高频地波超视距雷达的特点和用途

高频地波超视距雷达的特点和用途 2012-07-19##############2012-07-19#######2#012-07-19######## 33 1 2 曲翠萍 , 李秀峰 ( )1. 海军装备研究院 ,北京 100073; 2. 海军装备部 ,北京 100841 摘 要 :本文论述了高频地波超视距雷达不同于微波雷达的特点及其在军事方面和在民用方面 的用途 。 关键词 :地波超视距雷达 ;特点 ;用途 ( ) 中图分类号 : TN 958. 93 文献标识码 : A 文章编号 : 1009 - 0401 2007 02 - 0001 - 03The characteristics and app lications of HF groundwave OTH radars 1 2QU C u i2ping, L IX iu 2feng ( 1. A cadem y of N ava l A rm am en t, B eijing 100073, C h ina; )2. D epa rtm en t of N ava l A rm am en t, B eijing 100073, C h ina () A b stra c t: The cha rac te ristic s tha t m ake the H F ground wave ove r2the2ho rizon O TH rada rs d iffe ren t from m ic rowave rada rs a re d iscu ssed. B e side s, the app lica tion s of H F groundwave O TH rada rs in m ili2 ta ry and c ivil fie ld s a re p re sen ted. Keyword s: H F ground wave ove r2the2ho rizon rada r; cha rac te ristic; app lica tion 以外的目标 。地波超视距雷达就是利用高频垂直极化 1 引 言 电磁波可沿海面绕射传播 、海水的传播损耗小及速度 高分辨多普勒检测技术的特点实现了对海对空超视距 地波雷达又称表面波雷达 ,是利用高频电磁波沿 探测 。 海面绕射传播来完成超视距探测的雷达 。地波雷达一 2. 2 具有反隐身性能般工作在高频短波频段 ,它采用了先进的高分辨多普 由于高频雷达波长较长 ,现有的飞机隐身技术还 勒检测技术 ,因此能从强海杂波中超视距发现微弱目 无法实现高频波段下隐身 。飞机和舰船目标的电磁波 标 。它通常架设在海岸滩头 ,主要担负对海上目标和 散射特性在高频波段处于瑞利区的后段和谐振区内 , 超低空飞行目标的超视距警戒任务 。由于该技术体制 目标的雷达散射截面不稳定 ,有时会很大 。从理论上的雷达还能测量风速 、风向 、海浪等 级 等海 洋表 面 参 ( ) ,地波雷达具有探测隐身飞机 F2117、F222 等 的 数 ,因此也用于海态遥感 。 2能力 。在微波波 段 , F2117 的 雷 达 散 射 截 面 在 0. 1m 量级 ,在高频短波波段 , F2117、F222飞机的雷达散射截 2 地波超视距雷达的特点 面如图 1所示 ,比微波波段高 1,2个数量级 。 2. 3 具有一定的抗有源有意干扰能力地波超视距雷达工作在高频短波波段 ,工作频率 高频雷达工作的相对带宽很宽 ,可达几个倍频程 ,() 一般是 3 ,30MH z 相 应 的 工 作 波 长 是 10 ,100m 。 敌方的干扰信号不可能在这么宽的频带内对高频雷达 由于工作在高频短波波段 ,它与工作在微波波段的雷 实现全频段的阻塞干扰 。如果敌方采用窄带干扰或扫 达相比有很多不同的特点 。 频干扰 ,高频雷达可采用频率选择的办法避开敌方的 2. 1 实现超视距探测干扰 。