金永明

（海軍駐上海江南造船（集團(tuán)）有限責(zé)任公司軍事代表室）

0 引言

艦載火控雷達(dá)是一種精密跟蹤雷達(dá)，是一種能將戰(zhàn)術(shù)目標(biāo)跟蹤信息與火炮武器、導(dǎo)彈武器、信息化武器聯(lián)系在一起的雷達(dá)，主要包括導(dǎo)彈制導(dǎo)雷達(dá)和炮瞄雷達(dá)，在雷達(dá)領(lǐng)域和現(xiàn)代艦艇防御系統(tǒng)中占有重要的地位。

1 艦載火控雷達(dá)的發(fā)展

艦載火控雷達(dá)的發(fā)展與目標(biāo)特性的變化、武器系統(tǒng)的發(fā)展、作戰(zhàn)環(huán)境的日益復(fù)雜以及新式作戰(zhàn)方式的生成密切相關(guān)。

為了滿足對(duì)付隱身高速等各類高威脅目標(biāo)、適配新型作戰(zhàn)武器、保證復(fù)雜條件下的目標(biāo)跟蹤能力、支持協(xié)同作戰(zhàn)等方面的需求，未來艦載火控雷達(dá)的戰(zhàn)術(shù)性能發(fā)展呈現(xiàn)出以下4個(gè)趨勢(shì)[1-2]。

1.1 向適應(yīng)三高一低目標(biāo)跟蹤的方向發(fā)展

艦載火控雷達(dá)必須具備抗擊高倍音速、高隱身、高機(jī)動(dòng)、超低空飛行的新一代反艦導(dǎo)彈、反輻射導(dǎo)彈以及垂直攻擊的精確制導(dǎo)炸彈、非對(duì)稱作戰(zhàn)中低小慢目標(biāo)等多樣化威脅手段的能力。

彈道導(dǎo)彈是現(xiàn)代防空系統(tǒng)的重要威脅，由于艦艇易于實(shí)現(xiàn)編隊(duì)式前沿部署，在彈道導(dǎo)彈的上升段就可以完成探測(cè)，進(jìn)而贏得充足的反應(yīng)時(shí)間，故海基反導(dǎo)系統(tǒng)是彈道導(dǎo)彈防御的有效方式。艦載火控雷達(dá)的反導(dǎo)功能需具備精確探測(cè)、跟蹤能力，目標(biāo)識(shí)別能力及摧毀打擊效能評(píng)估能力。

艦載火控雷達(dá)在進(jìn)行低空探測(cè)時(shí)，近海雜波信號(hào)會(huì)嚴(yán)重影響雷達(dá)的探測(cè)能力，其分布形式復(fù)雜多變，較為典型的包括對(duì)數(shù)正態(tài)分布、瑞利分布、K分布、韋布爾分布等，目前主要根據(jù)雜波分布的先驗(yàn)知識(shí)形成先進(jìn)算法以抑制近海雜波,近海雜波抑制已成為艦載火控雷達(dá)實(shí)現(xiàn)低空探測(cè)亟須解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。毋庸置疑，艦載火控雷達(dá)近海強(qiáng)雜波下的作戰(zhàn)能力亟需提高[3]。

1.2 向多功能、多維域、多源綜合化發(fā)展

發(fā)展快速、精準(zhǔn)火控雷達(dá)，搜索、跟蹤、火控解算、制導(dǎo)、識(shí)別、評(píng)估一體化設(shè)計(jì)，發(fā)展具備同時(shí)多任務(wù)、同時(shí)多波束、多功能動(dòng)態(tài)重構(gòu)——即“兩同一重構(gòu)”的多目標(biāo)探測(cè)能力，滿足未來高精度定向能武器、信息化彈藥火炮武器、中近程防空導(dǎo)彈武器等精確打擊武器的需求；利用多維域信息、多源傳感器管理和信息綜合，保證全天候、復(fù)雜電磁環(huán)境下的精密跟蹤能力。

