典型的跟踪雷达发射笔形波束，以接收单个目标的回波，并跟踪目标的方位、距离或／和多普勒频率。其分辨单元由其天线波束宽度、发射脉冲宽度（采用脉压时有效脉冲宽度可以较窄）和／或多普勒带宽决定。其分辨单元与搜索雷达的分辨单元相比通常较小，用来排除来自其他目标、杂波和干扰等不需要的回波信号（电子波束扫描的相控阵跟踪雷达可以通过顺序驻留和测量每个目标而跟踪多个目标，同时排除其他回波或信号源）。
一、跟踪雷达的应用
由于跟踪雷达波束窄，通常是几分之一度至1°或2°，因此它常常依赖于搜索雷达或其他目标位置来源的信息来捕获目标，即在开始跟踪之前，将它的波束对准目标或置于目标附近。在锁定目标或闭合跟踪环之前，波束可能需要在有限的角度区域内扫描，以便将目标捕获在波束之内，并使距离跟踪波门的中心位于回波脉冲处。该波门起着快速“接通／关闭”的开关作用，它在目标回波脉冲的上升沿处使接收机“接通”，而在目标回波脉冲结束时使接收机“关闭”以便排除不需要的回波信号。
跟踪雷达的主要输出是由其波束指向角和距离跟踪波门的位置所决定的目标位置。其角度位置是从天线跟踪轴上的同步机或编码器获得的数据（或是从电子扫描相控阵雷达的波束指向计算机获得的数据）。在某些情况下，跟踪滞后是通过把来自跟踪环的跟踪滞后误差电压转换成角度单位来度量的。为了实时校正跟踪滞后误差，通常在角度轴位置数据中加上或减去这个数据。
跟踪雷达系统的种类很多，其中有的能同时完成监视和跟踪两种作用。这里将详细讨论的是一种得到广泛应用的陆基跟踪雷达系统。此种雷达有一个安装在旋转平台上的笔形波束天线。其方位和仰角位置由伺服电动机驱动来跟随目标通过检测回波波前的到达角来确定指向误差，并以放置天线的指向使目标保持位于波束中心来校正。同时精密跟踪多个目标的现代需求促使电扫阵列单脉冲雷达的发展。该雷达有能力使其波束在多个目标之间脉冲间进行转换。
精密跟踪雷达主要应用于武器控制和导弹靶场测量。在这两种用途中，通常都要求高精度并对目标的未来位置做精确的预测。跟踪雷达的最早使用是火炮控制。它测量目标的方位、仰角和距离，并根据这些参数的变化率算出目标的速度矢量，并预测其未来的位置。用此信息移动火炮瞄准目标并设定引信时间。跟踪雷达在为导弹控制提供制导信息和控制指令方面起着类似的作用。显示出来，单炮搜索雷达以60转/分的速度快速进行旋转搜索，一旦在11千米距离内2000米以下高度发现目标，若经过询问判为敌机，则立即调转载有跟踪设备（全天候工作时，跟踪设备为跟踪雷达，在良好气候条件下工作时为光学设备）的炮塔，跟踪设备根据单炮监视雷达指示的目标在方位、仰角上进行搜索，截获目标后，便开始转入自动跟踪，进行拦截计算；根据防空指挥车的作战方案及命令，进行单炮或多炮、单发或连发集中对空射击，并观察射击效果。各炮车要向防空指挥车传送发现、跟踪目标标志、火力状态和射击效果，指挥员通过空情表格显示器可实时、直观地了解整个战场的态势，从而指挥作战。
二、跟踪雷达的作用
跟踪雷达通常是指能够连续跟踪特定目标，不断地精确测量并输出目标坐标位置（如目标方位角、目标俯仰角、目标斜距和径向速度等参数）的雷达。连续跟踪、高精度测量和高数据率输出是跟踪雷达的主要特点。跟踪雷达一般采用高增益笔形波束开线来实现在角度（方位角和俯仰角）上对目标进行高精度跟踪和测量。
雷达不仅要探测目标是否存在（发现目标），而且还要在距离上或一两个角坐标上确定目标的位置，另外，当雷达在时间上不断观察一个目标时，还可以提供目标的运动轨迹（航迹），并预测其未来的位置。人们常常把这种对目标的不断观察叫做“跟踪”。目前，雷达至少有扫描跟踪和连续跟踪两类对目标进行“跟踪”的方式。
（1）扫描跟踪
“扫描跟踪”形式是指雷达波束在搜索扫描情况下，对目标进行跟踪。例如，边扫描边跟踪（TWS，即track while sean）方式、扫描加跟踪（TAS，即track and search）方式、自动检测和跟（ADT，即automatic detection and track）方式，等等，现代军用对空监视雷达、民用空中交通管制雷达几乎都采用ADT方式。在该方式下，雷达天线俯仰不动，在方位上以每分钟若干转的速度连续旋转，通过多次扫描观测，可以形成目标的“航迹”，即实现了对目标的“跟踪”。这种跟踪方式是“开环”的，是搜索雷达实现对目标“跟踪”的方式。这种方式的优点是可以同时“跟踪”几百批、甚至上千批目标，缺点是数据率低且测量精度差。
按照斯科尔尼克的定义，TWS方式是指应用于角度上有限扇扫的雷达的“跟踪”方式，主要应用于精密进场雷达或地面控制进场系统，以及某些地空导弹制导雷达系统和机载武器控制雷达系统。扇扫可以在方位上、也可以在仰角上，或者两者同时。该方式的数据率中等，其测量精度比ADT略高。
TAS方式主要用于相控阵雷达对目标的搜索和“开环跟踪”。
以上几种“扫描跟踪”方式一般用于搜索雷达波束在扫描状态下对目标实施开环跟踪。这种雷达通常称之为搜索雷达或监视雷达。
（2）连续跟踪
所谓“连续跟踪”是指雷达天线波束连续跟随目标。在连续跟踪系统中，为了实现对目标的连续随动跟踪，通常都采用“闭环跟踪”方式，即将天线指向与目标位置之差形成角误差信号，送入闭环的角伺服系统，驱动天线波束指向随目标运动而运动。而在扫描跟踪系统中，其角误差输出则直接送至数据处理而不去控制天线对目标的随动。因而“闭环”还是“开环”是连续跟踪和扫描跟踪的最大区别。
“连续跟踪”与“扫描跟踪”的另一个不同是，“扫描跟踪”可同时跟踪多批目标，而连续地闭环跟踪通常只能跟踪一批目标。
第三个不同点是“连续跟踪”的数据率要高得多。
第四个不同点是连续跟踪的雷达，其能量集中于一批目标的方向，而扫描跟踪将雷达能量分散在整个扫描空域内。
第五个不同点是连续跟踪雷达对目标的测量精度远高于“扫描跟踪”。14
三、跟踪雷达的特点和组成
如前所述，跟踪雷达通常是指那些能够连续自动跟踪目标、不断地对目标进行精确测量并输出其坐标位置参数（如方位角A、俯仰角E、斜距及径向速度R等）的雷达。连续闭环自动跟踪、高精度的目标坐标参数测量及高数据率的数据输出是跟踪雷达的主要特点。
跟踪雷达的天线一般采用高增益笔形波束天线来实现在角度（方位角和仰角）上对目标进行的高精度跟踪和测量。当目标在视角上运动时，雷达通过角伺服随动系统驱动天线波束跟随目标运动，以实现对目标的连续跟踪，并由角度传感器不断地送出天线波束的实时指向位置（方位角和仰角）数据。
跟踪雷达的天线可以是抛物面天线，也可以是平板天线或阵列天线、相控阵天线等。一个基本的要求是能够和馈电网络一起检测目标与天线轴线之间的偏离，即检测产生的角偏离误差，如可以产生顺序波束或圆锥扫描波束，或单脉冲波束，以便实现对目标的连续角度跟踪。
跟踪雷达发射笔形波束，通过接收目标回波跟踪目标的方位、俯仰角及距离和多普勒频率。雷达的分辨单元由天线波束宽度、发射脉冲宽度（或带宽）及多普勒频带宽度决定。与搜索雷达相比，跟踪雷达的分辨单元通常要小得多，以便获得更高的测量精度和排除来自其他目标、杂波及干扰等不需要的回波信号。通常跟踪雷达的波束较窄，因此常常依赖于搜索雷达或其他目标指示信息来捕获目标。跟踪雷达通常采用窄脉冲信号工作，以保证对目标在距离上进行高精度跟踪和测量。当目标距离变化时，雷达通过距离随动系统（数字式）移动距离波门，以实现对目标的距离跟踪。距离门的延迟数据即是目标距离。跟踪雷达对目标径向运动速度的跟踪测量过程类似于上述的角度跟踪测量和距离跟踪测量。
这里需要特别指出的是，实现对特定目标在距离上的连续自动闭环跟踪是跟踪雷达实现角度连续自动跟踪和其他参数自动闭环跟踪的前提和基础。
在跟踪雷达中，除了具有为目标检测所必需的信号产生功能、发射机、天馈线、接收机、信号处理及数据处理功能外，还必须具有为目标跟踪和测量所必需的多个自动闭环跟踪回路。目前最新的跟踪雷达中，不仅采用单脉冲技术，还同时采用相控阵技术、脉冲多普勒技术、脉冲压缩技术、动目标显示技术和雷达成像技术等，以满足多种功能和高性能要求。
脉冲精密测量雷达
随着导弹、卫星、航天飞行器的出现与发展，精密测量雷达在近几十年中也得到了迅速发展。精密测量雷达始于第二次世界大战期间，当时美国率先成功地研制了具有中等精度的跟踪测量雷达SCR-584。这种雷达工作在S波段，采用圆锥扫描体制，测距精度为100米，测角精度为10毫弧度。
一、精密测量雷达的发展
1949年，美国制成功了AM/MPQ-12雷达，它由SCR-584雷达改装而成，并添加了新的数据传输、记录设备和遥测装置。它用于美国陆军白沙导弹靶场，能与应答机协同工作，测距精度提高到14米，测角精度提高到2毫弧度。
1956年，美国研制成功了AN/FPS-16新一代跟踪测量雷达，1957年正式用于导弹和卫星测量。该雷达工作在C波段，由于采用了单脉冲体制，测角精度比圆锥扫描体制提高了一个量级，达到0.1毫弧度，测距精度提高到了5米。AN/FPS-16雷达共生产60部，供空军和宇航局使用，大部分用在大西洋导弹靶场、太平洋导弹靶场、白沙导弹靶场和加拿大空军中，还有一些设在英国和澳大利亚的靶场内。
1965年，美国研制成了靶场通用测量雷达AN/FPQ-10，它是在FPS-16和FPQ-6雷达基础上研制成功的，着重于提高雷达的设计水平，采用先进技术和工艺，特别强调雷达的多功能性、可靠性和简易性，大大提高了雷达的综合实用性能。另外，AN/FPQ-10雷达小而轻，适用于陆上固定性、车载型和舰载型平台，整机可靠性明显提高。
1970年以后，美国加速进行多弹头再入试验和载人航天飞行试验，同时加紧进行相控阵测量雷达的研究，分别研制成了MTR雷达和MTIR雷达样机。118
