雷達新技術發展動向

黨亞娟 李耐和

雷達是現代化戰場的“千里眼”，為實現信息優勢和精確打擊提供重要支撐。隱身飛機、新型導彈、高超聲速飛行器等威脅目標的發展和電磁干擾環境的日益復雜，對雷達性能提出更高的要求，促進了微波光子雷達、軟件定義雷達、太赫茲雷達、量子雷達等雷達新技術的發展。

微波光子雷達性能優越將帶來顛覆性的影響

微波光子雷達是將微波光子技術用于雷達收、發系統的一種新體制雷達，突破了傳統有源相控陣雷達在寬帶、數字化和多通道發展中面臨的技術瓶頸。微波光子雷達的特點：一是超寬發射帶寬，可產生超穩定寬帶微波信號，無需變頻即可直接進行信號數字化檢測，極大地擴展雷達工作帶寬；二是超高成像分辨率，采用高穩定光生基準源，比傳統雷達基準源相位噪聲低；三是超強抗干擾能力，可有效對抗瞄準式和阻塞式有源干擾，提高復雜環境下的干擾對抗能力；四是采用光子器件，減少了天線重量和尺寸。

歐盟成功研制出陸基微波光子雷達樣機，具備雙波段探測能力。2009年，意大利國家光子網絡實驗室啟動歐盟“基于光子學的全數字雷達”項目，2014年研制出世界首部微波光子雷達樣機，并對民航客機進行現場測試，驗證微波光子雷達技術的可行性。2015年6月，該實驗室研制出S+X雙波段微波光子雷達，實現了對非合作目標的一維距離成像和逆合成孔徑成像。目前，該實驗室正在開展多雷達協同探測，以及探測、干擾、偵察、通信多功能一體化研究。

俄羅斯研制出機載微波光子雷達收發組件實驗樣機，正在研制全尺寸相控陣天線。2014年11月，在俄羅斯國防和國家安全高級研究基金會的資助下，俄無線電電子技術公司啟動總額6.8億盧布（約840萬美元）、為期四年半的“微波光子相控陣研發”項目，以俄六代機應用為背景，重點開展微波光子雷達相控陣天線研究。2017年7月，該公司研制出世界首個機載微波光子雷達收發組件試驗樣機，并對發射機、接收鏈路、諧振器進行測試。目前，該公司正在研制全尺寸天線，將以此確定雷達尺寸、工作頻段、輸出功率，計劃2018年進行全尺寸微波光子雷達樣機測試，2020年投入生產。

微波光子技術雷達是下一代雷達的重要發展方向，可部署在天基系統、空基有人/無人平臺上，實現超遠程、超高精度、超大范圍目標探測與超精細識別，特別是在洲際彈道導彈真假彈頭識別、高超聲速飛行器探測跟蹤與識別、小型無人機/無人機蜂群載荷偵察識別等領域具有顛覆性影響，將大幅提升現有雷達系統的作戰性能。

軟件定義雷達兼具開放、靈活、多功能可快速執行探測任務

軟件定義雷達是軟件無線電技術在雷達領域的擴展，它采用通用開放式體系架構和面向應用的標準化模式，通過軟件實現系統功能。軟件定義雷達的特點：一是基于開放式體系架構、模塊化設計，可快速將新理論、新算法、新設備應用于雷達系統關鍵模塊；二是通過硬件重組、軟件重構實現功能重構；三是開發過程簡化，開發周期短，便于升級。四是降低研制經費，雷達各項功能通過軟件定義實現，不涉及硬件電路和驅動程序。

空基軟件定義雷達完成飛行測試。2017年4月，諾斯羅普?格魯曼公司在巴爾的摩飛行測試場對軟件定義雷達進行了首次飛行測試。該雷達采用開放式體系架構和先進硬件，可根據作戰任務需求，通過軟件快速調節雷達模塊配置，適應多變的威脅環境。此次測試驗證了雷達超強的穩定性，以及地面動目標指示與合成孔徑雷達成像工作模式。

