biāo)的距離可以達(dá)到300公里以上，探測(cè)戰(zhàn)斗機(jī)目標(biāo)的距離則更廣，而對(duì)于一些大型的目標(biāo)，其探測(cè)距離會(huì)達(dá)到更遠(yuǎn)。由此可見，這種機(jī)載預(yù)警雷達(dá)裝置對(duì)于巡航導(dǎo)彈、戰(zhàn)斗機(jī)以及高空轟炸機(jī)等多種類型的目標(biāo)的探測(cè)距離都是符合要求的。伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，隱身技術(shù)也在逐漸完善與進(jìn)步，一些需要被探測(cè)的目標(biāo)在這樣的技術(shù)條件下，其本身的前視RCS也在逐漸的縮小，因此，這些目標(biāo)被探測(cè)到的可能性也會(huì)相應(yīng)的降低，這為機(jī)載預(yù)警雷達(dá)的檢測(cè)工作以及提供的預(yù)警服務(wù)帶來了很大的困難，一些機(jī)載預(yù)警雷達(dá)在實(shí)際的應(yīng)用中，其檢測(cè)敵機(jī)的能力正在被無形的削弱?；诖耍覀兛梢砸庾R(shí)到，在未來機(jī)載預(yù)警雷達(dá)技術(shù)發(fā)展的歷程中，強(qiáng)化其反隱身能力是一項(xiàng)需要攻克的難點(diǎn)，也是接下來增強(qiáng)機(jī)載預(yù)警雷達(dá)探測(cè)能力的首要任務(wù)。

3.2干擾

科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展也催生出了許多種新技術(shù)的出現(xiàn)，在這之中，產(chǎn)生出了一種電子干擾技術(shù)，并且這種技術(shù)還在逐步向前發(fā)展。該技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展，對(duì)機(jī)載預(yù)警雷達(dá)的檢測(cè)與預(yù)警工作帶來了很大的負(fù)面影響，機(jī)載預(yù)警雷達(dá)將會(huì)棉鈴更多的干擾條件，并且這些條件較為復(fù)雜，解決起來存在很高的難度，也更加難以控制，這些干擾條件通常以欺騙性干擾和壓制性干擾為主要的干擾形式。另外，機(jī)載預(yù)警雷達(dá)在實(shí)際開展探測(cè)工作的過程中，還會(huì)在一定程度上受到其運(yùn)行環(huán)境的干擾，這種干擾通常是無意識(shí)的，例如各種同頻通信設(shè)備和同頻雷達(dá)設(shè)備所發(fā)射出的輻射信號(hào)等，這些無意的干擾條件也會(huì)對(duì)機(jī)載預(yù)警雷達(dá)的運(yùn)行效率和探測(cè)能力造成比較明顯的負(fù)面影響[3]。

4未來機(jī)載預(yù)警雷達(dá)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

4.1反隱身

一般來說，隱身目標(biāo)的RCS與常規(guī)目標(biāo)相比較而言，是相對(duì)較小的，隱身目標(biāo)的RCS減小會(huì)導(dǎo)致雷達(dá)裝置探測(cè)的范圍縮小、距離縮短。為了解決這個(gè)問題，較為有效的一種手段就是實(shí)現(xiàn)雷達(dá)威懾能力的提高，也就是增加功率孔直徑。功率孔直徑的增加可以通過以下兩種方法，第一，增加發(fā)射機(jī)的功率;第二，增加天線孔直徑。不過在實(shí)際的發(fā)展中，供電能力以及空間因素會(huì)對(duì)機(jī)載預(yù)警雷達(dá)造成一定的限制，為增加發(fā)射機(jī)功率和天線孔直徑帶來了很多困難。