由于艦船的空間有限，故艦載火控雷達(dá)未來發(fā)展趨勢(shì)是集搜索、跟蹤、目標(biāo)指引、火控、制導(dǎo)、識(shí)別等多功能于一體的同時(shí)多任務(wù)、同時(shí)多波束、多功能動(dòng)態(tài)重構(gòu)綜合化電子平臺(tái)。相控陣作為近年來發(fā)展最為迅猛的雷達(dá)技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)以上多功能集成的有效途徑。多功能集成化相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于：易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)資源合理分配調(diào)度、可靠性高、易于實(shí)現(xiàn)共形設(shè)計(jì)、抗干擾性能優(yōu)越等。相控陣技術(shù)與DBF技術(shù)相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)多波束多發(fā)多收、干擾自適應(yīng)置零，從而在實(shí)現(xiàn)多任務(wù)共同進(jìn)行的同時(shí)，大幅度提高雷達(dá)在日益復(fù)雜的電磁環(huán)境下的抗飽和電磁干擾能力，成為相控陣?yán)走_(dá)的發(fā)展方向。

1.3 向提高環(huán)境適應(yīng)性、抗干擾方向發(fā)展

發(fā)展感知海上環(huán)境技術(shù)和目標(biāo)特性技術(shù)，采用動(dòng)態(tài)配置方式調(diào)整工作模式和參數(shù)，適應(yīng)環(huán)境，并對(duì)目標(biāo)進(jìn)行最佳匹配，在復(fù)雜干擾環(huán)境下保證雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的持續(xù)、精密跟蹤，以保證武器的命中概率。

雷達(dá)利用天線向空間輻射高功率發(fā)射信號(hào)，對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行處理從而實(shí)現(xiàn)全天候?qū)崟r(shí)目標(biāo)探測(cè)，敵方對(duì)雷達(dá)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)偵收，由此確定該雷達(dá)的發(fā)射信號(hào)，定位其基地位置，進(jìn)而對(duì)該雷達(dá)實(shí)現(xiàn)人為干擾，甚至是摧毀性打擊。戰(zhàn)爭(zhēng)實(shí)踐表明，獲取準(zhǔn)確的空中情報(bào)信息，關(guān)系到整個(gè)防空作戰(zhàn)的最終勝負(fù)[4]。

1.4 向協(xié)同探測(cè)和協(xié)同武器控制方向發(fā)展

探測(cè)系統(tǒng)的預(yù)警時(shí)間隨著探測(cè)目標(biāo)的隱身技術(shù)和低空突防技術(shù)變的越來越短，艦載火控雷達(dá)系統(tǒng)面對(duì)現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)全方位、高密度的飽和電磁攻擊，其搜索跟蹤功能和火控制導(dǎo)功能只有實(shí)現(xiàn)傳感器至武器的高效互聯(lián)，才能完成作戰(zhàn)任務(wù)。

在協(xié)同作戰(zhàn)方式下，通過多平臺(tái)傳感器協(xié)同探測(cè)，共享擴(kuò)大探測(cè)范圍，可以更快、更可靠、更精確地發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)即打擊能力；火控雷達(dá)數(shù)據(jù)共享，增強(qiáng)對(duì)作戰(zhàn)空間的一致性理解，支持火力協(xié)同打擊功能，網(wǎng)內(nèi)任一火力單元可利用其他單元火控雷達(dá)的數(shù)據(jù)進(jìn)行射擊，以實(shí)施最佳的打擊方案；在干擾條件下，多傳感器的組合可維持戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)圖。

2 艦載火控雷達(dá)的特點(diǎn)

隨著新技術(shù)和新材料的發(fā)展，艦載火控雷達(dá)技術(shù)發(fā)展具有智能化、隱身化、通用化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化等特點(diǎn)。

