我要投搞

标签云

收藏小站

爱尚经典语录、名言、句子、散文、日志、唯美图片

当前位置:2019管家婆最准的资料 > 防雷达伪装 >

如何根据雷达探测性能参数 设计雷达

归档日期:10-22       文本归类:防雷达伪装      文章编辑:爱尚语录

  雷达(radar)原是“无线电探测与定位”的英文缩写。雷达的基本任务是探测感兴趣的目标,测定有关目标的距离、方问、速度等状态参数。雷达主要由天线、发射机、接收机(包括信号处理机)和显示器等部分组成。

  雷达发射机产生足够的电磁能量,经过收发转换开关传送给天线。天线将这些电磁能量辐射至大气中,集中在某一个很窄的方向上形成波束,向前传播。电磁波遇到波束内的目标后,将沿着各个方向产生反射,其中的一部分电磁能量反射回雷达的方向,被雷达天线获取。天线获取的能量经过收发转换开关送到接收机,形成雷达的回波信号。由于在传播过程中电磁波会随着传播距离而衰减,雷达回波信号非常微弱,几乎被噪声所淹没。接收机放大微弱的回波信号,经过信号处理机处理,提取出包含在回波中的信息,送到显示器,显示出目标的距离、方向、速度等。

  为了测定目标的距离,雷达准确测量从电磁波发射时刻到接收到回波时刻的延迟时间,这个延迟时间是电磁波从发射机到目标,再由目标返回雷达接收机的传播时间。根据电磁波的传播速度,可以确定目标的距离公式为:S=CT/2

  其中S为目标距离,T为电磁波从雷达发射出去到接收到目标回波的时间,C为光速

  雷达测定目标的方向是利用天线的方向性来实现的。通过机械和电气上的组合作用,雷达把天线的小事指向雷达要探测的方向,一旦发现目标,雷达读出些时天线小事的指向角,就是目标的方向角。两坐标雷达只能测定目标的方位角,三坐标雷达可以测定方位角和俯仰角。

  测定目标的运动速度是雷达的一个重要功能,雷达测速利用了物理学中的多普勒原理:当目标和雷达之间存在着相对位置运动时,目标回波的频率就会发生改变,频率的改变量称为多普勒频移,用于确定目标的相对径向速度,通常,具有测速能力的雷达,例如脉冲多普勒雷达,要比一般雷达复杂得多。

  雷达的战术指标主要包括作用距离、威力范围、测距分辨力与精度、测角分辨力与精度、测速分辨力与精度、系统机动性等。

  其中,作用距离是指雷达刚好能够可靠发现目标的距离。它取决于雷达的发射功率与天线口径的乘积,并与目标本身反射雷达电磁波的能力(雷达散射截面积的大小)等因素有关。威力范围指由最大作用距离、最小作用距离、最大仰角、最小仰角及方位角范围确定的区域。

  雷达的技术指标与参数很多,而且与雷达的体制有关,这里仅仅讨论那些与电子对抗关系密切的主要参数。

  根据波形来区分,雷达主要分为脉冲雷达和连续波雷达两大类。当前常用的雷达大多数是脉冲雷达。常规脉冲雷达周期性地发射高频脉冲。相关的参数为脉冲重复周期(脉冲重复频率)、脉冲宽度以及载波频率。载波频率是在一个脉冲内信号的高频振荡频率,也称为雷达的工作频率。

  雷达天线对电磁能量在方向上的聚集能力用波束宽度来描述,波束越窄,天线的方向性越好。但是在设计和制造过程中,雷达天线不可能把所有能量全部集中在理想的波束之内,在其它方向上在在着泄漏能量的问题。能量集中在主波束中,我们常常形象地把主波束称为主瓣,其它方向上由泄漏形成旁瓣。为了覆盖宽广的空间,需要通过天线的机械转动或电子控制,使雷达波束在探测区域内扫描。

  概括起来,雷达的技术参数主要包括工作频率(波长)、脉冲重复频率、脉冲宽度、发射功率、天线波束宽度、天线波束扫描方式、接收机灵敏度等。技术参数是根据雷达的战术性能与指标要求来选择和设计的,因此它们的数值在某种程度上反映了雷达具有的功能。例如,为提高远距离发现目标能力,预警雷达采用比较低的工作频率和脉冲重复频率,而机载雷达则为减小体积、重量等目的,使用比较高的工作频率和脉冲重复频率。这说明,如果知道了雷达的技术参数,就可在一定程度上识别出雷达的种类。

  事实上有两种雷达波段的划分系统。老版本的划分规则是根据波长来划分,在二战时制定的。它的规则是这样的:

  最初的搜索雷达使用23厘米的波长。他就是人们常听说的 L-波段 (英文Long的缩写).