陸基軟件定義雷達進入工程研制階段。2017年5月，雷聲公司贏得價值5260萬美元合同，為美空軍制造3部陸基三坐標遠程雷達。該雷達采用開放式體系架構和氮化鎵組件，可執行遠程監視、飛行器控制和彈道導彈威脅探測等任務，實現對遠距離目標的精確探測、識別和跟蹤。該雷達是美國空軍的通用開放雷達體系架構推廣示范項目，標志著軟件定義雷達由技術研發階段過渡至工程研制階段，預計2020年11月30日完成3部雷達系統的生產。

軟件定義雷達是雷達技術發展的重要階段，其可根據實際作戰需求，快速、靈活地進行資源配置、多模式切換，適應復雜電磁環境更有效地應對威脅，該技術還為后續“智能化”雷達系統奠定了堅實的技術基礎。

太赫茲雷達能實現全天時、全天候、高精度成像可提高戰場偵察探測能力

太赫茲雷達工作在0.1太赫茲～10太赫茲頻段，同毫米波和微波雷達相比，具有更高分辨率和更快成像時間；同光學紅外成像系統相比，具有更強環境適應能力和偽裝識別能力，在煙塵、霧霾等惡劣環境下成像性能基本不受影響。

啟動先進成像雷達掃描技術項目。2015年3月，美國國防高級研究計劃局與諾斯羅普·格魯曼公司、休斯研究實驗室簽署了價值1130萬美元的合同，啟動先進成像雷達掃描技術項目。該項目對成像雷達概念和結構進行了創新，采用主反射器和電子副反射器組成的復合天線結構。主反射器提供足夠大的孔徑，以實現所需分辨率。電子副反射器與單個雷達發射機/接收機相連，用來控制主反射器波束的平面電子反射面，在視場內可提供高分辨率。雷達的電子副反射器的頻率范圍為70吉赫茲～700吉赫茲，孔徑大于0.04平方米，瞬時帶寬為5%，掃描角度為±45度，轉換速率小于1微秒，目標成像速率達到10幀/秒以上。

視頻合成孔徑雷達完成首次飛行測試。2017年9月，美國國防高級研究計劃局完成視頻合成孔徑雷達首次飛行測試，驗證了在云層遮擋條件下對地面目標的探測能力。該項項目于2012年啟動，旨在研發在太赫茲頻段的高分辨率、全動態視頻合成孔徑雷達，可適裝在各種航空平臺，穿透云層、灰塵及障礙物對地面動目標進行成像。該雷達工作頻段為231.5～235.9吉赫茲，分辨率0.2米，成像幀率大于5赫茲，采用1個發射天線和4個接收天線的多天線技術，實現運動目標的有效探測和精確定位。

太赫茲雷達能在霧、煙、雨等惡劣天氣條件下提供高分辨率三維圖像，可為精確打擊提供目標定位信息，因其目標成像速度快，可對高速移動目標進行快速定位，為快速打擊時敏目標提供精確信息。

量子雷達利用量子糾纏特性可有效探測隱身目標

量子雷達是將量子信息技術用于目標探測的電子設備，改變了傳統雷達利用微波成像的方式，具有較強的探測和抗干擾能力，可使F-22等先進隱身飛機顯露原形，且很難被干擾。

美國驗證量子雷達可行性。2012年12月，美國羅切斯特大學光學研究所利用調制了量子信息的激光雷達，對隱身目標進行了探測。通過實驗證實，量子信息原理可應用到雷達中，可使雷達有效探測到隱身目標。這是世界上首次應用量子理論研制成功的雷達成像系統。

英國開發反隱身量子雷達技術。2015年3月，英國約克大學研究團隊研制出量子雷達核心部件——雙腔轉換器。該轉換器利用納米振蕩器實現微波與光波的耦合，不僅能在信號傳輸中實現微波與光波的糾纏，而且能將回波信號由微波轉換為光波。

量子雷達利用量子糾纏提高探測靈敏度，可在高背景噪聲等復雜環境下檢測微弱目標信號。量子雷達具有極強反隱身能力和生存能力強等優點，是未來雷達技術發展的重要方向。（工信部電子第一研究所）