主頁（http://www.130131.com）：超寬帶雷達的軍事應用

現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭，對戰(zhàn)場感知能力提出了更高的要求，作為一種全天候、遠距離、高精度的戰(zhàn)場感知手段，雷達在信息化戰(zhàn)爭中的應用將更加深入、更加廣泛。在空中預警探測、戰(zhàn)場態(tài)勢偵察與感知、空中目標監(jiān)視、精確打擊武器控制等諸多方面，雷達都扮演不可或缺的角色。也正因為如此對抗雷達的手段也隨之蓬勃發(fā)展．其中包括低空超低空突防、綜合電子干擾、目標隱身和反輻射導彈，他們構(gòu)成了對雷達的四大威脅，迫使雷達發(fā)展相應的“四抗”技術(shù)，超寬帶雷達就是其中重要的一種。

圖示華星智控P440超寬帶雷達

從20 世紀60 年代開始，人們對超寬帶雷達在冰層探測成像、地面透視等方面作了大量的研究工作。進入90 年代，人們對其在軍事方面的應用產(chǎn)生了極大的興趣。美國于1992 年把發(fā)展超寬帶雷達列入國防部計劃，1994 年完成了超寬帶目標顯示技術(shù)的研究工作。美軍目前已建立了超寬帶雷達基地，用于海上警戒和叢林目標探測。目前許多國家都積極開展超寬帶雷達的研究工作，其中美國和俄羅斯一直處于世界領(lǐng)先水平。

2.超寬帶雷達的定義和基本組成

合成孔徑雷達（SAR）是一種高分辨率成像雷達，可以在能見度極差的氣象條件下得到類似光學照相的高分辨雷達圖像。SAR采用綜合孔徑原理提高雷達的角分辨率，而距離向分辨率的提高則需求助于脈沖壓縮技術(shù)。由SAR的理論距離分辨率與信號的帶寬成反比，若想獲得距離向的高分辨率，就要求大的信號帶寬，即超寬帶技術(shù)。

超寬帶是就信號的相對帶寬而言的，當信號的帶寬與中心頻率之比大于25％時稱為超寬帶(UWB)信號，在1％與25％之間為寬帶（WB) ，帶寬與中心頻率之比小于1％稱為窄帶（NB）。

所謂超寬帶雷達，即工作帶寬大于或等于其中心頻率25％的雷達。典型的超寬帶雷達的基本組成由波形產(chǎn)生器、發(fā)射機、接收機、收/發(fā)天線和信號處理機等部件組成。波形產(chǎn)生器產(chǎn)生超寬帶信號波形，比如沖擊脈沖、線形調(diào)頻脈沖壓縮信號、隨機噪聲等。沖擊信號可采用單個脈沖、一個或幾個周期正旋波，發(fā)射脈沖寬度為納秒量級，從而獲得超寬帶信號。線形調(diào)頻脈沖壓縮信號，通過加大調(diào)頻帶寬，可以獲得超寬帶信號，隨機噪聲信號是比較理想的超寬帶信號．但接收、匹配處理比較困難，有待進一步研究。

3. 超寬帶雷達的優(yōu)越性

超寬帶雷達是雷達技術(shù)領(lǐng)域的一個革命性觀念，與常規(guī)窄帶雷達系統(tǒng)相比，超寬帶留達具有以下優(yōu)越性能；

（1）超寬帶雷達信號兼有低頻和寬頻帶的特點，對樹葉和地表具有較強的穿透能力，可以探測森林中的隱藏目標，這使得超寬帶留達適合用作觀測隱蔽的目標。

圖示P440超寬帶雷達用于探測樹林中的人和他的運動軌跡

（2）抗干擾性能好。因為在進行超寬帶干擾時，必須要加大干擾的頻帶寬度，這就會降低干擾信號的功率譜密度，使干擾的效果減弱。

（3）低截獲概率。普通雷達信號的截獲接收機覆蓋范圍小于超寬帶雷達的工作頻率范圍，只能接收到部分雷達信號，無法獲取雷達的完整參數(shù)，因而不能有效地檢測超寬帶雷達信號。

（4）超寬帶信號距離分辨力極高。超寬帶雷達的相對帶寬大，可以分辨目標的主要散射點，多個強散射點的目標回波信號積累．可以改善信噪比，使其分辨率達到厘米最級。

圖示P440超寬帶雷達波形圖

（5）具有良好的目標識別能力。由于雷達發(fā)射脈沖的短時性，可以使目標不同區(qū)域的響應分離，使目標的特性突出，借此可進行目標的識別；此外，由于信號寬譜特性，可以激勵起目標的各種響應模式，這也有助于目標識別。

（6）超近程探鍘能力，常規(guī)窄帶雷達在探測超近程目標時存在超寬帶雷達是工作帶寬大干或等于其中心頻率25％的雷達近程盲區(qū)，超寬帶雷達的脈沖寬度極窄，其最短探測距離與距離分辨率大致相等，所以可超近程探測目標。這種近距離探測雷達可用于導彈引信起爆、飛行器編隊位置保持及防撞裝置等。

4. 超寬帶雷達的軍事應用

由前面提到的超寬帶雷達的優(yōu)越性可推知，超寬帶雷達在軍事方面有著良好的應用前景，特別在隱身目標探測、目標識別、對抗反輻射導彈等方面有重要應用。

4.1 反隱身

目前人們所說的隱身技術(shù)主要指無源隱身技術(shù)。具體包括外形隱身技術(shù)和材料隱身技術(shù)。為了達到隱身的目的，隱身飛機采用了多面、多錐體和飛翼式布置及燕尾設(shè)計，把機身與機翼融為一體。此外還通過內(nèi)置發(fā)動機和油箱等措施將機身的突出部位減少到最低程度，使整架隱身飛機形成一種平滑的過渡．以消除角反射效應。