1989年，美国研制成功了多目标靶场测量雷达AN/MPS-39（M0TR）。该雷达是利用二维相归加二维机扫空馈相控阵天线的现代靶场多目标测量雷达。其主要任务在于监视、截获和跟踪地-空、空-空、地-地导弹，提供目标距离、方位、仰角位置数据和导弹的弹着点，以保障靶场安全和对多靶机的控制。
二、脉冲精密测量雷达的作用
就导弹试验工程而言，它包括导弹系统、发射场系统和测控系统三大部分；就卫星工程而言，它包括卫星系统、运载火箭系统、发射场系统、测量系统和应用系统五大部分；就载人航天工程而言，它包括载人航天器系统、航天员系统、运载火箭系统、发射场系统、着陆场系统、测控系统和应用系统七大部分。可见，测控系统是上述三大工程中不可缺少的重要组成部分。
为了完成导弹、卫星和载人航天飞行试验，测控系统应由跟踪测量系统、遥测系统、遥控系统、实时计算处理系统、监控显示系统、时间统一系统、通信系统和事后数据处理系统等组成。跟踪测量系统包括光学测量系统和无线电外测系统，而无线电外测系统的主要设备就是精密测量雷达。
精密测量雷达在导弹卫星跟踪测量系统中主要完成以下任务：
主动段的外测任务。测量运载火箭点火起飞后主动段飞行的轨道参数，向站指挥所和基地指挥所提供外测信息，供显示、监视和安全控制用，并从外测信息中计算出引导信息。为了保证雷达作用距离远、跟踪精度高，一般都在运载火箭的二级或三级火箭上装有应答机，同地面跟踪雷达协同工作。
再入段的外测任务。从弹头（卫星）进入大气层至弹头落地再入飞行段。由于弹头再入大气层后受到风、空气动力以及弹头本身构造的影响，将产生再入散布，所以只有要求测控系统精确测量出再入点附近的弹道参数和低高度的弹道参数，才能精确计算出弹头落点。实际测量出再入段弹道和弹头落点后，可以改进弹头设计，提高导弹命中精度，为武器方案试验和定型试验提供依据。
近地卫星入轨、运行和返回的外测任务。近地卫星一般指运行轨道高度在3000千米以下的卫星，按其是否回收可分为返回型与非返回型；按其用途可分为侦察卫星、气象卫星、资源卫星和实验卫星等。119
因一般运载火箭的末级与卫星一起入轨，故可用单脉冲精密测量雷达跟踪火箭末级关机后的测量数据，计算出火箭末级的轨道，对星箭分离力进行修正后即可得到卫星的初轨。卫星上一般装有脉冲雷达应答机，也可有地面精密测量雷达直接跟踪卫星，确定初轨。有的近地卫星入轨后要长期运行，需对其长期进行测控管理，通常利用测控站内的精密测量雷达以分组轮流值班方式来完成外测任务。返回式卫星的返回圈由回收控制站和回收站测量。回收控制站用单脉冲雷达完成返回轨道的测量，一般可跟踪90千米高度的返回舱。90千米以下的跟踪测量由其他设备完成。
近地卫星的发射、入轨、运行和返回的外测任务，分别由不同测控站的精密测量雷达完成。
地球同步卫星主动段和入轨点的外测任务。地球同步卫星是指在轨道周期与地球自转周期相同的顺行轨道上运行的卫星。其中轨道呈圆形且倾角为0°的卫星称为地球静止卫星。发射地球同步卫星，一般需经历主动段、星箭分离、卫星入轨和卫星定点等主要阶段。主动段的外测任务由精密测量雷达完成并实时地将飞行目标的方位角、仰角、距离和速度传送到卫星指控中心和卫星测控中心，供显示、监视和安全控制用。
其他作用。精密测量雷达在海军试验基地可以完成潜地导弹的外测任务；在空军基地可以完成空——空导弹的跟踪测量任务；在炮兵试验基地可以完成炮弹的跟踪测量任务。
三、脉冲精密测量雷达的组成和原理
典型的脉冲测量雷达都采用单脉冲体制，并分为相参型和非相参型两种。相参型就是发射机的载波频率和接收机的本振频率来自一个频率源，收发信号相参，具有测量目标径向速度的功能。相参型测量雷达的发射机由二至三级功率放大器组成，测速系统为目标多普勒频率的频率自动跟踪测量系统，这种系统设备大、造价高。非相参型测量雷达的发射机为振荡式，设备较简单，造价也较低。主要由以下几个部分组成：120
（1）天线系统
天线型式为旋转抛物面卡塞格伦天线，它由主反射面、副反射面和馈源组成，主反射面的作用主要是集中能量，形成一定宽度的波束，主副反射面将平面电磁波会聚到放在焦点位置的馈源上，就能接收到从轴线上目标反射回来的最大能量。
（2）馈线系统
馈线系统主要由高频加减器、高功率变级化器、低功率变级化器、TR管、俯仰交连、方位交连、功率程控器、测试网络及干燥空气充气机等组成。
发射信号时，发射机末级的输出功率经软波导、环流器、测试网络、功率程序控制器、方位交连和俯仰交连进入高功率变级化器，接着输入馈源和喇叭，然后由天线发射出去。接收信号时，从目标反射回来的信号由天线接收并经馈源进入高频加减器、变极化器后分别形成方位误差信号、仰角误差信号以及和信号。这三路信号通过三路了TR管保护器分别进入接收机的三路高放系统。
（3）发射系统
单级振荡式发射机主要由高频发生器、脉冲调制器和直流电源三部分组成。这种发射机的优点是简单和经济，相对来说也较轻便，但它的频率稳定度较差，且难以产生复杂信号。
多级主振放大式发射机主要由前级放大器、末级放大器、前级调制器、末级调制器、定时器、微波激励源及直流电源等组成。根据雷达发射机输出功率、频谱和带宽的不同要求，末级放大器可分别选用行波管、速调管或前向波管。
（4）接收系统
测量雷达通常采用单脉冲比辐式以及和一差三通道相参型接收机。接收机主要由高频部分、中视频部分、频率源、波门产生器、AGC/MGC控制回路、AFC/MFC控制回路、辅助电路及直流电源组成。
三通道单脉冲接收机要求三路接收机在动态范围内其振幅特性和相位特性相同，三路一致性好，这是接收机稳定、可靠工作的关键。
双通道单脉冲接收机避开了三路接收机的一致性要求，有利于提高雷达的可靠性，但是，随着新器件、新技术的发展和应用，三通道接收机的一致性要求已不成问题，而双通道接收机的信号处理却显得相当烦琐。当前，广泛采用的还是三通道接收机的方案。
（5）测速系统
任何一个运动目标，被雷达照射后的回波信号都将产生多普勒频率，知道了频率的大小和符号，就可以测出目标运动的径向速度和方向。测速系统就是一个高精度的频率自动跟踪测量系统。
雷达观察的目标有飞机、导弹、卫星和飞船。它们的速度大小相差一个数量级，而目标分离（如导弹级间分离、星箭分离）时，目标的加速度和加加速度都很大。因此，在设计中必须解决加速度捕获和消除测速模糊两大问题。可见，测速系统应由跟踪回路、加速度捕获电路和消除测速模糊装置三大部分组成。测速跟踪回路是一个具有窄带滤波特性的二阶自动频率跟踪系统，它跟踪回波信号频谱中的一根谱线，当跟踪的谱线是信号的主谱线时，回路就输出精度很高的多普勒频率，从而完成测量目标径向速度的任务。当跟踪的谱线是信号的旁谱线时，跟踪回路就需要调整到跟踪主谱线状态，整个过程就是消除测速模糊。消除测速模糊的方法是利用雷达测距机测出的距离值，经一阶微分得到一个速度值，这个速度值虽然精度不高，但无模糊。将此速度值与测速回路测出的速度值进行比较，并经适当的平滑处理，算出模糊度去校正跟踪回路，达到消除测速模糊的目的。这个数字处理过程一般采用不变量嵌入法。
单脉冲测量雷达的多普勒测速原理虽不难理解，但实现起来却相当困难。不仅要解决测速系统的捕获、跟踪、消除模糊及繁杂的数学问题，而且还要求雷达和应答机都相参，因此大大增加了雷达和应答机的复杂性。另外，目标运动姿态的变化、旋转和翻滚都会给测速跟踪与消除模糊造成困难。121
（6）角伺服系统
角伺服系统用来控制雷达天线方位与仰角的转动，以实现对飞行目标的角度捕获与角度跟踪。伺服系统一般由电压回路、速度回路和位置回路组成。从跟踪接收机来的角误差信号或从各种引导设备来的引导误差信号，都在位置回路以前进行方式转换，并经过位置回路、速度回路校正放大，进入电压回路在功率放大后拖动电机，使天线去捕获或跟踪目标。手控信号利用操纵杆形成速度控制信号操纵天线运动。
目前，测量雷达的位置回路和速度回路基本上都采用先进的计算机数字校正技术，调试起来极为方便。比较经典的伺服驱动方法是：用晶体管功率放大器推动功率扩大机，以直流电机拖动天线转动；也可以用可控硅放大器去推动直流电机，从而拖动天线转动；比较先进的方法是采用脉宽调制放大器推动直流电机拖动天线转动。
为了实现角度坐标的数字式输出和显示，角编码器一般选用不低于16位的光电码盘或电感移动器。
伺服系统一般都设计成二阶系统。二阶系统具有精度高、响应快、稳定性好、慢速跟踪性能平稳、操作控制简便和引导截获方式多等特点。
（7）测距系统
目前正在使用的导弹、卫星测量雷达都采用数字式测距机。数字式测距机主要由定时信号产生器、跟踪回路、距离模糊度（N值）判别装置、避盲设备、检测与截获电路、多站工作装置和信标——反射转换装置等组成。
跟踪雷达目标捕获和距离跟踪
距离跟踪是通过连续测量从发射射频脉冲起到回波信号由目标返回之间的时间延迟来实现的，并将往返的时延转换成距离单位。距离测量是雷达最精确的位置坐标的测量，一般来说，如果信噪比高，在几百英里的距离上，典型的距离精度在几米内。距离跟踪通常是用距离波门（时间门）把其他距离上的其他目标回波从误差检波的输出中消除掉，同时将想要的目标从其他目标中鉴别出来的主要方法，虽然也可使用多普勒频率和角度分辨。
一、捕获
距离跟踪器的第一个功能是捕获所需的目标。虽然这不是跟踪操作，但在典型的雷达中这是实现距离跟踪或角跟踪之前必需的第一步。对于窄波束跟踪雷达而言，为使天线波束指向目标的方向，必须具备有关目标角位置的某些信息。这个信息叫做引导数据，可以由搜索雷达或其他来源提供。引导数据可以足够精确地把窄波束指向目标或者可以要求跟踪器扫描一个较大的不确定区域。雷达距离跟踪的优点是能看到从近距离一直到雷达的最大距离上的所有目标。通常把这个距离分成小段，其中各段可以同时检验是否有目标存在。当需要波束扫描时，距离跟踪器可在短时间里（如0.1秒）检验各段情况，作出关于目标是否存在的判断。如果没有目标存在，就让波束移向新的位置。这个过程对机械式跟踪而言一般是连续的，因为机械式跟踪移动波束相当慢，所以使得在对各段距离进行检验的短时间内目标仍然留在波束宽度之内。122
