超级军网[转帖]外源照射雷达体制的若干问题探讨
来源：百度文库 编辑：超级军网 时间：2024/04/25 19:59:59
1 引言
20世纪90年代初期和末期的那两次局部战争，一再使人们认识到电子战的现实性和残酷性。战术弱势方迫切需要采用适合在新战争模式下生存的雷达体制，使得外源照射体制雷达的研究受到关注。作者从1987年开始做双（多）基地雷达的体制研究工作，于1989年完成了“独立双基地雷达接收系统”的研制工作[1]，实现了与相距约24Km的某常规非相参脉冲搜索雷达的非合作协同工作，成功地探测到了附近空域的飞行目标。
以下就外源照射雷达体制的可行性和实现途径进行论述。并对几种体制下的若干重要问题进行了探讨，同时给出了相应的解决途径。
2 外源照射雷达体制的特点
外源照射雷达，指照射目标的电磁能量，不由其自身提供，属于一种以非合作体制工作的双（多）基地雷达。该工作体制的某些性能虽不能与主动式雷达体制相比，但具有许多独特的优点和潜在的能力。
首先，它是双（多）基地雷达体制的一种。静默接收机与发射机分置的距离可以与雷达探测距离相比，在抗后向有源干扰和抗反辐射导弹方面具有天然优势；又由于接收站收到的是目标的非后向散射，对于那些隐身效果主要表现在减小后向散射上的目标，本体制富有抗隐身潜力。
其次，它是非合作的体制，或称独立工作体制。静默独立体制，技术上具备反侦察能力。
被协同工作的照射站，既可以是己方的、友方的，也可以是中立方的或敌方的；既可以是军用的，也可以是民用的。当协同民用照射站工作时，在局部战争冲突的前期，系统有一定的生存能力。
尤其是，当协同敌方或中立方的照射站工作时，在技术上固有反摧毁能力。当静默接收站靠近或潜入敌方区域中时，在平时及战时均可以实现对敌方局部空域的侦察和监视。此时，需解决信息的回传问题。譬如，可借助于固定的和移动的地面电信网、国际互联网或卫星电话（全球星、铱星、海事卫星等）。值得指出的是，即使是本土的雷达数据传输，亦可借助于专用的或公共的互联网。
3 可资选择的照射站种类
空域中的电磁照射能量，有多种来源。它们是否适用，首先需要考量由该电磁能量的波长所决定的系统性能差别。工作于甚高频（VHF）以下频段的辐射源，因天线尺寸太大，接收站的隐蔽性和机动性均较差，角定位精度也不易提高，故工作于该频段以下的辐射源不适用；工作于毫米波以上频段的辐射源，例如激光雷达，又因照射波束过于狭窄，加上波束扫描方式复杂，致使非合作体制下的收发同步困难，也不适用。至于合作情形下实现收发之间同步的问题，通常在收发站之间有（窄带）数据通讯链路。
目前，空域中可资利用的照射源有：多种民用和军用的有源微波雷达、电视发射台、微波移动通信基站，将来可能普及的数字式广播（DAB）电台。必要时，甚至可以考虑协同合作的无线寻呼台和甚高频（FM）广播电台来工作。
若要对机载、星载和舰载等机动的照射源进行独立协同，还须对该类辐射源作实时定位，故机动辐射源不便于协同利用。
军用微波雷达中，以地基的预警雷达、搜索警戒雷达和引导指挥雷达最易于被独立接收站所协同；民用微波雷达中，以航管雷达和气象雷达较易于被协同。
4 几种照射源的独立协同策略
要实现与非合作照射站的协同，必须解决好空间同步和时间同步这两大类问题。发射能量沿发射波束传播，不同时刻发射能量域传播（照射）到不同的空域；空间同步要保证任何时刻收发波束都能在该区域交叠，以便有目标时接收散射的回波能量。时间同步要使接收站能获取发射定时，以确定目标到收发双方的距离和；甚至复制发射载波的相位，以获得相参探测的诸多收益。
4.1 与微波雷达发射站实现独立协同
对于以垂直扇状波束匀速环扫的常规脉冲雷达，在收发间满足电波直视条件的前提下，发射站的发射定时和波束指向，均可以从发射波束掠过接收站时获取的直达信号中提取、外推。笔者已经于1989年实现了这种方式的独立协同[2]。当发射站采用全相参发射机时，有望实现相参的独立协同。
由于雷达发射站天线本身总是具有较强的指向性的，故对于与常规微波雷达发射站实现独立协同的情形，允许接收站天线仅采用简单的全向天线来实现收发波束的空间同步。目标将被定位于：以收发站为焦点的椭圆轨迹（等距离和）与发射波束中轴线的交点上。如此便获得了这样一种好处：当仅需要监视敌方空域的概况，而不需要对目标精确定位时，接收站可采用全向单元天线，而避免采用天线阵列，以换取机动灵活，容易伪装和隐蔽等项利益。譬如，可以将独立接收站设置在战区（或阵地）前沿，协同敌方固定的战区（战场
）雷达工作，以监察敌方空域的活动。
