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百篇科普系列（107）
- G& }7 ^0 o2 M& n+ V 中国海面超视距雷达技术 9 W+ y4 L' e, n0 w# E, Z4 b: t" g. C
徐长发，华中科技大学，2020.9.5. ; M! t' ^1 n- h! I/ k
建立海域防空识别区，关键是雷达。这种雷达要能够识别水面上的船只，超低空飞行的飞机；还有，要克服地平面弯曲的限制，实现“超视距”监测。 ) m$ D$ G+ C$ \% Q, f$ X0 }/ ]
传统雷达要“看”得远，一般是把雷达的位置抬高，不仅困难大，而且能够增加的“可视”距离也不够远。
1 l7 a! W0 j2 M0 P2 p- h 把传统雷达搬到飞机上，像预警机那样，是可以“看”远了，但是不能全天候监测。
4 x; n" w9 o1 D$ r, h: s 如何实现超视距监测海面呢？分析雷达波有三种传播形式，分别是天波、微波和地波。天波是可以经过电离层反射的，这种电磁波一定可以探测超远距离的海面低空；微波是在空中径直传播的，这种电磁波只能探测空中，不能拐弯探测；地波是沿着地面，在海上是沿着海平面传播的电磁波，这种波也可以探测超视距的海面。 7 [/ j2 o0 ?+ }: E/ U
2 V/ t6 M+ X" z 一．天波超视距雷达
" U/ b; d% ?" R& C 其主要原理是利用电磁波在电离层与地面之间的折射，从而将雷达波投射到地平线以远的距离上，在理想条件下实现对最远5000公里距离上的目标进行探测。 9 k C* |/ E9 ?+ m& m4 L0 i2 ~
其不足是：1.因为传播的损耗大，所以需要庞大的雷达天线和巨大的雷达占地面积；2.电离层不稳定，会影响天波雷达的探测精度和范围；3.天气噪声、宇宙噪声大，还存在其它电磁波的干扰；4.存在近距离数百公里的盲区；5.造价高昂。
% W4 Z7 N' J' ?7 B 二．我国高频地波超视距雷达
! [* O& V) q9 M1 p; | 就像地震波中有一种沿着地面传播的“地波”一样，2-30MHz的高频电磁波也是沿着地球曲面传播的，而且在海洋表面传播时衰减较小。利用这种电磁波的雷达可以超越视距，监测海平面和视线以下的舰艇、飞机和导弹（包括低空飞行的反舰和对陆攻击巡航导弹）。 ' o& X6 \8 V2 M: t3 w* P
原理简单实现难，主要困难在于干扰信号的排除方面。当雷达波照射到海上舰船目标时，舰船会产生回波，海面也会产生多种相位的回波，“海杂波”很复杂而且是很强的信号波，要想在很强的“海杂波”里把雷达目标分辨检测出来，这是难点。
# W/ o n- d9 d 哈工大刘永坦院士的团队经过不懈努力，有效排除了海杂波、大气噪声及电台干扰，在复杂背景下有效地检测出目标，还实现了对运动目标的雷达成像，刘永坦院士荣获2018年度国家最高科学技术奖。官方强调，中国的这种高频地波雷达，是一种抗干扰、反隐身、抗低空突防、抗反辐射导弹的新型雷达，研究成果国际领先。 % I2 c3 q, j; p( O. |4 \
高频地波超视距雷达的优点： " l1 F/ u5 j$ v* r/ b2 L- }/ Z J
1. 探测距离可以达到200-400公里；
! f& S1 g( D& e% C( G& }5 Q 2. 规模小，作用距离远，精度高，造价低，成像直观； 7 w# {( S9 R$ y. Y( H/ }9 w
3. 全天候探测，特别适合对专属经济区的监测；
0 J5 n, k- t/ o/ | 4. 由于传播稳定、工作波长较长，因而对现有的隐身技术不敏感，容易识别“隐身飞机”、“隐身飞弹”、抗低空突防、抗反辐射导弹； 6 Y4 G0 \0 r6 Y$ f! L
5. 正好弥补天波雷达的盲区； % W2 k( l3 o3 d9 }+ I1 A; ~
6. 装置在舰艇上，也可以装置在大型渔船上，轻松地直观监测海面低空的，诸如船只、冰堆、飞行物的动态。
9 B( r" N9 V. V) f1 Q: ?5 Q 最后说明，有人称我国的高频地波超视距雷达是“新体制雷达”。所谓新体制是相对于传统体制而言的。传统体制的雷达都是简单接受发射波，发射波和接受波都是直来直去，观测到的目标仅仅是一个光斑，目标的型号信息很难判断，改变了这种体制的都统称为新体制雷达。
9 u- d. [* N1 F8 o/ \ j# y 新体制雷达的品种很多，例如发射和接受分开两个位置，采用反隐身机制的波频，克服视野盲区，雷达实时二维或三维成像，直观看清几千公里外的空中飞鸟，具有这些改进功能的雷达都是新体制雷达。
; I* R0 H- {3 g& g$ M9 }& r3 @( ] 新体制雷达不仅代表着现代雷达的一个发展趋势，而且对航天、航海、军事、渔业、沿海石油开发、海洋气候预报、海岸经济区发展等领域都有重要作用。 D/ L2 J2 {$ U, p& l$ P/ G8 z
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