2.1 智能化

發(fā)展認(rèn)知技術(shù)，對(duì)場(chǎng)景和電磁環(huán)境特征檢測(cè)，通過系統(tǒng)配置來提高雷達(dá)系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境下探測(cè)、跟蹤與識(shí)別目標(biāo)的性能。

雷達(dá)利用多維處理，可以在時(shí)間、頻率、幅度，包括空域和極化域等多域?qū)崿F(xiàn)信號(hào)檢測(cè)、定位，信號(hào)處理系統(tǒng)根據(jù)回波信號(hào)和干擾/雜波信號(hào)在幅度、到達(dá)時(shí)間、方向、極化、多普勒頻率等各方面的差異，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜電磁環(huán)境下的目標(biāo)信息提取，大幅提高系統(tǒng)抗干擾能力。具有成像能力的超寬帶雷達(dá)，利用其對(duì)目標(biāo)散射特性的探測(cè)能力，可大幅提高雷達(dá)目標(biāo)分類識(shí)別能力。此外，利用紅外、可見光、ESM等探測(cè)信息作為雷達(dá)探測(cè)的補(bǔ)充,將以上獲得的信息進(jìn)一步融合，所得到的不同域交叉信息，可明顯提高雷達(dá)在復(fù)雜電磁環(huán)境下提高其檢測(cè)能力[5]。

2.2 隱身化

艦艇平臺(tái)隱身設(shè)計(jì)已成為艦載火控雷達(dá)的發(fā)展趨勢(shì)。眾所周知，天線作為輻射源，直接降低了艦艇平臺(tái)的隱身性能，而現(xiàn)階段艦艇上布置的各類天線大多未考慮與艦體的共形設(shè)計(jì)；另一方面，現(xiàn)階段在役的艦載火控雷達(dá)大多未采用LPI設(shè)計(jì)，其發(fā)射信號(hào)極易被偵收，故提高艦艇平臺(tái)隱身設(shè)計(jì)已成為亟待解決的問題。此外，艦載火控雷達(dá)間、艦載火控雷達(dá)與其它電子系統(tǒng)間的電磁兼容問題已成為制約艦載電子系統(tǒng)作戰(zhàn)效能的關(guān)鍵因素。

現(xiàn)代雷達(dá)隱身化設(shè)計(jì)主要采用與武器平臺(tái)共形技術(shù)和天線隱身技術(shù)，支持武器平臺(tái)和艦體平臺(tái)的隱身設(shè)計(jì)；采用擴(kuò)譜波形和電磁能量控制管理實(shí)現(xiàn)雷達(dá)低截獲（LPI）的射頻隱身；實(shí)現(xiàn)多功能雷達(dá)系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)集搜索、跟蹤、目標(biāo)指引、火控、制導(dǎo)、識(shí)別等多功能于一體的同時(shí)多任務(wù)、同時(shí)多波束、多功能動(dòng)態(tài)重構(gòu)綜合化電子平臺(tái)，從而減少天線的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)系統(tǒng)與作戰(zhàn)平臺(tái)的共形設(shè)計(jì)，從而有效提高艦載電子系統(tǒng)作戰(zhàn)效能。

2.3 通用化

實(shí)現(xiàn)多平臺(tái)、多頻段火控雷達(dá)的通用化、小型化與統(tǒng)一優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其具有較強(qiáng)的多平臺(tái)適裝能力和維護(hù)能力；采用軟件化思想，硬件具有開放性，通過軟件配置使雷達(dá)具有較強(qiáng)的功能擴(kuò)展性。

雷達(dá)系統(tǒng)的發(fā)展依賴于軟件和硬件的同時(shí)發(fā)展，同時(shí)以軟件發(fā)展推動(dòng)硬件的性能提升，以硬件的發(fā)展促進(jìn)軟件的功能優(yōu)化，相互促進(jìn)，加快雷達(dá)技術(shù)的高速發(fā)展。通用化雷達(dá)的特點(diǎn)在于：使雷達(dá)系統(tǒng)具有高度的標(biāo)準(zhǔn)化，可擴(kuò)展，多粒度，解耦合等優(yōu)點(diǎn)；大大縮短研制周期，降低研制成本，減少研制人員；使雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展更加依賴于雷達(dá)相關(guān)技術(shù)，算法本身。

