机载阵列多普勒雷达（空中战鹰之眼机载脉冲多普勒）

空中战鹰之眼——机载脉冲多普勒（PD）雷达

脉冲多普勒(PD)雷达是一种利用多普勒效应检测目标信息的全相参体制的雷达,能实现对雷达信号脉冲串频谱单根谱线滤波(频域滤波),具有对目标进行速度分辨的能力。自五十年代后期出现PD雷达之后,多年来美国、俄罗斯、法国、英国等国家在气象PD雷达、防空雷达、机载预警、机载火控雷达等方面己研制成功多种型号的先进DP雷达并投入使用。

美国西屋公司(Weistgnhouse)早在五十年代初就开始了对PD技术的理论研究工作,当时正在着手从工程上解决实现PD雷达所面临的一些问题，即如何设计出具有高频谱纯度和高频稳度的发射机,极短恢复时间的高占空比射频收发开关,大动态范围的接收机,主杂波的跟踪和抑制系统以及具有实用价值的成百上千个窄带多普勒滤波器组等关键部件。1965年研制出了用于F-4战斗机火力控制系统中的AN/APG-59脉冲多普勒雷达的正式样机,这是世界上第一部装备战斗机服役作战的PD雷达。1976年西屋公司开始研制用于F-16战斗机的AN/APG-66脉冲多普勒雷达。这是一种功能全,技术先进,具有代表性的机载PD雷达,采用中脉冲重复频率(MPRF)波形,既有良好的下视能力,也有较好的全向探测能力。

图 1 AN/APG-66脉冲多普勒雷达（来源百度百科）

从张弓博士的论文《PD雷达信号处理若干关键技术研究》一文中，可以大致了解PD雷达的关键技术：“对于多普勒雷达,只有实现了全相参,它的性能和应用领域才得以大为扩展。相参技术不仅是脉冲多普勒雷达,动目标显示和检测雷达,而且也是脉冲压缩雷达、相控阵雷达和综合孔径雷达等各种先进体制雷达赖以实现的基础。PD雷达与普通脉冲雷达的根本区别就在于后者是在时域内进行检测,而前者是在频域一时域内对回波信号进行检测。由于采用了全相参体制,DP雷达的回波中包含了幅度、相位、频移、时延和极化等大量的信息,这为DP雷达的性能提高、应用功能和领域的扩展提供了条件。另一方面,也对PD雷达的信号处理提出了更高的要求。七十年代以来,随着信息技术和计算机技术的迅速进展,目前的新型DP雷达大多采用了可编程处理机,其硬件结构在软件控制下,可以重新配置,完成多种功能。在信号处理、数据处理算法方面,各种先进的信号处理技术如谱估计及建模,非线性及混沌信号处理,时频谱分析及子波变换,多维信号处理,阵列信号处理,形态学信号处理,高阶谱分析,自适应滤波和模式识别,人工智能及神经网络,数据融合、专家系统等被广泛地应用于信号检测、目标识别及跟踪,拓宽了DP雷达发展的空间,促进了与其它雷达体制的兼容。”

我国从七十年代开始研制PD雷达,经过多年努力,已掌握了先进机载PD体制雷达的研制技术和手段。目前信息产业部第14所、中国航空一集团第607所己有定型的机载PD雷达产品。

PD雷达研制到最终装备部队，其中也经历了非常多的艰辛。从歼-8Ⅱ战斗机的研制过程中也可以知道当年我们在机载雷达上面临的困局。预想中歼-8Ⅱ搭配208型火控雷达，代号射雷-5（SL-5），配套霹雳-4中距空空导弹，主要承担起拦截图-22M“逆火”等假想敌。但源于204型测距雷达改进而来的208，性能提升不高属于60年代水平单脉冲雷达，存在空中掉高、截获不稳和不能牢固跟踪等多种问题，同时配套霹雳-4也没能顺利成型。因此歼-8Ⅱ 01批次战机虽然定型但问题不少，包括缺少平显火控系统、电子对控设备、208火控雷达未采用脉冲多谱勒机制、不具备下视下射能力等，基本不符合现代空战要求。一直到1999年歼-8Ⅱ换装试制的147-1脉冲多普勒雷达，并装霹雳11雷达半主动导弹……才真正达到了歼-8Ⅱ预定的技战术目标。

正是咬定青山不放松， 卧薪尝胆十余年，PD雷达的科研队伍才攻克了PD雷达的关键技术，并且从落后追赶到局部领先，2000年后发展出一代一代的新型PD雷达。