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轉(zhuǎn):雷達導(dǎo)引頭技術(shù)

作者：jackdragon84 提交日期：2009-7-20 12:05:00

[定義]
　 概念定義：雷達導(dǎo)引頭作為彈載敏感器,用來發(fā)現(xiàn)目標(biāo)、從接收信號中提取跟蹤數(shù)據(jù)，并計算出本身產(chǎn)生的控制導(dǎo)彈飛行的指令和信號。隨著導(dǎo)彈接近目標(biāo)，固定的導(dǎo)彈瞄準(zhǔn)角誤差將致使瞄準(zhǔn)線誤差不斷減小。雷達導(dǎo)引頭盡管比駕束制導(dǎo)和無線電指令制導(dǎo)系統(tǒng)的彈上設(shè)備復(fù)雜，卻能提供更高的制導(dǎo)精度。
　 基本公式：雷達距離方程

 PtGtGrσλ^{2}Ft^{2}Fr^{2}
R=[--------------------------------------]^{1/4}
 (4π)^{3}Pr

式中：R--雷達到目標(biāo)的距離；Pr--接收信號功率；Pt--發(fā)射信號功率；Gt--發(fā)射天線功率增益；Gr--接收天線功率增益；σ--雷達目標(biāo)截面積；λ--波長；Ft--從發(fā)射天線到目標(biāo)的方向圖傳播因子；Fr--從目標(biāo)到接收天線的方向圖傳播因子。
　 研究范圍：
 (1)主動式雷達導(dǎo)引頭：包括非相參脈沖波雷達、脈沖多普勒雷達、合成孔徑雷達等;
 (2)半主動式雷達導(dǎo)引頭：包括 從零頻取出、 從副載波取出、準(zhǔn)倒置、全倒置接收機等;
 (3)被動式雷達導(dǎo)引頭：包括跟蹤干擾源、反雷達輻射、輻射計等被動雷達導(dǎo)引頭。

