毫米波机载雷达

毫米波机载雷达

04012625 许益嵩

毫米波机载雷达反隐身

概述

自从F117投入实用以来，隐身飞机极大的影响了空军的作战方式，战略和战术围绕隐身飞机的不断进步都有了很大发展。从第一代的F117到最新的F35，隐身飞机在自身性能上有了极大的进步。不论是隐身能力，飞行性能，挂载能力都有了长足的进步。而在中国研发J20,310工程，俄罗斯印度共同研发T50的当今，隐形战斗机空战将形成一个新的空战方式。双方在各自预警机和电子战飞机的支援下执行任务。 现阶段，各国战斗机依靠大直径有源相控阵雷达进行主动扫描，搭配使用ETOS光电探测系统进行被动探测来进行单机搜索，并结合数据链进行信息交互。

毫米波机载雷达反隐身的基本原理是检测目标与环境背景辐射的差异。因为目前的大部分隐身涂料的工作原理是大量吸收照射到机体的波从而减小反射，而被吸收的能量实际上以别的形式耗散出去。吸收性能越好，发射性能也越好。因而隐身目标的辐射会高于环境背景辐射。

毫米波主动雷达反隐身

主动毫米波辐射计探测原理毫米波辐射计是被动式的高灵敏度接收机,它接收目标本身辐射的微弱信号和目标反射环境辐射的噪声。目标辐射的信号是很微弱的,当辐射计离目标有一定的距离时,目标辐射的信号会被周围环境的噪声淹没,限制了辐射计的探测能力。为了提高辐射计的探测能力,一种方法是增大目标的辐射信号。在此用一宽带的、与接收机同频段的毫米波噪声源照射空中涂层隐身目标,涂层吸收了照射的能量后,再以噪声的形式辐射。这样涂层目标的辐射信号会增大,有利于辐射计探测。这就是所谓的主动毫米波辐射计反隐身的基本原理。图1给出主动辐射计的探测原理图。宽带毫米波噪声源的噪声信号通过发射天线照射空中涂层目标(飞机),目标的辐射信号再由接收天线接收输入到辐射计中。

(1)只要噪声源的辐射功率够大,对三四十公里远的目标仍有较好的天线温度信杂比;

(2)当s%一定时,辐射功率越强,天线温度SCR越大;

(3)在0°～80°的天顶角内天线温度信杂比较好在水平面附近的天线温度信杂比下降很快。

经过分析

(1)采用主动毫米波辐射计,天线温度的信杂比得到较大的改善,空中的涂层隐身目标很明显;

(2)主动毫米波辐射计的信杂比很大程度依赖噪声源的辐射功率转换效率,因此从本方(主动)来说,增大噪声源的辐射功率可提高辐射计的探测距离。当涂层目标对雷达的散射面积越小,转换效率可能就越高,对辐射计就成为更明显的目标。

当然文中只考虑了晴天的状态,如果下雨,大气的衰减增大,背景的噪声温度增加,降低了辐射计的信杂比，使探测距离减小。

（主动毫米波辐射计反空中涂层隐身研究*

彭树生 李兴国

南京理工大学毫米波光波近感技术研究所, 210094）

毫米波被动雷达反隐身

毫米波被动探测系统亦称为毫米波辐射计，其系统框图见图 1。本文介绍的毫米波辐射计是一种全功率辐射计，与遥感，天文等应用场合的全 功率辐射计相比，检波器和低频放大器之间没有直接耦合，而是添加了一个低通滤波器。其目的是使功率的直流分量不输入低频放大器，从而完成能量差值的测量。天线接收到的功率，进入混频器，中频放大器，检波器后，转换为某一电压值，低通滤波器滤去其直流分量，交流分量经低频放大器放大后，输出相应的电压值。因此，天线波束在目标背景中扫描时，如果遇到了目标，由目标引起的天线温度对比度就会在辐射计输出端得到一个相应的电压值 U根据U可对目标进行识别。涂覆在目标表面的吸波材料对电磁波有强烈的吸收作用，使得入射电磁波反射很少，从而减小了目标的雷达散射截面，达到雷达隐身的目的。但是，根据基尔霍夫定律，一个好的吸收体必定是一个好的发射体。对于不透波的物体而言，其发射率等于吸收率。涂覆吸波材料的隐身目标反射率降低了，发射率反而会增强。相对于低辐射的天空背景来说，空中隐身目标成为了明显的高辐射目标，从而为毫米波辐射计探测到目标提供了可能。

计算结果表明，隐身目标的天线温度对比度大于同等大小的光洁金属目标的天线温度对比度，地面是发射率较小的水面时，这种差别更大#计算是在晴天情况下进行的，由于天空亮温受天气影响显著，在阴天或雨天时，天线温度对比度将会明显减小。

天线温度对比度是毫米波被动探测目标的依据。计算和实验结果说明，涂层隐身目标引起的天线温度对比度比同等大小的光洁金属目标引起的天线温度对比度大，

特别是当目标下方地

物的发射率较小( 如水面) 时，这种差别会更大。因此，对毫米波被动探测系统而言，空中金属目标表面的吸波材料涂层，不但不能起到隐身功能，反而会更明显地暴露目标。由于天空辐射特性受天气影响显著，毫米波被动探测适合于探测晴天时的隐身目标

（毫米波被动探测空中隐身目标研究

邢业新，娄国伟，李兴国，张光锋

南京理工大学 电子工程与光电技术学院，江苏 南京）

小结

类似于主动红外与被动红外探测设备的区别，主动毫米波反隐身通过主动发射一部分波束来加强目标和背景之间的区别，实现分辨。被动式则通过滤波和信号处理的改进，提升对目标的分辨力。通过取消发射机，减小了供电需求，减轻了重量，减小了体积，同时避免主动发射信号带来的自身位置暴露问题。虽然天气对本设备干扰较大，但是依旧不失为一种手段。在高空环境下气候条件相对较好，可以更好的发挥效能。虽然探测距离和先进光电系统相比并没有明显优势，但是依旧不失为一种手段。

毫米波机载火控、制导、搜索雷达

机载毫米波火控/制导雷达主要的应用是武装直升机的桅杆雷达，在美国AH64D，俄罗斯Mi28N有实际使用。其中AH64D安装的AN/APG-78是一种较为典型的机载毫米波火控雷达。雷达的工作频率为35GHz,采用相干多普勒脉冲体制,。雷达天线和固态射频单元等组合装于直升机的主发动机桅杆上,低频单元和信号处理等部分置于机舱内。“长弓”雷达和“阿帕奇”武装直升机的火控系统接口,与采用95GHz有源毫米波成像(MMWI)雷达制导的AGM114导弹交联,可提供对地面、低空和水面目标的快速目标搜索、自动目标检测、目标分类和威胁等级排序等功能。表2列出了“长弓”雷达的主要性能参数。直升机装载的“长弓地狱火”毫米波自寻的空地导弹武器系统具有“发射后不管”的能力。在雷达提供的经精确定位和威胁等级排序的地面和空中目标引导下,武器系统可实施对地或对空目标的有效攻击。毫米波机载火控雷达已经是一种相对成熟的技术，在中国也有应用。

当前毫米波火控制导搜索雷达的主要发展方向

（1）用相控阵雷达来替代传统机械扫描雷达，通过使用电扫描技术，可以获得更高的刷新速率并能通过取消机械旋转机构大幅度减轻重量减小体积。

（2）升级软件，加强目标分辨能力，提升探测距离。

（3）数据融合处理，将由本机雷达得到的情报与其他传感来源的情报交叉汇总，并通过数据链完成