隨著微波、計(jì)算機(jī)、半導(dǎo)體、大規(guī)模集成電路等各個(gè)領(lǐng)域科學(xué)進(jìn)步，雷達(dá)技術(shù)在不斷發(fā)展，其內(nèi)涵和研究內(nèi)容都在不斷地拓展。本文從雷達(dá)基礎(chǔ)知識出發(fā)，對雷達(dá)技術(shù)發(fā)展趨勢進(jìn)行概述。

雷達(dá)的基礎(chǔ)內(nèi)容

雷達(dá)的種類繁多，分類的方法也非常復(fù)雜。按結(jié)構(gòu)分可以分為單基地、雙基地、多基地(網(wǎng)絡(luò)化雷達(dá))，其獲取的信息通常可以有角度(方位)、時(shí)間(距離)、頻率(多普勒、速度)等；

從其天線類型來說一般可以分為機(jī)械掃描、無源陣列、有源陣列、數(shù)字陣列，還有比較先進(jìn)的數(shù)字波束生成(DBF)、分布式協(xié)同定位等新的技術(shù)形式；

從其發(fā)射的信號樣式來說一般可以分為連續(xù)波、調(diào)頻連續(xù)波、脈沖、線性調(diào)頻等常見的信號樣式，還有跳頻、編碼(巴克碼)、脈內(nèi)調(diào)制、超寬帶、OFDM等新的信號樣式；

信號處理技術(shù)除了相關(guān)/非相關(guān)處理等常規(guī)的處理方法外，還包括空時(shí)自適應(yīng)(STAP)、多輸入多輸出(MIMO)、合成孔徑(SAR/ISAR/CSAR)、合成脈沖與孔徑(SIAR)和以人工智能為技術(shù)基礎(chǔ)的自適應(yīng)/認(rèn)知雷達(dá)信號處理技術(shù)。

雷達(dá)功能也由單一功能慢慢演變成多任務(wù)、多功能雷達(dá)系統(tǒng)。雷達(dá)使用的器件也由當(dāng)初的晶體管發(fā)展成GaAs/ GaN/ SiGe的器件。

雷達(dá)的部署方式通常有固定、機(jī)載、岸基移動、艦載、空間、協(xié)同、分布式、便攜等。

雷達(dá)的主要應(yīng)用有監(jiān)視(空中、海面、陸地、太空)、空中管制、火控、地面動目標(biāo)檢測、成像/測繪、導(dǎo)航和引導(dǎo)(高度計(jì)，地形跟蹤，自動，自動地面車輛等)、氣象、穿墻(地)、周邊安全、執(zhí)法、運(yùn)動等。

常見的雷達(dá)波形

脈沖信號是一種最常見的雷達(dá)波形，脈沖雷達(dá)信號經(jīng)過檢波后的波形如圖所示。

描述雷達(dá)脈沖的基本參數(shù)通常有：重復(fù)間隔/頻率(PRI/PRF)、脈沖寬度(Pulsewidth)、峰值功率(Peak power)、平均功率(Averagepower)、占空比(Duty cylce)等。

其他常見的雷達(dá)波形還有連續(xù)波、連續(xù)波調(diào)頻、多普勒、線性調(diào)頻、巴克碼等。

雷達(dá)技術(shù)發(fā)展趨勢

· 數(shù)字化技術(shù)向雷達(dá)天線端前移

表現(xiàn)在雷達(dá)天線由機(jī)械掃描向相控陣電子掃描發(fā)展，無源相控陣(PESA)向有源相控陣(AESA)、數(shù)字陣列雷達(dá)(DAR)發(fā)展，數(shù)字波束形成(DBF)技術(shù)得到大大的發(fā)展等方面。

· 真空管器件逐漸被固態(tài)器件替代

固態(tài)器件具有更好的性能(GaAs,GaN,SiC)、更低的成本，可以實(shí)現(xiàn)微波單片集成電路、片上系統(tǒng)以及片上雷達(dá)等。

· 雷達(dá)工程理論已經(jīng)不局限于“香農(nóng)定理”

信息理論在雷達(dá)中得到應(yīng)用，讓雷達(dá)系統(tǒng)能夠采用更復(fù)雜的算法和信號，并具有自適應(yīng)于探測目標(biāo)和環(huán)境的能力。

· 雷達(dá)的工作頻率、帶寬、分辨率都在提升

更大的工作帶寬能夠使雷達(dá)獲得更高的分辨率，多波段、共享頻譜使得雷達(dá)能夠在多個(gè)波段同時(shí)工作，高的工作頻率使得雷達(dá)更加小型化從而能夠在更小的平臺上安裝。

· 軍民兩用技術(shù)不斷發(fā)展

如源自軍事用途的GaN器件已經(jīng)用于移動通信基站，而CMOS、SiGe、CPU、GPU和FPGA等民用技術(shù)在雷達(dá)上不斷得到應(yīng)用。

· 多功能架構(gòu)

如今一部機(jī)載雷達(dá)能夠完成搜索、跟蹤、火控、天氣、合成孔徑等多種功能，而F22、F35等四代戰(zhàn)機(jī)配置的綜合孔徑系統(tǒng)則能實(shí)現(xiàn)雷達(dá)、通信、電子戰(zhàn)一體化。

· 空間分布式雷達(dá)系統(tǒng)更常見

多基地雷達(dá)、MIMO雷達(dá)越來越常見。

· 陣列雷達(dá)陣元數(shù)量不斷增加

得益于陣元成本、尺寸、功率不斷減小，使得陣列雷達(dá)天線具有更高的集成度，陣元數(shù)量不斷增加；而共形陣列則是相控陣天線的另一個(gè)發(fā)展方向。

左圖中的是30多年前的鋪路爪雷達(dá)，具有1792個(gè)無源陣元；右圖中的有源相控陣機(jī)載雷達(dá)具有1000-3000個(gè)以上的陣元，單位面積上的陣元數(shù)量差距一目了然。

作者：Bob Cutler，翻譯：爽歪歪