当发射波束太粗，却需要对目标精确定位而发射波束又满足匀速扫描条件时，接收站可以采用阵列天线，借助高速数字信号处理技术形成等效波束。接收方仅单个窄波束时，必须在任何时候都要指向发射能量照射的空域，完成脉冲追赶式的空间同步；若接收方同时形成多波束，则空间同步的性能将大大改善。此类技术已日趋成熟。对于收发基线上有大的地物障碍而破坏了电波直（透）视条件的情形，不适宜作独立协同。但是，若收发双方共同视界内存在高大地物（比如山峰），并且其位置能够使发射能量经由该地物散射到接收站的话，可设置高增益接收波束专用于提取发射信息。这相当于地物做中继散射站。
若收发基线太长，受地表曲率限制而不满足电波直视条件，也不适宜作独立协同。必要且可能时，可考虑设置短基线的简易侦察接收站。它仅负责探测被协同发射站的直达信号，再选择某种普通的窄带通信线路，对承担协同工作的接收站定时时钟进行校正。当然，此时的接收站须采用较高稳定度的时钟源。这相当于设中继转发站。与非合作的雷达发射机实现频率同步乃至相位同步的技术，其中包含了典型的实时电子支援侦察技术，尤其是当发射站采用了脉间频率捷变以及波形编码（包括重复频率跳变、参差及编码和脉间编码）等技术时。对于工作模式过于复杂的发射站，独立协同愈加困难，将会限制外源雷达体制的实际应用范围。
4.2 与电视发射台实现独立协同
电视雷达体制是目前最具有现实性、普及性的外源照射雷达体制。它将具备诸多的优越性与技术复杂性：
首先，是地域覆盖广泛。无论敌我或中立区域，凡人口聚居地区必设有开路电视广播发射站；其次，电视接收技术早已成熟，工业化水平极高，便于大量地布设电视雷达接收站； 第三，电视台全天候、（可以）24小时工作，电视雷达系统无须附加发射费用，运行成本低；第四，大部分电视广播的波长位于分米波段，目标涂覆的电波吸收材料（RAM）在分米波能量的照射下，隐身效果不彰；第五，易于实现相参探测，从而获得诸如动目标检测、目标速度估计等利益；第六，要求采用独立相参接收机和极其复杂的实时信号处理技术。
世界上现行的各电视制式，对图象的亮度信号均无例外地采用负极性振幅调制。在射频信号包络振幅峰值的75%～100%之间，是行、场的同步脉冲头，可以用作为测距参考脉冲。各电视制式的行同步脉冲的宽度约4～5(S，行重复频率超过15KHz；场同步脉冲的内部和外部，复合有行同步脉冲、开槽脉冲和前后均衡脉冲，复合后脉宽达100多(S，场重复频率仅50～60Hz。显然，行同步脉冲的重复频率太高了，无模糊测距范围不到10Km；而场同步脉冲的重复频
率又太低了。好在行脉冲与场脉冲之间有确定的关系可资利用，以去除行脉冲重复频率过高所导致的距离模糊。
通常，电视发射天线的方向图在水平面上接近于全向辐射。欲确定目标的空间角方向（方位），接收天线应具有强指向性，即窄波束；目标将被定位于：以收发站为二焦点的椭圆轨迹（等距离和）与接收波束中轴线的交点上。为实现对一定空域的覆盖，需要多波束多路接收。因仅限于接收，采用数字波束形成（DBF）技术是合适的。可分出一个波束专用于接收电视台来的直达信号。
为得到尽量窄的波束，天线阵列中的每个单元均应当是多元引向天线（八木天线）。UHF频道的天线阵列占地较小一些，且允许再增加引向天线的单元数，即采用高增益鱼骨状天线。显见，应优先选择UHF频段的电视发射台进行协同。鉴于电视发射天线波束仰角几乎为零，地物杂波极强，必须利用回波中的相位信息进行动目标检测（MTD）。虽然地面的动目标可能会被当做空中动目标同等对待，但通常空中飞行器的机动速度会较快些，并且越快越值得关注。可以从速度上粗略区分空中或地面目标。
这些都要求接收站能复制相干载波，可以提取直达信号的载波来实现锁相相参。正规或大型电视发射台的载频都具有较高的频稳度指标[4]，NTSC制和PAL制的行同步脉冲后还跟随有色副载波的同步信号（样本），这些资源均可为独立协同工作所利用，帮助提取行场脉冲定时，实现时间同步；若锁相复制发射载波相位，可完成收发相位同步。即电视雷达必须且完全可以实现相参探测。
4.3 与恒定包络发射站实现独立协同
对于照射能量的包络是连续的或者是准恒定的情形，外源雷达发射机的非合作性，同样决定了系统不能象连续波（CW）雷达那样享受信号波形设计的收益。具备恒定包络特征的资用照射源有：开路微波数字移动通信基站，数字式广播（DAB）电台，无线寻呼台和甚高频（FM）广播电台等。
这类照射源大多采用的是（近）全向天线。类同前述的电视雷达体制，为对目标定向，必须要求接收方是窄波束，仍应借助于同时多波束的DBF技术来确定目标的空间角方向；这类照射源的零仰角波束和接收天线的旁瓣均将引入较强的地物杂波，必须靠多卜勒信息来遴选动目标。
