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发信人: chr (山外), 信区: ECE
标题: 超视距雷达的新发展
发信站: 紫丁香 (Mon Sep 6 19:21:26 1999), 转信

超视距雷达的新发展

冷战时期，前苏联和美国都曾费尽心机研制超视距雷达（能够远距离探测轰炸机和各种

导弹的攻击）。这些"天波"雷达通过电离层（等离子层）来折射高频信号。反射回地球

表面的信号大小以及雷达的定位精度取决于其频率、高度以及不同大气压的密度。天波

雷达所使用的阵列非常庞大，可在３０００km左右的范围内作扇形扫描，但它们的弱点

是研制、建造和维护费用昂贵。冷战结束后，美国国防部对其布署的超视距系统作了一

系列调整：其大陆超视距（CONUS-OTH）的东部系统已处于"休眠"状态，西部系统则被封

存，而其它部分的则被取消。而继承了前苏联超视距系统的俄罗斯则仍然在大力建造和

使用类似的战略天波超视距系统。澳大利亚国防部计划布署"金达莱（Jindalee）"雷达

网络（JORN），不过该项目已比原计划推迟了３年左右时间，而且预算也早已超支了。

去年，澳大利亚国家审计局（ANAO）发布了一份有关JORN系统的重要报告。报告称，该

计划７５％的预算已被花掉，而已通过严格设计评审的分系统只有１３０个左右，不到

总计划的２０％。该报告对主承包商Telstra公司（澳大利亚通信公司的一部分）提出了

严厉的批评，同时指出，如果国防部加强计划的管理，则许多问题完全可以避免。从目

前来看，JORN系统的开支已大大超出了以前预算的８.14亿澳元（６.1２亿美元）。如果

该计划的开支超出8.96亿澳元（6.73亿美元），则Telstra公司将必须承担超支费用中的

大部分。预计,该计划的总费用将超过11亿澳元（8.27亿美元），而在这其中，Telstra

公司将要承担２亿澳元（1.5亿美元）的费用。 ２月份，Telstra公司同意该计划以合

作方式来进行：从目前到计划最终完成，澳大利亚的Transfield防御系统公司和美国的

洛克希德.马丁公司将共同管理JORN计划。Telstra和洛克希德.马丁公司联合组建了Tel

stra系统公司（各占５０％股份），该公司有望在下一年初成为该计划的主承包商。在

此情况下，澳大利亚国防部只在整个计划完成后再支付费用。回顾７０年代，JORN系统

经历了一段曲折的发展历程。第一阶段于１９７８年完成，使用固定窄波束，探测距离

达２０００km。随后又制定了Jindalee Facility Alice Springs(JFAS)开发计划。ＪＦ

ＡＳ系统能在澳大利亚重要的西北方向发射两个扫描波束。１９８７年-１９８９年，对

ＪＦＡＳ进行了进一步的测试。１９９１年，澳大利亚国防部举行招标，准备研制和完

成实用型ＪＯＲＮ系统。招标中，Telstra公司成为该项目的主承包商，而英国的GEC.马

可尼公司则成为主要的子承包商，负责雷达系统的研制。ＪＯＲＮ工作于高频频段（3-

30MHz），能够探测1000-3000km范围内的飞机和舰船。安装在Queensland州Longreach的

发射阵列长４００m,而与发射机相距１００km(为防止相互干扰)的接收阵列长约３km,它

使用４８０条接收机信道。而在Western Australia州Laverton的设备，其接收阵列长6

km,共有９６０条信道，与发射机间的距离为８５km。这些设备能够进行１８０°的扫描

，是东海岸基地的两倍。去年，ＪＯＲＮ天线已开始进行实地建造安装。

ＧＥＣ.马可尼公司已对其20kW发射机样机和数字式接收机进行了验证，并开始向澳大利

亚交付雷达分系统。 冷战的结束使一些原先开发研制的系统也发生了一些变化。例如

，雷声公司的AN/TPS-7 1可再定位超视距雷达（ROTHR）原是为美国海军设计的，主要用

