无源雷达技术的发展

人们在一般情况下提到的雷达,指的是有源雷达。这是一种自身定向辐射出电磁脉冲照射目标,进行探测,定位和跟踪的传统雷达。有源雷达发射的电磁信号会被敌方发现,定位,暴露自己。引来“杀身之祸”,子是人们开始研究自身不辐射电磁波的新体制雷达。这种借助非协同外部辐射源进行探测和定位的被动式雷达,就是无源雷达。
　　
　　无源雷达的特性及沿革
　　
　　无源雷达本身并不发射能量,而是被动地接收目标反射的非协同式辐射源的电磁信号,对目标进行跟踪和定位。所谓非协同式外部辐射源,是指辐射源和雷达“不搭界”,没有直接的协同作战关系。这样就使得探测设备和反辐射导弹不能利用电磁信号对无源雷达进行捕捉、跟踪和攻击。
　　无源雷达系统简单,尺寸小,可以安装在机动平台上、易于部署,订购与维护成本低。无源雷达不发射照射目标的信号,因此不易被对方感知,一般不存在被干扰的问题。它可以昼夜、全天候工作：可连续检测目标,一般为每秒一次,信号源是40—400兆赫的低频电磁波,有利于探测隐身目标和低空目标：不需频率分配,因此可部署在不能部署常规雷达的地区。
　　无源雷达自身不发射信号,既带来优点也带来缺点。由于依赖于第三方发射机,操作员对照射器无法主动控制,在被探测目标保持无线电静默、照射器又不工作的情况下,无源雷达就成了无源之水,不能发挥作用。此外,一些发射机的有效辐射功率较低,易受干扰和空射诱饵的影响而且要求发射机与目标、目标与接收机以及接收机与发射机之间信号不受阻挡,限制了无源雷达的使用。
　　其实无源雷达并不是新概念,它的历史几乎与雷达技术本身一样悠久。1935年,罗伯特·沃森·瓦特曾在单基地无源系统中利用英国广播公司发射的短波射频,照射10千米以外的“海福特”轰炸机。在第二次世界大战中也试验过预警无源雷达,如德国的“克莱思·海德堡”(Kleine Heidelberg)系统。但当时的系统缺乏足够的处理能力,不能计算出目标的精确坐标。
　　当前,有很多国家热衷于无源技术的应用研究。美国洛克希德·马丁公司是最先涉足该领域的公司之一,据称依靠电视和无线发射机,其无源系统的探测距离达到220千米以上。美国国防部国防高级研究计划局以及华盛顿大学、乔治亚技术大学等高校和雷声等公司,都开展了这一领域的研究。在欧洲,法国也进行了相应的技术研究工作、意大利演示了样机系统、英国正在研究无源相干雷达和“蜂窝’雷达(Celldar),俄罗斯和捷克也在进行类似研究。
　　
　　无源雷达的分类
　　
　　无源雷达系统可以依据探测对象或配置方式来分类。依据配置方式,无源雷达分为固定式(地基)和机动式(安装在潜艇、舰船、飞机、地面车辆等平台上)两大类。无源雷达的探测对象可以是雷达、通信电台或其他无线辐射源,也可以是仅仅反射无线电信号的目标。无源雷达可以依据探测对象的不同,分为利用被探测目标的自身辐射进行探测和跟踪,以及利用外照射源发射的电磁波进行探测和跟踪两大类。
　　
　　利用被探测目标的自身辐射
　　在被探测目标本身就是辐射源或携带了辐射源的情况下,无源雷达利用探测目标自身辐射的电磁波进行探测和跟踪。可能的辐射源包括雷达、通信电台、应答机、有源干扰机、导航仪等电子设备。捷克研制的“维拉”系列无源雷达就属于这类无源雷达。
　　
　　利用外照射源发射的电磁波
　　这类无源雷达探测的目标本身不直接辐射电磁能量。无源雷达在工作时,通过天线接收来自外部的非协同辐射源(第三方)的直射波,以及该外部辐射源照射目标后形成的反射波或散射波,利用其携带的多普勒频移、多站接收信号的时间差和到达角等信息,经处理后提取目标信息并消除无用信息和干扰,从而完成对目标的探测、定位和跟踪。
　　可能的非协同方包括广播电台、电社台、通信台站、直接广播系统(DBS)、全球定位系统(GPS)、各种平台上的有原雷达等。美国研制的“沉默哨兵”(Silent Sentry)雷达就是这类雷达。利用全球移动通信系统(GSM)发射机的作用距离只有20千米,利用调频无线基站的距离可达100-150千米,而大功率电视发射台的作用距离更远。利用其他雷达发射机的无源系统的作用距离与所用雷达相当。