第10章 高频超视距雷达简介

微波超视距雷达原理一、引言微波超视距雷达是一种广泛应用于军事和民用领域的雷达系统，它利用微波信号进行目标探测和跟踪。

本文将介绍微波超视距雷达的原理和工作过程。

二、微波超视距雷达的原理微波超视距雷达是一种利用微波信号进行目标探测和跟踪的雷达系统。

其原理基于微波信号的传播特性和目标散射信号的特征。

1. 微波信号的传播特性微波信号具有较高的频率和较短的波长，能够在大气中传播较远的距离。

微波信号的传播损耗较小，能够穿透一定厚度的云层和大气层，适合用于远距离目标探测。

2. 目标散射信号的特征目标散射信号是目标表面反射回来的微波信号。

目标散射信号的强度和目标的形状、大小、材料特性等因素有关。

微波超视距雷达通过接收和分析目标散射信号，可以获取目标的位置、速度、距离等信息。

三、微波超视距雷达的工作过程微波超视距雷达的工作过程可以分为发射、接收和信号处理三个步骤。

1. 发射微波超视距雷达通过发射天线向目标发送微波信号。

发射天线通常会采用定向天线，以集中发射信号的能量，增加信号的强度和距离。

2. 接收微波超视距雷达通过接收天线接收目标散射回来的微波信号。

接收天线通常会采用定向天线，以增强对目标散射信号的接收能力。

3. 信号处理微波超视距雷达通过对接收到的目标散射信号进行分析和处理，提取目标的特征信息。

信号处理的方法包括滤波、放大、频谱分析等。

四、微波超视距雷达的应用微波超视距雷达广泛应用于军事和民用领域，具有以下几个方面的应用：1. 军事侦察微波超视距雷达可以用于军事侦察，实时监测敌方目标的位置、速度和距离等信息。

通过微波超视距雷达的应用，可以提供军事指挥部门的战场态势判断，为军事行动提供依据。

2. 空中交通管理微波超视距雷达可以用于空中交通管理，实时监测飞机的位置和速度等信息。

通过微波超视距雷达的应用，可以提供飞行控制中心的空中交通监控，确保飞机的安全飞行。

3. 气象预警微波超视距雷达可以用于气象预警，实时监测天气变化和气象灾害等情况。

高频地波雷达简介/home.php?mod=space&uid=39338&do=blog&view=m e&from=space&page=1一、概述高频地波雷达(HF Surface Wave Radar，简称HFSWR)作为一种新兴的海洋监测技术，具有超视距、大范围、全天候以及低成本等优点，被认为是一种能实现对各国专属经济区(EEZ)监测进行有效监测的高科技手段。

各临海发达国家均进行了研发投入，并实施了多年的对比验证和应用示范。

高频地波雷达利用短波（3～30MHz）在导电海洋表面绕射传播衰减小的特点，采用垂直极化天线(所谓天线的极化，就是指天线辐射时形成的电场强度方向。

当电场强度方向垂直于地面时，此电波就称为垂直极化波；当电场强度方向平行于地面时，此电波就称为水平极化波。

)辐射电波，能超视距探测海平面视线以下出现的舰船、飞机、冰山和导弹等运动目标，作用距离可达300km以上。

同时，高频地波雷达利用海洋表面对高频电磁波的一阶散射和二阶散射机制，可以从雷达回波中提取风场、浪场、流场等海况信息，实现对海洋环境大范围、高精度和全天候的实时监测。

高频地波超视距雷达的工作原理（R1为视距，R2为雷达作用距离）在军事应用领域，地波超视距雷达的工作波长和电波传播特性决定其具有独特的性能优势（相对于微波雷达而言）：（1）作用距离远（300～400km）；（2）极强的反隐身能力；（3）抗低空突防；（4）抗反辐射导弹，等等。

在海洋环境监测领域，地波超视距雷达具有覆盖范围大、全天候、实时性好、功能多、性价比高等特点，在气象预报、防灾减灾、航运、渔业、污染监测、资源开发、海上救援、海洋工程、海洋科学研究等方面有广泛的应用前景。

高频地波雷达应用示意图由于其独特的性能优势及应用前景，许多临海发达国家竞相研制、购置和部署地波超视距雷达，以抵御现代战争的威胁并满足海洋开发与研究的需要。

摘要：文章简要介绍了雷达技术发展简史和雷达技术在现代国防中的地位和作用，简述了几种先进雷达的体制和技术的基本原理以及国外的先进雷达应用情况，提出了现代战争下雷达技术发展展望。

