現(xiàn)代雷達隱身技術發(fā)展

何小鋒

（解放軍91404部隊，秦皇島 066000）

0 引言

現(xiàn)代無線電技術的迅猛發(fā)展，極大地提高了雷達探測系統(tǒng)的目標搜索、跟蹤能力。傳統(tǒng)的武器平臺在作戰(zhàn)環(huán)境中所受威脅愈演愈烈，雷達隱身技術對提高武器平臺系統(tǒng)縱深打擊能力和生存能力意義深遠，實現(xiàn)武器裝備的隱身化已成為軍事強國所追求的高新技術熱點。

現(xiàn)代雷達隱身技術主要包括以下兩個層面：一方面利用外形設計、吸波隱身材料和等離子體等隱身技術來降低目標的平均雷達截面積。其中，外形設計主要實現(xiàn)目標反射波偏離雷達發(fā)射方向；吸波隱身材料主要實現(xiàn)電磁能轉換成熱耗散消失；等離子體技術利用高功率微波在武器平臺的主要散射區(qū)域產生等離子體對入射的電磁波實現(xiàn)吸收或衰減。另一方面采用新型雷達體制來實現(xiàn)雷達隱身的目的，目前主流的隱身雷達體制包括：無源雷達、低截獲概率雷達和有源隱身技術[1]。

1 雷達隱身原理

雷達實現(xiàn)目標探測的機理在于對目標回波進行相關處理，其探測范圍應滿足相應的虛警和發(fā)現(xiàn)概率，具有局限性，雷達隱身的本質在于通過減小其被發(fā)現(xiàn)的探測距離來實現(xiàn)隱身效果的。

雷達的最大探測距離Rmax應滿足:

式中：tP、Pmin分別為雷達發(fā)射功率和可檢測的最小接收功率，Gt、Gr分別為發(fā)射、接收天線的增益，λ為工作波長，δ為目標RCS。

由公式可知，雷達的最大探測距離Rmax與被探測目標散射截面積的1/4次方成正比，故降低δ是縮減雷達載體平臺被探測距離的有效手段。表1給出了δ與Rmax降低比例間的對應變化關系。

表1 δ縮減量(dB)與Rmax縮減比例(%)間的關系

現(xiàn)階段實現(xiàn)目標的雷達隱身，根本在于減小雷達的最大探測距離，技術途徑在于利用多種手段縮減探測目標散射截面積。目前，國內外縮減探測目標散射截面積主流技術包括：外形設計、吸波隱身材料和等離子體等隱身技術以及采用相關電子措施降低目標的散射截面積等。

2 雷達隱身技術

2.1 外形隱身設計

外形隱身設計指的是對載體平臺的邊緣及表面進行相關設計，使其強散射方向遠離雷達探測來波方向?，F(xiàn)階段作為雷達平臺的武器裝備，其外形設計應滿足以下要求[2]：

(a) 避免在裝備邊緣及表面出現(xiàn)易產生角反射器效應的棱角邊緣、缺口尖端等不連續(xù)處；

(b) 利用邊緣衍射效應代替鏡面反射；

(c) 縮減外形尺寸；

(d) 二維噴管的材質選用吸波隱身材料；

(e) 將機身設計為平滑過渡的曲線流體，減少散射源的個數(shù)。

2.2 吸波材料隱身

雷達吸波隱身材料的工作機理由兩種：一種是迅速吸收電磁波并將其轉化為系統(tǒng)熱耗；另一種主要利用電磁波的干涉效應。雷達吸波隱身材料的電磁特性在于：大部分入射電磁波進入吸波隱身材料后不產生反射，且能被迅速吸收并轉化為熱耗。

（1）為使入射波能最大限度的進入材料的內部而不產生反射，需滿足以下阻抗匹配條件：

式中：ε'，ε''，μ'，μ''為關于真空的相對值，c為光速，ω為角速度，ε0=8.854 F/m，σ為電導率。

（2）入射電磁波需滿足電磁波的衰減條件以實現(xiàn)吸收涂層的吸收作用，該吸收率由式（3）表征：

其中，α和a分別用于表征吸波隱身材料的吸收率和衰減常數(shù)，d為吸波隱身材料的涂層厚度。

現(xiàn)階段已投入使用和正在研制的吸波隱身材料主要分為以下幾類：

（1）納米材料

特征尺寸為0.1～100nm的納米材料具有極好的吸波特性，具有厚度薄、質量小、頻帶寬等特點，是目前極具發(fā)展前途的吸波隱身材料。

（2）手性吸波隱身材料

手性材料吸波主要利用旋波作用效應，通過調節(jié)ε、μ和手型材料ξ三個手性參數(shù)可實現(xiàn)吸波隱身材料的特性，對吸波隱身材料的電磁波衰減可提高20dB以上。目前對于手性材料的研究尚在起步階段，還沒有實際工程應用[3]。

（3）智能材料

智能材料指的是具備傳感、驅動和控制功能的特殊材料，可根據(jù)外界電磁環(huán)境變價主動調節(jié)自身結構性能?，F(xiàn)階段該結構已廣泛應用于航天、軍事等領域。

2.3 采用電子措施降低目標散射特性

（1）無源雷達技術

無源雷達根據(jù)目標回波來源不同可分為以下兩類：一類是依靠目標輻射的電磁波實現(xiàn)探測跟蹤，這類探測目標一般是雷達，通信、干擾設備，探測目標本身有較大功率的輻射源；另一類是利用照射源發(fā)射電磁波，這類探測目標本身不輻射大功率電磁波，而是利用外部照射源（包括照射雷達、外部廣播信號燈），以合作或非合作式的工作方式實現(xiàn)目標探測。無源雷達具有優(yōu)異的雷達隱身效能，其特征在于：