与搜索雷达一样，目标捕获牵涉到要考虑实现给定的探测概率和虚警率所需的信噪比门限和积累时间。然而，与搜索雷达相比，目标捕获可使用较高的虚警率，这是因为操作员知道目标是存在的，不存在等待目标时由于虚警而使操作员疲劳的问题。最佳虚警率的选择是以电路的性能为基础的，此电路可观察各距离间隔以判断哪一个间隔中有目标回波。
一种典型的技术是使门限电压足够高，以防止大多数噪声尖峰超过门限，可是又要低得足以让弱信号通过。在各个发射脉冲之后即进行一次观察，看检验的距离间隔内是否有信号超过了门限。积累时间允许雷达在判决是否有目标存在之前进行几次这种观察。噪声和目标之间的主要区别在于超过门限的噪声尖峰是随机的，但如果有目标存在，则它超过门限就比较有规律。一种典型的系统只计算在积累时间内超过门限的次数，并在超过的次数大于雷达发射次数的一半时，就指出有目标出现。
目标一在距离上被捕获，就希望在距离坐标上跟踪目标，以提供连续的距离信息（即到目标的斜距）。适当的定时脉冲提供距离波门选通，使角跟踪电路和电动增益控制电路可仅仅顾及一个预期出现回波脉冲的短的距离间隔（或时间间隔）。距离跟踪是用类似于角跟踪器的闭环跟踪器方法完成的，它检测出距离波门对于目标回波脉冲中心的误差，并产生误差电压，然后有一个响应于这个误差电压的电路，使波门向重新对准目标回波脉冲中心的方向移动。
机载雷达的应用
在防空系统及各个级别的作战指挥系统中，机载雷达是一种能够实时、主动地获取信息的探测手段。各类机载预警雷达、机载搜索与监视雷达，由于平台升空，克服了地球曲率对雷达观察视距的限制，增加了对低空入侵飞机、低空巡航导弹及水面舰船的观察距离，给防空系统和各级作战指挥系统提供了更长的准备时间。
一、概况
在各类先进的空中作战平台（战斗机、武装直升机、轰炸机）中，雷达是充分发挥作战平台作用的倍增器。各类机载火控雷达就是飞机武器系统的重要组成部分，作战飞机的综合作战能力及先进性在很大程度上取决于机载火控雷达的性能。
利用安装在飞机平台上的测量雷达，可完成地面雷达难以实现的各种测试与评估任务，例如，对整个靶场区的大范围监视、对空面导弹和对巡航导弹等低空目标的试验，均要求将雷达安装在飞机平台上。
为适应空地一体战的需要，在空中进行全天候实时侦察并指挥地面战术弹道导弹与远程炮兵作战，使高分辨力机载合成孔径雷达（SAR）得到了迅速的发展，且具有广阔的应用前景。长波长机载合成孔径雷达还具有侦察地下目标（地下工事及地下指挥所等）的能力。
机载雷达不仅在国防建设中起着重要的作用，而且在国民经济中的作用也越来越大。随着民航事业的发展，对各种机载导航与气象雷达的需求将不断增加。机载合成孔径雷达在资源勘探管理、环境监视、灾情监视检测、森林防护和农业管理等方面均能发挥重要作用。
由于受到飞行平台的限制，与地面雷达相比，各类机载雷达对体积、重量和环境条件的要求均较严格；平台运动及强地海面杂波的影响，对雷达的技术性能（如天线副辦电平、信号频谱纯度和信号处理机的能力等）也提出了更高的要求。现代战争的特点及电子战环境还对机载雷达提出了许多新问题。
二、早期的脉冲多普勒雷达
早期的普通脉冲雷达都是利用回波脉冲的幅度检测目标的，这存在一个很大的缺陷。如果在与目标相同的距离上存在来自地面或海面产生的反射波，那么它们就在同一距离上和目标回波混叠在一起。而一般目标回波要微弱得多，例如，飞机回波比强地杂波要低几个量级，因此，目标回波就可能完全被淹没在干扰杂波中而难以发现。124
脉冲多普勒雷达检测目标时要发射一串脉冲，从一串雷达回波中提取相位信息，雷达的发射信号必须是相参的，“相参”（也叫作相干）是指雷达发射的各个脉冲信号之间应保持严格的相位关系。
脉冲多普勒雷达是通过测量回波信号与发射信号的频率偏移来检测目标的，也就是说，它是在频域上发现和识别目标的。因此，脉冲多普勒雷达接收机实际上可看作是一个实时地进行频率测试的频谱分析仪。
地面雷达以固定的大地为雷达平台，地物相对于雷达是静止不动的，从地物反射的回波没有多普勒频率偏移，只在信号中心频率附近有微小的展宽。
在雷达探测时，如目标处于主波束中，同距离的主杂波幅度往往比目标回波大得多，微弱的目标回波完全被淹没在地杂波中，此时靠幅度来检测目标几乎不可能。然而，运动目标与地面之间有相对运动，运动目标回波与杂波回波之间存在多普勒频率差异，可以在频率域内将运动目标从主杂波干扰中区分开来。
由于高度线杂波距离最近，地面垂直散射强度大，因此幅度很大。特别在载机低空飞行时，高度线杂波强度的影响就更大。但是，由于被垂直照射部分地面与载机之间的相对径向速度为零，所以回波信号多普勒频移为零，其主谱线位于载频上。这使得高度线杂波易于识别，可以在雷达接收通道中和信号处理时将其消除。
脉冲多普勒雷达与普通脉冲雷达的主要区别在于：脉冲多普勒雷达应用的是目标回波的多普勒信息，在频域上通过滤波器来分离目标和杂波，从而在强地物杂波中检测出微弱的运动目标。其主要滤波方法是：采用邻接的多普勒滤波器组将运动目标主谱线的频率范围覆盖并将其滤出。125
多普勒波束锐化和合成孔径处理技术，在机载脉冲多普勒雷达中用来实现雷达空地工作方式下的高分辨力地图测绘。它使得雷达地图测绘的清晰度突破波束宽度的限制而可以显示“地图”细节，可以用于地图匹配制导、精确攻击和武器投放。在海湾战争中，美国采用这种技术实现了“外科手术”式的对地攻击，做到了精确地攻击一座桥梁、一幢房子，大大提高了飞机的作战效能。
脉冲多普勒雷达需从信号频率域中检测目标，因此提出了这样一个要求：雷达本身产生的各种频率信号，如基准参考源、本振信号、激励信号，乃至最终的功率（发射）信号都应是高稳定的，或者说，这些频率信号相位噪声低，不应引入杂散的频率分量，在频谱上是高纯度的。
机载脉冲多普勒雷达多采用主振放大型发射机。这种发射机的频率稳定度首先取决于输入的激励信号，发射机信号和本振信号来自同一个信号源，因此有很好的相干性。设计性能良好的脉冲多普勒雷达发射机，本身具有很高的频率稳定度和纯度。在本振放大式发射机中，通常采用相位灵敏度较低的行波管。设计时对放大器工作状态的稳定性应作充分考虑。为此，对发射功率管的高压、低压和灯丝电源都要采取严格的稳定措施，对电压纹波也相应提出很高的要求。
机载预警雷达
现代预警机不仅能及早地发现和监视从300千米～600千米以外各个空域入侵的空中目标，而且还能引导和指挥己方战斗机进行拦截，所以又称预警指挥机，它是空中的指挥所，是现代高技术局部战争中争夺制空权的重要手段之一。预警机系统的核心是机载预警（AEW）雷达，这种雷达以高空飞行的飞机为平台，克服了地球曲率的影响，具有可视距离远、可检测远程低空飞行目标的优点，同时还具有很强的机动灵活性。正是由于预警机的强大功能，也使得它成为现代高技术局部战争中的重点进攻目标之一。
一、发展历程
高空入侵的亚声速轰炸机、低空突防的战斗机和巡航导弹的出现，对预警和防空提出了各种新的要求，概括起来主要有以下几点：作用距离远；低空目标探测性能好；反应速度快；生存能力及抗干扰能力强。其中低空性能和生存能力是两个非常关键的因素。
预警飞机（AEWA）和机载预警雷达（AEWR）已有40余年的发展史，按发展历程可分为三代。在第二次世界大战特别是在珍珠港事件中，由于地面雷达受地球曲率的影响，探测距离近、盲区大，致使美海军蒙受重大损失。为此，美海军于1945年底决定把当时较先进的AN／APS-20警戒雷达安装到TBM-3W小型飞机上，这就是机载预警系统的雏形。到20世纪50年代初，美国又换用C-14“贸易者”小型运输机和新型雷达AN/APS-82，并在飞机上加装了显示器、敌我识别器、定向仪、导航和通信设备。1958年，美国正式把这种飞机命名为E-1B“跟踪者”舰载预警机并装备海军。这就是世界上的第一种实用型舰载预警机（或者称第一代AEW系统），它先后共生产了88架，现已全部退役。
为了协调预警机和舰队指挥控制中心的工作，同时解决低空防御问题，美国于1972年研制成功了具有一定下视能力的E-2C“鹰眼”预警机。这种预警机装备有AN/APS-120雷达及后续型AN/APS-125雷达。它采用机载动目标显示（AMTI）系统、时间平均杂波相关机载雷达（TACCAR）及偏置相位中心天线（DPCA）等平台运动补偿技术。E-2C“鹰眼”预警机从1973年开始装备海军，目前仍在继续使用和生产。它可算作第二代预警机。126
作为舰载或岸基机载预警和控制飞机，现正在向“鹰眼”2000过渡。E-2C先后换装APS-120雷达、APS-125雷达、APS-138雷达、APS-139雷达和APS-145雷达，加装了JTIDS（联合战术信息分发系统）和GPS，能探测海面和陆地上空的目标，据说E-2C预警探测性能已接近美国空军的E-3A预警机。
美国空军为了满足各军种的作战需要，1963年提出研制定名为E-3A“哨兵”的新型预警机。在这种被称作第三代的预警机上装备有采用高重复频率脉冲多普勒体制的AN/APY-1雷达。1977年3月，第一架E-3A“哨兵”预警机交付使用，截止1984年6月共交付了34架。这34架预警机中的前24架缺少海上监视能力，计算机和通信系统方面也存在缺陷。后来根据美国空军的Block20改进计划，研制了E-3B预警机，第一架预警机于1984年7月交付使用。此后，又出现了E-3C、E-3D和E-3F改进型飞机，预警机上的预警雷达性能也不断提高。
