测角被动雷达的技术方案 测角被动雷达 作者:陈必红 深圳大学数学系.

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1 测角被动雷达的技术方案 测角被动雷达 作者:陈必红 深圳大学数学系

2 问题说明 本方案试图给出一雷达系统的方案, 这个方案应当能够抗极强干扰, 且能够发现类似隐形飞机,隐形导弹的任何目标.

3 研究背景 无论是科索沃战争还是伊拉克战争, 都发现现代雷达的抗干扰能力很差, 因此一旦受到强烈干扰, 雷达系统往往处于瘫痪状态. 因此, 研究一种不怕干扰, 能够发现隐性目标的雷达, 是保卫祖国的迫切需要.

4 方案要点 第 1 要点: 把天空"照亮" 第 2 要点: 只测角,不测距

5 第一要点:把天空照亮 1, 用许多廉价的,便宜的发射机和发射天线, 以大角度向天空随意地照射. 考虑到家庭微波炉如此便宜, 因此将这样的发射机密集地遍布一片地区, 例如, 每个电线杆, 每一个建筑物上都设一个是可行的. 2, 发射机可以发射任何波形,但是为防止对接收机的直接干扰, 可用方波调制, 方波的宽度可以考虑为100微秒到一毫秒. 3, 发射频率不需要保密, 完全可以对敌人公开

6 图示: 代表天线

7 接收机 接收机只测角度, 即只测什么方向来的信号最强, 可以由捆绑在一起的5个接收机加天线构成. A C D E B B D A E C

8 接收机 处于中心位置的接收机称为A, 上下左右四个接收机称为B,C,D,E.形成五个波束照向天空. A C D E B B D A E C

9 发现目标的判决规则 如果A的信号明显高于B,C,D,E的信号,表示此方向上发现目标 A C D E B D B A C E

10 天线转速 传统雷达因要等待脉冲的返回,因此天线转速为每分钟6转左右
本方案天线转速不限, 也许能够达到每分钟几万转.总之越快越好.主要受噪声大小限制. A C D E B

11 相控阵 更为昂贵的办法, 接收机其实由几百到上千个接收机和天线组成相控阵, 则不需要旋转,相当于眼睛中的视网膜, 则目标一落入视线将立即被发现 A C D E B A C D E B A C D E B A C D E B A C D E B

12 单个接收机只能发现目标方位,不能发现目标距离, 可能的显示屏图案:
仰角 90° 45° 方位角 0° 180° 360°

13 如有两个不同位置的接收机配合计算,可以定位
b  接收机2 接收机1

14 此方案的优点 1, 抗干扰 2, 抗打击 3, 能够发现隐形飞机

15 1,抗干扰 任何有源干扰都只不过在屏幕上形成一个亮点, 无法对目标进行隐藏. 而此方案能够对干扰源进行定位后用导弹对其实施打击.

16 2, 抗打击 发射源成千上万, 且价钱极为便宜, 可以考虑城市的每个建筑物每个电线杆子上都装一个发射机. 现在一个家用微波炉只有几百元钱, 和路边的路灯价钱差不多.因此不怕敌人打掉一部分发射源. 而接收机只接收不发射, 敌人根本无法对接收机进行定位.

17 3, 能够发现隐形飞机 隐形飞机能够将自己的雷达截面积缩小为通常的十分之一, 但仍然不能够做到零雷达截面积. 这个时候其实脉冲雷达的功率提高十倍, 也就能够发现隐形飞机. 但脉冲雷达要分析波形信息,极易受干扰. 在强的电子干扰的环境下, 脉冲雷达无法发现隐形飞机. 但是本方案只测角度, 有源干扰对其无效, 因此能够发现隐形飞机.

18 隐形飞机的原理 隐形飞机通常用两种手段进行隐形, 一是形状设计, 二是隐形涂料, 哪种更主要一些呢?

19 应当是形状更为主要一些 如果涂料主要, 则美国的所有飞机都可成为隐形飞机, 只需涂上涂料即可.
但事实上美国并不是所有飞机都是隐形飞机,而是一些特定的飞机被称作隐形飞机, 由此推断涂料不主要, 主要是形状.

20 传统的雷达发射和接收天线在一起, 因此只接收正发射正返回的回波

21 任何金属物体相当于镜子, 如果镜子是圆的, 则对于传统雷达, 将从波束来的切线方向反射回波

22 如果镜子是平的, 则只有与波束来的方向垂直, 才有回波反射, 否则将波束反射到别处, 接收机接收不到

23 因此, 只要将飞机的形状, 尽量做成由一些平面构成, 这些平面与地面或者其它方向来的波束成直角的概率极低, 就是隐形飞机了
因此, 只要将飞机的形状, 尽量做成由一些平面构成, 这些平面与地面或者其它方向来的波束成直角的概率极低, 就是隐形飞机了. 当然, 各个平面的接缝处仍然会有衍射, 因此不可能将雷达截面积缩为0. 或者说,隐形飞机的原理, 是将大部分的入射能量反射到到别处去了.

24 但是, 当波束是从四面八方射过来时, 隐形飞机根本就无所遁形, 反射的能量是足够被发现的.

25 此方案的缺点 定位精度差 耗电量大

26 定位精度差 虽然定位精度不如脉冲雷达, 但是在脉冲雷达被干扰的情况下, 差总比根本发现不了目标要好.
在导弹上装的制导雷达也是只有接收机,就可以做得很小, 而且导弹的反馈调节性, 在不断接近目标的过程中, 并不太在乎这个定位精度差, 而且很难被干扰.

27 耗电量大 正因为耗电量大, 因此, 此方案和脉冲雷达配合使用.如果没有干扰, 就用脉冲雷达, 一旦发现干扰, 说明处于战时状态, 这个时候一个城市即使耗尽一半的电力来保卫自己也是值的. 而敌方干扰也要消耗能量, 且暴露干扰源位置, 可发射导弹消灭干扰源后, 再回复到脉冲雷达工作的状态.

28 进一步的考虑

29 天空本来就是“亮”的？ 现在的天空，已经存在着各种电磁波，例如，电视信号，手机信号，等等。因此，也许天空本来就是亮的。
但是如果只利用已经存在着的电磁波，缺少主动性，也并不清楚这些电磁波的效果如何。因此本人仍然主张要主动性地向天空照射使之更“亮”。

30 美国是否已经有了这种技术？ 有没有不知道，但是就从最近的伊拉克战争，可以认为美国的爱国者反导系统的雷达仍然是传统的脉冲式的。
这是因为，有新闻报导说，在伊战争中，一次美国战机发现地面的爱国者系统的雷达将其锁定，就发射导弹击中雷达。

31 但是本方案是无源的接收机 因此，战机是不可能知道自己是否被锁定的。 由此推断美国方面也仍然在用传统的脉冲制雷达。
本方案一经采用，美国耗费多少亿美元的隐形战机立即无所遁形，成为人类历史上的笑话。

32 从光学原理就能够知道 任何目标对于电磁波或者光的反射特性的不同，都导致不可能有隐形的事情。
而现在陆战中的隐形，通常是借助于背景的复杂而实现的。 可是当空中空空荡荡的时候，想要隐形根本上就是痴心妄想。