(a)無源雷達本質上是雙（多）基地雷達。無源雷達自身不輻射大功率電磁波，故具有較好的隱蔽性和“四抗”能力；

(b)無源雷達不向空間輻射電磁波，故無需頻譜分配，也不會造成電磁污染，由于沒有能量覆蓋的問題，理論上不存在探測盲區(qū)；

(c)無源雷達本身無發(fā)射機，只有接收系統(tǒng)，故可實現(xiàn)低成本、便攜式設計；

(d)系統(tǒng)所采用的外輻射源，包括VHF-UHF頻段的無線電和電視廣播信號，可實現(xiàn)低空目標探測，利用這些信號，還省去了修建大功率發(fā)射站的成本。

（2）自適應技術

自適應技術主要利用開槽縫、對流槽等手段在雷達載體平臺的金屬表面附加集中或分布參數(shù)，當表面受到雷達探測波照射時，經自適應處理過的雷達表面可產生一個與回波信號同頻率、同極化、等幅反相的電磁波與雷達回波進行對消，從而實現(xiàn)雷達載體平臺的隱身效能[4]。

（3）LPI雷達

LPI（低截獲概率）雷達綜合采用多種電子措施降低雷達的被探測概率。LPI雷達的發(fā)射功率必須是可控的，以適應雷達對不同探測目標的最小發(fā)射功率值要求，故在實現(xiàn)目標跟蹤時，發(fā)射機的功率電平控制隨目標距離變化自適應變化；其發(fā)射波形采用模糊函數(shù)為圖釘型的寬度高占空比信號，將發(fā)射功率能量以類噪聲信號的形式在寬帶范圍內輻射出去；接收端采用長時間周期的相參積累方式；輻射器天線采用超低副瓣天線。

（4）準連續(xù)波雷達

收/發(fā)分置的雙（多）基地準連續(xù)雷達，發(fā)射時將常規(guī)連續(xù)波信號利用通信的編碼技術改造為編碼噪聲信號，經擴頻處理分布在寬頻帶上，此時的發(fā)射信號具有超低的功率譜密度，可隱藏在接收機的噪聲電平以下；在接收過程中，對回波經過脈壓相關、解擴解碼處理，并利用DBF技術形成多波束，此類連續(xù)被雷達具備相當高的低截獲特性，可對抗諸如反輻射導彈、電磁干擾機等威脅。近年來，準連續(xù)被雷達技術日益成熟，已應用于很多產品裝備。

2.4 等離子隱身技術

新近投入使用的等離子隱身技術的作用機理在于：利用等離子體發(fā)生器、放射性同位素等在載體表面形成等離子云，利用等離子云特征參數(shù)（包括其電離度、能量、振蕩頻率等）的改變，使入射電磁波與等離子體的帶電粒子發(fā)生作用而被吸收，從而實現(xiàn)雷達隱身的目的。

等離子技術的特征在于無需改變載體平臺的外形結構，與現(xiàn)有的外形設計及相關材料隱身技術相比，其優(yōu)勢在于：吸收率高、吸波頻帶寬、隱身效果好、低成本，不影響載體平臺的機械性能；由于載體平臺表面沒有相關涂層，大幅降低了系統(tǒng)維護成本[7-8]。

3 結束語

本文主要對現(xiàn)代雷達的主要隱身技術進行了相關闡述，雷達隱身技術主要包括兩個層面：一方面利用外形設計、吸波隱身材料和等離子體等隱身技術來降低目標的平均雷達截面積；另一方面采用新型雷達體制來實現(xiàn)雷達隱身的目的，目前主流的隱身雷達體制包括：無源雷達、低截獲概率雷達和有源隱身技術。其中，外形設計是將目標反射波偏離雷達發(fā)射方向，吸波隱身材料是將電磁能轉換成熱能而耗散或消失；等離子體是用高功率微波在飛機的主要散射區(qū)域產生等離子體以吸收或衰減入射的電磁波。隱身雷達體制主要包括：無源雷達、低截獲概率雷達和有源隱身技術等，雷達隱身是一項綜合性很高的技術,為獲得理想的雷達隱身效能，必須綜合運用諸如外形設計、吸波隱身材料和等離子體等隱身技術，我國開展綜合性雷達隱身技術的研究任重而道遠。

[1]匡興華,鐘華.隱身技術與隱身對抗[J].國防科技參考,1996:31-48.

[2]王春蘭.實現(xiàn)有源隱身的途徑[J].國防科技要聞,1998:1-3.

[3]葛副鼎,朱靜,陳利民.手性吸波材料理論及設計[J].目標特征信號控制技術,1995:24-36.

[4]王昭群,朱長江,陳作如等.毫米波無源干擾技術進展及途徑分析[J].南京理工大學學報,1998:22-25.

[5]張德文.反雷達的電子隱身技術[J].航天電子對抗,1996 :30-39.

[6]曲長文.反雷達隱身和雷達反隱身技術[J].電子工程,1997:6-11.

[7]黃培康,殷紅成,許小劍.雷達目標特性[M].北京:電子工業(yè)出版社,2005:265-269.

[8]丁建江.防空雷達目標識別技術[M].北京:國防工業(yè)出版社,2008.