这类恒包络数据传输所采用的调制方式大多为各种相位调制方式。显见，测距功能的实现，依赖于对已调波中特定“记号”的提取。一旦确定了直达波与目标回波的时差，即确定了双基地距离和。“记号”可以借用数据流中的同步头，它们通常由某种独特码（UW）来担任，其自相关和互相关函数特性优良[4]。还有二个问题值得讨论。其一，在数字通信系统中，多路径回波将会导致码元“粘连”，干扰解码工作；而在该体制中所接收的信号却是由许许多多目标回波叠加而成的，那么何以保证解码呢？。关键在于，通信系统中接收方对数据信息是非确知的，难以全匹配滤波；而用在我们研制的系统中，所要检测的UW码却是确知的，可以实现全匹配滤波，对其余的数据信息，无须关心。其二，对于恒包络外源雷达系统，能否从直达信号中截取一段样本，与回波信号进行实时相关，从而获取目标的“双基地距离和”信息呢？譬如，对模拟
制式的广播电台，能否截取一段声音信号作为时间参考样本？恐怕在通常的情形下行不通。因为难以选取到自相关和互相关性能皆合乎要求的样本，且该样本还应象同步信号那样周期性地出现，以使得我们能够据此去除其它信号时段内偶发的相似干扰。
另外，上述关于微波移动通信基站做雷达外源的讨论，假定是大区制的移动通信系统。对于小区制（蜂窝制），虽存在着将空中目标定位于某小区上空的可能性（即小区作为空间定位单元），但需要地面各基站及各小区所设的协同接收站与蜂窝通信网络的支持。即必须是“合作”体制，故当另文讨论。
5 结束语
外源雷达体制，是接收站独立地协同照射源工作的双基地雷达体制。由于照射源的非合作性，接收站即使采用了多种复杂的技术，亦难以获得可与合作体制相媲美的性能指标收益。但是，它们却能获得适合在目前战争模式下“软生存”等好处。预期性能较好，并且可于近期实现的外源雷达体制是独立常规雷达接收站、电视雷达和数字通信雷达。
</P>1 引言
20世纪90年代初期和末期的那两次局部战争，一再使人们认识到电子战的现实性和残酷性。战术弱势方迫切需要采用适合在新战争模式下生存的雷达体制，使得外源照射体制雷达的研究受到关注。作者从1987年开始做双（多）基地雷达的体制研究工作，于1989年完成了“独立双基地雷达接收系统”的研制工作[1]，实现了与相距约24Km的某常规非相参脉冲搜索雷达的非合作协同工作，成功地探测到了附近空域的飞行目标。
以下就外源照射雷达体制的可行性和实现途径进行论述。并对几种体制下的若干重要问题进行了探讨，同时给出了相应的解决途径。
2 外源照射雷达体制的特点
外源照射雷达，指照射目标的电磁能量，不由其自身提供，属于一种以非合作体制工作的双（多）基地雷达。该工作体制的某些性能虽不能与主动式雷达体制相比，但具有许多独特的优点和潜在的能力。
首先，它是双（多）基地雷达体制的一种。静默接收机与发射机分置的距离可以与雷达探测距离相比，在抗后向有源干扰和抗反辐射导弹方面具有天然优势；又由于接收站收到的是目标的非后向散射，对于那些隐身效果主要表现在减小后向散射上的目标，本体制富有抗隐身潜力。
其次，它是非合作的体制，或称独立工作体制。静默独立体制，技术上具备反侦察能力。
被协同工作的照射站，既可以是己方的、友方的，也可以是中立方的或敌方的；既可以是军用的，也可以是民用的。当协同民用照射站工作时，在局部战争冲突的前期，系统有一定的生存能力。
尤其是，当协同敌方或中立方的照射站工作时，在技术上固有反摧毁能力。当静默接收站靠近或潜入敌方区域中时，在平时及战时均可以实现对敌方局部空域的侦察和监视。此时，需解决信息的回传问题。譬如，可借助于固定的和移动的地面电信网、国际互联网或卫星电话（全球星、铱星、海事卫星等）。值得指出的是，即使是本土的雷达数据传输，亦可借助于专用的或公共的互联网。
3 可资选择的照射站种类
空域中的电磁照射能量，有多种来源。它们是否适用，首先需要考量由该电磁能量的波长所决定的系统性能差别。工作于甚高频（VHF）以下频段的辐射源，因天线尺寸太大，接收站的隐蔽性和机动性均较差，角定位精度也不易提高，故工作于该频段以下的辐射源不适用；工作于毫米波以上频段的辐射源，例如激光雷达，又因照射波束过于狭窄，加上波束扫描方式复杂，致使非合作体制下的收发同步困难，也不适用。至于合作情形下实现收发之间同步的问题，通常在收发站之间有（窄带）数据通讯链路。
目前，空域中可资利用的照射源有：多种民用和军用的有源微波雷达、电视发射台、微波移动通信基站，将来可能普及的数字式广播（DAB）电台。必要时，甚至可以考虑协同合作的无线寻呼台和甚高频（FM）广播电台来工作。
若要对机载、星载和舰载等机动的照射源进行独立协同，还须对该类辐射源作实时定位，故机动辐射源不便于协同利用。
军用微波雷达中，以地基的预警雷达、搜索警戒雷达和引导指挥雷达最易于被独立接收站所协同；民用微波雷达中，以航管雷达和气象雷达较易于被协同。
4 几种照射源的独立协同策略
