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頻率捷變雷達

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頻率捷變雷達 frequency-agility radar 發射的相鄰脈衝的載頻在一定頻帶內隨機快速改變的脈衝雷達。這種雷達可以有效地對抗窄帶瞄準式有源干擾,而且還具有加大探測距離、提高測角精度、抑制海浪雜波等優點。大多數軍用雷達都採用這種體制,並已逐漸推廣到民用船載雷達。頻率捷變雷達可分為非相干頻率捷變雷達和全相干頻率捷變雷達兩類。

1組成部分

非相干頻率捷變雷達  採用頻率捷變磁控管作為振蕩源的雷達。這種雷達於60年代初期研製成功,當時採用了旋轉調諧磁控管作為頻率捷變磁控管。這種磁控管後來也常為非相干頻率捷變雷達所採用。這種雷達主要由頻率捷變磁控管、壓控本振器和頻率跟蹤器三部分組成(圖1)。
壓控本振
60年代採用返波管,70年代以來主要採用變容管(見微波二極體)調諧微波半導體振蕩器。在低微波段常用晶體管振蕩器;在高微波段則常用體效應管(見晶體二極體或場效應管(見晶體三極體振蕩器。
性能
頻率捷變雷達具有抗干擾能力強、增大探測距離、提高測角精度和抑制海浪雜波干擾等主要優點。
① 抗干擾能力強:專為提高抗干擾能力而設計的頻率捷變雷達,脈間最大頻差可達到雷達的整個工作頻帶。由於發射載頻作脈間捷變,有利於防止偵察。它具有很強的抗瞄準式有源干擾的能力,因為干擾機很難跟上雷達脈間捷變的調諧速率。即使干擾機採用極高速率的電子調諧,也只能在接收到雷達信號后才能跟上。為有效地干擾頻率捷變雷達,必須採用寬頻阻塞式干擾。這就迫使干擾機把功率分散到很寬的頻帶上去,從而降低干擾的功率密度。
② 增大雷達的探測距離:由於頻率捷變雷達把目標回波的慢起伏變為脈間不相關的快起伏,從而減小了起伏損失,增大了探測距離。頻率捷變的增益主要取決於獨立脈衝數。為使相鄰脈衝不相關,要求相鄰頻差大於臨界頻率。這一臨界頻率和目標的徑向尺寸成反比,通常約在幾十兆赫範圍內。實測表明,在高檢測概率(80%以上)時,頻率捷變雷達的探測距離比固定頻率雷達大20%~30%。
③ 提高測角精度:跟蹤雷達在近距離的測角誤差,主要是由目標視在反射中心的抖動所引起的。採用頻率捷變后也可以使這種角度誤差由慢抖動變為快抖動,然後被伺服系統的大時間常數所平滑。單脈衝跟蹤雷達採用頻率捷變后,可以把近距離的跟蹤精度提高2~3倍。對於圓錐掃描雷達,雖然頻率捷變也可減小角度抖動,但卻增加了在掃描頻率附近幅度起伏的分量,因而頻率捷變的效果不如單脈衝雷達顯著。
④ 抑制海浪雜波干擾:同一距離單元的海浪雜波通常有較長的相關時間,因而不能依靠積累的方法來抑制。採用頻率捷變可以去除海浪雜波的相關性。雖然這時目標回波也會失去相關性,但幅度起伏的方差減小而更接近平均值,因而採用積累后可以改善雜波上的可見度。
主要缺點
頻率捷變雷達的主要缺點是不易與動目標顯示和脈衝多普勒體制兼容。只有全相干雷達可採用分組捷變的方法,部分地解決這個問題。脈間捷變和動目標顯示完全兼容,只能在近程、高重複頻率雷達中才能實現,但構成更為複雜。

趨勢

頻率捷變雷達正向自適應方向發展。自適應抗干擾頻率捷變雷達能測出干擾信號頻譜中的最弱點的頻率,並自動地快速捷變到這一最弱點。自適應頻率捷變跟蹤雷達還能自動跳到回波幅度最強即角度誤差最小的頻率。人們正在研究把頻率捷變同自適應旁瓣對消技術結合起來,以便同時具備對抗自備式干擾機和掩護式干擾機的能力。
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