E-3是美国波音公司按美国空军“机载预警和控制系统”计划研制的高档型全天候远程空中预警和控制飞机，能探测高空、低空、地面和海上活动目标，是迄今先进预警机的典型代表。
A-50是前苏联于20世纪70年代末开始研制的高档型预警机，是图-126预警机的后继机，1986年开始服役。A-50预警机选用伊尔-76作载机，装备有脉冲多普勒雷达，该雷达与E-3的雷达有许多相似之处，方位覆盖360°，对陆地上空战斗机的探测距离为230千米，对舰船探测距离为400千米，能同时跟踪50批目标，可引导拦截其中10批，载机巡航高度9000米～10000米，巡航速度700千米/小时～760千米/小时，最大航程5000千米，续航时间7.5小时，执行的任务与E-3相同，但探测性能与续航时间均不如E-3。128
全球已装备的各型预警机已达300余架，各国正在研制各种新型的预警机。
二、对现役机载预警雷达的新要求
先进反辐射导弹、隐身目标和低空飞行器的威胁以及各种对抗措施的不断发展，使得对现役机载预警雷达提出了新要求。
1．空域覆盖范围要更大。
向纵深打击和以空地一体化为主的全面作战指导思想以及实际作战能力，要求机载预警雷达既能探测超低空突防的高速飞行器，又能对付各种战术导弹，因此预警机（包括监视雷达、敌我识别器、导航、通信系统和电子支援措施等）应当具有大面积、全高度的空域覆盖能力。
目前，先进的反辐射导弹及其他战术武器的低空投放距离可达数十公里，高空投放距离将达数百公里。为了完成既定空防任务和确保自身的生存，防空拦截线需要外推到10千米～200千米。这样，预警机的作用距离应当在400千米左右。
要求预警机能观察到隐身目标或准隐身目标，这也导致了要提高预警雷达的探测能力。当预警机雷达在下视状况下从杂波中检测目标时，要进一步降低天线的副辦，提高信号处理中抑制杂波的能力。
2．下视能力要更好。
大量现役和下一代战斗机、巡航导弹和武装直升机等武器的超低空突防技术将日臻完善护航战斗机与制空战斗机的活动也将以中、低空为主，山区等复杂地形还会明显提高杂波强度，在强杂波背景下探测低空飞行的弱小目标回波信号乃是机载预警雷达的首要任务。面对飞行高度在100米～200米的低空突袭目标，地面雷达的探测距离仅为30千米～50千米，相应的拦击时间只有10秒～20秒，这样短促的时间往往使地面防空武器措手不及。
因此，目前各国都利用低空、超低空突袭作为出奇制胜的法宝。这样，对低空目标的探测能力，也就成了现代防空效能高低的标志。
下视能力在技术上的体现就是抑制杂波，提取信号。在诸多杂波抑制技术中，脉冲多普勒体制是迄今为止的最强者。
3．雷达反对抗能力要更新。
机载预警和控制系统在现代战争中的应用，必将迫使对方用电子干扰（ECM）作为对付手段。
4．生存能力要更强。
在这里，生存能力是指机载预警雷达在威胁环境中的适应能力。未来战争对机载预警雷达的威胁来自于隐身目标、反辐射导弹和电子干扰。
三、发展趋势
为了适应新的军事要求，在飞速发展的新技术推动下，第四代预警机正在孕育中。20世纪80年代末，美空军电子系统部和罗姆航空发展中心开始联合研究供2000年后使用的先进机载预警和控制系统。美空军系统司令部的电子系统分部于1989年4月向通用电气公司、波音公司、休斯公司、雷声公司和西屋公司5家公司分别提出5项研究计划。目前的中标方案之一，是通用电气公司和E系统公司的以B747作载机的背负式4面阵相控阵系统。与此同时，瑞典的爱立信无线电公司和以色列的IAI/ELTA公司也都在研制下一代的机载预警和控制系统，即Metro-Ⅲ和PHALCON预警机。美国空军正在研制替代E-3担任空中指挥、监视的L频段有源相控阵雷达预警。
从满足作战使用要求来看：发展系列型号（如舰载直升机、中型、大型、无人机型）预警机雷达及发展新型、新体制（如双/多基地预警机雷达、空地一体化预警与指挥控制网）及多功能预警机雷达已势在必然。新一代预警机将无一例外地采用相控阵体制雷达（特别是共形相控阵技术）和先进的多通道信号处理器，集监视、侦察、指挥控制、电子战装备于一体，既具有对空探测能力，又具有对地成像和地面慢速目标检测能力。
美国海军正在研制替代E-2担任海军指挥、监视的联合翼共形有源相控阵雷达预警机、新一代机载预警雷达的主要技术特色是：均采用相控阵体制；工作频率向低端发展；普遍采用分布式固态发射机；在采用传统的空时级联二维信号处理的同时，有迹象表明空时二维联合处理体制的信号处理机也在研究之中。
要克服传统雷达固有的缺陷，根本出路在于发展相控阵体制。相控阵体制将是提高雷达在恶劣电磁环境中对付低空、机动、隐身目标作战能力以及彻底改进系统可靠性的关键技术。由于采用了固态有源相控阵体制，机载预警雷达具有以下特点：
（1）高可靠性。有源相控阵天线的T/R单元成千上万，少量单元失效，不会影响整个系统的工作；分布式发射机代替集中发射机，降低了系统对单点故障的敏感度，同时可避开集中发射机内高压高功率问题；以电扫取代机械扫描，因而机载预警雷达的可靠性成数量级地提高。
（2）扫描速度快。机械扫描速度一般为6转/分，即每秒转36°，而电扫描波束的转动速度几乎无惯性，可达微秒量级。这样快的扫描速度为对付多目标、高机动目标、隐身目标和各种干扰提供了广阔的前景。
（3）多种工作模式、多种功能共存。相控阵雷达在同一时间内能完成多种功能或同一部雷达能分时实现多部雷达的功能。
（4）探测距离远。由于T/R单元紧靠天线，有源相控阵雷达收、发支路的损耗要比机械扫描雷达的小4～6分贝；相扫天线能充分利用机上空间使天线增益相对变大；另外，随着固态功率器件的发展，分布式发射机提供了加大总发射功率的潜力。这一切使得有源相控阵的探测距离提高了40%以上。
（5）被截获概率低。固态发射机可以实现瞬时开关，易于进行功率管理；通过阵列天线技术，使天线副辦的零陷对准侦察机方向，增加了雷达的隐蔽性，降低了被截获概率。
（6）抗干扰能力强。利用天线的低/超低副辦接收波束、窄波束以及自适应调零技术，可降低敌方干扰信号的影响；利用频率捷变、频率分集以及采用双频和多频同时工作，扩大雷达工作带宽、增大信号瞬时带宽，这些属频域提高抗干扰能力的技术措施；采用复杂的信号波形设计及对发射信号的能量管理，接收时采用长时间积累，这些属时域实现抗干扰能力的技术措施。
机载火控雷达
随着飞机性能的提高、空战武器种类的多样化、电子技术及探测技术的发展，空战战术也有了很大改变，即从20世纪50年代的尾追攻击，发展到了现在的尾追、拦射、下射、格斗和多目标攻击。由原来的以机炮攻击为主，变成了以导弹攻击为主。这些战术方式的实现与机载火控雷达有密切关系。
一、概况
机载火控雷达的研制始于第二次世界大战。1941年10月，美国辐射实验室开始着手世界上第一部机载火控雷达的研制工作，并于1944年将其装备在美国海军F-6F、F-7F战斗机上。这部雷达具有空空搜索、测距和跟踪等机载火控雷达的基本功能。
第二次世界大战后，机载火控雷达在新体制、新技术、新功能方面都有重大发展。机载火控雷达作下视搜索时，会遇到强的地杂波干扰。平台运动造成地杂波频谱展宽，使得运动目标显示对消效果不佳，解决这一问题的根本办法是进行体制更新，从而出现了脉冲多普勒体制的机载火控雷达。130
20世纪70年代初，第一部实用型机载脉冲多普勒火控雷达AWC-9由美国休斯公司研制成功，并装备在美国海军的F-14飞机上。随后，机载脉冲多普勒火控雷达得到迅速发展，已成为先进战斗机火控雷达的唯一选择，是第三代战斗机的重要指标之一。全世界能研制这种雷达的国家已有美国、英国、法国、俄罗斯、瑞典、以色列、意大利、中国等国家，已经装备和正在研制中的机载脉冲多普勒火控雷达有几十种。目前，脉冲多普勒技术已在机载火控雷达中得到了广泛的应用，使现代先进战斗机真正具有了远程、全天候、全方位和全高度攻击能力。131
20世纪90年代以来，在数字技术和微电子技术的推动下，机载火控雷达的体积、重量日益下降，可靠性、维修性日趋理想。大规模集成电路和微处理器在雷达中的应用使信号处理、数据处理、终端显示与控制实现了数字化和可编程，机载火控雷达开始真正进入多功能机载火控雷达的新阶段。随着新一代（第四代）高性能战斗机研制和现役战斗机的改进，以及现代高技术信息化作战条件对机载火控雷达提出的性能、功能、综合能力、作战适应性、可靠性、可维护性及物理尺寸的要求日益提高，各种先进的机载火控雷达为满足新一代歼击机的要求，都已开始采用相控阵天线。
21世纪初，机载火控雷达技术领域出现了更加深刻的变革。宽带技术、复杂信号产生与处理技术、多通道多维信息处理技术、智能化信息处理技术等的迅速发展，极大地促进了用于高性能战斗机机载火控雷达的自适应数字波束形成技术、高分辨力合成孔径成像技术、干涉式（三维）合成孔径成像技术、地面慢动目标显示与成像技术、自适应频率波形捷变技术、检测前跟踪长时间积累技术及多传感器信息融合处理技术等新技术的发展与实用化。
军用航空电子综合系统一体化趋势将使机载雷达的设计思路产生根本性变革，综合射频传感器系统将成为航空电子技术领域的一个研究热点，代表着航空电子技术的一个重大发展方向。机载火控雷达正逐步向多功能、综合化、一体化方向发展，多功能一体化的宽带综合射频传感器系统将取代目前机载雷达、电子战、通信、导航识别（CNI）等功能单一的专用航空电子射频传感器，机载雷达整个系统的数字化程度更高，A/D变换将尽量向射频端靠拢，中频乃至射频以下将全部采用数字化处理，系统的功能将软件化。此外，机载火控雷达将有机地嵌入近年来新发展的以先进的智能化信息处理为代表的新技术，使机载火控雷达的性能、功能出现一个飞跃。
