[科普中国]-超远程跟踪雷达

超远程跟踪雷达(ultralong-range tracking radar)是指用于对战略轰炸机、远程弹道导弹或其他宇宙目标进行三坐标测量的远距离跟踪雷达。

简介超远程跟踪雷达(ultralong-range tracking radar)，用于对战略轰炸机、远程弹道导弹或其他宇宙目标进行三坐标测量的远距离跟踪雷达1。

类型超远程跟踪雷达有两种基本类型：

（1）机械扫描的跟踪雷达，如美国弹道导弹早期预警系统的AN/FPS-49单脉冲雷达和“磨石山”跟踪雷达。

AN/FPS-49工作在425MHz，其天线口径为25.6m,发射脉宽为2ms，作用距离为5000km。“磨石山”雷达为圆锥扫描体制，技术指标和AN/FPS-49相似，作用距离为3700 km，是最早用于卫星、导弹、月亮等大气层外目标跟踪的超远程跟踪雷达。

（2）多功能相控阵雷达。相控阵雷达兼备搜索和跟踪功能,特别是多目标跟踪功能，是宇宙目标最有效的搜索、捕获和跟踪雷达。它通常具有巨大的功率孔径积和极宽的发射脉冲。

其代表型号有美国的AN/FPS-85；“卫兵”系统环视截获雷达PAR,对1 m目标的作用距离4300km；丹麦“眼镜蛇”AN/FPS-108，对1 m目标的作用距离5856krn；全固态双面阵AN/FPS-115，对10 m目标作用距离5556km,以及前苏联“狗窝”相控阵雷达，作用距离2500km2。

典型机械扫描跟踪雷达（1）“磨石山”跟踪雷达

早在20世纪50年代初，美国在研制靶场单脉冲精密测量雷达的同时，就着手超远程跟踪雷达的开发和研制。

1957年，麻省理工学院林肯实验室研制出第一部巨型跟踪雷达——“磨石山(Millstone)”雷达。其天线口径为25．6m，起初为圆锥扫描体制，1963年改装成单脉冲雷达，能跟踪卫星、导弹、月球及地球大气层内外的目标物。对人造卫星的跟踪距离达3600km。1958—1959年，用它对40000万公里外的金星进行了观察并收到了回波。其后又对“泰罗斯1”气象卫星的位置进行了测定。

（2）AN/FPS-49单脉冲雷达

1962年，无线电公司参照“磨石山”雷达的主要技术指标研制出AN/FPS-49单脉冲远程精密跟踪雷达，用它对金星的表面进行了研究，探索了宇宙通信的可能性。AN/FPS-49雷达是美国弹道导弹预警系统(BMEWS)中的重要组成部分。1964年，对FPS-49雷达进行了改进，于1966年研制成AN/FPS-92单脉冲远程精密跟踪雷达，补充进BMEWS的第二基地，用于加强对低轨道的弹道目标的防御。其特点是用液压轴承代替滚珠轴承，提高了可靠性，跟踪精度达到3角秒。此外AN/FPS-92雷达还对卫星进行跟踪和编目，当新的卫星或卫星碎片出现时，它立即测出它们的速度距离和截面积。

（3）“赫斯台克(Haystack)”雷达

在宇宙飞行器的运行和着陆阶段，必须精密测量它的轨道参数同时还要对它保持通信联系。1964年，林肯实验室研制成“赫斯台克(Haystack)”雷达。它工作于X波段，天线直径36．6m，外有45．7m的天线罩，采用液压马达伺服系统。“赫斯台克”雷达天线的加工精度很高，起初的抛物面轮廓公差为1．gram(最大值)，为适应天文观察的需要，1991～1993年间，将抛物面公差调整到0．25mm(均方根值)，使其工作频率可达到115GHz。“赫斯台克”雷达能适应多种用途：可作为空间通信的地面站，也可作为跟踪和测量雷达，还是射电望远镜且可供新部件作试验，即在同一天线中实现测量、遥测和通信传输等多种功能，曾被认为是超远程雷达的一种重要趋势。

Haystack 雷达的主要特点是高频段、高精度、大威力、多功能和高分辨力成像。经改造的LRIR工作在X 频段10GHz, 线性调频带宽1024MHz, 波束宽度为0. 058b, 成像分辨力达到0. 25m, 能够对同步轨道的空间目标成像。并且通过接收模块和软件的置换, Hay stack 可以实现空间目标探测、深空通信以及射电天文望远镜等多项功能。

（4）“曲台克斯(Tradex)”雷达、 “阿姆莱特(AMRAD)”雷达和AN/FPS-62雷达

由于洲际弹道导弹突防技术的提高，对跟踪测量雷达又提出了更高的要求，即除了准确跟踪目标、测定目标的发射点和弹着点外，还要研究导弹再入现象，测定目标的形状、大小和姿态，区别真假弹头，基于这些要求，美国无线电公司于1962年研制成“曲台克斯(Tradex)”雷达，雷声公司于1962年研制了“阿姆莱特(AMRAD)”雷达、1963年研制了AN/FPS-62雷达.