要实现与非合作照射站的协同，必须解决好空间同步和时间同步这两大类问题。发射能量沿发射波束传播，不同时刻发射能量域传播（照射）到不同的空域；空间同步要保证任何时刻收发波束都能在该区域交叠，以便有目标时接收散射的回波能量。时间同步要使接收站能获取发射定时，以确定目标到收发双方的距离和；甚至复制发射载波的相位，以获得相参探测的诸多收益。
4.1 与微波雷达发射站实现独立协同
对于以垂直扇状波束匀速环扫的常规脉冲雷达，在收发间满足电波直视条件的前提下，发射站的发射定时和波束指向，均可以从发射波束掠过接收站时获取的直达信号中提取、外推。笔者已经于1989年实现了这种方式的独立协同[2]。当发射站采用全相参发射机时，有望实现相参的独立协同。
由于雷达发射站天线本身总是具有较强的指向性的，故对于与常规微波雷达发射站实现独立协同的情形，允许接收站天线仅采用简单的全向天线来实现收发波束的空间同步。目标将被定位于：以收发站为焦点的椭圆轨迹（等距离和）与发射波束中轴线的交点上。如此便获得了这样一种好处：当仅需要监视敌方空域的概况，而不需要对目标精确定位时，接收站可采用全向单元天线，而避免采用天线阵列，以换取机动灵活，容易伪装和隐蔽等项利益。譬如，可以将独立接收站设置在战区（或阵地）前沿，协同敌方固定的战区（战场
）雷达工作，以监察敌方空域的活动。
当发射波束太粗，却需要对目标精确定位而发射波束又满足匀速扫描条件时，接收站可以采用阵列天线，借助高速数字信号处理技术形成等效波束。接收方仅单个窄波束时，必须在任何时候都要指向发射能量照射的空域，完成脉冲追赶式的空间同步；若接收方同时形成多波束，则空间同步的性能将大大改善。此类技术已日趋成熟。对于收发基线上有大的地物障碍而破坏了电波直（透）视条件的情形，不适宜作独立协同。但是，若收发双方共同视界内存在高大地物（比如山峰），并且其位置能够使发射能量经由该地物散射到接收站的话，可设置高增益接收波束专用于提取发射信息。这相当于地物做中继散射站。
若收发基线太长，受地表曲率限制而不满足电波直视条件，也不适宜作独立协同。必要且可能时，可考虑设置短基线的简易侦察接收站。它仅负责探测被协同发射站的直达信号，再选择某种普通的窄带通信线路，对承担协同工作的接收站定时时钟进行校正。当然，此时的接收站须采用较高稳定度的时钟源。这相当于设中继转发站。与非合作的雷达发射机实现频率同步乃至相位同步的技术，其中包含了典型的实时电子支援侦察技术，尤其是当发射站采用了脉间频率捷变以及波形编码（包括重复频率跳变、参差及编码和脉间编码）等技术时。对于工作模式过于复杂的发射站，独立协同愈加困难，将会限制外源雷达体制的实际应用范围。
4.2 与电视发射台实现独立协同
电视雷达体制是目前最具有现实性、普及性的外源照射雷达体制。它将具备诸多的优越性与技术复杂性：
首先，是地域覆盖广泛。无论敌我或中立区域，凡人口聚居地区必设有开路电视广播发射站；其次，电视接收技术早已成熟，工业化水平极高，便于大量地布设电视雷达接收站； 第三，电视台全天候、（可以）24小时工作，电视雷达系统无须附加发射费用，运行成本低；第四，大部分电视广播的波长位于分米波段，目标涂覆的电波吸收材料（RAM）在分米波能量的照射下，隐身效果不彰；第五，易于实现相参探测，从而获得诸如动目标检测、目标速度估计等利益；第六，要求采用独立相参接收机和极其复杂的实时信号处理技术。
世界上现行的各电视制式，对图象的亮度信号均无例外地采用负极性振幅调制。在射频信号包络振幅峰值的75%～100%之间，是行、场的同步脉冲头，可以用作为测距参考脉冲。各电视制式的行同步脉冲的宽度约4～5(S，行重复频率超过15KHz；场同步脉冲的内部和外部，复合有行同步脉冲、开槽脉冲和前后均衡脉冲，复合后脉宽达100多(S，场重复频率仅50～60Hz。显然，行同步脉冲的重复频率太高了，无模糊测距范围不到10Km；而场同步脉冲的重复频
率又太低了。好在行脉冲与场脉冲之间有确定的关系可资利用，以去除行脉冲重复频率过高所导致的距离模糊。
通常，电视发射天线的方向图在水平面上接近于全向辐射。欲确定目标的空间角方向（方位），接收天线应具有强指向性，即窄波束；目标将被定位于：以收发站为二焦点的椭圆轨迹（等距离和）与接收波束中轴线的交点上。为实现对一定空域的覆盖，需要多波束多路接收。因仅限于接收，采用数字波束形成（DBF）技术是合适的。可分出一个波束专用于接收电视台来的直达信号。
为得到尽量窄的波束，天线阵列中的每个单元均应当是多元引向天线（八木天线）。UHF频道的天线阵列占地较小一些，且允许再增加引向天线的单元数，即采用高增益鱼骨状天线。显见，应优先选择UHF频段的电视发射台进行协同。鉴于电视发射天线波束仰角几乎为零，地物杂波极强，必须利用回波中的相位信息进行动目标检测（MTD）。虽然地面的动目标可能会被当做空中动目标同等对待，但通常空中飞行器的机动速度会较快些，并且越快越值得关注。可以从速度上粗略区分空中或地面目标。