创新是提高雷达探测能力的原动力。机载雷达经历了从机械扫描到有源相控阵电子扫描的发展过程。今后几十年内，机载火控雷达技术将以有源相控阵技术为主流发展方向，在此基础上进一步发展宽带数字波束形成技术、多功能综合孔径技术、共形阵技术、智能阵技术及智能蒙皮等新技术，21世纪是这些技术真正快速发展的时期。
二、基本功能
现代先进战斗机必须能在复杂气象条件下发现和跟踪目标，因而大多采用全相参脉冲多普勒体制。高、中、低三种脉冲重复频率，可提供雷达对目标的全向探测能力。通常，机载火控雷达具有下列两类功能。
1．空/空功能
空/空功能是机载火控雷达的基本功能，针对的主要是各类空中目标。典型的空中目标主要是战斗机、轰炸机、运输机、无人机等以螺旋桨或喷气发动机推进的飞机。随着现代战争形式的不断演化，先进的空／空功能已开始将悬翼直升机、巡航导弹、气球或飞艇等威胁己方平台或设施安全的新、旧装置都列入搜索目标。
空/空功能的作战使命是：充分利用空/地指挥系统的引导信息或其他先验知识，自动或由飞行员干预控制雷达天线指向特定空域，搜索识别并进而截获、跟踪目标，从而为武器系统发起攻击提供适当精度的指示数据。
2．空/面功能
空/面功能是为战斗机有效搜索和攻击地面或海面目标而设计的（所以有时也被分为空/地功能和空／海功能），加强对地面或海面目标的精确打击能力是现代火控雷达正在大力持续开发的方向之一。为了获得良好的空／面功能，机载火控雷达通常应具备成像、固定目标及动目标检测跟踪、地图成像叠加动目标等子功能模式。
（1）成像功能。
①实波束地图（RBM）。这种模式直接用接收到的地面回波强度来绘制地形、地貌的电波对比图，因其角分辨力与雷达天线的波束宽度一致而得名。RBM是最简单也是最原始的用于地面目标识别、地形地貌和导航的成像地图，用来粗略地识别地面大型目标。
当飞行员选择扩展某一成像区域时，就派生出地图扩展子模式。它可以放大显示RBM的局部；当飞行员需要冻结成像画面时，就派生出地图冻结子模式，此时画面冻结，载机运动轨迹在地图画面上更新且关闭发射，用于隐蔽接近。
②多普勒波束锐化（DBS）。根据波束照射地面不同区域产生不同多普勒频率的基本原理，将实波束的角度进一步细分（即所谓锐化），可以获得更高分辨力的地图，为飞行员提供较为细致的目标显示。DBS的主要衡量指标为“锐化比”（即分辨力改善倍数），一般可达16∶1、32∶1、64∶1或更高。
由于地杂波频率展宽较窄，DBS对飞机运动正前方一定方位范围内的地物成像效果欠佳。合成孔径成像的原理是基于载机平台的运动，通过先进的信号处理技术来合成等效的天线孔径，以此得到高分辨力的地图。SAR能够更加细致地测绘地物和地貌，供军事侦察和资源探测使用，提供比DBS性能更优越的导航、地面目标识别和攻击能力。
现代先进火控雷达已能达到0.3米～5米的分辨力。
根据天线定点角度的不同，SAR可分为“正侧视”SAR和“前斜视”SAR。
根据成像格式的不同，SAR又可分为“聚束式”SAR和“条带式”SAR。
（2）检测跟踪功能。
空/地测斜距（AGR）。在空/地测距方式下，飞行员以平视显示器、前视红外探测、激光束跟踪器或多功能显示器（MFD）定向对准目标，雷达天线随动于平视显示器或红外探测器的标线（如+），此时雷达将测出载机到地面指向点的斜距，充当测距装置，为武器投放提供信息。132
固定目标跟踪（FTT）。这种方式用来准确跟踪地面固定目标，可以用游标在R、BM和DBS形成的地图上手动选择位置已知的固定目标进行跟踪。
当跟踪实施后，游标固定在被跟踪目标上不可再移动，目标位于游标十字叉中心。一旦目标被探测到发生移动，或在背景中不再显著可识别，雷达会自动抛弃目标。如果此时实施地图冻结，雷达发射机将停止发射，目标位置保持不变，同时进行载机的运动补偿，飞机位置符号显示计算出飞机当前的位置和航向，且定位提示指示游标在不冻结画面中应处的位置。
地面运动目标指示/跟踪（CMTI/GMTT）。用于发现和跟踪地面上径向移动速度大于最小可检测速度的目标，主要用于指示各类交通运输工具。
海1/海2方式。在海浪低于三级以下海情时，雷达工作在海上方式，用来检测海面静止或运动目标。系统多采用低脉冲重复频率、脉间捷变频技术和平面位置显示。
在海浪大于三级海情时，为检测海上有一定运动速度的目标，雷达工作于海2方式，系统多采用脉冲多普勒技术，为抑制海浪杂波，提高雷达的抗干扰能力，可采用频率捷变技术，它与脉冲多普勒技术兼容工作。
对海面运动目标进行跟踪的工作方式，有时专称为SMTT。
三、辅助功能
现代空战中，战斗机要在更恶劣的战场环境中生存，并且能够同时执行多种任务，在很大程度上依赖于以机载火控雷达为主要传感器的航空电子信息系统的能力，所以现代多功能机载火控雷达往往还综合了其他辅助功能，主要有以下几类：
（1）导航功能
实际上，所有成像糢式都兼有导航的功能。
（2）电子反干扰功能
由于恶劣的电磁环境及电子战的要求，机载火控雷达必须具有专门的电子反干扰措施，例如宽的射频带宽、脉冲多普勒技术、单脉冲技术、低副辦天线、通道保护方法、恒虚警率、大动态范围接收机/灵活的自动增益控制、灵敏度时间控制、频率捷变、干扰检测、回波分辨和低截获概率等，同时还应具有抗干扰软件。
（3）敌我识别功能
飞机上的敌我识别系统基本上是一个辅助雷达。它发出询问脉冲，友机上的应答机用编码脉冲回答。敌我识别接收机收到的应答信号可显示在雷达显示器上，天线可单独放置或寄生在火控雷达天线上。利用现代脉冲多普勒雷达的信号处理能力，敌我识别雷达可以根据回波的显著特征对不同形式的目标加以分类识别。
（4）制导功能
在先进战斗机中，火控雷达不仅是提供目标参数的传感器，而且还参与对导弹的制导。在复合制导情况下，导弹的中距离制导就是由脉冲多普勒雷达的无线电修正通道完成的。这种修正通道用来修正导弹的飞行航向，确保导弹不受目标机动影响，从而提高了导弹的命中率，例如，美国F-14飞机上的AIM-54“不死鸟”导弹。当制导半主动寻的导弹时，机载火控雷达必须增加一部连续波发射机，所增加的发射机应与机载火控雷达发射机兼容工作，以同时提供目标和导弹的照射信号。
四、机载相控阵火控雷达的发展
相控阵技术是近年来正在发展的新技术，它比单脉冲、脉冲压缩、合成孔径等任何一种技术对雷达性能所带来的影响都要深远和广泛。相控阵技术的发展是建立在天线阵列技术、微波技术、信号和数据处理技术以及微电子技术等多学科的综合成果之上的。随着T/R组件输出功率不断提高，采用砷化镓单片集成电路的T/R组件有源相控阵将极大改进未来战斗机上的火控雷达。
自20世纪60年代起美国西屋公司、休斯公司及德州仪器（TI）公司就开始了机载有源相控阵火控雷达的艰难探索，历经多年的不懈努力，终于使机载有源相控阵雷达技术达到了实用化水平，欧洲三国集团、瑞典、俄罗斯、日本也在全力发展有源相控阵火控雷达。
（1）美国
目前，美国空军新一代战斗机F-22配置的AN/APG-77有源相控阵雷达已研制试飞成功，正投入生产。APG-77雷达天线口径1米，有2000个X频段T/R组件，采用GaAs芯片技术，对RCS为1平方米目标的探测距离超过220千米。
（2）欧洲
英国GEC-Ferranti公司、法国汤姆逊-CSF公司和德国DASA公司组成的欧洲三国机载雷达联合集团为法国Rafale改进型和欧洲战斗机研制了AMSAR有源相控阵雷达。目标是通过联合设计，制造和鉴定一部基于有源电子扫描平面阵列试验型通用X频段多功能机载验证雷达。135
（3）俄罗斯
早在20世纪80年代末前苏联就开始了有源相控阵火控雷达的研制工作，1981年，前苏联就成功研制出无源相控阵火控雷达Zaslon，也是目前唯一大量现役装备的相控阵火控雷达。
20世纪90年代，在政治和经济非常不利的条件下，俄罗斯仍然成功地为现役战机技术改造研制了一系列的无源相控阵雷达，其中包括2003年开始在出口印度的苏-30MKI上装备的Bars无源相控阵雷达。虽然俄罗斯启动有源相控阵雷达计划比较晚，但技术实力不容忽视。136
（4）日本
日本三菱电气公司在日本防卫厅的技术研究与开发院的管理下正为日本下一代战斗机F-2A/B投巨资研制有源电扫描阵列雷达，凭借强大的微电子技术实力，已使T/R模块达到了实用化水平，且已提供美国休斯公司用于有源相控阵火控雷达研制，而且日本三菱重工公司按照许可证在生产休斯公司研制的AN/APC-63火控
雷达。137
机载战场侦察雷达
机载选程战场侦察雷达系统是集现代诸多高新技术于一身的综合性军用电子侦察系统。它以飞机为平台，以机载高性能雷达为主要传感器，对战区地面（包括海面）上的运动、驻留和固定目标侦察、监视和目标指示，是现代战争中，地面部队采取军事行动的主要实时信息源。
一、概况
对机载远程战场侦察雷达系统的研究，虽然已有20多年历史，但由于载机、多模雷达技术、通信、导航、电子战系统和信号/数据处理等综合性高技术难度大、系统集成复杂，以及要冒巨额投资的风险，所以早期的研究计划往往都历经了一波三折，甚至被迫终止。直至20世纪90年代初，还只有几种仅可供功能演示或工程验证用的样机。
海湾战争中，美国从试验场地匆忙调往战区的机载远程战场侦察雷达系统的样机，技术上虽然还未成熟，但在实战中已崭露新一代战场侦察雷达系统的锋芒。它把广阔战场的实时态势连续地显示在战场指挥员面前的荧光屏上，“透明”的战场使指挥员掌握了作战主动权，使打击变得准确有效。它是未来战争中实现广域和纵深战场侦察的重要装备，是发挥地面部队战斗力的“倍增器”。138