于预防海上和空中威胁。现在该系统又有了新的使命，那就是对加勒比海和南美地区的

缉毒行动提供支援。根据１９８９年签订的合同，雷声公司已完成了３部实用型ROTHR系

统的研制。第１部于１９９３年安装在费吉尼亚的Chesapeake;第２部于１９９５年６月

开始服役，安装在德克萨斯的Corpus Christi附近；预计,第３部将于１９９９年安装在

Puerto Rico的一个基地。尽管人们还在研究天波超视距系统，但对表面波系统的兴趣

正在日益增长。空气是极有效的介质，而海水则是一种良导体。海水既是空气的最低层

，又是海洋的最上层，而且富含盐份，这就形成了一个独特的区域--高频辐射受到内部

反射的制约。波束贴紧海面向前传播,其范围要比一般的雷达远。采用先进的信号处理技

术，这些系统的探测距离有望达到４００km或更远。 相比于同样的天波雷达，高频表

面波雷达(HFSWR)一般较为简单和便宜，而且无须实时了解电离层的变化情况。这种系统

非常适用于海上行动，尤其是监测一个国家的专属经济区（ＥＥＺ），并在遭到反舰巡

航导弹攻击时向战斗人员提供预警。根据１９９４年１１月生效的联合国有关协议，沿

海国家有开发其专属经济区的权利。专属经济区从浅水线向外沿伸２００海里（３７０

km）。假如一个国家拥有５００km的海岸线，则其专属经济区达185,000km 2。如果用舰

船和水上巡逻飞机来管理这一庞大的区域，则其费用将极为昂贵。 雷声加拿大公司领

导的一个小组正在研究开发一种集成水上监视（ＩＭＳ）系统。该系统以SWR-503雷达为

基础，设计来探测离岸２００海里范围内的水上和空中目标。IMS系统可对多种传感器的

数据进行融合，并输入Ultimateast DataHail Automatic Dependent Surveillance(AD

S)系统（每隔一段时间安装舰船和飞机发射定位和识别信息）的数据。 雷声公司和其

合作伙伴已经安装了一部试验性系统，预计将进行为期９个月的评估试验。位于Cape B

onavista和Cape Race的雷达（工作于三角测量模式，用于补偿方位测量的固有误差）能

够承担该区域的全天候监视任务。 SWR-503雷达的工作频率为3-5MHz,扫描角为１２０

°，探测距离约５００km(总面积260,000km2)。雷声加拿大公司已与Northern Radar

Systems 和New East Wireless Technologies公司合作研制ＩＭＳ系统。雷声公司负责

Cape Bonavista基地的技术协作和支持。另外两家公司则负责通讯管理、ＩＭＳ样机操

作控制室及编队定位和图像(FLAG)显示系统的设计和制造。 已开发出自己的"监督员

（Overseer）"超视距系统（用于专属经济区的监视）的英国GEC.马可尼公司宣布，它将

把该系统出售给一未透露名字的国家。"监督员"系统是以该公司的Ｓ１２４高频表面波

雷达为基础而开发的，工作带宽为２０kHz（5-10MHz频带内）。Ｓ１２４能够在１２０

°的扫描范围和约５００km（面积超过70,000km2）的探测距离内跟踪２００个空中和

５００个海上目标。 GEC.马可尼公司宣称，"监督员"的距离精度为４km,方位精度为

1.5°。通过电子定时，雷达可获得方位和距离信息。接收天线排成双振子形式（一前一

后），每对振子（前后）称为一个单元。目标反射信号到达单元前面振子的时间要比到

达后一个振子的时间快零点几秒，因此，两个振子可在不同的相位上接收到反射信号。

 当目标在天线左、右移动时，时间差显得微乎其微。在９０°离轴角上，反射信号同

时到达单元的两个振子（也是同相位角）。"监督员"通过比较任意单元中反射信号的相

位角来测量目标方位，并比较所有单元的相位差来解决左/右模糊问题。"监督员"的一种

衍生型（工作频率有些差别，使用改进过的软件）能够提供电流、电波高度以及风向和

速度信息。专用软件使其能够探测和跟踪低飞的飞机。在增强对反舰巡航导弹的防御能