  当更短一些的波长雷达出现时(10cm), 这种雷达通常被人们叫做S-波段, S 是比标准的L波段短的意思(Short).

  当火控雷达雷达出现时 (3cm 波长),它被人们叫做 X-波段雷达,因为生活中X通常用来指定和标示地点 .

  人们对于搜索雷达和火控雷达的折衷波长的雷达叫做C-波段 (C 是英文单词 Compromise折衷的意思).

  德国人发展了更短波长的雷达,它的波长是1.5厘米.德国人叫它K-波段雷达 (K 是 Kurtz, 德语中短的意思).

  但不幸的是,由于德国人特有的日尔曼式的严谨,他们选择雷达频率是完全通过水蒸气试验方式求得的,致使K-波段雷达在雨天和雾天时无法使用. 战后人们选定频率略大于 K 波段 的波段为Ka波段(Ka 是 K-above大于K的意思)和频率略小于K 波段 的波段为Ku波段 (Ku是 K-under小于K的意思).

  最后,最早的使用米波长的雷达人们叫它P-波段雷达 (P代表英文单词 Previous原先的意思).

  但是这个系统十分复杂和繁琐,很难使用. 因此它被合理的系统替代了。新的系统就是按波长的长--短从A排到K。

  所谓长波的波长是3000米到30000米,频率是10kHz~100kHz,属于地波,沿地表面传播,用于远程通讯与无线广播还可以,用于做雷达,实在有些不妥。估计是与超视距预警雷达搞混了,超视距雷达是利用短波波段不能穿透电离层,而被反射的原理制造的(电离层对于不同波长的电磁波表现出不同的特性。实验证明,波长短于10m的微波能穿过电离层,波长超过3000m的长波,几乎会被电离层全部吸收,对于中波、中短波、短波,波长越短,电离层对它吸收得越少而反射得越多)所以一般是使用短波波段做预警雷达(波长50m~10m,频率6MHz~30MHz) 。

  而相控阵只是说明雷达天线的形式,而雷达的波长是由发射信号的工作频率决定的,这是两个基本不相关的概念。

  目前,相控阵的频率主要取决于组件所能达到的频率,有源相控阵目前能够达到X波段,无源相控阵可以达到毫米波频段。

  决定一部雷达探测距离的重要因素就是其波长。在平均功率相等的情况下,波长越长的雷达,其探测距离越远。

  由于火控雷达需要对导弹进行控制引导,所以波长不会太大,"宙斯盾"系统的雷达波长接近10厘米,相信我国的170舰的火控雷达波长不会超过这个值。因此,如果没有功率强大的发射机,其探测距离可能会受到相当的限制。

  以探测飞机为例,飞机调整外形以及现用RAM,只能有效对抗工作频率在0.2~29GHz的厘米波雷达。当雷达波长与被照射目标特征尺寸相近时,在目标反射波与爬行波之间产生谐振现象,尽管没有直接的镜面反射也会造成强烈的信号特征。例如,某些陆基雷达的长波(米级波)辐射能在飞机较大的部件(平尾或机翼前缘)上引起谐振。在波长很短(毫米波)的雷达照射下,则飞机的不平滑部位相对波长来说显然增多,而任何不平滑部位都会产生角反射并导致RCS增大。大多数RAM都含有“活性成分”,经雷达波照射后其分子结构内部产生电子重新排列,分子振荡的惯性会吸收一部分入射能量。但是,照射波的波长越长,分子振荡越慢而吸波效果越不明显。雷达跳出目前隐身技术所能对抗的波段,将使飞机的隐身性能大大降低或失效。

  另外,目前的雷达波隐身技术主要是针对微波雷达的,飞机的红外辐射可以减弱并限制在一定的方位角内但却不能完全消除。发展可见光或接近可见光波段的探测器,以及提高红外传感器的探测性能,也可作为探测隐身飞机的措施及手段。长波雷达可以对付隐身飞机的外形调整设计及现用的RAM,使得隐身飞机外形设计与RAM涂层厚度有难以实现的过高要求。近年来,一些国家重新重视研制长波雷达。目前发展很快的长波雷达是超地平线雷达(OTH),其工作波长达10~60m(频率为5~28MHz),完全在正常雷达工作波段范围之外。这种雷达靠谐振效应探测大多数目标,几乎不受现有RAM的影响。

  国外还非常重视发展毫米波雷达,目前已有可供实用的毫米波雷达。但是,频率越低波束越难集中,而频率越高波束传播损耗越大。美国空军曾在1990年有关反隐身对抗的总结报告中称,甚高频(VHF)雷达(频率160~180MHz、波长1.65~1.90m)在探测低飞目标或对付人工干扰时存在严重问题;OTH雷达提供的跟踪和定位数据不够精确;毫米波雷达(频率约为94GHz)探测概率不高。所以多应用于制导和地面人员搜索警戒雷达。