二、主要战术要求
科学技术日新月异的发展，使现代战场发生了质的变化。高机动坦克、机械化和大规模空运空降部队、远程高精度导弹等投掷器和现代化作战飞机的大量投入战场，打破了常规的作战格局，如“战斧”巡航导弹的飞行距离为1000千米以上，命中误差却不超过10米；机载远程对地导弹的射程也在100千米以上。战区向纵深延伸和幅域扩大，使得战线模糊（甚至难以区分前线和后方）、战场态势瞬息万变和战争更具突发性。为了适应这种以高技术装备为依托的纵深空地一体化的立体战场，机载远程战场侦察雷达必须满足以下主要战术要求：应具有快速反应、快速布署、全天候和全天时连续监视的能力；应具有宽域远距离监视跟踪地面（包括海面）慢速运动目标的能力，能实时地向地面指挥控制系统提供连续的战场态势图；应具有高分辨成像能力，以便对固定和驻留目标进行识别、精确定位、指引或攻击后的效果评估；应具有空中指挥控制和多路数据传输能力；应具有强大的生存能力。
三、种类及基本组成
机载战场侦察雷达系统按载机形式可分为大型固定翼机载系统、直升机载系统、机载吊舱式系统和无人机载系统四类。按所应用的技术，雷达工作模式可分为动目标检测模式、合成孔径成像模式和动目标检测/合成孔径成像混合模式。
由于各类载机的巡航时间长短、升空高度、飞行速度、飞行稳定性、可允许的载荷容积和重量等差异，所载雷达系统的性能、探测距离、监视区域和执行的侦察任务等也有一定的区别。
（1）大型固定翼机载系统。大型固定翼飞机具有较高的飞行高度，续航时间长、载荷量大，可容空间宽，适合安装大型高性能的动目标检测和合成孔径／逆合成孔径多模远程雷达，动目标检测模式可监视、跟踪和指引广域战场上的地面（或海面）慢速运动目标，例如，行进中的担克、运输车辆、行动中的陆军小分队以及预警机难以发现的掠地飞行或悬停的直升机等，合成孔径雷达／逆合成孔径雷达模式可对战场特定区域内的固定军事设施或驻留目标以及对慢速运动目标和海面舰只进行高分辨力成像识别，或用来评估打击后的效果。这种雷达的探测距离大于300千米，覆盖区域大于200千米x300千米，能形成战场实时态势图，能实时地支援地面部队的军事行动，能满足军级或集团军级对战区监视的要求。139
（2）直升机载系统。直升机载系统是世界上开发较早的一种机载远程战场侦察雷达系统。它的研制采购费用约为大型固定翼机载系统的1/10，系统工作机动灵活，不受机场条件限制。系统的一般飞行高度约为3000米，雷达最大作用距离可达100千米，一个工作周期可覆盖80千米×100千米的区域，是配属于陆军师级作战单位执行战场侦察任务的有效装备。为了获得最大的探测纵深度，系统需部署在前沿附近空域工作。为提高系统的生存能力，在战争状态下采取跳跃式工作方式，即从低空进入指定侦察区域，然后以最大速度爬升到侦察高度，雷达开始短周期工作，波束扫描一个50°～90°的扇区后，即刻迅速下降并转移到新的侦察点。因此，需有多架直升机交替工作，以实现战区全景观察。
由于飞行高度、续航时间、载机振动和气流扰动对飞行稳定性的影响，加上载荷空间和重量的限制以及战时跳跃式的短周期工作方式，直升机机载系统对于实现某些工作模式来说有较大困难。0
（3）吊舱式系统。吊舱式系统是一种装载有多模雷达的吊舱，它能使某些小型运输机、战斗机或战术飞机具有对地面（或海面）目标的监视功能，可用来弥补大型固定翼飞机机载远程战场侦察雷达系统的不足，即在现场未来得及部署（或部署数量不够）大型固定翼飞机机载远程战场侦察雷达的情况下和在靠近战区没有适用的大型机场时用来完成必要的战场侦察任务。141
（4）无人机载系统。战场无人侦察机常为小型无人机。该机体积小，红外线和雷达很难发现，但载荷空间和重量有限，所以传统所载的侦察传感器主要为照相、CCD或IR等光学成像设备，这些侦察画面有较高的分辨力，但受天时和气候条件严重限制。适应全天候工作的无人机载战场侦察雷达系统，不但避免了飞行人员的伤亡，并可逼近战场前沿或深入敌区侦察，从而克服了敌军利用山坡地形特征隐蔽部队的观察死角。机载雷达采用动目标显示和合成孔径雷达两种体制，既可对战场关注的局部区域进行动目标探测和跟踪定位，还能以合成孔径雷达模式对固定目标进行成像识别。探测距离可达几十公里，分辨力为1米左右。142
机载战场侦察雷达系统因载机平台类型不同，在机载设备量、雷达体制、功能/性能和战术应用方面也有一定区别，但基本组成可概括为两大部分：空中系统部分和车载地面站系统。空中部分包含载机、机载雷达、计算机及数据记录设备、空地通信设备、显示控制操纵台、电子侦察及干扰设备以及全球卫星导航系统/惯性导航系统等。车载地面站用来接收、处理和转发机载雷达提供的目标数据信息，并向载机提供侦察任务请求。
载机。载机是机载战场侦察雷达升空不可缺少的平台，载机性能对侦察雷达的正常工作、最大威力的发挥以及战术任务的执行等直接起制约作用：如飞行高度和续航时间会影响雷达的探测距离和侦察监视的覆盖区域；飞行速度和航程会影响远区的部署速度；飞行稳定性会影响雷达的检测性能和工作模式；载机可允许负荷空间和重量又会制约机载雷达设备的重量和尺寸等。机载远程战场侦察雷达的主要平台是固定翼飞机。143
雷达。作为战场侦察、监视、目标指示的主要信息传感器，机载远程战场侦察雷达应具有以下基本战术功能：宽域远距离（100千米以上）探测和跟踪敌方地面、海面和低空运动目标，查明敌前沿和后续部队的作战动态；通过实时高分辨力合成孔径/逆合成孔径雷达成像，查明敌前线和后方的固定军事设施、火力基地及部队集结部位；实时完成雷达原始数据的处理，形成战区敌我态势图，对重点目标进行跟踪、定位，并经通信数据链把信息分发给地面站，供机上或地面站指挥员使用；执行空中战场侦察情报综合中心和指挥控制中心的任务，实时引导己方空中和地面力量实施攻击，并实时地评估攻击效果。
车载地面站。地面站的设备量和功能根据空中监视平台的不同有较大差别，无人或小型机因载重量和空间有限，因此把部分设备从空中平台移向地面站。一般来说，地面站是一个战术数据处理、评估、信息分发和指挥控制中心，它需通过双向数据链接收、处理由空中监视平台传送来的图像和目标信息，并将它们存储在大容量的存储器内，同时使其他传感器传来的数据通过数据融合处理形成战场数据，显示在工作站的彩色光栅显示屏幕上供操作员和指挥员使用，并通过通信系统把数据传送给其他用户，或根据指挥员的意图通过通信链向机上人员传达新的作战计划（包括侦察区域和工作模式要求等）。144
JSTARS是一个功能完善的地面战场综合管理系统（GSM），是当代机载远程战场侦察雷达的代表性产品，JSTARS系统除了完成雷达本身的任务外，还要起指挥、控制、武器定位、战场监视、信息数据融合和分发作用。
四、关键技术及发展前景
机载远程战场侦察雷达是一种高技术全相参脉冲多普勒多模雷达，它的主要关键技术有：多模低副辦宽角扫描相控阵天线；高品质频率源；实时高分辨力合成孔径雷达成像；强地物杂波抑制；地面慢速动目标检测；目标跟踪和航迹建立；图像识别；系统软件设计；宽带保密数据通信；多传感器信息融合；机载环境下的电磁兼容设计。
经过海湾战争和在前南斯拉夫波斯尼亚地区维和活动方面的应用表明，机载远程战场侦察雷达已被公认为是夺取地面（或海面）战争主动权的重要军事装备，是近年来军用雷达发展中最活跃的一个领域。同时工作的地面动目标显示/合成孔径雷达或具有动目标成像能力的合成孔径雷达，将成为今后空中侦察、监视、火控等机载雷达的标准模式。今后除了对现有系统及时作改进外，在新系统的研究开发上注重廉价、小型和适合多种平台用的模块化式的多功能雷达。
直升机机载雷达
机载雷达是装在飞机上的各种雷达的总称。主要用于控制和制导武器，实施空中警戒、侦察，保障准确航行和飞行安全。机载雷达的基本原理和组成与其他军用雷达相同，其特点是：一般都有天线平台稳定系统或数据稳定装置；通常采用3厘米以下的波段；体积小，重量轻；具有良好的防震性能。
一、概况
直升机机载雷达按使用场合可分为陆用型和海用型。陆用型直升机机载雷达主要用于战场侦察，直升机机载战场侦察雷达已成为陆军C3I系统中重要的信息获取手段，发展方向是雷达、红外与通信的高度集成和系统综合，以及地面动目标检测和战场高分辨成像技术的应用。海用型直升机机载雷达，主要用于海面战术态势显示，潜艇通气管、潜望镜的探测，海面舰船目标检测，反舰导弹超视距攻击的中继目标指示和中继制导以及直升机预警。海用雷达发展对空功能、采用先进的相控阵技术，全面提升直升机预警的功能和性能以及实现系统综合，是直升机机载雷达的发展趋势。145146
二、优点及功能
舰载直升机雷达具有以下主要优点：
舰载直升机雷达易于在前沿阵地布置，可随舰艇出动，能获得较长的预警时间；
机载雷达比舰载雷达视距大，对探测水面目标来说，扩大了监视海域的范围；
舰载预警直升机能提前发现低空入侵的飞机，弥补舰载雷达因为视距的原因，不能在中远距离上发现低空入侵飞机的缺陷，为舰艇防卫赢得了较多的准备时间；
作为舰舰导弹攻击来说，机载雷达可跨接在敌我舰艇中间，不仅能提早截获、跟踪敌舰，确定攻击目标，帮助导弹瞄准，提高导弹攻击的命中率，而且还能观测导弹攻击的效果；
机载反潜雷达是反潜艇的重要装备，反潜飞机能迅速接近潜艇，进行反潜攻击，还能灵活地避开敌人的攻击；
机载雷达可对大海域、纵深地带进行搜索侦察，为指挥员制定作战方案提供信息；
舰载直升机机载雷达，广泛使用于没有实力装备大型预警机的中小国家，是中小国家扩大海洋预警范围的低成本的首选装备。