2.4 網(wǎng)絡(luò)化

利用編隊(duì)行動(dòng)的艦艇內(nèi)安置的眾多傳感器可按需求構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)化分布式雷達(dá)系統(tǒng)，用于應(yīng)對(duì)隱身目標(biāo)和電磁干擾，此外，多傳感器融合還可大幅提高探測(cè)精度及對(duì)目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)概率。網(wǎng)絡(luò)化分布式雷達(dá)系統(tǒng)在反隱身平臺(tái)方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，目前隱身飛行器的作用機(jī)理在于依靠縮減鼻錐方向的RCS，該參數(shù)隨收、發(fā)基地角變化而變化,故可以達(dá)到反隱身效果。目前，隨著空間、時(shí)間、相位同步等關(guān)鍵技術(shù)得到突破，網(wǎng)絡(luò)化分布式雷達(dá)技術(shù)在新型雷達(dá)發(fā)展中得到了愈發(fā)廣泛的應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)化分布式雷達(dá)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)級(jí)和信號(hào)級(jí)的融合技術(shù)在近年來也得到了蓬勃發(fā)展：其中數(shù)據(jù)級(jí)融合在降低航跡起始時(shí)間、提高系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)概率、提高航跡精度等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)；信號(hào)級(jí)融合可以大幅度提高雷達(dá)探測(cè)距離。但隨著作戰(zhàn)環(huán)境的日益復(fù)雜，艦載分布式雷達(dá)仍需解決動(dòng)數(shù)據(jù)配準(zhǔn)、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、平臺(tái)同步、濾波估值、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葐栴}。

利用多部雷達(dá)組網(wǎng)協(xié)同工作，網(wǎng)絡(luò)信息綜合分發(fā)、處理和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)空、時(shí)、頻、極化、信息等各種資源的最大化利用效率，提升探測(cè)跟蹤性能，提高抗反輻射導(dǎo)彈和抗干擾的能力，從而提升武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能。

2.5 數(shù)字化

隨著國(guó)內(nèi)外器件水平的不斷發(fā)展與進(jìn)步，數(shù)字化在射頻前端的應(yīng)用愈發(fā)廣泛，在此基礎(chǔ)上的先進(jìn)信息處理技術(shù)和軟件無線電技術(shù)也得到了推廣與應(yīng)用。數(shù)字化雷達(dá)系統(tǒng)可以提高探測(cè)系統(tǒng)對(duì)資源整合利用、自由調(diào)度的能力，并在提高探測(cè)系統(tǒng)的自適應(yīng)抗干擾性能、動(dòng)態(tài)性能、可重構(gòu)性等方面發(fā)揮著重要的作用?，F(xiàn)階段，MIMO、STAP、SIAR等新研技術(shù)在數(shù)字化雷達(dá)系統(tǒng)提高低截獲、抗干擾、反隱身能力方面具有巨大的發(fā)揮空間。目前，SOC、MMCM、 MMIC和ASIC等芯片級(jí)組裝技術(shù)的發(fā)展制約著數(shù)字化雷達(dá)系統(tǒng)的發(fā)展。故進(jìn)一步開展高性能器件的研發(fā)和芯片級(jí)組裝技術(shù)的研究對(duì)于數(shù)字化雷達(dá)系統(tǒng)的發(fā)展至關(guān)重要。

