什么是超视距雷达?

[拼音]：chaoshiju leida

[外文]：over-the -horizon radar

工作在短波波段，能监视地平线以下目标的地面雷达。按电磁波传播方式，超视距雷达分为天波超视距雷达和地波超视距雷达两类。利用电离层折射的称为天波超视距雷达，它又分为前向散射型和后向散射型两种;利用地球表面绕射的称为地波超视距雷达。天波前向散射雷达的接收站和发射站相距几千公里，利用目标对电离层的扰动来探测目标，必须多站配置才能求得目标距离。这种雷达虽然比较简单但性能有限，已极少采用。天波后向散射雷达和地波超视距雷达的接收站和发射站位于邻近的地点。利用目标后向散射原理探测目标，可探测和跟踪飞机、导d和船只等，也可遥测海面状态。这种雷达能提供目标方位、距离和径向速度。天波后向散射雷达能探测地面距离为 900～3500公里的低空目标。地波超视距雷达必须架在海岸边，以减小传播损耗，对飞机的作用距离可达200～400公里。天波后向散射型是超视距雷达研究和发展的重点。

超视距雷达概念始于40年代后期。1961年，美国的“麦德雷”雷达利用脉冲多普勒体制，用磁鼓作为相干回波存储器，探测到地平线以下的飞机，从体制上证实了超视距雷达探测目标的能力。为了探测导d发射，1968年美国建成连续波前向散射雷达，但它不能分辨人为的和自然的电离层扰动，不久即被淘汰。天波后向散射雷达到70年代才进入实验型雷达研制阶段。1981年底，美国在缅因州建成一部实验型后向散射超视距雷达。可行性试验表明，它已具备实时探测和跟踪北大西洋上空飞机的能力。中国在70年代初开始研究超视距雷达，1982年底建成试验雷达(见彩图)，成功地探测到西北方向的超视距的民航班机。

电离层影响、外部噪声和地球表面散射等环境因素以及目标特性，对超视距雷达的设计、性能和运转管理都有重要影响。为了保证超视距雷达正常工作，必须对传播环境实时判定，以便对雷达参数进行实时管理。 超视距雷达一般采用方位电扫±30°的相控阵天线，用单脉冲比幅法测角，用多普勒信号处理技术完成动目标检测。它具有较高的多普勒分辨能力（0.05～1赫），经过较好的实时传播路径估值，绝对测距精度可达10～20公里，相对测距精度达2～4公里。测角精度受电离层影响时为几分之一度。电离层存在时变特性，要求雷达有3个倍频程的工作频率变化范围。电离层还会引起传播损耗、回波衰落、多径和多普勒频谱展宽等现象。超视距雷达主要利用电离层中F2层的反射达到较远的作用距离。在短波波段，大多数雷达目标处于谐振区，因此反射面积较大，如飞机为100～1000米2。地球表面的后向散射回波比飞机回波大几个数量级，通常比飞机强40～70分贝（与具体雷达的天线波束宽度和距离分辨力有关）。但是，经电离层反射返回的地杂波典型频谱在-60分贝处，离中心谱线仅为±2赫，呈较窄的谱型，则是有利的条件。环境传感设备包括电离层斜向返回探测仪、中点垂直探测仪、噪声与干扰频谱监视仪和雷达本身，完成工作频率、信号带宽、最佳相干积累时间等参数选择；提供把雷达距离变换成地面距离所需要的电离层参数；对电离层异常现象和雷达工作状态进行实时监测。天线均采用宽仰角波束方案，依电离层条件，覆盖1000～4000公里区间约需改变三次工作频率，形成三个衔接的地面照射区段。在中纬度地区，超视距雷达探测能量典型值为110～120分贝焦耳，时间利用率可达85％～95％。在纬度高于70°的极冠区，利用率为55％～75％;在极光区内，利用率很低。超视距雷达要求高的平均功率，从性能-价格比和对用户射频干扰影响等方面考虑，多采用调频连续波信号形式。因受电离层色散特性的限制，信号带宽上限为100千赫。但是，外界射频干扰往往限制高频谱宁静窗口的宽度，因此常用的信号带宽为4～25千赫。接收天线和发射天线相距约100公里，两站间由定时同步设备控制。发射天线常为宽水平波束（如10°）；而接收天线在水平面内同时形成多个窄波束，覆盖发射天线波束（如 5个2°波束）。为保持恒定波束宽度和低副瓣电平，一般采用工作在不同波段的多个天线阵。每个发射天线单元由一个发射机馈电，在低电平上完成发射天线相位控制。单元发射机一般采用波段调谐式放大器，以满足快速变频的要求。发射机总平均功率为200千瓦至2兆瓦。为获得70～80分贝的地物中能见度，除对接收天线波束宽度和信号带宽有一定要求外，天线馈线使?a href='http://www.baiven.com/baike/224/275276.html' target='_blank' style='color:#136ec2'>梅勒裥阅芎玫慕峁剐问剑环⑸湎低秤τ懈咂灯状慷仁涑觯槐菊衿灯状慷纫?100分贝／赫（在离载频5赫以外）；整个系统有80～100分贝动态范围。信号处理采用高速专用数字处理机，完成脉冲压缩、干扰杂波抑制、相干积累和距离多普勒频率和角度的估值。处理机一般用32位浮点运算，以满足大动态范围要求。电离层衰落使回波起伏大。另外，多径效应引起的目标距离和个数模糊，使超视距雷达飞机航迹处理比微波雷达复杂。采用模式判别－目标跟踪－坐标变换数据处理方法，对同一传播模式的同一目标点迹进行跟踪，通过坐标变换把点迹归并形成航迹，送至航迹显示器。

天波后向散射超视距雷达是低空防御系统中一种有效的预警手段，能增加预警时间。在不能设置视距雷达监视的大范围海洋上空，超视距雷达还能完成空中交通管制和海洋状态的遥测。