国外的舰载机分为固定翼飞机和直升机两种，由于各国舰载平台的装载能力和作战策略不同，所以在机载雷达平台种类的选用上也各有侧重，如对机载预警雷达平台的选用，美国因航空母舰多，所以大多采用装有高性能雷达的大型固定翼飞机，如E-]B、E-2C海上预警机；而英国在马岛战争前既没有海上预警机，也没有警戒机，但因马岛战争初期的巨大损失，在“猎迷”预警机不能使用的情况下被迫采取紧急措施，于1982年6月开始仅用8周半时间就将“搜水”海上监视雷达加装到了“SH-3海王”直升机上，作为应急预警机。
由于直升机加装雷达投资少，见效快，简便易行，而且可借助载舰扩大监视、警戒能力，所以海用直升机机载雷达在中小国家得到了足够的重视，如法国ThalesAirbomeSystems（原汤姆逊-CSF公司）研制的直升机警戒雷达ORB32系列雷达，英国莱卡雷达防御系统公司（原ThotnEMI公司）研制成功的Searchwatet雷达。
受直升机平台（尤其是舰载直升机）体积、重量和机上初级电源容量的限制，机载雷达通常以一两种功能为主，兼顾其他功能；雷达作用距离中等；为减小天线尺寸，雷达频率大多数选用X频段；天线安装主要考虑前视和下视。
随着技术的进步，信号处理能力的提高，舰载直升机机载雷达向系统综合、多功能、大威力的方向发展。雷达技术的长足进步也在一定程度上减小了直升机平台的局限性。
三、技术特点
舰载直升机雷达探测的重点目标是海面运动或静止的舰艇、潜艇及潜艇露出海面的潜望镜和通气孔，探测的背景是复杂多变的海面，因而舰载直升机雷达的主要技术特点是：
①海杂波抑制和探测小目标
对于舰载直升机雷达，海杂波和海岸地杂波会降低其对目标，特别是对小目标的检测能力，因此，除了采用频率捷变技术和低副辦天线来减小地面和海面杂波影响外，还必须重点提高距离分辨力和方位分辨力。由于载机不允许雷达天线水平口径做得过大，雷达方位分辨力受到限制，因而多数舰载直升机雷达采用宽带、超宽带信号。
②大动态范围接收机
雷达目标截面积范围大，大的有上万平方米，而小目标只有1米左右，所以雷达接收机应具有大动态范围信号处理能力，接收机的动态范围需在90分贝以上。
③高天线转速与变天线转速
舰载直升机雷达天线转速较地面雷达高得多，而且因任务不同而对转速有不同的要求。如果为了在高海情时有效地探测近距离小目标及反海浪干扰，就要求雷达天线转速高；如果搜索远距离目标，由于海杂波影响较小，雷达天线则采用低转速，增加每次扫过目标的回波数，以提高雷达的探测能力。例如，美国的AN/APS-134雷达，在反潜工作状态下，雷达天线转速为150转/分；对远距离搜索和导航工作状态，雷达天线转速为6转/分。
④频率捷变
频率捷变有随机型和正弦型两种，它可提高雷达抗干扰能力。在高海情时，频率捷变能有效地抑制海杂波，提高信杂比。这种技术措施已成为舰载直升机雷达的必备技术。
⑤多目标跟踪
舰舰、空舰导弹攻击已成为当前战争的主要进攻手段，目标指示和导弹制导也就成了舰载直升机雷达的重要功能。因此，雷达应具有多目标处理和跟踪能力以及较高的测量精度。
⑥多种信号形式147
多种脉冲信号形式是舰载直升机雷达的一大特点。窄脉冲能提高距离分辨力、减小距离波门内的杂波强度和在强海杂波下有效地探测近距离小目标。探测远距离目标时，应采用时宽较大的脉冲压缩信号。在跟踪目标过程中，采用宽带脉冲压缩技术来获得极窄脉冲信号（毫微秒量级），这种脉冲信号可用于识别舰艇的类型，如ShortHorn雷达脉冲信号的宽度有0.01μs、0.4μs和1.8μs等多种。
⑦相参体制
雷达应以全相参数字锁相环作频率源，采用主振放大式栅控行波管发射机的收发相参体制。该体制具有先进性和灵活性，特别是能方便地提供各种工作方式所需的多信号波形。
⑧ 恒虚警处理技术
当海杂波干扰和敌方人为干扰强度比内部噪声高得多时，雷达检测虚警率将大大增加，致使大量虚假目标被录取，从而造成计算机过载饱和。为了保持原有虚警率，必须提高检测门限，这将导致信噪比损失。恒虚警率（CFAR）是一种自适应门限检测方法，它能随输入信号强弱自动调整检测门限，以保持恒定的虚警。因此，恒虚警率在直升机机载雷达中已成为提高抗于扰性能的一个重要组成部分。
需求的牵引，使得舰载直升机机载雷达不仅要求在海杂波背景下探测海面舰船目标，而且要求雷达具有在海杂波背景下探测低空的飞机目标，包括掠海飞行的导弹。因此，雷达抗海杂波干扰能力、小目标的检测能力和多功能（反潜、反舰、预警、气象）的技术特点就更为鲜明。
超视距雷达工作原理
超视距雷达工作在短波波段，它利用电磁波在电离层与地面之间的反射和电磁波沿地球表面的绕射（TH）传输高频能量，从而可探测到常规雷达无法探测到超远距离目标，其作用距离不受地球曲率限制。
一、概述
美国空军和海军在20世纪50年代研制的“梯皮”后向散射超视距雷达成为美国后来发展的许多超视距雷达的基础。到了60年代，美国海军研究实验室研制成作用距离达900～4000千米的“麦德雷”高频超视距雷达，首先向人们证明了超视距雷达的能力，其中包括对低空飞机、弹道导弹和水面舰艇的探测能力。148
二、种类
随着世界反雷达技术的日益进步和发展，超视距雷达在现代防空体系中的作用就显得越来越突出。超视距雷达作为对地地导弹、轨道武器和战略轰炸机的早期预警手段之一，可在洲际导弹发射后1分钟发现目标，3分钟提供预警信息，预警时间为30分钟。超视距雷达在警戒低空、超低空突防的飞机，巡航导弹和水面舰艇时，可在200～400千米的距离内捕获目标。与微波雷达相比，对空中目标的预警时间提高了5～10倍，对水面目标的预警时间提高了30～50倍。
电波传播的主要方式有如下四种。
（一）表面波传播。表面波传播时电波沿地球表面传播，传播路径是弯曲的，因而无视距的限制，雷达可以利用这种传播方式观测视距以外的目标，常称为地波超视距雷达。
（二）对流层传播。对流层的高度通常在100千米以下，电波在对流层中传播路径是直线，因而观测低空目标时有视距限制，常规微波雷达主要采用对流层传播方式。
（三）电离层传播。超视距雷达一般工作在短波波段，而短波一般是难以穿过电离层的，往往碰到电离层，就会折回地面，遇到目标时，经散射后的一部分能量沿原路径返回，且被设在同一处或相隔不远的接收机所接收。这种利用电离层折射效应观测视距以外目标的雷达，常称为天波超视距雷达。
（四）散射传播。由于大气或电离层的不均匀性，电磁波被散射，散射效应可用于通信或气象雷达中。
由于天波超视距雷达是靠电波在电离层折射的方法观测目标的，因而其性能取决于电离层的性质（电离层中电子集聚的密度）、雷达频率以及雷达方程中的标准参数。电离层一般包含三个折射区，最高的折射区称为F11区，它的高度为230千米～400千米，这个区域折射时单次折射距离最远，对应于高频段最高的工作频率（频率越高折射能力越弱，穿过的深度越深）；第二个折射区称为F区，它的高度为180千米～240千米，F1区只在白天出现，而且夏季比冬季更显著；第三个折射区是E区，其高度为100千米～140千米，在这个高度上有时会产生高密度电离斑点，称为散射E层。如果利用E层折射，散射E层会影响传播稳定性。由于多折射区的存在，同一目标的反射回波经过不同的途径反射回来，就有不同的延迟时间，从而产生了多路径效应，使雷达性能变坏。为了减小多路径效应的影响，应适当地选择雷达频率且采用比较窄的仰角波束，从而使只有一个途径的信号能量可达到目标。
（天波）超视距雷达
超视距雷达主要用于早期预警和战术警戒，是对地地导弹（特别是低弹道的洲际导弹和潜地导弹）、部分轨道武器（包括低轨道卫星）和战略轰炸机的早期预警手段。
一、概况
天波超视距雷达发展史第一阶段（20世纪50至60年代）就是用来探测洲际弹道导弹主动段（发射段）信息。当时美国OTHR（超视距雷达的英文宿写）型号有Teepee、Madre与AN/FPS-95，前苏联在白俄罗斯与西伯利亚也部署了两部。OTHR（型号为H-17），由他们对美洲大陆发射的弹道导弹基地进行监视，60年代中后期又在乌克兰建造了第三部天波超视距雷达。
二、近期发展
天波超视距雷达发展史的第二阶段：探测远距离低空飞机与海面舰船目标阶段（20世纪70～90年代），这个时期，天波超视距雷达技术发展迅速，美国相继研制出三部不同水平的装备，WARF（70年代）、AN/FPS-118（80年代）、AN/TPS-71（90年代）。据报道，特别是为美海军研制的AN/TPS-71可搬迁重建式RO？/？HR雷达能在海杂波背景中检测和跟踪舰船目标，且具有较高的目标定位精度，是一种战术型双站警戒雷达系统，平时它用于缉毒，监视和跟踪毒品走私飞机和船只的动向，直接指挥美国海岸警卫队对非法目标进行拦截。在这期间，澳大利亚的天波超视距雷达Jindalee与俄罗斯第四部天波超视距雷达LADOGA均为海军建造，监视和探测该海域的舰船目标，探测距离范围为900～2500千米。
法国的ValensleOTHR系统从1960年开始进行电离层探测以及海态探测实验。目前，法国航空空间研究院（ONERA）正在研制一部名为Nostradamus的OTHR系统，该OTHR为单站系统，具有二维天线阵，能够同时在方位和仰角上实现波束形成，以提高对多模和多径回波的区分能力和对电离层信息的反演精度。
三、超视距雷达的优点与工作类型