3 艦載火控雷達(dá)技術(shù)展望

現(xiàn)代艦載火控雷達(dá)構(gòu)架呈現(xiàn)為四化：探測(cè)分布化、平臺(tái)一體化、流程智能化、協(xié)同體系化[6]。

（1）探測(cè)分布化

利用艦艇表面空間集成分布式孔徑，多孔徑間進(jìn)行MIMO處理。探測(cè)分布化設(shè)計(jì)可增大孔徑面積，改善可觀測(cè)目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)能力；系統(tǒng)自由度增大，改善系統(tǒng)的抗雜波、抗干擾能力，尤其對(duì)非均勻雜波的抑制能力；并且對(duì)單個(gè)孔徑的增益要求降低，可增加系統(tǒng)的帶寬，有望實(shí)現(xiàn)雷達(dá)、通信、偵察一體化。

（2）平臺(tái)一體化

通過將雷達(dá)與平臺(tái)一體化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)與平臺(tái)設(shè)計(jì)的優(yōu)化權(quán)衡。主要包括以下幾個(gè)方面：利用平臺(tái)表面面積，拓展天線口徑；與艦艇結(jié)構(gòu)一體化，減小整機(jī)重量；與艦艇表面一體化，提高隱身性能。

（3）流程智能化

通過對(duì)目標(biāo)、地理環(huán)境、電磁環(huán)境的自適應(yīng)認(rèn)知，智能地調(diào)整雷達(dá)視場(chǎng)、發(fā)射波形、能量和處理方法。流程智能化具有改善抗干擾和反雜波性能，提高雷達(dá)探測(cè)能力的巨大潛力。

（4）協(xié)同體系化

通過各類數(shù)據(jù)鏈將多個(gè)作戰(zhàn)平臺(tái)鏈接在一起，能夠?qū)崿F(xiàn)各平臺(tái)雷達(dá)之間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，構(gòu)成全方位、立體化、多層次的作戰(zhàn)體系；同時(shí)能夠?qū)崟r(shí)、全面、主動(dòng)獲取探測(cè)區(qū)域的目標(biāo)信息，為各類作戰(zhàn)平臺(tái)武器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)精確打擊提供有力的支持[7]。

未來科技發(fā)展，微系統(tǒng)和光電子將成為推動(dòng)相控陣?yán)走_(dá)變革的兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

以微/納米級(jí)的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)為基礎(chǔ)的微系統(tǒng)技術(shù)，集成了微電子、光電子、微機(jī)電等多種器件。主要優(yōu)勢(shì)在于：應(yīng)用于天線陣面中可確保輕薄化、可重構(gòu)、低成本；應(yīng)用于后端處理可獲取更高的傳輸帶寬和運(yùn)算能力。

微系統(tǒng)技術(shù)在艦載火控雷達(dá)中典型應(yīng)用主要包括：基于 MEMS技術(shù)的各微波芯片可實(shí)現(xiàn)支撐陣列技術(shù)的重構(gòu)化、寬帶化；微系統(tǒng)高密度三維集成技術(shù)實(shí)現(xiàn)天線重量密度級(jí)減小，后端平臺(tái)處理能力量級(jí)提升；寬禁帶半導(dǎo)體技術(shù)提高陣面功率及效率；微納熱控技術(shù)實(shí)現(xiàn)高效率散熱。

光電子技術(shù)在艦載火控雷達(dá)領(lǐng)域的應(yīng)用除了傳統(tǒng)的定時(shí)、控制信號(hào)，特別是大量波束控制信號(hào)與數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸外，在微波領(lǐng)域的應(yīng)用主要特點(diǎn)是：產(chǎn)生更高頻譜純度的信號(hào)，易于實(shí)現(xiàn)大瞬時(shí)帶寬；在陣列寬帶掃描、多波束形成方面的優(yōu)勢(shì)明顯。

在艦載火控雷達(dá)發(fā)射信號(hào)的分配網(wǎng)絡(luò)中，光電子技術(shù)主要用于：簡(jiǎn)化發(fā)射信號(hào)功率分配網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、提高功率分配系統(tǒng)對(duì)溫度變化的穩(wěn)定性、降低對(duì)EMI的響應(yīng)及通道間的信號(hào)串?dāng)_、降低對(duì)大陣列系統(tǒng)的頻蔽/接地要求。