[國外概況]
 　(一) 發(fā)展過程
　 50年代初--50年代末
　 需求動力：1.50年代的空襲以高空飛機入侵為主,美國第一代遠程、高空地空導(dǎo)彈和空空導(dǎo)彈開始裝備雷達導(dǎo)引頭，有效地提高了高空防空導(dǎo)彈的命中精度;
2.為了對付大型軍艦，前蘇聯(lián)第一代反艦導(dǎo)彈開始裝備雷達導(dǎo)引頭，獲得了精確制導(dǎo)能力。
　 主要特點：
 1.這一階段研制的雷達導(dǎo)引頭以非相干主動式脈沖雷達為主，多采用磁控管發(fā)射機，作用距離較遠。其非相干脈沖波體制技術(shù)簡單，從雜波背景中檢測弱小目標(biāo)回波的能力差，因此只能對付大型軍艦和高空飛機;
 2.美國某些空空導(dǎo)彈開始采用連續(xù)波錐掃半主動雷達導(dǎo)引頭，利用多普勒技術(shù)使低空性能有了改善;
 3.第一階段的末制導(dǎo)雷達用的是電子管電路,體積大、笨重、耗能多、抗干擾能力差。
　 典型成果和產(chǎn)品：美國遠程高空地空導(dǎo)彈“波馬克”、空空導(dǎo)彈“麻雀 ”AIM-7B、前蘇聯(lián)反艦導(dǎo)彈“冥河”、“沙道克”的主動雷達導(dǎo)引頭。
 美國空空導(dǎo)彈“麻雀 ”AIM-7C、7D、7E的連續(xù)波錐掃半主動雷達導(dǎo)引頭。
　 60年代--70年代
　 需求動力：1.空襲飛機為了躲避高空地空導(dǎo)彈的打擊，改由低空或中低空突防為主，以便利用強烈地雜波的掩護入侵。非相干主動式脈沖雷達導(dǎo)引頭已不能適應(yīng)，防空導(dǎo)彈需要抗地雜波性能好的導(dǎo)引頭;
2.空襲機群和入侵艦艇施放電子干擾，要求導(dǎo)彈的末制導(dǎo)雷達具有抗干擾能力。
　 主要特點：
 1.防空導(dǎo)彈雷達導(dǎo)引頭以連續(xù)波倒置單脈沖半主動雷達為代表。倒置接收提高了抗地雜波和人為雜波干擾的能力,單脈沖技術(shù)提高了抗角度欺騙干擾的能力,因而改善了中低空、低空地空導(dǎo)彈和空空導(dǎo)彈的性能；
 2.反艦導(dǎo)彈固定脈沖波形的主動雷達導(dǎo)引頭普遍采用了頻率捷變和單脈沖技術(shù),提高了抗干擾能力；
 3.電路實現(xiàn)了半導(dǎo)體化,采用了數(shù)字電路,降低了成本,減輕了重量,提高了導(dǎo)引精度。
　 典型成果和產(chǎn)品：美國的“改進霍克”、英國的“天空閃光”、意大利的“阿斯派德”等導(dǎo)彈的雷達導(dǎo)引頭。
　 80年代初--80年代末
　 需求動力：
 1.為了對付多目標(biāo)空襲,需要防空武器系統(tǒng)在短時間內(nèi)迅速發(fā)射多枚自主式導(dǎo)彈,增強火力；
 2.要求防空彈能對付多空域(特別是低空、超低空)入侵的目標(biāo)；
 3.能抗強干擾；
 4.能對付小目標(biāo)(包括隱身飛行器)的攻擊。
　 主要特點：
 1.美國地空導(dǎo)彈開始采用初始段程序、中段指令、末段TVM的復(fù)合制導(dǎo)方式。TVM制導(dǎo)實質(zhì)上是半主動尋的導(dǎo)引體制的變型，是一種轉(zhuǎn)發(fā)式制導(dǎo);
 2.美、前蘇聯(lián)、西歐新設(shè)計的面空導(dǎo)彈多采用多功能相控陣?yán)走_進行無線電指令中制導(dǎo)、用主動式脈沖多普勒雷達作末制導(dǎo)的體制。新型的空空導(dǎo)彈為了實現(xiàn)在防區(qū)外對多個目標(biāo)進行攻擊，實現(xiàn)“發(fā)射后不管”和下視／下射能力，也采用了主動式脈沖多普勒雷達導(dǎo)引頭。第３階段的主動雷達導(dǎo)引頭比第１階段的主動雷達導(dǎo)引頭在技術(shù)上有了很大提高，用主振放大鏈的相干發(fā)射機代替了非相干磁控管發(fā)射機，大大提高了抑制地、海雜波的能力，改進了低空性能。用速度分辨代替距離分辨后，提高了分辨目標(biāo)的能力;
 3.開始研制毫米波導(dǎo)引頭，用以裝備反集群坦克和防空的精確制導(dǎo)武器;
 4.廣泛采用固態(tài)電路和數(shù)字電路以及開槽波導(dǎo)天線陣，減輕了導(dǎo)引頭重量，縮小了體積;
 5.裝備了可編程彈載計算機，能自適應(yīng)控制雷達參數(shù)，以適應(yīng)各種作戰(zhàn)環(huán)境并增強抗干擾性能。