天波超视距雷达最突出的优点有两条：一是作用距离远（“一跳”可达到900～5000千米），覆盖范围大（对于300～3000千米、6°扇形区的覆盖域，其面积为4×106平方千米）；二是工作频率处于高频频段（2～60兆赫），这是区别于其他体制雷达的本质特征。在该频段，大部分飞行器的散射波都处在瑞利区和谐振区。在瑞利区，目标散射面积（RCS）同形状无关（或影响甚小），而同其体积有关。在谐振区，则RCS明显增强，因此任何形状的飞行器设计都会在这个波段产生某种谐振。另一方面，隐身用的吸收材料对较长波长（相对于物体外形尺寸）是无效或效能较低的，加上由于超视距雷达的波束经电离层反射，因而入射波自上而下照射目标，这也是隐身飞行器设计的弱点，因此它将可望成为探测隐身飞行器的一种手段。当然，在高频频段工作会带来天线规模庞大等问题，欲形成较窄的水平波束，天线阵面口径需1～2千米。因此，为了节省造价，通常采用收、发分置的天线系统，发射天线可小于接收天线，而在接收端常采用多路并行接收通道设计来形成等效的窄波束。
另外，在超视距雷达中，确定目标的高度比较困难，主要原因是电波在电离层中的轨道是曲线，而且轨道的形状又受电离层参数变化的影响。因此，在目标参数测量中，超视距雷达的精度较常规视距雷达为低。
必须指出，尽管超视距雷达可以为防空系统提供更多的预警时间，但仅能探测导弹弹道的初段，却无法探测在电离层之上的中段弹道，而且它不能确定导弹的飞行轨道，测量的精度有限，因此超视距雷达还必须和其他警戒、跟踪雷达相配合，才能组成完整的预警系统。
天波超视距雷达分为两种基本类型：前向散射超视距雷达和后向散射超视距雷达。
前向散射超视距雷达按“双基地”方式工作，即发射机和接收机分设在相距很远的两地，一般相隔为1万千米左右。电波自发射机发射后在电离层与地面之间跳跃传播，当遇到地平线以下目标后，目标前向散射的电波为另一地点的接收机所接收，从而可发现目标。这种雷达的优点是比较简单，可由一般的雷达设备改装而成，但性能有限，只能判断来袭导弹的大致方向，不能用来测定目标的距离和其他参数。
后向散射超视距雷达的例子是美国20世纪80年代出产的AN？/？FPS-118雷达，它是一部双基地调频连续波雷达，其收/发功能完全由计算机控制，收/发间通信由宽/窄带对流层散射无线电通信和光纤链路实现。151
后向散射超视距雷达的发射机和接收机放在同一地点或较近的地点，电波自友射机反射后，就在电离层和地面之间跳跃传播，在遇到目标时，便由目标向后散射的电波经电离层反射回到同一地点，为接收机接收。这种雷达的性能比较优越，它不仅能指出目标的存在及其方位，而且可以测量发射信号到接收回波信号之间的时间，获得目标的距离。后向散射超视距雷达的缺点是设备比较复杂，但因其性能好，所以目前主要研制和使用这种超视距雷达。
前苏联研制的后向散射超视距雷达（OTHR），发射波形为强功率脉冲串，即每秒10.5个脉冲串，每个脉冲串内含有20个不同的方波脉冲，宽度不足2米。工作频率为4～30兆赫，作用距离为800～3000千米，可覆盖西欧、北大西洋、斯堪的纳维亚和地中海区域的大部分。
由于超视距雷达的工作在很大程度上取决于电离层的状态，而电离层的状态又在时刻变化中，所以给超视距雷达带来了下列一些特殊的技术问题：
（1）要求超视距雷达具有电离层实时预测设备，并能自动选择工作频率和电波入射角；
（2）要求有很大的输出功率并能快速跳频的发射机。由于超视距雷达作用距离远，电波传播途中衰减很大，因此，要求发射机的输出功率很大，同时发射频率要随计算机的控制信号而变化。
（3）应具备在噪声电平中提取微弱信号的能力。由于电波能量经电离层和地面传播衰减很大，且有大气噪声、地物干扰、天电干扰、电台干扰等存在，通常地球表面的后向散射要比希望检测到的运动目标回波的幅度大许多量级，因此高频超视距雷达必须采用某种多普勒信号处理的形式，以便从杂波背景中提取希望检测到的目标信号。
（4）要求超视距雷达的大型天线阵列能在宽带内扫描。超视距雷达由于工作在短波波段，天线阵列一般十分庞大，天线有10层楼那么高，这样的天线阵列只能用电扫描来完成波束的灵活指向。152
可重定位短波超视距雷达
一般雷达几乎不用甚高频以下的频率。其理由是无法选用宽的频带，很难得到窄的天线波束，大气噪声电平较高，该频段用户已十分拥齐等等。尽管如此，如果运用得当，高频波段具有一个经常为军事雷达专家所重视的非常重要的性质—可以超视距探测，这是极端吸引人的。因此，近年出现了一代新体制雷达—短波天波超视距雷达。
一、简述
可重定位超视距雷达（ROTH）AN/TPS-7l原是雷声公司专为美国海军研制用来为美国舰队提供大范围的警戒，以防止海上和空中目标的袭击，如今的ROTHR主要用于缉毒。AN/TPS-71几乎网罗了当代雷达领域最先进的技术设备，它的发射功率只有200千瓦，为AN/TPS-118的六分之一，作用距离达3300千瓦，覆盖面积为550万平方公里。由于其动力设备要求较小，所以便于卸载重装。该ROTHR系统对水面目标距离分辨力为6千米，方位分辨率约为15千米。根据实时扫频电高层探测术，其频率是可变和可选择的。下面我们简要介绍R07HR的系统组成及基本性能。
超视距雷达一般是固定式的，一旦建立便无法再移动。雷声公司为美国海军研制的可重定位超视距雷达却可以从一个地方挪动到另一个地方。然而，ROTHR并不是一个真正意义上的“可移动的机动系统”。据雷声公司称，它的可搬移性仅限于能把弗吉尼亚的电子设备如发射机、接收机和工作控制中心通过陆地、海洋和空中搬运到阿拉斯加重建，其收/发天线是不搬迁的，阿拉斯加还需另建一座新的天线阵，不过这种天线阵可以设计成可拆卸重装式。153
ROTHR是一部高频战术陆基双基地天波后向散射超视距雷达系统。该系统可在其覆盖区域内对飞机和艇船进行全面监视和跟踪，通过局部照射某一区域来对付感兴趣的目标或评估进攻部队的规模。该雷达系统的工作频率为5～28兆赫，作用距离500～1600海里，覆盖范围为64°扇形区发射功率200千瓦，只有通用电气公司为空军研制的OTHHB系统（型号AN/FPS-118）发射功率的六分之一。扫描范围可达163万平方海里，相当于地球表面积的1.1%，需要工2架预警机才能覆盖。ROTHR利用宽口径接收天线阵（长2.5千米）和先进的数字信号处理技术来补偿它相对较小的发射功率，其数字信号处理技术是采用计算机最新技术来实现从噪声中检测出信号，具有比其他雷达更高的自动化。
二、ROTHR系统组成
ROTHR系统一般由以下几部分组成：
1．发射系统
发射系统由两副对数周期天线和10个方舱组成，每副发射天线由16个垂直极化对数周期天线阵元组成。发射天线口径为365米，约为THH-B的发射天线阵的口径（1.1千米）的三分之一。发射机采用许多个5千瓦固态放大器，每个舱内由4个固态放大器进行功率合成输出到一个额定阵元上。天线阵中心单元固态发射机输出功率达20千瓦，10个方舱合成功率为200千瓦，边上的阵元相应要低些，为10千瓦或5千瓦。阵列边沿功率逐步减小可获得低旁辦，从而减小后向散射回波中的杂波以利于目标检测。
ROTHR可以控制送到辐射阵元上的信号相位，通过控制相位，可以把波束最大值调到指定方向。由于ROTHR发射机是全固态的，所以稳定性较好，且较易维护。
2．接收系统
接收天线阵是一个庞大的高增益天线系统，其阵面长度为2.58千米，由372对6米高的单极子组成，与空军新建的OTH-B接收天线阵列长度差不多。每部接收机接一对单元，输入信号由其数字化，信号由光纤线路送到雷声公司开发的信号处理机。信号处理采用数字波束形成技术，以形成18个接收波束。通过对接收波束的多普勒处理，从地杂波中分离出活动目标。一旦数字信号处理机检测到目标，4台DEC二公司的VAX8600的计算机同时进行数据处理以保持跟踪。美海军将改用新的6400数字计算机。ROTHR的数据处理分系统采用的Fortran计算机语言，程序共有42.9万行。154
ROTHR系统具有自动传播管理和诊断功能，因此它不需要依赖外部的探测数据就能判定电离层和选定适当的频率以满足目前的环境要求。这个自动系统采用了一台准垂直入射探测器以测出发射站和接收站附近的电离层高度，并采用一台后向散射仪以测出150～3300千米目标区的电离层高度。从这些探测器输入的实时数据和存储在计算机内的数据进行比较，一旦这些数据与某个电离层模型相匹配，就用这些模型操作ROTHR。这些电离层模型的数据占有200MB的计算机磁盘存储容量。
3．操作控制中心
操作控制中心（OCC）是整个系统的神经中枢，所有复杂的雷达功能在这里都捆绑在一起。这个中心可以远离发射站和接收站，或者与接收站设在一起。通过大型彩色显示器，操作员可以监视雷达覆盖区域内的所有目标，每个目标的位置、航向和速度都有助于操作员判断此目标是否是贩毒工具。
三、ROTHR的基本性能
ROTHR并不能同时覆盖163万平方海里的区域，而是将此区域分成176个扇形区进行监视和跟踪，扇形区的大小视其离发射站的远近而异。该系统采用相控阵波束锐化技术，能在1～49秒内使能量集中到任何一个要求的扇形区。对于飞机目标只需在一个扇形区中停留几秒，若是检测舰船则要在一个扇形区停留35秒或更长一些。但它不能同时在一个扇形区检测飞机和舰船，因为检测飞机和舰船所使用的算法是不相同的。ROTHR可以同时搜索12个扇形区，在其覆盖范围内从左到右形成一道屏障，作用距离500～1600海里。
综上所述，超视距雷达以其覆盖范围广、成本比星载雷达低以及良好的反低空突防、反隐身目标和抗反辐射导弹威胁性能而成为近期各军事大国的重要军用装备。在1991年的美国国防部关键技术计划中超视距雷达已被列入高灵敏度雷达项目中，由此可以看出，超视距雷达仍将作为21世纪的重要防空预警雷达，得以继续发展，并将出现众多可以增强其性能的改善措施，提高超视距雷达的可用性、灵敏度、探测精度和分辨力等，使它能够发挥更为广泛的作用，并具备多种使用价值。
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