0 前言雷达(Radar)是英文“Radio Detection and Ranging”缩写的译音,意思是无线电检测和定位。

近年来更广义的Radar的定义为:利用电磁波对目标检测/定位/跟踪/成像/识别。

雷达是战争中关键的侦察系统之一,它提供的信息是决策的主要基础。

雷达可用于战区侦察,也可用于战场侦察。

装有雷达导引头的导弹、灵巧炸弹能精确地、有效地杀伤目标。

在反洲际弹道导弹系统，反战术弹道导弹系统中，雷达是主要的探测器。

雷达技术在导航、海洋、气象、环境、农业、森林、资源勘测、走私检查等方面都起到了重要作用。

下面简要叙述雷达技术发展简史。

雷达技术首先在美国应用成功。

美国在1922年利用连续波干涉雷达检测到木船，1933年6月利用连续波干涉雷达首次检测到飞机。

该种雷达不能测距。

1934年美国海军开始发展脉冲雷达。

英国于1935年开始研究脉冲雷达，1937年4月成功验证了CH（Chain Home）雷达站，1938年大量的CH雷达站投入运行。

英国于1939年发展飞机截击雷达。

1940年由英国设计的10cm波长的磁控管由美国生产。

磁控管的发展是实现微波雷达的最重要的贡献。

1940年11月，美国开发微波雷达，在二次世界大战末期生产出了10cm的SCR-584炮瞄雷达，使高射炮命中率提高了十倍。

二战中，俄、法、德、意、日等国都独立发展了雷达技术。

但除美国、英国外，雷达频率都不超过600MHz。

二战中，由于雷达的很大作用，产生了对雷达的电子对抗。

研制了大量的对雷达的电子侦察与干扰设备，并成立了反雷达特种部队。

二战后，特别是五、六十年代，由于航空航天技术的飞速发展，用雷达探测飞机、导弹、卫星、以及反洲际弹道导弹的需要，对雷达提出了远距离、高精度、高分辨率及多目标测量的要求，雷达进入蓬勃发展阶段，解决了一系列关键性问题：脉冲压缩技术、单脉冲雷达技术、微波高功率管、脉冲多卜勒雷达、微波接收机低噪声放大器（低噪声行波管、量子、参量、隧首二极管放大器等）、相控阵雷达。

什么是超视距雷达？有多厉害？哪几个国家掌握？
就是可以看到地平线以外地方的雷达
超是超过的意思，并不是超级厉害的意思。

更直接描述这种雷达的叫法叫做“天波雷达”。

我们都知道地球是一个球体，那么如果在地球上一个较低的海拔高度设置一部雷达，那么沿着直线传播的电磁波就完全不能看到地平线之外的物体了。

这样雷达的作用范围就很短了。

幸好，地球的大气结构中由于太阳辐射产生了电离层（Ionosphere）。

电离层是可以反射电磁波的，利用这个特性我们就可以探测使雷达波拐个弯探测到地平线之外的部分。

因此，就有了超视距雷达（Skywave OTH radar）这里的OTH是Over-the-horizon 超（跨、越）过地平线的意思。

由于电离层并不是反射所有电磁波，只能反射1.6-30MHz兆赫的短波，波长10-187米因此，超视距雷达的天线都被做得十分巨大。

因为大了，就很难转动，因此大部分超视距雷达就成了一大片的雷达阵列。

早期使用超视距雷达其实就是为了导弹预警，由于能跨过地平线，因此可以更早的发现打过来的弹道导弹。

因此美国和苏联的超视距雷达也就都对着对方的方向日夜不停的开机。

这样也就形成了几个著名的雷达阵列。

但随着冷战的结束，这些超视距雷达阵列也就基本上不怎么使用了。

取而代之的是民用的超视距雷达，用来监测民用飞机的飞行。

现在大量的民航飞机飞行数据其实都是靠超视距雷达来监测的。

所以目前超视距雷达其实还是很多的。

至于制造难度，并不难，科技水平中等以上的国家都可以自己做出来的。

总第172期2008年第10期舰船电子工程Ship Electronic Enginee ring Vol.28No.10119　高频超视距雷达频域脉压系统的设计3宋猛刚1)　方　锋2)　周　沫1)(海军工程大学海洋电磁传播研究所1)　武汉　430033)(92985部队2)　厦门　361000)摘　要　高频超视距雷达是目前世界上研究很多的一种雷达,具有探测距离远,抗干扰能力强,抗隐身等特点,通常采用大时宽带宽信号。

脉冲压缩是现代雷达普遍采用的一种信号处理方式。

通过探讨运用多通道频域脉压技术解决大时宽相位编码信号的雷达系统由于脉冲压缩处理而造成运动目标检测性能下降的问题,在分析频域脉压原理和旁瓣抑制原理的基础上给出了多通道频域脉压实现框图。

