机载预警雷达的发展与技术分析

许璟瑜 许晓东 樊纲旗

摘要：机载预警雷达是一种应用于预警机中的雷达控制系统装置，可以对空中和海上的目标进行搜索、跟踪与监视，还可以引导和指挥己方飞机开展作战任务，在军事领域发挥了很大的作用。为了不断提升军事战斗力，就要逐步强化预警机的技术发展质量。本文首先浅谈了机载预警雷达的发展状况，之后探究了机载预警雷达所面临的问题，并分析了其今后的技术发展趋势。

关键词：预警机;机载预警雷达;技术发展趋势

引言：将雷达装置装配到预警机上，这种雷达就称为机载预警雷达。与地面雷达相比，这种雷达装置可以消除雷达盲区，拓宽探测的范围，为防空系统提供更好的预警服务，有着布防灵活、生存能力强以及机动性强的优势。但这种机械预警雷达的技术难度较高，可以实现自主研制的国家少之又少，未来，机载预警雷达不仅要拥有很强的飞行性能，还有具备良好的隐身性能等其他能力，现代高技术信息化战争对其技术发展提出了更高的要求。

1机载预警雷达的发展阶段

预警机发展到今天，已经有了几十年历史，世界上的第一架预警机于上世纪四十年代中期开始服役，开启了雷达装置在军事领域中的崭新发展阶段。经过几十年的发展，预警机已经从原本单纯的空中雷达站逐渐转变为了一种具备多元化功能的空中指控平台，其中的一项最关键的传感器就是机载预警雷达，机载预警雷达可以划分为三个发展阶段，具体如下。

上世纪四十年代中期到七十年代初期可以划分为机载预警雷达发展的第一个阶段，这个阶段的技术特征表现为常规脉冲体制，预警雷达装置发展的目标主要为提升搭载预警雷达装置的预警机的飞行高度，从而提升其对飞行高度较低的目标的探测视距。尽管这一时期的预警雷达装置使用的是常规的脉冲体制，但已经具备了探测海面上的低空飞行目标的能力，并能够实现跟踪，所以，该阶段的预警机主要在海军领域中使用，并且通常需要大型搭载设施作为平台支持，正因如此，预警机的规模一般较小，也很难飞行到较高的高度。尽管该阶段的机载预警雷达只是在预警机上将地面雷达进行简单的集成，抵抗杂波干扰的能力弱，并且探测的范围也不够广阔，但是它也体现出了雷达装置在军事领域中得到了全新的应用与发展。

上世纪七十年代初期到九十年代初期，是机载预警雷达发展的第二个阶段，这个阶段的技术特征主要为脉冲多普勒体制，该阶段致力于不断扩大预警机装备的规模，但与此同时，却急剧压缩预警机的型号数量。多年来，为了与实际的军事任务需求相匹配，机载预警雷达的型号也在不断地优化，预警机装备发展的一项重要途径就是提升各种装备对环境和任务需求的适应性。该阶段的机载预警雷达拥有了可以在陆地上空展开探测工作的能力，使预警机从海军领域延伸到了空军领域，空军领域的预警机不需要大型搭载设施的支持，并且预警机的上升高度和探测的范围都有了很大的提升[1]。

上世纪90年代初期至今，是机载预警雷达发展的第三个阶段，其技术特征表现为有源相控阵体制被广泛的应用，这在很大程度上增强了机载预警雷达执行军事任务时的适用性，一方面，这种体制可以延伸探测目标的距离，另一方面，还可以更好的对高机动目标进行跟踪。在这一阶段，预警机中的其他系统与机载预警雷达之间联系的更加紧密，以此来改善雷达获取情报存在的缺陷，更好的适应了军事任务的需要，对于战场的形势以及系统的能够获取的情报都有了更好的感知。

2国外机载预警雷达的发展现状

机载预警雷达运行的基本任务是，在杂波较为严重的环境之下，对于一些非己方的目标进行探测、观测以及跟踪等。对于一个机载预警雷达的性能进行评估时，其技术水平的判定是由多方面的判定标准决定的，通常情况下，这些标准包括对目标的探测能力、抵抗杂波干扰的能力、抵抗其他因素干扰的能力以及对于探测到的目标的跟踪能力。优化机载预警雷达的运行水平以提升军事实力的本质就是对上述提到的几项评判标准进行强化的过程。现阶段，对于机载预警雷达的先进程度并没有设定出一个准确的评估标准，一般情况下，是由天线形式的发展状况以及反杂波体制的发展状况进行判定的。