  雷达(radar)原是“无线电探测与定位”的英文缩写。雷达的基本任务是探测感兴趣的目标,测定有关目标的距离、方问、速度等状态参数。雷达主要由天线、发射机、接收机(包括信号处理机)和显示器等部分组成。

  雷达发射机产生足够的电磁能量,经过收发转换开关传送给天线。天线将这些电磁能量辐射至大气中,集中在某一个很窄的方向上形成波束,向前传播。电磁波遇到波束内的目标后,将沿着各个方向产生反射,其中的一部分电磁能量反射回雷达的方向,被雷达天线获取。天线获取的能量经过收发转换开关送到接收机,形成雷达的回波信号。由于在传播过程中电磁波会随着传播距离而衰减,雷达回波信号非常微弱,几乎被噪声所淹没。接收机放大微弱的回波信号,经过信号处理机处理,提取出包含在回波中的信息,送到显示器,显示出目标的距离、方向、速度等。

  为了测定目标的距离,雷达准确测量从电磁波发射时刻到接收到回波时刻的延迟时间,这个延迟时间是电磁波从发射机到目标,再由目标返回雷达接收机的传播时间。根据电磁波的传播速度,可以确定目标的距离公式为:S=CT/2

  其中S为目标距离,T为电磁波从雷达发射出去到接收到目标回波的时间,C为光速

  雷达测定目标的方向是利用天线的方向性来实现的。通过机械和电气上的组合作用,雷达把天线的小事指向雷达要探测的方向,一旦发现目标,雷达读出些时天线小事的指向角,就是目标的方向角。两坐标雷达只能测定目标的方位角,三坐标雷达可以测定方位角和俯仰角。

  测定目标的运动速度是雷达的一个重要功能,雷达测速利用了物理学中的多普勒原理:当目标和雷达之间存在着相对位置运动时,目标回波的频率就会发生改变,频率的改变量称为多普勒频移,用于确定目标的相对径向速度,通常,具有测速能力的雷达,例如脉冲多普勒雷达,要比一般雷达复杂得多。

  雷达的战术指标主要包括作用距离、威力范围、测距分辨力与精度、测角分辨力与精度、测速分辨力与精度、系统机动性等。

  其中,作用距离是指雷达刚好能够可靠发现目标的距离。它取决于雷达的发射功率与天线口径的乘积,并与目标本身反射雷达电磁波的能力(雷达散射截面积的大小)等因素有关。威力范围指由最大作用距离、最小作用距离、最大仰角、最小仰角及方位角范围确定的区域。

  雷达的技术指标与参数很多,而且与雷达的体制有关,这里仅仅讨论那些与电子对抗关系密切的主要参数。

  根据波形来区分,雷达主要分为脉冲雷达和连续波雷达两大类。当前常用的雷达大多数是脉冲雷达。常规脉冲雷达周期性地发射高频脉冲。相关的参数为脉冲重复周期(脉冲重复频率)、脉冲宽度以及载波频率。载波频率是在一个脉冲内信号的高频振荡频率,也称为雷达的工作频率。

  雷达天线对电磁能量在方向上的聚集能力用波束宽度来描述,波束越窄,天线的方向性越好。但是在设计和制造过程中,雷达天线不可能把所有能量全部集中在理想的波束之内,在其它方向上在在着泄漏能量的问题。能量集中在主波束中,我们常常形象地把主波束称为主瓣,其它方向上由泄漏形成旁瓣。为了覆盖宽广的空间,需要通过天线的机械转动或电子控制,使雷达波束在探测区域内扫描。

  概括起来,雷达的技术参数主要包括工作频率(波长)、脉冲重复频率、脉冲宽度、发射功率、天线波束宽度、天线波束扫描方式、接收机灵敏度等。技术参数是根据雷达的战术性能与指标要求来选择和设计的,因此它们的数值在某种程度上反映了雷达具有的功能。例如,为提高远距离发现目标能力,预警雷达采用比较低的工作频率和脉冲重复频率,而机载雷达则为减小体积、重量等目的,使用比较高的工作频率和脉冲重复频率。这说明,如果知道了雷达的技术参数,就可在一定程度上识别出雷达的种类。

  事实上有两种雷达波段的划分系统。老版本的划分规则是根据波长来划分,在二战时制定的。它的规则是这样的:

  最初的搜索雷达使用23厘米的波长。他就是人们常听说的 L-波段 (英文Long的缩写).

  当更短一些的波长雷达出现时(10cm), 这种雷达通常被人们叫做S-波段, S 是比标准的L波段短的意思(Short).

  当火控雷达雷达出现时 (3cm 波长),它被人们叫做 X-波段雷达,因为生活中X通常用来指定和标示地点 .