关键词　高频超视距雷达;多通道频域脉压;脉冲压缩;相位编码;旁瓣抑制中图分类号　TN958.93Desi gn of Hi gh 2f requency Over 2t he 2horizon Radar πs Pulse Comp ression Syst em in Multicha nnel FrequencySong Me nggang 1)　Fa ng Fe ng 2)　Zhou M o 1)(Elect roma gnetism Institute of Ocean ,Navy Univer sity of Enginee ring 1),Wuhan 430033)(NO.92985Troop s of PL A 2),X iamen 361000)Abs tra ct Now people put a new premi um on high 2f requency over 2the 2horizo n ra dar πs re search because of it s ma ny a d 2va ntage s in detection ra nge ,anti 2ja mming a nd anti 2stealth .High 2fre que ncy over 2t he 2ho rizon Radar usually adopts a wide time 2bandwidth signal .A method of signal process tha t mo der n rada rs adopt gene rally is the p ulse compression.It is dis 2cussed emphatically in the article tha t how to make use of multic hannel f requency domain to resolve a problem.The problem is that mea suring pe rfor ma nce of moving ta rget will fall down beca use of t he p ulse compression p rocess in a rada r system which a dopt s wide time 2ba ndwidth pro duct.G ive the block dia gra m of t he multic hannel f requency domain pulse comp ression syste m based on t he analyse of f requency domain p ulse compre ssion a nd side 2lobe supp ression.Ke y w ords high 2f requency over 2the 2horizon ra dar ,multichannel f requenc y domain p ulse co mpre ssion ,p ulse co mpre s 2sion ,p hase code ,side 2lo be suppressionClass N umber TN958.931　引言脉冲压缩技术是现代雷达普遍采用的一种信号处理方式,采用脉冲压缩技术的雷达信号形式主要有线性调频、相位编码和非线性调频信号等。

超视距雷达背景资料：超视距雷达(OTH)，也称为超地平线雷达。

它利用电磁波在电离层与地面之间的反射或电磁波在地球表面的绕射来探测目标。

OTH雷达一般工作在短波波段，工作频率为3～30MHz。

这种雷达最重要的优点是不受地球曲率的限制，从电离层（高度80～360km）到地（海）表面全高度地探测空中（飞机、导弹）和海面目标（各种舰船）。

该雷达探测距离远（800～3500km）、覆盖面积大（单部雷达60°方位扇区可达560万平方千米），具有天然抗低空突防、抗隐身飞行器、抗反辐射导弹等优点。

它主要用于战略预警及远程战术警戒情报雷达系统，能以最经济的手段，最高的效费比实现对境外远程目标的早期预警，使国土防空（海）的预警时间提高到小时量级。

目前，世界上拥有先进雷达技术的国家，如美国、俄罗斯、澳大利亚、英国、法国、日本等，都先后研制和部署了OTH雷达系统。

美国空军对东海岸超视距雷达AN/FPS-118的验证过程中，该雷达不仅能发现3335.4千米(1800海里)以外的巡航导弹，而且能在大部分时间跟踪它们。

这些巡航导弹的RCS(雷达散射截面积)小于B-2轰炸机，但高于F-117A隐身战斗机。

该超视距雷达还能跟踪波多黎各岛上空飞行的长度只有4.3m的私人飞机。

超视距雷达能探测远距离的舰船。

ROTHR的试验结果表明，该雷达系统在一个特定的区域里对目标的探测和跟踪能力超过了海军的规定指标，它成功地跟踪了某一海域的25艘舰船中的24艘，而且对另一艘也能勉强跟踪。

苏联从1976年就研制出了OTH雷达，主要作用是作为第二层战略预警系统(预警卫星为第一层战略预警系统)。

苏联超视距雷达的工作频率为4～30MHz(一说为5～22MHz)，其发射波形为大功率脉冲串，脉冲重复频率为10.5Hz，脉冲宽度小于2ms，发射功率为20～40mW。

据称，苏联的OTH雷达可能采用了多站技术。

俄罗斯的新OTH—B系统采用了天波—地波联合工作体制。

雷达简介及分类雷达简介及分类英⽂中的“radar”（雷达）⼀词来源于缩略语（RADAR），表⽰“radio detection and ranging”（⽆线电检测与测距）。