因此 ,工作在高频波段的地波雷达具有一定的 由于高频电磁波具有绕射特性 ,可以不受地球曲 率的影响沿海面传播 ,没有视距限制 ,可以探测到视距 抗有源干扰能力 。 2012-07-19##############2012-07-19#######2#012-07-19######## 图 1 F2117、F222雷达散射截面 2. 4 工作的电磁环境复杂 时段的电磁环境数据 。由图可以看出 ,地波雷达在工 在地波雷达工作频段范围内 ,有很多不同类型的 ,不同时间的电磁环境不 作频段内电磁环境的复杂性 用户 ,如广播 、点对点通信 、海上移动通信 、空中移动通 同 ,不同频段的电磁干扰强度不同 。信等 。因此 需要强调的是 ,地波雷达的工作性能受外界电磁环境的 ,微波雷达接收机的内部噪声限制 影响较大 。为了能使地波雷达在恶劣的电磁环境中正 了其作用距离 ,而地波雷达作用距离受制于到达接收 常工作 ,雷达必须连续监测外界的电磁环境 ,不断寻找 机的外部噪声 ,因外部噪声远大于内部噪声 。 外界干扰最小的频率工作 。图 2是某阵地某天在两个 ( ) ( ) a01: 00,02: 00 b13: 00,14: 00 ()图 2 某阵地某天在两个时段的环境噪声强度实测值 带宽 : 200H z 2. 5 工作性能受电离层影响大素变化外 ,还具有平均约 11 年的随太阳黑子周期变化 在地球表面上空 70 ,350 km 高度的空间 ,由于太 的变化 。地波雷达的工作性能受电离层的影响很大 , 而电离层本身是不稳定的 ,因此地波雷达的工作性能 阳和其他宇宙射线的作用 ,大气会发生一定程度的电 不稳定 ,性能相同的地波雷达布置在不同的位置受到 离 ,使 大 气 中 存 在 一 些 自 由 电 子 , 其 密 度 为 106 , 3 1013 /m量级 ,呈不均匀分布 ,我们称之为电离层 。不 电离层干扰的情况不同 。 同波段的电磁波在传播中遇到电离层会呈现一定程度 2. 6 海浪杂波影响大 的折射 ,一般规律为频率愈低 、折射愈强 。 地波雷达的通过海面散射的高 频 电磁 波谱 主 要由 两部 分 组 ()工作机理是高频电磁波沿海面绕射 。 成 :一种是由满足布拉格 B ragg衍射条件的海浪波长 理想的地波雷达的高频电磁波是不应该辐射到电离层 所形成的对称谐振谱峰 ,又称一阶回波 ,它是因高频电 磁波和海浪波之间的相互作用引起共振而产生的能量 的 ,但由于地波雷达的发射和接收天线垂直方向图控 制不理想 ,使部分电磁波辐射到电离层 ,经电离层作用() 最大峰 称一阶 b ragg峰 ,是雷达利用频率域信息的 后变成杂波信号 ,其中一部分能量直接回到雷达接收 重 大 障 碍 之 一 。另 一 种 则 是 比 一 阶 回 波 谱 低 30 , 系统形成杂波干扰 ,另一部分能量反射到海面后再通 45 dB 的二阶回波背景谱 ,它是由小海浪引起的散射回 过地波和天波两种渠道回到雷达接收系统形成杂波干波以及海面波经多次反射后 ,再返回到雷达的回波谱 。 扰 。电离层的电子浓度 ,除了随昼夜 、季节 、纬度等因海浪杂波对地波雷达干扰最突出的表现形式是一 阶 b ragg峰 。一阶 b ragg峰是客观存在的 ,舰船目标若 目标的大小 、形状及姿态 、探测目标的速度 、探测目标 落在 b ragg峰内就会被淹没丢失 。改变雷达的工作频 ,因此雷达性 所在的位置 、电离层干扰等诸多因素有关 率可以改变 b ragg峰的位置 , 就可以探测到被淹没的 能的发挥与雷达工作频率的正确选择有很大的关系 , 舰船目标 ,但可能又会淹没另外速度与 b ragg峰位置 或者说探测不同类型的目标需要用不同的频率 ,或者 相同的目标 。在风浪大的时候 ,海浪杂波的二阶谱电 说用相同的频率不能对所有目标的探测效果都最佳 。 平增高 ,也会影响雷达对目标的检测性能 。