正文 第8章 紛至遝來—脈衝多普勒雷達(1 / 1)

1.從多普勒效應到多普勒雷達

在日常生活中,我們會注意到,一輛發出尖銳警報聲的警車從遠處迎麵駛來的時候,當警車離你越近時,它的汽笛聲的音調就會越高。當警車開始遠離你的時候,你所聽到的音調卻又越來越低,這種現象就稱為多普勒效應。

奧地利偉大的物理學家多普勒是這樣來解釋這種奇怪的現象的:一輛朝你高速駛來的警車發出的聲波對你而言是稍微被壓縮從而顯得格外集中,這時你聽到的聲音波長遠短於這個聲源靜止時發出的波,而短波音調就顯得較高。相反,離你而去的聲源的聲波是稍微被擴散而被拉長,這時你聽到聲音的波長比該聲源靜止時發出的波長要來得長,長波的音調就顯得較低了。

脈衝多普勒雷達,簡稱PD雷達,是一種應用多普勒效應能夠在強烈的背景(地、海麵)雜波幹擾下細心地發現運動目標,並測量運動目標的位置和相對速度的脈衝雷達。

脈衝多普勒雷達的工作原理是:當雷達向空中發射出一個固定頻率的脈衝波對空掃描時,隻要遇到活動目標,回波的頻率與發射波的頻率就會出現頻率差,這種偏差稱為多普勒頻率。根據多普勒頻率的大小,可測出任何一個運動目標相對於雷達的徑向相對運動速度;根據發射脈衝和接收的時間差,可以測出目標和雷達之間的距離。同時你要再用上頻率過濾方法檢測目標的多普勒頻率譜線,濾除去幹擾雜波的譜線,就可以使雷達從強雜波中分辨出尋找它的目標信號。我國空軍的米格27戰鬥機上裝備跟蹤雷達的就是這種“N001”脈衝多普勒雷達。

脈衝多普勒雷達具有世界上最好的抗雜波性能,它能夠對運動目標進行精確的測速和具有很高的速度分辨率。自它20世紀50年代誕生以來,發展非常之快,隨著微電子技術和數字技術的飛速發展,它的應用範圍也越來越廣。脈衝多普勒雷達還具有很好的下視能力,能對付任何低空飛行的飛機和巡航導彈,所以現在大多數戰機都裝備著這種雷達,以增強它預警、格鬥、截擊和載炸等能力。

2.脈衝多普勒雷達的缺點

人無完人,金無足赤,世界上沒有絕對完美的東西,這種雷達也有不少缺點。脈衝多普勒雷達的致命弱點主要有以下三個方麵:

(一)電子幹擾

(1)速度假目標幹擾

這種樣式的幹擾也叫隨機多普勒幹擾,就是利用複製信號延續時間長的這一特點,讓幹擾程序在一定的空間裏,無中生有,產生多個具有模擬本機或其他速度的假目標,用以迷惑敵方的多普勒雷達。這種幹擾樣式通過在敵方雷達的發射信號上,再隨機疊加一些多普勒頻率,從而使敵方雷達在多普勒域上產生許多類似目標的信號。速度假目標的頻移是通過一種特殊的數控移相器完成的。

(2)速度波門拖引

它是通過連續改變多普勒雷達信號的載波頻率,使多普勒雷達的速度跟蹤波門隨幹擾信號偏移開,最後丟失跟蹤目標。

(3)多普勒噪聲幹擾

這種幹擾也叫高精度的窄帶瞄準式噪聲幹擾。由於脈衝多普勒雷達濾波器帶寬很窄,一般隻有數百赫茲,因此讓幹擾機瞄準多普勒雷達這個窄帶濾波器,使用快速掃描鋸齒波對移相器進行鋸齒形調相,這一調整,就使多普勒雷達無法根據目標速度的差別來發現目標,這就形成了一種完美的對多普勒雷達的搜索功能的幹擾。

(4)距離波門拖引幹擾

這種幹擾就是幹擾脈衝多普勒雷達的跟蹤狀態,讓多普勒雷達丟失跟蹤目標。這種幹擾可以在對敵方雷達信號進行時延(拖距)的同時,再通過變頻進行速度欺騙。

(二)雷達掃描盲區

脈衝多普勒雷達掃瞄範圍並不能達到360°全方位,而是存在大片盲區。以美國F16A裝備的APG-66雷達參數來說,它對雷達波的反射麵積是5米,目標的仰視發現距離為60~90千米,俯視發現距離隻有46~65千米,而它的總探測範圍為:方位×俯仰=120°×120°。

(三)先天不足—多普勒雷達自身的缺陷

(1)多普勒雷達根本無法躲開那些來自地麵的強烈的雜波幹擾,因此可以采用超低空戰術進行躲避。

(2)從原理上講,當目標飛機突然改變了運動方向,使相對速度矢量和對方飛機的運動方向(切向飛行)相垂直,則它相對於雷達的徑向速度為0,多譜勒頻率也就為0,則雷達就根本無法檢測,導致目標脫鎖(注:0頻的雜波可以在雷達載機垂直向下的地麵以近乎鏡麵反射造成)。

多普勒雷達發出陣陣的脈衝雷達波,它的地麵固定目標就會產生回波,回波頻率和雷達的主脈衝電波一致,而運動目標的回波頻率則和地麵目標不一樣,這樣就可以把飛機同地麵背景信號區分開。而像麵所說的突然轉向機動,則可以使雷達把目標機當做地麵回波信號過濾掉,使敵人雷達對自己脫鎖。