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轉(zhuǎn):雷達(dá)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(dá)導(dǎo)引頭作為彈載敏感器,用來(lái)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)、從接收信號(hào)中提取跟蹤數(shù)據(jù)，并計(jì)算出本身產(chǎn)生的控制導(dǎo)彈飛行的指令和信號(hào)。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(dá)導(dǎo)引頭盡管比駕束制導(dǎo)和無(wú)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(dá)距離方程

 PtGtGrσλ^{2}Ft^{2}Fr^{2}
R=[--------------------------------------]^{1/4}
 (4π)^{3}Pr

式中：R--雷達(dá)到目標(biāo)的距離；Pr--接收信號(hào)功率；Pt--發(fā)射信號(hào)功率；Gt--發(fā)射天線功率增益；Gr--接收天線功率增益；σ--雷達(dá)目標(biāo)截面積；λ--波長(zhǎng)；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(dòng)式雷達(dá)導(dǎo)引頭：包括非相參脈沖波雷達(dá)、脈沖多普勒雷達(dá)、合成孔徑雷達(dá)等;
 (2)半主動(dòng)式雷達(dá)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(jī)等;
 (3)被動(dòng)式雷達(dá)導(dǎo)引頭：包括跟蹤干擾源、反雷達(dá)輻射、輻射計(jì)等被動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭。