地波雷达 在不同工作频率时对应的舰船的盲速曲线 如图 3 所 3 地波超视距雷达的主要用途 示 ,在两条线中间的速度就是落在 b ragg峰内的舰船 的径向速度 ,即在这里所指的盲速 。 由地波超视距雷达的主要特点可知地波雷达在军 事 、民用方面的主要用途 。 3. 1 在军事方面的应用 可突破地球曲率的限制 ,实现远距离大面积 、全高 度探测 。可以探测海上舰船 、飞机 ,特别是低空 、超低 空飞机 。但由于探测舰船和飞机使用的最佳工作频率 不同 ,在同一时刻不能很好地兼顾海空目标的探测 。 从理论上分析 ,地波超视距雷达具有探测隐身飞 ()机 如 F2117、F222等 的能力 ,这是今后它在军事上的 3 地波雷达在不同工作频率时 图 主要用途 。 对应的舰船的盲速曲线 3. 2 在民用方面的应用 2. 7 雷达的反应时间较长 可实现大面积海态遥感 ,可对海浪 、洋流等海洋信 在高频波段 ,由于外部环境干扰噪声较强 ,为了保 息进行测试 。 证地波雷达具有较远的探测能力 ,该雷达必须采用相 地波超视距雷达作为一种海洋遥感的重要手段 , 关积累 ,其积累时间一般为几十秒至几分钟 ,使目标回 已有 30多年的历史 。它可用于海洋表面风 、浪 、流等 波幅度超过不相关的环境噪声 ,确保该雷达对目标的 状态参数的提取 ,还可用于目标探测 。在专属经济区 检测 。通常对空中目标的积累时间是 10 ,20 s, 对海 的监测中 ,地波雷达具有无可比拟的优势 。主要应用 上目标积累时间是几分钟 ; 雷达发现飞机目标到稳定 领域有 : 跟踪给出满足精度要求的数据一般需要 2 ,3m in, 发 ( ) 1 为海洋 、油气作业等海上生产活动提供 现舰船目标到稳定跟踪给出满足精度要求的数据一般 环境参数 ; 需要 15,30m in,因此地波雷达的反应时间较长 ,地波 ( ) 2 为海洋污染监控与防治提供决策依据 ;() 雷达的工作频率 或工作方式 变化的速度不能很快 。( ) 3 为海水养殖及海上渔业生产活动提供服务 ; 2. 8 速度分辨率和速度精度较微波雷达高( ) 4 为海上救生服务 ,为反走私提供信息 ; 因地波雷达的 工 作波 长比 微 波雷 达长 3 个 数 量 ( ) 5 可提高对风暴潮 、台风 、巨浪 、赤潮 、异常水质 级 ,所以地波雷达速度分辨率和速度精度可以做得很 等海洋灾害预报的时效和精度 ; 高 ,有利于检测和识别运动的目标 ,这也是地波雷达探 ( ) 6 为海洋管理 、海洋规划 、海洋功能区划和旅游 测目标的基础 。 资源开发提供依据 ; 2. 9 方位分辨率和距离分辨率及方位精度和距离精 ( ) 7 用于海港码头监控管理 、海洋科学研究等 。度较微波雷达差 (地波超视距雷达受天线口径 受雷达天线阵地的4 结束语 )限制 和信号带宽的限制 , 不容易获得高的方位分辨 率及距离分辨率 。因而雷达探测目标的方位分辨率和 目前 ,世界上已有英国 、俄罗斯 、加拿大 、澳大利亚 距离分辨率及方位精度和距离精度较微波雷达差 。 等国已把地波雷达应用于军事和民用 。高频地波超视 2. 10 地波雷达性能的发挥与雷达工作频率的正确选 距雷达是新技术体制雷达 ,还有许多特点需要我们进 择有很大的关系 一步的研究和认识 。 地波雷达工作频率的选择与外界电磁环境 、探测 Your requestcould not be processed becauseof a configurationerror: "Could not connect to LDAPserver." For assistance,contact your network support team. file:///C|/Users/Administrator/Desktop/新建文本文档.txt 涵盖各行业最丰富完备的资料文献,最前瞻权威的行业动态,是专业人士的不二选择。 file:///C|/Users/Administrator/Desktop/新建文本文档.txt2012/8/26 12:19:58