  人们对于搜索雷达和火控雷达的折衷波长的雷达叫做C-波段 (C 是英文单词 Compromise折衷的意思).

  德国人发展了更短波长的雷达,它的波长是1.5厘米.德国人叫它K-波段雷达 (K 是 Kurtz, 德语中短的意思).

  但不幸的是,由于德国人特有的日尔曼式的严谨,他们选择雷达频率是完全通过水蒸气试验方式求得的,致使K-波段雷达在雨天和雾天时无法使用. 战后人们选定频率略大于 K 波段 的波段为Ka波段(Ka 是 K-above大于K的意思)和频率略小于K 波段 的波段为Ku波段 (Ku是 K-under小于K的意思).

  最后,最早的使用米波长的雷达人们叫它P-波段雷达 (P代表英文单词 Previous原先的意思).

  但是这个系统十分复杂和繁琐,很难使用. 因此它被合理的系统替代了。新的系统就是按波长的长--短从A排到K。

  所谓长波的波长是3000米到30000米,频率是10kHz~100kHz,属于地波,沿地表面传播,用于远程通讯与无线广播还可以,用于做雷达,实在有些不妥。估计是与超视距预警雷达搞混了,超视距雷达是利用短波波段不能穿透电离层,而被反射的原理制造的(电离层对于不同波长的电磁波表现出不同的特性。实验证明,波长短于10m的微波能穿过电离层,波长超过3000m的长波,几乎会被电离层全部吸收,对于中波、中短波、短波,波长越短,电离层对它吸收得越少而反射得越多)所以一般是使用短波波段做预警雷达(波长50m~10m,频率6MHz~30MHz) 。

  而相控阵只是说明雷达天线的形式,而雷达的波长是由发射信号的工作频率决定的,这是两个基本不相关的概念。

  目前,相控阵的频率主要取决于组件所能达到的频率,有源相控阵目前能够达到X波段,无源相控阵可以达到毫米波频段。

  决定一部雷达探测距离的重要因素就是其波长。在平均功率相等的情况下,波长越长的雷达,其探测距离越远。

  由于火控雷达需要对导弹进行控制引导,所以波长不会太大,"宙斯盾"系统的雷达波长接近10厘米,相信我国的170舰的火控雷达波长不会超过这个值。因此,如果没有功率强大的发射机,其探测距离可能会受到相当的限制。

  以探测飞机为例,飞机调整外形以及现用RAM,只能有效对抗工作频率在0.2~29GHz的厘米波雷达。当雷达波长与被照射目标特征尺寸相近时,在目标反射波与爬行波之间产生谐振现象,尽管没有直接的镜面反射也会造成强烈的信号特征。例如,某些陆基雷达的长波(米级波)辐射能在飞机较大的部件(平尾或机翼前缘)上引起谐振。在波长很短(毫米波)的雷达照射下,则飞机的不平滑部位相对波长来说显然增多,而任何不平滑部位都会产生角反射并导致RCS增大。大多数RAM都含有“活性成分”,经雷达波照射后其分子结构内部产生电子重新排列,分子振荡的惯性会吸收一部分入射能量。但是,照射波的波长越长,分子振荡越慢而吸波效果越不明显。雷达跳出目前隐身技术所能对抗的波段,将使飞机的隐身性能大大降低或失效。

  另外,目前的雷达波隐身技术主要是针对微波雷达的,飞机的红外辐射可以减弱并限制在一定的方位角内但却不能完全消除。发展可见光或接近可见光波段的探测器,以及提高红外传感器的探测性能,也可作为探测隐身飞机的措施及手段。长波雷达可以对付隐身飞机的外形调整设计及现用的RAM,使得隐身飞机外形设计与RAM涂层厚度有难以实现的过高要求。近年来,一些国家重新重视研制长波雷达。目前发展很快的长波雷达是超地平线雷达(OTH),其工作波长达10~60m(频率为5~28MHz),完全在正常雷达工作波段范围之外。这种雷达靠谐振效应探测大多数目标,几乎不受现有RAM的影响。

  国外还非常重视发展毫米波雷达,目前已有可供实用的毫米波雷达。但是,频率越低波束越难集中,而频率越高波束传播损耗越大。美国空军曾在1990年有关反隐身对抗的总结报告中称,甚高频(VHF)雷达(频率160~180MHz、波长1.65~1.90m)在探测低飞目标或对付人工干扰时存在严重问题;OTH雷达提供的跟踪和定位数据不够精确;毫米波雷达(频率约为94GHz)探测概率不高。所以多应用于制导和地面人员搜索警戒雷达。

  把其中4450块放到贵州天眼FAST工程上面,一块板上一个,打开他们的蓝牙功能,上网功能,搞成一个局域网,接入FAST后,你就有了世界上最牛B的雷达了。

本文链接:http://nomad-bali.com/fangleidaweizhuang/676.html