这些都要求接收站能复制相干载波，可以提取直达信号的载波来实现锁相相参。正规或大型电视发射台的载频都具有较高的频稳度指标[4]，NTSC制和PAL制的行同步脉冲后还跟随有色副载波的同步信号（样本），这些资源均可为独立协同工作所利用，帮助提取行场脉冲定时，实现时间同步；若锁相复制发射载波相位，可完成收发相位同步。即电视雷达必须且完全可以实现相参探测。
4.3 与恒定包络发射站实现独立协同
对于照射能量的包络是连续的或者是准恒定的情形，外源雷达发射机的非合作性，同样决定了系统不能象连续波（CW）雷达那样享受信号波形设计的收益。具备恒定包络特征的资用照射源有：开路微波数字移动通信基站，数字式广播（DAB）电台，无线寻呼台和甚高频（FM）广播电台等。
这类照射源大多采用的是（近）全向天线。类同前述的电视雷达体制，为对目标定向，必须要求接收方是窄波束，仍应借助于同时多波束的DBF技术来确定目标的空间角方向；这类照射源的零仰角波束和接收天线的旁瓣均将引入较强的地物杂波，必须靠多卜勒信息来遴选动目标。
这类恒包络数据传输所采用的调制方式大多为各种相位调制方式。显见，测距功能的实现，依赖于对已调波中特定“记号”的提取。一旦确定了直达波与目标回波的时差，即确定了双基地距离和。“记号”可以借用数据流中的同步头，它们通常由某种独特码（UW）来担任，其自相关和互相关函数特性优良[4]。还有二个问题值得讨论。其一，在数字通信系统中，多路径回波将会导致码元“粘连”，干扰解码工作；而在该体制中所接收的信号却是由许许多多目标回波叠加而成的，那么何以保证解码呢？。关键在于，通信系统中接收方对数据信息是非确知的，难以全匹配滤波；而用在我们研制的系统中，所要检测的UW码却是确知的，可以实现全匹配滤波，对其余的数据信息，无须关心。其二，对于恒包络外源雷达系统，能否从直达信号中截取一段样本，与回波信号进行实时相关，从而获取目标的“双基地距离和”信息呢？譬如，对模拟
制式的广播电台，能否截取一段声音信号作为时间参考样本？恐怕在通常的情形下行不通。因为难以选取到自相关和互相关性能皆合乎要求的样本，且该样本还应象同步信号那样周期性地出现，以使得我们能够据此去除其它信号时段内偶发的相似干扰。
另外，上述关于微波移动通信基站做雷达外源的讨论，假定是大区制的移动通信系统。对于小区制（蜂窝制），虽存在着将空中目标定位于某小区上空的可能性（即小区作为空间定位单元），但需要地面各基站及各小区所设的协同接收站与蜂窝通信网络的支持。即必须是“合作”体制，故当另文讨论。
5 结束语
外源雷达体制，是接收站独立地协同照射源工作的双基地雷达体制。由于照射源的非合作性，接收站即使采用了多种复杂的技术，亦难以获得可与合作体制相媲美的性能指标收益。但是，它们却能获得适合在目前战争模式下“软生存”等好处。预期性能较好，并且可于近期实现的外源雷达体制是独立常规雷达接收站、电视雷达和数字通信雷达。
</P>
20世纪90年代初期和末期的那两次局部战争，一再使人们认识到电子战的现实性和残酷性。战术弱势方迫切需要采用适合在新战争模式下生存的雷达体制，使得外源照射体制雷达的研究受到关注。作者从1987年开始做双（多）基地雷达的体制研究工作，于1989年完成了“独立双基地雷达接收系统”的研制工作[1]，实现了与相距约24Km的某常规非相参脉冲搜索雷达的非合作协同工作，成功地探测到了附近空域的飞行目标。
以下就外源照射雷达体制的可行性和实现途径进行论述。并对几种体制下的若干重要问题进行了探讨，同时给出了相应的解决途径。
2 外源照射雷达体制的特点
外源照射雷达，指照射目标的电磁能量，不由其自身提供，属于一种以非合作体制工作的双（多）基地雷达。该工作体制的某些性能虽不能与主动式雷达体制相比，但具有许多独特的优点和潜在的能力。
首先，它是双（多）基地雷达体制的一种。静默接收机与发射机分置的距离可以与雷达探测距离相比，在抗后向有源干扰和抗反辐射导弹方面具有天然优势；又由于接收站收到的是目标的非后向散射，对于那些隐身效果主要表现在减小后向散射上的目标，本体制富有抗隐身潜力。
其次，它是非合作的体制，或称独立工作体制。静默独立体制，技术上具备反侦察能力。
被协同工作的照射站，既可以是己方的、友方的，也可以是中立方的或敌方的；既可以是军用的，也可以是民用的。当协同民用照射站工作时，在局部战争冲突的前期，系统有一定的生存能力。
尤其是，当协同敌方或中立方的照射站工作时，在技术上固有反摧毁能力。当静默接收站靠近或潜入敌方区域中时，在平时及战时均可以实现对敌方局部空域的侦察和监视。此时，需解决信息的回传问题。譬如，可借助于固定的和移动的地面电信网、国际互联网或卫星电话（全球星、铱星、海事卫星等）。值得指出的是，即使是本土的雷达数据传输，亦可借助于专用的或公共的互联网。