“曲台克斯”雷达是一部目标识别和鉴别雷达。其天线直径25.6m，同时工作于超高频和L波段，可发射和接收各种极化波：L波段的发射峰值功率可达5MW，平均功率300kW，对导弹弹头跟踪距离达3000km；含有目标全部信息的原始数据采用中频磁带记录,进行频谱分析并将其变成数字形式送入计算机。“曲台克斯”雷达是可用于洲际弹道导弹中段和再入段的跟踪和识别，特别是真假弹头的鉴别的全功能雷达，也担负对卫星的识别和鉴别任务。“曲台克斯”雷达具有同时跟踪多目标能力。“阿姆莱特”雷达天线直径为18m，峰值功率10MW，安装在白沙导弹靶场，专用于再入段目标截面积和多普勒频移的测量。AN/FPS-62雷达天线直径也为18m，峰值功率24MW，用于测量再入体的特性。

（5）“阿尔泰(ALTAIR)”雷达

为进一步提高雷达对导弹和人造卫星的识别能力，赛尔凡尼亚电气公司于1967年研制出一部新型远程精密跟踪雷达——“阿尔泰(ALTAIR)”雷达，其天线直径为45．7m，五喇叭单脉冲馈电，采用超高频和甚高频两波段工作，平均功率达110kW，能收集宇宙飞行器和再入导弹的各种信号，可跟踪多弹头分导再入体。“阿尔泰”雷达的天线转台为桁架式结构，天线转台随抛物面天线一起转动，这在跟踪雷达天线设计中是独特的。

（6）“阿尔柯(ALCOR)”雷达

1967年，林肯实验室又研制成“阿尔柯(ALCOR)”雷达，它是一种宽带、高灵敏、高分辨率的目标识别雷达，其距离分辨率达0．5m，用宽带和相参技术以便从回波信号的相位中提取目标特性。它采用宽、窄带交替工作制，窄带用于目标捕获和距离、角度的跟踪，500MHz的宽带用于目标观测3。

多功能相控阵雷达（1）HAPDAR相控阵雷达

1965年，美国斯帕雷公司研制出HAPDAR相控阵雷达，它工作于L波段，能同时搜索、探测、跟踪多个目标。起初它是作为相控阵天线技术开发的一个试验样机用于进行高性能低成本相控阵测量雷达的可行性研究，后来就用来为导弹靶场服务，作为再入测量雷达。随后，美国RCA公司推出了REST(雷达电扫描)技术。哈里斯公司研制出MTIR多目标测量雷达，美国雷声(Raytheon)公司于1980年研制出MIR多目标测量雷达。

（2）MOTR(AN/MPS-39)多目标测量雷达

相控阵精密测量雷达的主要代表是上世纪80年代由美国RCA公司研制成的MOTR(AN/MPS-39)多目标测量雷达。它工作于C波段，天线直径3．65m．采用空馈电传输透镜转移阵，有8359个振子，电扫范围为60。的圆锥角，能同时跟踪测量10个目标，绝对测量精度与单目标测量雷达相同，相对精度比单目标测量雷达提高1～2倍。

（3）GBR地基成像雷达

上世纪80年代初，美国就提出研制美国反导防御系统中的关键项目——GBR地基成像雷达。它是一种X波段固态有源相控阵雷达，T/R组件数有近20000个，作用距离2000~4000km。其主要功能是搜索、捕获、跟踪弹道导弹，并完成对目标(弹头、弹体、假目标等)的成像识别。经近20年的发展，反导防御系统几易方案、几经调整，GBR雷达都得到保留并日臻完善和实用化。到上世纪末，已研制出演示验证(DEM/VAL)雷达l部和用户作战评估系统(UOES)雷达2部。GBR雷达已相继纳入TMD和NMD导弹防御系统中1。

超远程跟踪测量雷达的特点（1）使用波段：L及VHF、唧波段居多，因为在这些波段，更容易得到很大的功率一孔径积以满足几千公里的跟踪距离的要求；X及磁波段，在这些波段可用较小的天线孔径得到很大的天线增益，以满足上千公里的跟踪距离的要求：而另一方面，x波段和毫米波跟踪雷达也得以发展，这可能是为了满足测量精度的需要：

（2）跟踪雷达上的新型号较少，主要是对老的雷达进行技术改造，如对“Haystack”、“ALCOR”等雷达都进行了技术改造；

（3）多功能性，即跟踪雷达不只用于对空间目标的精密跟踪测量，实现对空间目标的定轨，而且要完成目标特性的测量以至于进行目标识别、一维或二维成像；

（4）多目标测量的应用日益受到重视，相控阵测量雷达得到发展2。

本词条内容贡献者为:

杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所