材料隱身是通過在飛行器表面涂覆吸波材料來減小雷達散射截面（RCS）。目前的技術(shù)條件下，吸波材料一般都是窄帶寬的，而且都是針對常規(guī)雷達的頻段設(shè)計的，因此它對常規(guī)雷達具有很好的隱身能力。

然而，超寬帶雷達由于具有很大的帶寬，因此吸波材料即便吸收，也只是總能量的一小部分。其隱身性能對超寬帶雷達來說，效果將大打折扣。另外，吸波材料大部分為鐵氧體的電磁波吸收體，其吸收機理是磁壁共振和磁疇旋轉(zhuǎn)共振引起的電磁波損耗，這就是鐵氧體的馳豫現(xiàn)象。由于磁壁共振和磁疇旋轉(zhuǎn)共振的建立需要一定的時間，當一個極短的超寬帶雷達脈沖作用于吸收體時，在此時間間隔里共振還無法建立，吸波材料難以吸收波的能量，使其無法實現(xiàn)材料隱身，因此說超寬帶雷達具有優(yōu)越的反隱身能力。

4.2 探測森林中的隱藏目標

在美國，斯坦福研究所報告了采用機載超寬帶合成孔徑?jīng)_擊示范雷達的試驗結(jié)果。它工作的頻率在100兆赫到600兆赫，能夠探測到美洲密林中的坦克和卡車，達到了1米的方位和距離分辨率。而且，超寬帶雷達還可以用于地面地雷的探測。

4.3 目標識別

目標的幾何形狀和材料唯一地決定了目標的超寬帶雷達信號特性。因為各種目標都有其不同的形狀和材料，所以原則上總可以根據(jù)被測量到的超寬帶雷達信號特性來識別目標。

華星智控P440超寬帶雷達用于追蹤室內(nèi)的多目標

從原理上來說，窄帶雷達和寬帶雷達的不同之處在于距離分辨力。對于遠距離作用雷達，在微波頻段，窄帶雷達的距離分辨力大于目標尺寸。超寬帶雷達分辨力高，小于目標尺寸的十分之一。高空間分非常高，現(xiàn)在難以達到，不斷完善的光學激勵開關(guān)很可能是不久的將來解決沖擊脈沖功率向題的一種方法。

（4）在頻譜上存在對普通用戶干擾問題。未來新一代的超寬帶雷達系統(tǒng)將是重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊的、能提供高質(zhì)量數(shù)據(jù)且容易解釋的雷達系統(tǒng)。機載遠程超寬帶雷達探測器為未來超寬帶雷達發(fā)展提供了高分辨率、目標成像和識別可能性。超寬帶雷達是超寬帶技術(shù)的一種應用，具有很廣闊的應用前景，是一種非常值得研究的技術(shù)，將在軍事領(lǐng)域得到更加廣泛的應用。

辨力和寬頻譜的結(jié)合為目標識別提供了雷達回波的兩個特征。從目標散射中心返回的超寬帶雷達回波是一系列回波，而不是窄帶的一個集中回波，這些回波攜帶了一系列不同角度的信息．可通過逆合成孔徑處理進行目標成像，如果所成的像具有足夠多的細節(jié)以區(qū)分相似的飛機類型，那么目標識別就成為可能。

4.4 抗反輻射導彈

反輻射導彈是利用留達信號的到達角度、到達時間及載波頻率等參數(shù)來對雷達信號做出測向、識別的。超寬帶雷達信號呈現(xiàn)低截獲概率特性，反輻射導彈難以對其進行截獲。反輻射導彈的導引頭難以有效處理沖擊雷達信號，對信號的利用概率低，很難進行有效的尋的制導。

5. 存在的問題和發(fā)展趨勢

盡管超寬帶雷達經(jīng)過了很長時間的發(fā)展，各項技術(shù)逐漸成熟，但是建造超寬帶雷達系統(tǒng)的困難是多方面的，一些技術(shù)難點有待進一步的解決，目前的主要問題如下：

（1）天線設(shè)計。由于超寬帶雷達的輸

出帶寬相對較寬，而帶寬與天線的輸出功率成反比，為提高超寬帶雷達的性能，必須加強對超寬帶雷達的天線設(shè)計．要求饋源有較高的場強并保持一定的帶寬．使其滿足實際使用的功率要求。

（2）由于超寬帶雷達的信號帶寬相對較寬，所以存在功率源和接收方向上的電磁干擾處理問題。

（3）為了增大超寬帶雷達的作用距離，比如10千米以上的距離，需要非常高的峰值輸出功率，而且隨著距離的增加，峰值功率將急劇的增加，這對發(fā)射機的要求就非常高，現(xiàn)在難以達到，不斷完善的光學激勵開關(guān)很可能是不久的將來解決沖擊脈沖功率向題的一種方法。

（4）在頻譜上存在對普通用戶干擾問題。未來新一代的超寬帶雷達系統(tǒng)將是重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊的、能提供高質(zhì)量數(shù)據(jù)且容易解釋的雷達系統(tǒng)。機載遠程超寬帶雷達探測器為未來超寬帶雷達發(fā)展提供了高分辨率、目標成像和識別可能性。超寬帶雷達是超寬帶技術(shù)的一種應用，具有很廣闊的應用前景，是一種非常值得研究的技術(shù)，將在軍事領(lǐng)域得到更加廣泛的應用。