雷达技术的发展趋势概述

随着微波、计算机、半导体、大规模集成电路等各个领域科学进步，雷达技术在不断发展，其内涵和研究内容都在不断地拓展。本文从雷达基础知识出发，对雷达技术发展趋势进行概述。

雷达的基础内容

雷达的种类繁多，分类的方法也非常复杂。按结构分可以分为单基地、双基地、多基地(网络化雷达)，其获取的信息通常可以有角度(方位)、时间(距离)、频率(多普勒、速度)等；

从其天线类型来说一般可以分为机械扫描、无源阵列、有源阵列、数字阵列，还有比较先进的数字波束生成(DBF)、分布式协同定位等新的技术形式；

从其发射的信号样式来说一般可以分为连续波、调频连续波、脉冲、线性调频等常见的信号样式，还有跳频、编码(巴克码)、脉内调制、超宽带、OFDM等新的信号样式；

信号处理技术除了相关/非相关处理等常规的处理方法外，还包括空时自适应(STAP)、多输入多输出(MIMO)、合成孔径(SAR/ISAR/CSAR)、合成脉冲与孔径(SIAR)和以人工智能为技术基础的自适应/认知雷达信号处理技术。

雷达功能也由单一功能慢慢演变成多任务、多功能雷达系统。雷达使用的器件也由当初的晶体管发展成GaAs/ GaN/ SiGe的器件。

雷达的部署方式通常有固定、机载、岸基移动、舰载、空间、协同、分布式、便携等。

雷达的主要应用有监视(空中、海面、陆地、太空)、空中管制、火控、地面动目标检测、成像/测绘、导航和引导(高度计，地形跟踪，自动，自动地面车辆等)、气象、穿墙(地)、周边安全、执法、运动等。

常见的雷达波形

脉冲信号是一种最常见的雷达波形，脉冲雷达信号经过检波后的波形如图所示。

描述雷达脉冲的基本参数通常有：重复间隔/频率(PRI/PRF)、脉冲宽度(Pulsewidth)、峰值功率(Peak power)、平均功率(Averagepower)、占空比(Duty cylce)等。

其他常见的雷达波形还有连续波、连续波调频、多普勒、线性调频、巴克码等。

雷达技术发展趋势

· 数字化技术向雷达天线端前移

表现在雷达天线由机械扫描向相控阵电子扫描发展，无源相控阵(PESA)向有源相控阵(AESA)、数字阵列雷达(DAR)发展，数字波束形成(DBF)技术得到大大的发展等方面。

· 真空管器件逐渐被固态器件替代

固态器件具有更好的性能(GaAs,GaN,SiC)、更低的成本，可以实现微波单片集成电路、片上系统以及片上雷达等。

· 雷达工程理论已经不局限于“香农定理”

信息理论在雷达中得到应用，让雷达系统能够采用更复杂的算法和信号，并具有自适应于探测目标和环境的能力。

· 雷达的工作频率、带宽、分辨率都在提升

更大的工作带宽能够使雷达获得更高的分辨率，多波段、共享频谱使得雷达能够在多个波段同时工作，高的工作频率使得雷达更加小型化从而能够在更小的平台上安装。

· 军民两用技术不断发展

如源自军事用途的GaN器件已经用于移动通信基站，而CMOS、SiGe、CPU、GPU和FPGA等民用技术在雷达上不断得到应用。

· 多功能架构

如今一部机载雷达能够完成搜索、跟踪、火控、天气、合成孔径等多种功能，而F22、F35等四代战机配置的综合孔径系统则能实现雷达、通信、电子战一体化。

· 空间分布式雷达系统更常见

多基地雷达、MIMO雷达越来越常见。

· 阵列雷达阵元数量不断增加

得益于阵元成本、尺寸、功率不断减小，使得阵列雷达天线具有更高的集成度，阵元数量不断增加；而共形阵列则是相控阵天线的另一个发展方向。

左图中的是30多年前的铺路爪雷达，具有1792个无源阵元；右图中的有源相控阵机载雷达具有1000-3000个以上的阵元，单位面积上的阵元数量差距一目了然。

作者：Bob Cutler，翻译：爽歪歪