$ X4 l& i, e; p1 N 百篇科普系列(107) ! \, D& G8 ^. e, R
中国海面超视距雷达技术 1 `+ n0 }% {' i+ M0 C* r e, U& d
徐长发,华中科技大学,2020.9.5. & o5 x5 X/ H% {) J3 m& @) I
建立海域防空识别区,关键是雷达。这种雷达要能够识别水面上的船只,超低空飞行的飞机;还有,要克服地平面弯曲的限制,实现“超视距”监测。
! P: O4 h9 e" J. u 传统雷达要“看”得远,一般是把雷达的位置抬高,不仅困难大,而且能够增加的“可视”距离也不够远。 8 M" ]. l' L. Z
把传统雷达搬到飞机上,像预警机那样,是可以“看”远了,但是不能全天候监测。 + U/ z3 Z4 ?7 Q
如何实现超视距监测海面呢?分析雷达波有三种传播形式,分别是天波、微波和地波。天波是可以经过电离层反射的,这种电磁波一定可以探测超远距离的海面低空;微波是在空中径直传播的,这种电磁波只能探测空中,不能拐弯探测;地波是沿着地面,在海上是沿着海平面传播的电磁波,这种波也可以探测超视距的海面。 + u# H* [# j0 h! `( x9 z
3 _# n! I3 c# C( h* P 一.天波超视距雷达
4 n% U6 E U3 H' O 其主要原理是利用电磁波在电离层与地面之间的折射,从而将雷达波投射到地平线以远的距离上,在理想条件下实现对最远5000公里距离上的目标进行探测。 , o5 i4 ]. U& K$ H7 C6 ~% D
其不足是:1.因为传播的损耗大,所以需要庞大的雷达天线和巨大的雷达占地面积;2.电离层不稳定,会影响天波雷达的探测精度和范围;3.天气噪声、宇宙噪声大,还存在其它电磁波的干扰;4.存在近距离数百公里的盲区;5.造价高昂。 ) e9 r. S- _8 w
二.我国高频地波超视距雷达 2 C: F! m" k6 P9 W9 n C) g
就像地震波中有一种沿着地面传播的“地波”一样,2-30MHz的高频电磁波也是沿着地球曲面传播的,而且在海洋表面传播时衰减较小。利用这种电磁波的雷达可以超越视距,监测海平面和视线以下的舰艇、飞机和导弹(包括低空飞行的反舰和对陆攻击巡航导弹)。
. c d- W8 V l3 H. U# W8 B) i 原理简单实现难,主要困难在于干扰信号的排除方面。当雷达波照射到海上舰船目标时,舰船会产生回波,海面也会产生多种相位的回波,“海杂波”很复杂而且是很强的信号波,要想在很强的“海杂波”里把雷达目标分辨检测出来,这是难点。 3 f) {* S1 O' r. E: w9 Q
哈工大刘永坦院士的团队经过不懈努力,有效排除了海杂波、大气噪声及电台干扰,在复杂背景下有效地检测出目标,还实现了对运动目标的雷达成像,刘永坦院士荣获2018年度国家最高科学技术奖。官方强调,中国的这种高频地波雷达,是一种抗干扰、反隐身、抗低空突防、抗反辐射导弹的新型雷达,研究成果国际领先。 1 j& P% E1 b+ L, m. d) N: m' R
高频地波超视距雷达的优点:
7 w' _* N4 | g 1. 探测距离可以达到200-400公里;
$ m% _! H3 V. r# O9 O# I 2. 规模小,作用距离远,精度高,造价低,成像直观;
7 r9 a8 }! H. k- Z3 J$ K 3. 全天候探测,特别适合对专属经济区的监测;
& Y: t7 c' n8 F! {( C& Q0 `( t 4. 由于传播稳定、工作波长较长,因而对现有的隐身技术不敏感,容易识别“隐身飞机”、“隐身飞弹”、抗低空突防、抗反辐射导弹;
8 w* P X' q0 a- r7 s 5. 正好弥补天波雷达的盲区;
* [2 t# L. \4 T, w. H7 G 6. 装置在舰艇上,也可以装置在大型渔船上,轻松地直观监测海面低空的,诸如船只、冰堆、飞行物的动态。 % T/ A" Q: L1 [8 ?1 q% p. c5 _5 D, U8 R
最后说明,有人称我国的高频地波超视距雷达是“新体制雷达”。所谓新体制是相对于传统体制而言的。传统体制的雷达都是简单接受发射波,发射波和接受波都是直来直去,观测到的目标仅仅是一个光斑,目标的型号信息很难判断,改变了这种体制的都统称为新体制雷达。 Y! F |% I) g0 I3 r% H/ i
新体制雷达的品种很多,例如发射和接受分开两个位置,采用反隐身机制的波频,克服视野盲区,雷达实时二维或三维成像,直观看清几千公里外的空中飞鸟,具有这些改进功能的雷达都是新体制雷达。 + X0 P. M, l6 D
新体制雷达不仅代表着现代雷达的一个发展趋势,而且对航天、航海、军事、渔业、沿海石油开发、海洋气候预报、海岸经济区发展等领域都有重要作用。 8 ^9 |7 _) n3 h) V
: q9 S' V; Z. ~ k' Y
8 a" _: V7 @2 v9 g- r+ w' q7 V* [
9 V# r F1 G. u* w- t 5 C: ^7 F; a4 x7 L5 i) w3 F! Q
4 `$ i. r" S* h1 y$ \- |: ]' r( G
9 O! y8 p6 z8 f9 L
5 p+ N$ Y8 n% N- z v( O
( f: `9 T; r2 J, s |