當(dāng)發(fā)射機(jī)的功率與天線孔直徑已經(jīng)確定時(shí)，就可以通過使用較高水平的信號(hào)處理算法的方式來提升雷達(dá)的威懾力。例如，可以借助檢測(cè)前跟蹤的手段來增強(qiáng)機(jī)載預(yù)警雷達(dá)檢測(cè)隱身目標(biāo)的能力。除此之外，當(dāng)處于一種信噪比較低的情況下，檢測(cè)前跟蹤技術(shù)還可以對(duì)需要被檢測(cè)的目標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)密的跟蹤，并且這種跟蹤能夠持續(xù)一整個(gè)過程。與此同時(shí)，將合理利用能量作為出發(fā)點(diǎn)，在檢測(cè)之后再對(duì)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤，借助的是非相參積累和脈沖串相參積累，這兩種能量積累的方式都只能單純的積累每一次掃描脈沖串之間的能量，而在檢測(cè)之前就對(duì)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤不僅可以積累每一次掃描脈沖串之間的能量，還能夠?qū)呙栝g的能量進(jìn)行積累，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)載預(yù)警雷達(dá)對(duì)隱身目標(biāo)探測(cè)范圍的擴(kuò)大以及距離的延長(zhǎng)，增強(qiáng)了機(jī)載雷達(dá)裝置的探測(cè)能力，提供了更優(yōu)質(zhì)的預(yù)警服務(wù)。

4.2抗干擾

現(xiàn)階段，軍事領(lǐng)域中所使用到的機(jī)載預(yù)警雷達(dá)采用的基本是脈沖壓縮加PD體制，這種形式的體制具備一定的抵抗噪聲干擾能力。一個(gè)典型的PD 雷達(dá)，如果它相干處理的時(shí)間間隔范圍在5毫秒到20毫秒之間，脈沖的重復(fù)頻率為10kHz到100kHz之間，那么我們就可以借助計(jì)算的方式，得出一個(gè)實(shí)際的數(shù)值，用以體現(xiàn)抵抗噪聲干擾的具體程度。上述情況的雷達(dá)裝置的相干處理增益為17dB到43dB之間，即這種PD雷達(dá)裝置對(duì)于噪聲干擾有17dB到43dB的處理增益[4]。機(jī)載預(yù)警雷達(dá)能夠發(fā)射脈沖壓縮波形，借助與濾波進(jìn)行匹配的方式，也可以在一定程度上增加信噪比，從而降低噪聲因素對(duì)其造成的影響，達(dá)到很好的抗干擾效果。另外，還可以通過增加寬帶接收通道的手段，來對(duì)干擾信號(hào)分布的頻譜進(jìn)行解析，再從中選擇出干擾程度較小的頻段，開展探測(cè)工作，其具體流程如下圖所示。同時(shí)，還可以分析干擾信號(hào)的視頻特性，從而設(shè)計(jì)出可以與干擾信號(hào)達(dá)到最恰當(dāng)正交性的雷達(dá)信號(hào)，接收與接收之后再進(jìn)行處理也會(huì)更加的容易，這種技術(shù)可以叫做環(huán)境敏感智能化雷達(dá)技術(shù)。除此之外，還可以通過設(shè)計(jì)出一種雙平臺(tái)或多平臺(tái)的雷達(dá)系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)抗干擾的目的。

總結(jié)：綜上所述，作為一種重要的軍事戰(zhàn)略型裝備，機(jī)載預(yù)警雷達(dá)受到了極大地重視，并且這項(xiàng)技術(shù)正在不斷地進(jìn)步。就當(dāng)前國(guó)際上現(xiàn)存的幾種預(yù)警機(jī)的發(fā)展情況而言，機(jī)載預(yù)警雷達(dá)仍舊處在一個(gè)逐漸完善與優(yōu)化的過程中，并且隨著隱身戰(zhàn)斗機(jī)的發(fā)展，預(yù)警機(jī)的發(fā)展歷程將會(huì)面臨著更大的挑戰(zhàn)。技術(shù)人員在設(shè)計(jì)雷達(dá)系統(tǒng)時(shí)，一定要樹立先進(jìn)的意識(shí)，運(yùn)用科學(xué)的經(jīng)驗(yàn)和發(fā)展理念，不斷優(yōu)化機(jī)載預(yù)警雷達(dá)的性能，保證軍事戰(zhàn)斗力的提升。

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