现如今，由于它已经成为⼀项⾮常⼴泛实⽤的技术，“radar”⼀词也变成⼀个标准的英⽂名词。

它是利⽤⽬标对电磁波的散射来发现，探测、识别各种⽬标，测定⽬标坐标和其它情报的装置。

在现代军事和⽣产中，雷达的作⽤越来越显⽰其重要性，特别是第⼆次世界⼤战，英国空军和纳粹德国空军的“不列颠”空战，使雷达的重要性显露的⾮常清楚。

雷达由天线系统、发射装置、接收装置、防⼲扰设备、显⽰器、信号处理器、电源等组成。

其中，天线是雷达实现⼤空域、多功能、多⽬标的技术关键之⼀；信号处理器是雷达具有多功能能⼒的核⼼组件之⼀。

雷达的分类：雷达种类很多，分类⽅法也很复杂，以下列举部分分类⽅法：（1）按定位⽅法可分为：有源雷达、半有源雷达和⽆源雷达。

（2）按装设地点可分为；地⾯雷达、舰载雷达、航空雷达、卫星雷达等。

（3）按辐射种类（雷达信号形式）可分为：脉冲雷达和连续波雷达、脉部压缩雷达和频率捷变雷达等。

（4）按照⾓跟踪⽅式可分为：单脉冲雷达、圆锥扫描雷达和隐蔽圆锥扫描雷达等。

（5）按⼯作频段可分为：⽶波雷达、分⽶波雷达、厘⽶波雷达和其它波段雷达、超视距雷达、微波雷达、毫⽶波雷达以及激光雷达等。

（6）按照⽬标测量参数可分为：测⾼雷达、⼆坐标雷达、三坐标雷达和故我识对雷达、多站雷达等。

（7）按照天线扫描⽅式可分为：分为机械扫描雷达、相控阵雷达等。

（8）按照雷达采⽤的技术和信号处理的⽅式可分为：相参积累和⾮相参积累、动⽬标显⽰、动⽬标检测、脉冲多普勒雷达、合成孔径雷达、边扫描边跟踪雷达。

(9)按⽤途可分为：空中监视雷达（如远程预警、地⾯控制的拦截等）、空间和导航监视雷达（弹道导弹告警、卫星监视等）、表⾯搜索和战场监视雷达（地⾯测绘、港⼝和航道控制）、跟踪和制导雷达（表⾯⽕控、弹道制导等）、⽓象雷达（降⾬和风的观测和预测等）、天⽂和⼤地测量雷达（⾏星观测等）.见：【雷达系统】（张明友、汪学刚）; Skolink.【introduction to radar symtems(third edition)】.McGram-Hill Book .。

第1章雷达概论Merrill I. Skolnik1.1 雷达描述雷达的基本概念相对简单，但在许多场合下它的实现并不容易。

它以辐射电磁能量并检测反射体（目标）反射的回波的方式工作。

回波信号的特性提供有关目标的信息。

通过测量辐射能量传播到目标并返回的时间可得到目标的距离。

目标的方位通过方向性天线（具有窄波束的天线）测量回波信号的到达角来确定。

如果是动目标，雷达能推导出目标的轨迹或航迹,并能预测它未来的位置。

动目标的多普勒效应使接收的回波信号产生频移，因而即使固定回波信号幅度比动目标回波信号幅度大多个数量级时，雷达也可根据频移将希望检测的动目标（如飞机）和不希望的固定目标（如地杂波和海杂波）区分开。

当雷达具有足够高的分辨力时，它能识别目标尺寸和形状的某些特性。

雷达可在距离上、角度上或这两方面都获得分辨力。

距离分辨力要求雷达具有大的带宽，角度分辨力要求大的电尺寸雷达天线。

在横向尺度上，雷达获得的分辨力通常不如其在距离上获得的分辨力高。

但是当目标的各个部分与雷达间存在相对运动时，可运用多普勒频率固有的分辨力来分辨目标的横向尺寸。

虽然人们通常认为SAR是通过在存储器中存储接收到的信号，从而产生大的“合成”天线，但是用于成像（如地形成像）的合成孔径雷达在横向尺度上获得的分辨力仍可解释为，是由于利用了多普勒频率分辨力的结果。

这两种观点（多普勒分辨力和合成天线）是等效的。

展望用于目标成像的ISAR所能得到的横向分辨力的途径，理所当然应该是多普勒频率分辨力。

雷达是一种有源装置，它有自己的发射机而不像大多数光学和红外传感器那样依赖于外界的辐射。

在任何气象条件下，雷达都能探测或远或近的小目标，并精确测量它们的距离，这是雷达和其他传感器相比具有的主要优势。

雷达原理已在几兆赫兹（高频或电磁频谱的高频端）到远在光谱区外（激光雷达）的频率范围内得到应用。

这范围内的频率比高达109:1。

在如此宽的频率范围内，为实现雷达功能而应用的具体技术差别巨大，但是基本原理是相同的。