3 可资选择的照射站种类
空域中的电磁照射能量，有多种来源。它们是否适用，首先需要考量由该电磁能量的波长所决定的系统性能差别。工作于甚高频（VHF）以下频段的辐射源，因天线尺寸太大，接收站的隐蔽性和机动性均较差，角定位精度也不易提高，故工作于该频段以下的辐射源不适用；工作于毫米波以上频段的辐射源，例如激光雷达，又因照射波束过于狭窄，加上波束扫描方式复杂，致使非合作体制下的收发同步困难，也不适用。至于合作情形下实现收发之间同步的问题，通常在收发站之间有（窄带）数据通讯链路。
目前，空域中可资利用的照射源有：多种民用和军用的有源微波雷达、电视发射台、微波移动通信基站，将来可能普及的数字式广播（DAB）电台。必要时，甚至可以考虑协同合作的无线寻呼台和甚高频（FM）广播电台来工作。
若要对机载、星载和舰载等机动的照射源进行独立协同，还须对该类辐射源作实时定位，故机动辐射源不便于协同利用。
军用微波雷达中，以地基的预警雷达、搜索警戒雷达和引导指挥雷达最易于被独立接收站所协同；民用微波雷达中，以航管雷达和气象雷达较易于被协同。
4 几种照射源的独立协同策略
要实现与非合作照射站的协同，必须解决好空间同步和时间同步这两大类问题。发射能量沿发射波束传播，不同时刻发射能量域传播（照射）到不同的空域；空间同步要保证任何时刻收发波束都能在该区域交叠，以便有目标时接收散射的回波能量。时间同步要使接收站能获取发射定时，以确定目标到收发双方的距离和；甚至复制发射载波的相位，以获得相参探测的诸多收益。
4.1 与微波雷达发射站实现独立协同
对于以垂直扇状波束匀速环扫的常规脉冲雷达，在收发间满足电波直视条件的前提下，发射站的发射定时和波束指向，均可以从发射波束掠过接收站时获取的直达信号中提取、外推。笔者已经于1989年实现了这种方式的独立协同[2]。当发射站采用全相参发射机时，有望实现相参的独立协同。
由于雷达发射站天线本身总是具有较强的指向性的，故对于与常规微波雷达发射站实现独立协同的情形，允许接收站天线仅采用简单的全向天线来实现收发波束的空间同步。目标将被定位于：以收发站为焦点的椭圆轨迹（等距离和）与发射波束中轴线的交点上。如此便获得了这样一种好处：当仅需要监视敌方空域的概况，而不需要对目标精确定位时，接收站可采用全向单元天线，而避免采用天线阵列，以换取机动灵活，容易伪装和隐蔽等项利益。譬如，可以将独立接收站设置在战区（或阵地）前沿，协同敌方固定的战区（战场
）雷达工作，以监察敌方空域的活动。
当发射波束太粗，却需要对目标精确定位而发射波束又满足匀速扫描条件时，接收站可以采用阵列天线，借助高速数字信号处理技术形成等效波束。接收方仅单个窄波束时，必须在任何时候都要指向发射能量照射的空域，完成脉冲追赶式的空间同步；若接收方同时形成多波束，则空间同步的性能将大大改善。此类技术已日趋成熟。对于收发基线上有大的地物障碍而破坏了电波直（透）视条件的情形，不适宜作独立协同。但是，若收发双方共同视界内存在高大地物（比如山峰），并且其位置能够使发射能量经由该地物散射到接收站的话，可设置高增益接收波束专用于提取发射信息。这相当于地物做中继散射站。
若收发基线太长，受地表曲率限制而不满足电波直视条件，也不适宜作独立协同。必要且可能时，可考虑设置短基线的简易侦察接收站。它仅负责探测被协同发射站的直达信号，再选择某种普通的窄带通信线路，对承担协同工作的接收站定时时钟进行校正。当然，此时的接收站须采用较高稳定度的时钟源。这相当于设中继转发站。与非合作的雷达发射机实现频率同步乃至相位同步的技术，其中包含了典型的实时电子支援侦察技术，尤其是当发射站采用了脉间频率捷变以及波形编码（包括重复频率跳变、参差及编码和脉间编码）等技术时。对于工作模式过于复杂的发射站，独立协同愈加困难，将会限制外源雷达体制的实际应用范围。
4.2 与电视发射台实现独立协同
电视雷达体制是目前最具有现实性、普及性的外源照射雷达体制。它将具备诸多的优越性与技术复杂性：
首先，是地域覆盖广泛。无论敌我或中立区域，凡人口聚居地区必设有开路电视广播发射站；其次，电视接收技术早已成熟，工业化水平极高，便于大量地布设电视雷达接收站； 第三，电视台全天候、（可以）24小时工作，电视雷达系统无须附加发射费用，运行成本低；第四，大部分电视广播的波长位于分米波段，目标涂覆的电波吸收材料（RAM）在分米波能量的照射下，隐身效果不彰；第五，易于实现相参探测，从而获得诸如动目标检测、目标速度估计等利益；第六，要求采用独立相参接收机和极其复杂的实时信号处理技术。
