隨著微波、計算機、半導體、大規(guī)模集成電路等各個領域科學進步，雷達技術在不斷發(fā)展，其內涵和研究內容都在不斷地拓展。本文從雷達基礎知識出發(fā)，對雷達技術發(fā)展趨勢進行概述。

雷達的基礎內容

雷達的種類繁多，分類的方法也非常復雜。按結構分可以分為單基地、雙基地、多基地(網絡化雷達)，其獲取的信息通?？梢杂薪嵌?方位)、時間(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械掃描、無源陣列、有源陣列、數字陣列，還有比較先進的數字波束生成(DBF)、分布式協(xié)同定位等新的技術形式；

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

信號處理技術除了相關/非相關處理等常規(guī)的處理方法外，還包括空時自適應(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基礎的自適應/認知雷達信號處理技術。

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

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

雷達的主要應用有監(jiān)視(空中、海面、陸地、太空)、空中管制、火控、地面動目標檢測、成像/測繪、導航和引導(高度計，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、運動等。

常見的雷達波形

脈沖信號是一種最常見的雷達波形，脈沖雷達信號經過檢波后的波形如圖所示。

描述雷達脈沖的基本參數通常有：重復間隔/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。

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

雷達技術發(fā)展趨勢

· 數字化技術向雷達天線端前移

表現在雷達天線由機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)、數字陣列雷達(DAR)發(fā)展，數字波束形成(DBF)技術得到大大的發(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，可以實現微波單片集成電路、片上系統(tǒng)以及片上雷達等。

· 雷達工程理論已經不局限于“香農定理”

信息理論在雷達中得到應用，讓雷達系統(tǒng)能夠采用更復雜的算法和信號，并具有自適應于探測目標和環(huán)境的能力。

· 雷達的工作頻率、帶寬、分辨率都在提升

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

· 軍民兩用技術不斷發(fā)展

如源自軍事用途的GaN器件已經用于移動通信基站，而CMOS、SiGe、CPU、GPU和FPGA等民用技術在雷達上不斷得到應用。

· 多功能架構

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

· 空間分布式雷達系統(tǒng)更常見

多基地雷達、MIMO雷達越來越常見。

· 陣列雷達陣元數量不斷增加

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

左圖中的是30多年前的鋪路爪雷達，具有1792個無源陣元；右圖中的有源相控陣機載雷達具有1000-3000個以上的陣元，單位面積上的陣元數量差距一目了然。

作者：Bob Cutler，翻譯：爽歪歪