[國(guó)外概況]
 　(一) 發(fā)展過(guò)程
　 50年代初--50年代末
　 需求動(dòng)力：1.50年代的空襲以高空飛機(jī)入侵為主,美國(guó)第一代遠(yuǎn)程、高空地空導(dǎo)彈和空空導(dǎo)彈開(kāi)始裝備雷達(dá)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(duì)付大型軍艦，前蘇聯(lián)第一代反艦導(dǎo)彈開(kāi)始裝備雷達(dá)導(dǎo)引頭，獲得了精確制導(dǎo)能力。
　 主要特點(diǎn)：
 1.這一階段研制的雷達(dá)導(dǎo)引頭以非相干主動(dòng)式脈沖雷達(dá)為主，多采用磁控管發(fā)射機(jī)，作用距離較遠(yuǎn)。其非相干脈沖波體制技術(shù)簡(jiǎn)單，從雜波背景中檢測(cè)弱小目標(biāo)回波的能力差，因此只能對(duì)付大型軍艦和高空飛機(jī);
 2.美國(guó)某些空空導(dǎo)彈開(kāi)始采用連續(xù)波錐掃半主動(dòng)雷達(dá)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(dá)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(guó)遠(yuǎn)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(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭。
 美國(guó)空空導(dǎo)彈“麻雀 ”AIM-7C、7D、7E的連續(xù)波錐掃半主動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭。
　 60年代--70年代
　 需求動(dòng)力：1.空襲飛機(jī)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(qiáng)烈地雜波的掩護(hù)入侵。非相干主動(dòng)式脈沖雷達(dá)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(jī)群和入侵艦艇施放電子干擾，要求導(dǎo)彈的末制導(dǎo)雷達(dá)具有抗干擾能力。
　 主要特點(diǎn)：
 1.防空導(dǎo)彈雷達(dá)導(dǎo)引頭以連續(xù)波倒置單脈沖半主動(dòng)雷達(dá)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(dòng)雷達(dá)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(shí)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(guó)的“改進(jìn)霍克”、英國(guó)的“天空閃光”、意大利的“阿斯派德”等導(dǎo)彈的雷達(dá)導(dǎo)引頭。
　 80年代初--80年代末
　 需求動(dòng)力：
 1.為了對(duì)付多目標(biāo)空襲,需要防空武器系統(tǒng)在短時(shí)間內(nèi)迅速發(fā)射多枚自主式導(dǎo)彈,增強(qiáng)火力；
 2.要求防空彈能對(duì)付多空域(特別是低空、超低空)入侵的目標(biāo)；
 3.能抗強(qiáng)干擾；
 4.能對(duì)付小目標(biāo)(包括隱身飛行器)的攻擊。
　 主要特點(diǎn)：
 1.美國(guó)地空導(dǎo)彈開(kāi)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(shí)質(zhì)上是半主動(dòng)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(jì)的面空導(dǎo)彈多采用多功能相控陣?yán)走_(dá)進(jìn)行無(wú)線電指令中制導(dǎo)、用主動(dòng)式脈沖多普勒雷達(dá)作末制導(dǎo)的體制。新型的空空導(dǎo)彈為了實(shí)現(xiàn)在防區(qū)外對(duì)多個(gè)目標(biāo)進(jìn)行攻擊，實(shí)現(xiàn)“發(fā)射后不管”和下視／下射能力，也采用了主動(dòng)式脈沖多普勒雷達(dá)導(dǎo)引頭。第３階段的主動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭比第１階段的主動(dòng)雷達(dá)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(jī)代替了非相干磁控管發(fā)射機(jī)，大大提高了抑制地、海雜波的能力，改進(jìn)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(kāi)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(kāi)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(jì)算機(jī)，能自適應(yīng)控制雷達(dá)參數(shù)，以適應(yīng)各種作戰(zhàn)環(huán)境并增強(qiáng)抗干擾性能。
　 典型成果和產(chǎn)品：“愛(ài)國(guó)者”導(dǎo)彈、“不死鳥(niǎo)”、“先進(jìn)中程空空導(dǎo)彈”、“沃斯普”(WASP)導(dǎo)彈的雷達(dá)導(dǎo)引頭。
　 (二) 現(xiàn)有水平及發(fā)展趨勢(shì)
　 海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中裝備雷達(dá)、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(zhēng)中的巨大作用，對(duì)各國(guó)軍備科研生產(chǎn)產(chǎn)生了強(qiáng)烈的激勵(lì)和影響，許多國(guó)家針對(duì)海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中各種精確制導(dǎo)技術(shù)暴露出的問(wèn)題，正在調(diào)整研究計(jì)劃。同時(shí)，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(jī)飛速發(fā)展，對(duì)雷達(dá)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(dòng)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(jī)動(dòng)性、火力和生存能力，主動(dòng)式雷達(dá)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(dòng)尋的技術(shù)的型號(hào)將會(huì)減少。
 2.很多國(guó)家在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)后很重視發(fā)展能攻擊敵方C^3I系統(tǒng)(包括預(yù)警機(jī),電子干擾機(jī)平臺(tái),雷達(dá)等)的被動(dòng)射頻尋的導(dǎo)彈,被動(dòng)射頻雷達(dá)導(dǎo)引頭的發(fā)展加快。
 3.在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)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(dá)不到攻擊堅(jiān)固點(diǎn)目標(biāo)所要求的精度,而且任務(wù)規(guī)劃過(guò)于復(fù)雜,未來(lái)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(dá)和合成孔徑雷達(dá)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(duì)地武器及精確制導(dǎo)子彈藥的關(guān)鍵之一。
 5.為了對(duì)付加了偽裝或隱蔽在叢林地帶的機(jī)動(dòng)彈道導(dǎo)彈和防空導(dǎo)彈的發(fā)射裝置,國(guó)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(dá)尋的反艦導(dǎo)彈,美國(guó)和德國(guó)發(fā)展了裝備被動(dòng)雷達(dá)/紅外雙模導(dǎo)引頭的RAM艦空導(dǎo)彈。
　 總的來(lái)說(shuō),美國(guó)在雷達(dá)導(dǎo)引頭技術(shù)的所有方面都處于世界領(lǐng)先地位。美國(guó)國(guó)防部的“微波／毫米波集成電路計(jì)劃”、“超高速集成電路計(jì)劃”、“制造技術(shù)計(jì)劃”、“高靈敏度雷達(dá)”計(jì)劃為美國(guó)雷達(dá)導(dǎo)引頭的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的元器件和技術(shù)支持。８０年代以來(lái)，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(dá)導(dǎo)引頭裝備的重點(diǎn)。同時(shí)，在美國(guó)星球大戰(zhàn)計(jì)劃（現(xiàn)在改稱“彈道導(dǎo)彈防御”計(jì)劃）的帶動(dòng)下，特別是美國(guó)于１９９２年提出的發(fā)展第三代動(dòng)能攔截彈技術(shù)，即“有識(shí)別能力的攔截彈”；及戰(zhàn)區(qū)導(dǎo)彈防御系統(tǒng)，對(duì)雷達(dá)導(dǎo)引頭的發(fā)展有巨大的帶動(dòng)作用。毫米波技術(shù)已達(dá)到可以制造雷達(dá)的程度，，94GHz毫米波發(fā)射接收機(jī)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(wèn)題是進(jìn)一步發(fā)展制造基礎(chǔ),以降低成本。合成孔徑雷達(dá)導(dǎo)引頭已制造出樣機(jī)，激光雷達(dá)已進(jìn)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(dòng)識(shí)別目標(biāo)的智能導(dǎo)引頭。
 俄羅斯在激光雷達(dá)概念方面是先進(jìn)的,有創(chuàng)新,但他們相應(yīng)的技術(shù)基礎(chǔ)則遠(yuǎn)落后于美國(guó)。其高靈敏度雷達(dá)總的水平屬于一般。
 法國(guó)、德國(guó)、英國(guó)在雷達(dá)導(dǎo)引頭技術(shù)的研究方面比較先進(jìn)。他們都報(bào)道了在進(jìn)行合成孔徑雷達(dá)和逆合成孔徑雷達(dá)的研究,并正在執(zhí)行技術(shù)基礎(chǔ)計(jì)劃,以識(shí)別在強(qiáng)雜波環(huán)境中的目標(biāo)。
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