世界上现行的各电视制式，对图象的亮度信号均无例外地采用负极性振幅调制。在射频信号包络振幅峰值的75%～100%之间，是行、场的同步脉冲头，可以用作为测距参考脉冲。各电视制式的行同步脉冲的宽度约4～5(S，行重复频率超过15KHz；场同步脉冲的内部和外部，复合有行同步脉冲、开槽脉冲和前后均衡脉冲，复合后脉宽达100多(S，场重复频率仅50～60Hz。显然，行同步脉冲的重复频率太高了，无模糊测距范围不到10Km；而场同步脉冲的重复频
率又太低了。好在行脉冲与场脉冲之间有确定的关系可资利用，以去除行脉冲重复频率过高所导致的距离模糊。
通常，电视发射天线的方向图在水平面上接近于全向辐射。欲确定目标的空间角方向（方位），接收天线应具有强指向性，即窄波束；目标将被定位于：以收发站为二焦点的椭圆轨迹（等距离和）与接收波束中轴线的交点上。为实现对一定空域的覆盖，需要多波束多路接收。因仅限于接收，采用数字波束形成（DBF）技术是合适的。可分出一个波束专用于接收电视台来的直达信号。
为得到尽量窄的波束，天线阵列中的每个单元均应当是多元引向天线（八木天线）。UHF频道的天线阵列占地较小一些，且允许再增加引向天线的单元数，即采用高增益鱼骨状天线。显见，应优先选择UHF频段的电视发射台进行协同。鉴于电视发射天线波束仰角几乎为零，地物杂波极强，必须利用回波中的相位信息进行动目标检测（MTD）。虽然地面的动目标可能会被当做空中动目标同等对待，但通常空中飞行器的机动速度会较快些，并且越快越值得关注。可以从速度上粗略区分空中或地面目标。
这些都要求接收站能复制相干载波，可以提取直达信号的载波来实现锁相相参。正规或大型电视发射台的载频都具有较高的频稳度指标[4]，NTSC制和PAL制的行同步脉冲后还跟随有色副载波的同步信号（样本），这些资源均可为独立协同工作所利用，帮助提取行场脉冲定时，实现时间同步；若锁相复制发射载波相位，可完成收发相位同步。即电视雷达必须且完全可以实现相参探测。
4.3 与恒定包络发射站实现独立协同
对于照射能量的包络是连续的或者是准恒定的情形，外源雷达发射机的非合作性，同样决定了系统不能象连续波（CW）雷达那样享受信号波形设计的收益。具备恒定包络特征的资用照射源有：开路微波数字移动通信基站，数字式广播（DAB）电台，无线寻呼台和甚高频（FM）广播电台等。
这类照射源大多采用的是（近）全向天线。类同前述的电视雷达体制，为对目标定向，必须要求接收方是窄波束，仍应借助于同时多波束的DBF技术来确定目标的空间角方向；这类照射源的零仰角波束和接收天线的旁瓣均将引入较强的地物杂波，必须靠多卜勒信息来遴选动目标。
这类恒包络数据传输所采用的调制方式大多为各种相位调制方式。显见，测距功能的实现，依赖于对已调波中特定“记号”的提取。一旦确定了直达波与目标回波的时差，即确定了双基地距离和。“记号”可以借用数据流中的同步头，它们通常由某种独特码（UW）来担任，其自相关和互相关函数特性优良[4]。还有二个问题值得讨论。其一，在数字通信系统中，多路径回波将会导致码元“粘连”，干扰解码工作；而在该体制中所接收的信号却是由许许多多目标回波叠加而成的，那么何以保证解码呢？。关键在于，通信系统中接收方对数据信息是非确知的，难以全匹配滤波；而用在我们研制的系统中，所要检测的UW码却是确知的，可以实现全匹配滤波，对其余的数据信息，无须关心。其二，对于恒包络外源雷达系统，能否从直达信号中截取一段样本，与回波信号进行实时相关，从而获取目标的“双基地距离和”信息呢？譬如，对模拟
制式的广播电台，能否截取一段声音信号作为时间参考样本？恐怕在通常的情形下行不通。因为难以选取到自相关和互相关性能皆合乎要求的样本，且该样本还应象同步信号那样周期性地出现，以使得我们能够据此去除其它信号时段内偶发的相似干扰。
另外，上述关于微波移动通信基站做雷达外源的讨论，假定是大区制的移动通信系统。对于小区制（蜂窝制），虽存在着将空中目标定位于某小区上空的可能性（即小区作为空间定位单元），但需要地面各基站及各小区所设的协同接收站与蜂窝通信网络的支持。即必须是“合作”体制，故当另文讨论。
5 结束语
外源雷达体制，是接收站独立地协同照射源工作的双基地雷达体制。由于照射源的非合作性，接收站即使采用了多种复杂的技术，亦难以获得可与合作体制相媲美的性能指标收益。但是，它们却能获得适合在目前战争模式下“软生存”等好处。预期性能较好，并且可于近期实现的外源雷达体制是独立常规雷达接收站、电视雷达和数字通信雷达。
</P>1 引言
20世纪90年代初期和末期的那两次局部战争，一再使人们认识到电子战的现实性和残酷性。战术弱势方迫切需要采用适合在新战争模式下生存的雷达体制，使得外源照射体制雷达的研究受到关注。作者从1987年开始做双（多）基地雷达的体制研究工作，于1989年完成了“独立双基地雷达接收系统”的研制工作[1]，实现了与相距约24Km的某常规非相参脉冲搜索雷达的非合作协同工作，成功地探测到了附近空域的飞行目标。
