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[科普中国]-机载多普勒雷达

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基本概念

机载多普勒雷达,装在航空器上,利用多普勒效应探测运动目标的脉冲雷达。与简单脉冲雷达相比,不仅能测定目标位置,还能根据多普勒频移来识别运动目标和测定目标速度。从杂波中探测运动目标的能力强,但结构复杂,造价较高。常用于机载预警、机载火控、低空防御、导弹制导、气象探测等。1

机载多普勒天气雷达多普勒天气雷达探测资料具有很高的时空分辨率,在强对流天气精细结构研究及临近预报中发挥着重要作用。但地基雷达只能探测进入其观测区的天气系统,即使雷达联网也只能观测探测网内的系统。机载和星载大气探测设备由于灵活机动,可以弥补地基设备的缺陷。由于机载多普勒天气雷达可以对天气系统进行灵活的观测,国外从20世纪70年代就开始研制机载多普勒雷达系统;随后,机载雷达得到广泛应用,提高了对灾害性天气系统结构的认识。

目前,应用较广泛的机载多普勒天气雷达系统有4套:WP-3D机载尾翼单波束垂直扫描多普勒雷达(简称P-3雷达)、机载尾翼双波束雷达(ElectraDoppler Radar / Analyses Stereoscopic par ImpulsionsAeroporte, ELDORA / ASTRAIA)、ER-2多普勒雷达(EarthResources-2 DopplerRadar,EDOP)和双偏振云雷达(WyomingCloudRadar,WCR)。这些雷达根据扫描策略分为2类,一类雷达可进行准双多普勒雷达体扫(P-3和ELDORA雷达);另一类雷达只能进行定向扫描,获取一个准平面内的探测数据(EDOP和WCR雷达)。2

抗干扰措施脉冲多普勒雷达以其卓越的杂波抑制性能受到世人瞩目。现代飞行器性能的改进和导航手段的加强,使其能在低空和超低空飞行,因此防御低空入侵已成重要问题,由此要求机载雷达,包括预警机雷达和机载火控雷达具有下视能力,即要求能在强的地杂波背景中发现微弱的目标信号,所以现代的预警机雷达和机载火控雷达皆采用PD体制。这种雷达除了能有效抑制地杂波外,亦具有良好的抗消极干扰能力和抗积极干扰能力。在现代战争中,电子战是克敌致胜的重要手段,因此受到高度重视。电子战包括对立的两个内容:电子干扰和电子反干扰,二者是矛与盾的关系。3

机载多普勒雷达可能遇到的有源干扰有:连续噪声干扰、速度拖引干扰、距离拖引干扰和角度欺骗干扰。可能遇到的无源干扰有:人为投放的箔条、气象杂波和地杂波。

频率捷变抗噪声干扰应该说频率捷变是抗有源噪声干扰行之有效的手段,它能在宽的频带内快速改变雷达工作频率,这样就迫使干扰机的频带加宽,因而使干扰机的功率密度下降,干扰的有效性下降。干扰功率密度下降的倍数,等于雷达捷变频带宽与雷达工作瞬时带宽的比值。根据噪声干扰电平决定跳频,以伪随机编码进行,干扰噪声功率在频带上分布是不均匀的,频率捷变使雷达工作在干扰功率电平薄弱的地方。

机载多普勒雷达若工作在相参积累状态,则频率捷变不是在脉间进行,而是在帧间进行。3

比较多普勒频率与距离变化率抗距离欺骗干扰距离欺骗干扰一般为距离拖引,是一项针对雷达距离自动跟踪应答式干扰的技术。它的干扰过程是接收到雷达信号经放大后转发出一个强的干扰信号,占据雷达跟踪距离门,转发信号在时间上的延迟按脉冲逐一改变,将跟踪距离门拖离目标。时间延迟的改变可以是线性的,也可是抛物线型的,最后关掉干扰机,由于失去信号,雷达中断跟踪,进入重新搜索过程。对抗的措施可采用多普勒频率与距离变化率比较的办法。3

比较距离变化率与多普勒频率抗速度拖引干扰这是一个与距离拖引完全类似的一种干扰方式,只不过是由距离改变变为速度改变,即开始时干扰的频率与目标信号的多普勒频率相同,但信号很强,占据速度门,再逐渐改变频率,将跟踪的速度门拖离目标。与上述类似,采用距离变化率与多普勒频率比较的办法抗速度拖引干扰。3