　 典型成果和產(chǎn)品：“愛國者”導(dǎo)彈、“不死鳥”、“先進中程空空導(dǎo)彈”、“沃斯普”(WASP)導(dǎo)彈的雷達導(dǎo)引頭。
　 (二) 現(xiàn)有水平及發(fā)展趨勢
　 海灣戰(zhàn)爭中裝備雷達、紅外、激光、電視導(dǎo)引頭的精確制導(dǎo)武器在高技術(shù)局部常規(guī)戰(zhàn)爭中的巨大作用，對各國軍備科研生產(chǎn)產(chǎn)生了強烈的激勵和影響，許多國家針對海灣戰(zhàn)爭中各種精確制導(dǎo)技術(shù)暴露出的問題，正在調(diào)整研究計劃。同時，單片式微波集成電路研制成功并已批生產(chǎn)，毫米波技術(shù)趨于成熟，高速微處理機飛速發(fā)展，對雷達導(dǎo)引頭的發(fā)展創(chuàng)造了極為有利的條件，出現(xiàn)了一些新的動向。
 1.為了反戰(zhàn)術(shù)彈道導(dǎo)彈，提高新一代地空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的機動性、火力和生存能力，主動式雷達導(dǎo)引頭在末制導(dǎo)中得到更廣泛的應(yīng)用，采用全程半主動尋的技術(shù)的型號將會減少。
 2.很多國家在海灣戰(zhàn)爭后很重視發(fā)展能攻擊敵方C^3I系統(tǒng)(包括預(yù)警機,電子干擾機平臺,雷達等)的被動射頻尋的導(dǎo)彈,被動射頻雷達導(dǎo)引頭的發(fā)展加快。
 3.在海灣戰(zhàn)爭中暴露出,采用數(shù)字景象匹配區(qū)域相關(guān)(DSMAC)制導(dǎo)的戰(zhàn)斧導(dǎo)彈仍達不到攻擊堅固點目標(biāo)所要求的精度,而且任務(wù)規(guī)劃過于復(fù)雜,未來巡航導(dǎo)彈末制導(dǎo)的主要方向是包括紅外成像,毫米波,激光雷達和合成孔徑雷達的各種成像導(dǎo)引頭。
 4.發(fā)展毫米波,紅外傳感器是研制防區(qū)外發(fā)射空對地武器及精確制導(dǎo)子彈藥的關(guān)鍵之一。
 5.為了對付加了偽裝或隱蔽在叢林地帶的機動彈道導(dǎo)彈和防空導(dǎo)彈的發(fā)射裝置,國外在加緊研制多傳感器復(fù)合導(dǎo)引頭和智能導(dǎo)引頭。
 6.為了反擊雷達尋的反艦導(dǎo)彈,美國和德國發(fā)展了裝備被動雷達/紅外雙模導(dǎo)引頭的RAM艦空導(dǎo)彈。
　 總的來說,美國在雷達導(dǎo)引頭技術(shù)的所有方面都處于世界領(lǐng)先地位。美國國防部的“微波／毫米波集成電路計劃”、“超高速集成電路計劃”、“制造技術(shù)計劃”、“高靈敏度雷達”計劃為美國雷達導(dǎo)引頭的發(fā)展提供了強有力的元器件和技術(shù)支持。８０年代以來，主要發(fā)展混合微波毫米波集成電路的收發(fā)模塊。９０年代，砷化鎵單片微波／毫米波集成電路將成為雷達導(dǎo)引頭裝備的重點。同時，在美國星球大戰(zhàn)計劃（現(xiàn)在改稱“彈道導(dǎo)彈防御”計劃）的帶動下，特別是美國于１９９２年提出的發(fā)展第三代動能攔截彈技術(shù)，即“有識別能力的攔截彈”；及戰(zhàn)區(qū)導(dǎo)彈防御系統(tǒng)，對雷達導(dǎo)引頭的發(fā)展有巨大的帶動作用。毫米波技術(shù)已達到可以制造雷達的程度，，94GHz毫米波發(fā)射接收機制造技術(shù)已邁向微波毫米波單片集成電路階段,現(xiàn)在的問題是進一步發(fā)展制造基礎(chǔ),以降低成本。合成孔徑雷達導(dǎo)引頭已制造出樣機，激光雷達已進入“研究和發(fā)展系統(tǒng)”這一階段,多傳感器復(fù)合導(dǎo)引頭也取得了研究成果,正研究自動識別目標(biāo)的智能導(dǎo)引頭。
 俄羅斯在激光雷達概念方面是先進的,有創(chuàng)新,但他們相應(yīng)的技術(shù)基礎(chǔ)則遠落后于美國。其高靈敏度雷達總的水平屬于一般。
 法國、德國、英國在雷達導(dǎo)引頭技術(shù)的研究方面比較先進。他們都報道了在進行合成孔徑雷達和逆合成孔徑雷達的研究,并正在執(zhí)行技術(shù)基礎(chǔ)計劃,以識別在強雜波環(huán)境中的目標(biāo)。
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