2.1天线形式的发展

随着科学技术水平不断向前迈进，各种事物的发展都迎来了更好的契机，在这之中，有源T/R组件正在逐漸向功能多元化、轻质以及高效的角度转型，在机载预警雷达系统中的应用也越来越广泛。机载平台的特征和军事任务的需求是机载预警雷达在选择天线类型方面的风向标，CLBAS天线、无源阵列天线以及有源相控天线等几种类型的天线在未来发展的进程中，会呈现出一种相互依存、共同合作的发展局面[2]。

2.2反杂波体制的发展

反杂波体制经历了一个多时段的演变历程，具体将可以分为以下三个时段，第一个时段，动目标显示体制，也可以称之为动目标探测体制;第二个时段，脉冲多普勒体制;第三个时段，空时自适应处理体制。现阶段，反杂波体制正在向多维联合自适应处理体制的方向不断发展。上述内容中提到的反杂波体制的第一个时段，即动目标显示体制，其应用到的是一种低脉冲重复频率的波形，杂波遍布到多普勒域的每一个角落，这种模式通常是在杂波相对较弱的海上军事作业中被高频率的使用，E-2C APS-145雷达是其中一种较为典型的类型。在多普勒域较为清晰的区域内，一般是以脉冲多普勒体制为主，脉冲多普勒体制在这个区段内对于目标的探测能力较强，在杂波较强的情况下应用脉冲多普勒体制也能够取得较为良好的效果，在杂波较强的情况下，其中较为典型的雷达类型为E-3A APY1/2。不过，由于在空间中的自由度不够充足，脉冲多普勒体制只能借助和波束开展相关的探测工作，其探测能力会在一定程度上受到来自副瓣杂波的干扰。20世纪末期，对于空时自适应处理体制，雷达领域对其进行了深入的研究，将大量的自由度导入其中，与此同时，借助杂波空时耦合属性作为发展的支撑力量，这种体制可以沿着干扰带和杂波脊，构建出一个凹口，从而具备了极强的抗干扰能力与抗杂波能力。

3机载预警雷达面临的技术问题

3.1隐身技术

机载预警雷达的探测范围和距离以及预警的时间一定要十分充足。以某机载预警雷达装置为例，当搭载这种机载预警雷达装置的预警机处在9600米的空中时，对于探测巡航导弹目标的距离可以达到300公里以上，探测战斗机目标的距离则更广，而对于一些大型的目标，其探测距离会达到更远。由此可见，这种机载预警雷达装置对于巡航导弹、战斗机以及高空轰炸机等多种类型的目标的探测距离都是符合要求的。伴随着科学技术的不断发展，隐身技术也在逐渐完善与进步，一些需要被探测的目标在这样的技术条件下，其本身的前视RCS也在逐渐的缩小，因此，这些目标被探测到的可能性也会相应的降低，这为机载预警雷达的检测工作以及提供的预警服务带来了很大的困难，一些机载预警雷达在实际的应用中，其检测敌机的能力正在被无形的削弱。基于此，我们可以意识到，在未来机载预警雷达技术发展的历程中，强化其反隐身能力是一项需要攻克的难点，也是接下来增强机载预警雷达探测能力的首要任务。

3.2干扰

科学技术的不断发展也催生出了许多种新技术的出现，在这之中，产生出了一种电子干扰技术，并且这种技术还在逐步向前发展。该技术的出现与发展，对机载预警雷达的检测与预警工作带来了很大的负面影响，机载预警雷达将会棉铃更多的干扰条件，并且这些条件较为复杂，解决起来存在很高的难度，也更加难以控制，这些干扰条件通常以欺骗性干扰和压制性干扰为主要的干扰形式。另外，机载预警雷达在实际开展探测工作的过程中，还会在一定程度上受到其运行环境的干扰，这种干扰通常是无意识的，例如各种同频通信设备和同频雷达设备所发射出的辐射信号等，这些无意的干扰条件也会对机载预警雷达的运行效率和探测能力造成比较明显的负面影响[3]。