力时，一些海军已认识到了ＨＦＳＷＲ的巨大潜力。该系统能够探测到低飞的武器（即

便它们为了减少自身的雷达截面积已作了一些表面处理），而探测范围则远远超过超短

波传感器。但是，如果将这些设备实际安装到护卫舰大小的舰船上的话，则还有不少问

题有待解决。这其中包括：有效孔径的尺寸相对较小（工作频率为１５-25MHz时雷达的

波长为12-20m）以及将该设备安装在不规则结构上所引起的反常现象。两部各提供１８

０°扫描角的雷达能够对舰船大部分进行监视，但在船头和船尾部位会出现一些盲点。

除此而外，与船上其它设备的相互干扰也是值得考虑的问题。 去年早些时候，澳大利

亚国防科技协会（ＤＳＴＯ）与Telstra公司签署了一份协议，Telstra公司将负责把DS

TO的有关ＨＦＳＷＲ的一些成果商业化。早在１９８２年的弗克兰岛战争中，英国海军

就对该技术领域产生了兴趣，并改进两艘舰船--County级轻型巡洋舰"HMS London-derr

y"和２２型护卫舰"HMS Brazen"。英国海军在地中海对"ＨＭＳ London-derry"巡洋舰进

行了一系列试验（以飞机为目标），在所做的１３８次试验中有１３４次被认为是成功

的。另外，以模拟导弹为目标所作的试验也非常成功。但是，"HMS Brazen"护卫舰的试

验结果却差如人意（主要是由于天线没有全向发射方向图）。尽管目前英国海军还没有

HFSWR系统的需求，但ＧＥＣ.马可尼公司已与英国国防研究局签订了合同，准备改进其

试验性高频雷达。这也是英国国防部对未来传感器进行论证的一部分。

ＨＦＳＷＲ的应用还包括英国海军的未来护卫舰。英国国防部还在研究车载高频雷达（

用于远程航行）的可行性。 美国海军自１９９０年以来一直在认真研究舰载ＨＦＳＷ

Ｒ，并以模拟反舰导弹为目标进行了一系列陆基试验，试验结果非常令人满意，从而也

进一步论证了这一先进技术的可行性。

试验雷达虽然没有提供目标识别和跟踪所需的质量数据，但得出了雷达的分辨率：方位

精度为1-2°，距离精度为１km。这表明，它对雷达截面积很小的导弹的探测距离大约为

４０km,而对典型飞机目标的探测距离则达７４km,这从而又为遭到攻击中的舰船增加了

３０秒的预警时间。 美国海军指挥、控制和海洋监视中心所属的研究、开发、测试和

评估中心（NRaD）正在进行先进技术验证（ＡＴＤ），并得到了海军研究办公室和海军

作战部长办公室的支持。战区防空计划执行办公室提供了技术指导。 １９９５年６月

，美国海军与雷声和Sanders公司签订了第一阶段的合同，１９９６年１月又与Sanders

签订了第二阶段的合同。财政困难曾一度延误了系统的集成和测试，但后来又恢复了正

常的研究。预计该计划将在１９９８财政年获得全部预算。根据Sanders公司的预测，它

将在１９９８年６月向NRaD交付ＨＦＳＷＲ（测试于１９９７年９月在一陆基基地开始

进行）。该设备还可能再安装到Decatur试验舰或LSD-41两栖攻击舰上进行海上试验。

据Sanders称，其第二阶段的设计充分利用了该公司为其AN/SQQ-108 "Outboard"和AN

/SRS-1作战ＤＦ系统而开发的流行的商用设备和技术。该雷达采用获得过专利的天线和

波束形成技术以及能适合舰船结构的小型、低剖面"螺旋式"发射天线。２４单元的接收

阵列（带有数字波束形成）以与Outboard系统一样的方式沿舰船长度方向排列。以这种

方式排列的阵列，其孔径达到最大（高频状态下为几个波长）。 ＡＴＤ的长远目标是

：开发一些能与LSD-41、Spruance级驱逐舰、LPD-17 San Antonio级两栖攻击舰等的舰

船自卫系统集成的实用雷达。ＨＦＳＷＲ最终还将能够弥补Ticonderoga级巡洋舰和Arl

eigh Burke级驱逐舰的自卫能力。

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