用光纖實(shí)現(xiàn)本振信號(hào)分配網(wǎng)絡(luò)的方式與發(fā)射信號(hào)的分配網(wǎng)絡(luò)相同，由于功率電平較低，更易于實(shí)現(xiàn)、采用光纖實(shí)現(xiàn)接收多波束形成網(wǎng)絡(luò)。故在相控陣?yán)走_(dá)接收陣數(shù)字波束形成網(wǎng)絡(luò)中光電子技術(shù)的應(yīng)用主要在于：本振信號(hào)的功率分配網(wǎng)絡(luò)與傳輸、第二本振信號(hào)與中頻參考信號(hào)的分配網(wǎng)絡(luò)與傳輸[8]。

由于接收信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍較寬，需考慮接收信號(hào)通道中光纖傳輸?shù)膭?dòng)態(tài)范圍。實(shí)現(xiàn)該動(dòng)態(tài)范圍，主要采用以下兩種方式：利用光纖延時(shí)線取代微波移相器實(shí)現(xiàn)雷達(dá)信號(hào)的相位轉(zhuǎn)換；利用光纖實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)延時(shí)線，解決天線陣瞬時(shí)寬帶信號(hào)工作能力問題。

4 總結(jié)

我國(guó)相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)階段已達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，目前艦載火控雷達(dá)基本可完成空海遠(yuǎn)中近程作戰(zhàn)任務(wù)。亟待發(fā)展的新一代艦載火控雷達(dá)應(yīng)根據(jù)國(guó)際新型號(hào)雷達(dá)的關(guān)鍵技術(shù)，廣泛吸收相關(guān)學(xué)科的最新研究成果，加強(qiáng)多功能雷達(dá)系統(tǒng)一體化技術(shù)的研究，提高雷達(dá)低截獲性能，加強(qiáng)雷達(dá)抗有源、無源干擾能力，普及應(yīng)用新型半導(dǎo)體技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)。我國(guó)艦載火控雷達(dá)未來發(fā)展重點(diǎn)在于進(jìn)一步提升自主創(chuàng)新能力，實(shí)現(xiàn)探測(cè)分布化、平臺(tái)一體化、流程智能化、協(xié)同體系化，重點(diǎn)解決多任務(wù)下的資源整合、復(fù)雜電磁作戰(zhàn)環(huán)境下的抗雜波和干擾、近地海高/低速小目標(biāo)檢測(cè)、雷達(dá)隱身、智能化識(shí)別等問題，從而有效提升艦載火控雷達(dá)在日益復(fù)雜電磁作戰(zhàn)環(huán)境下的工作效能。

[1]李可達(dá).現(xiàn)代雷達(dá)基本抗干擾技術(shù)[J].航天電子對(duì)抗,2004,20(2):15-19.

[2]蔣勇.黃雙華搜索雷達(dá)抗干擾效果評(píng)估[J].艦船電子工程,2005,25(3):113-116.

[3]陳德煌,陳萬美.F-22戰(zhàn)斗機(jī)的綜合航空電子系統(tǒng)[J].電光與控制,2003,10(1):50-53.

[4]呂連元,龔金楦.綜合電子戰(zhàn)系統(tǒng)[C].北京:電子科學(xué)院,1994.

[5]張錫祥.新體制雷達(dá)的對(duì)抗與發(fā)展及其干擾統(tǒng)一方程[C].航天電子信息配套發(fā)展戰(zhàn)略論壇論文集,2005.

[6]張光義.相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2006.

[7]張明友.數(shù)字陣列雷達(dá)和軟件化雷達(dá)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2008.

[8]楊小牛,樓才義,徐建良.軟件無線電原理與應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2001.