4未来机载预警雷达的技术发展趋势

4.1反隐身

一般来说，隐身目标的RCS与常规目标相比较而言，是相对较小的，隐身目标的RCS减小会导致雷达装置探测的范围缩小、距离缩短。为了解决这个问题，较为有效的一种手段就是实现雷达威慑能力的提高，也就是增加功率孔直径。功率孔直径的增加可以通过以下两种方法，第一，增加发射机的功率;第二，增加天线孔直径。不过在实际的发展中，供电能力以及空间因素会对机载预警雷达造成一定的限制，为增加发射机功率和天线孔直径带来了很多困难。

当发射机的功率与天线孔直径已经确定时，就可以通过使用较高水平的信号处理算法的方式来提升雷达的威慑力。例如，可以借助检测前跟踪的手段来增强机载预警雷达检测隐身目标的能力。除此之外，当处于一种信噪比较低的情况下，检测前跟踪技术还可以对需要被检测的目标进行严密的跟踪，并且这种跟踪能够持续一整个过程。与此同时，将合理利用能量作为出发点，在检测之后再对目标进行跟踪，借助的是非相参积累和脉冲串相参积累，这两种能量积累的方式都只能单纯的积累每一次扫描脉冲串之间的能量，而在检测之前就对目标进行跟踪不仅可以积累每一次扫描脉冲串之间的能量，还能够将扫描间的能量进行积累，从而实现机载预警雷达对隐身目标探测范围的扩大以及距离的延长，增强了机载雷达装置的探测能力，提供了更优质的预警服务。

4.2抗干扰

现阶段，军事领域中所使用到的机载预警雷达采用的基本是脉冲压缩加PD体制，这种形式的体制具备一定的抵抗噪声干扰能力。一个典型的PD 雷达，如果它相干处理的时间间隔范围在5毫秒到20毫秒之间，脉冲的重复频率为10kHz到100kHz之间，那么我们就可以借助计算的方式，得出一个实际的数值，用以体现抵抗噪声干扰的具体程度。上述情况的雷达装置的相干处理增益为17dB到43dB之间，即这种PD雷达装置对于噪声干扰有17dB到43dB的处理增益[4]。机载预警雷达能够发射脉冲压缩波形，借助与滤波进行匹配的方式，也可以在一定程度上增加信噪比，从而降低噪声因素对其造成的影响，达到很好的抗干扰效果。另外，还可以通过增加宽带接收通道的手段，来对干扰信号分布的频谱进行解析，再从中选择出干扰程度较小的频段，开展探测工作，其具体流程如下图所示。同时，还可以分析干扰信号的视频特性，从而设计出可以与干扰信号达到最恰当正交性的雷达信号，接收与接收之后再进行处理也会更加的容易，这种技术可以叫做环境敏感智能化雷达技术。除此之外，还可以通过设计出一种双平台或多平台的雷达系统，来实现抗干扰的目的。

总结：综上所述，作为一种重要的军事战略型装备，机载预警雷达受到了极大地重视，并且这项技术正在不断地进步。就当前国际上现存的几种预警机的发展情况而言，机载预警雷达仍旧处在一个逐渐完善与优化的过程中，并且随着隐身战斗机的发展，预警机的发展历程将会面临着更大的挑战。技术人员在设计雷达系统时，一定要树立先进的意识，运用科学的经验和发展理念，不断优化机载预警雷达的性能，保证军事战斗力的提升。

参考文献：

[1]石嘉晖.机载预警雷达的发展与技术分析[J].数字通信世界，2018（07）：104.

[2]张启明，杨觐源，徐俣强.机载雷达技术的發展现状及趋势[J].中国战略新兴产业，2018（40）：131.

[3]赵为伟，宋晓伟.机载雷达技术的发展现状及趋势[J].电子科技，2018，31（01）：79-82.

[4]陈小龙，张海，孙嘉辰，黄勇.机载预警雷达网络化协同探测模式及性能分析[J].太赫兹科学与电子信息学报，2020，18（02）：215-221.