以下就外源照射雷达体制的可行性和实现途径进行论述。并对几种体制下的若干重要问题进行了探讨，同时给出了相应的解决途径。
2 外源照射雷达体制的特点
外源照射雷达，指照射目标的电磁能量，不由其自身提供，属于一种以非合作体制工作的双（多）基地雷达。该工作体制的某些性能虽不能与主动式雷达体制相比，但具有许多独特的优点和潜在的能力。
首先，它是双（多）基地雷达体制的一种。静默接收机与发射机分置的距离可以与雷达探测距离相比，在抗后向有源干扰和抗反辐射导弹方面具有天然优势；又由于接收站收到的是目标的非后向散射，对于那些隐身效果主要表现在减小后向散射上的目标，本体制富有抗隐身潜力。
其次，它是非合作的体制，或称独立工作体制。静默独立体制，技术上具备反侦察能力。
被协同工作的照射站，既可以是己方的、友方的，也可以是中立方的或敌方的；既可以是军用的，也可以是民用的。当协同民用照射站工作时，在局部战争冲突的前期，系统有一定的生存能力。
尤其是，当协同敌方或中立方的照射站工作时，在技术上固有反摧毁能力。当静默接收站靠近或潜入敌方区域中时，在平时及战时均可以实现对敌方局部空域的侦察和监视。此时，需解决信息的回传问题。譬如，可借助于固定的和移动的地面电信网、国际互联网或卫星电话（全球星、铱星、海事卫星等）。值得指出的是，即使是本土的雷达数据传输，亦可借助于专用的或公共的互联网。
3 可资选择的照射站种类
空域中的电磁照射能量，有多种来源。它们是否适用，首先需要考量由该电磁能量的波长所决定的系统性能差别。工作于甚高频（VHF）以下频段的辐射源，因天线尺寸太大，接收站的隐蔽性和机动性均较差，角定位精度也不易提高，故工作于该频段以下的辐射源不适用；工作于毫米波以上频段的辐射源，例如激光雷达，又因照射波束过于狭窄，加上波束扫描方式复杂，致使非合作体制下的收发同步困难，也不适用。至于合作情形下实现收发之间同步的问题，通常在收发站之间有（窄带）数据通讯链路。
目前，空域中可资利用的照射源有：多种民用和军用的有源微波雷达、电视发射台、微波移动通信基站，将来可能普及的数字式广播（DAB）电台。必要时，甚至可以考虑协同合作的无线寻呼台和甚高频（FM）广播电台来工作。
若要对机载、星载和舰载等机动的照射源进行独立协同，还须对该类辐射源作实时定位，故机动辐射源不便于协同利用。
军用微波雷达中，以地基的预警雷达、搜索警戒雷达和引导指挥雷达最易于被独立接收站所协同；民用微波雷达中，以航管雷达和气象雷达较易于被协同。
4 几种照射源的独立协同策略
要实现与非合作照射站的协同，必须解决好空间同步和时间同步这两大类问题。发射能量沿发射波束传播，不同时刻发射能量域传播（照射）到不同的空域；空间同步要保证任何时刻收发波束都能在该区域交叠，以便有目标时接收散射的回波能量。时间同步要使接收站能获取发射定时，以确定目标到收发双方的距离和；甚至复制发射载波的相位，以获得相参探测的诸多收益。
4.1 与微波雷达发射站实现独立协同
对于以垂直扇状波束匀速环扫的常规脉冲雷达，在收发间满足电波直视条件的前提下，发射站的发射定时和波束指向，均可以从发射波束掠过接收站时获取的直达信号中提取、外推。笔者已经于1989年实现了这种方式的独立协同[2]。当发射站采用全相参发射机时，有望实现相参的独立协同。
由于雷达发射站天线本身总是具有较强的指向性的，故对于与常规微波雷达发射站实现独立协同的情形，允许接收站天线仅采用简单的全向天线来实现收发波束的空间同步。目标将被定位于：以收发站为焦点的椭圆轨迹（等距离和）与发射波束中轴线的交点上。如此便获得了这样一种好处：当仅需要监视敌方空域的概况，而不需要对目标精确定位时，接收站可采用全向单元天线，而避免采用天线阵列，以换取机动灵活，容易伪装和隐蔽等项利益。譬如，可以将独立接收站设置在战区（或阵地）前沿，协同敌方固定的战区（战场
）雷达工作，以监察敌方空域的活动。
当发射波束太粗，却需要对目标精确定位而发射波束又满足匀速扫描条件时，接收站可以采用阵列天线，借助高速数字信号处理技术形成等效波束。接收方仅单个窄波束时，必须在任何时候都要指向发射能量照射的空域，完成脉冲追赶式的空间同步；若接收方同时形成多波束，则空间同步的性能将大大改善。此类技术已日趋成熟。对于收发基线上有大的地物障碍而破坏了电波直（透）视条件的情形，不适宜作独立协同。但是，若收发双方共同视界内存在高大地物（比如山峰），并且其位置能够使发射能量经由该地物散射到接收站的话，可设置高增益接收波束专用于提取发射信息。这相当于地物做中继散射站。
若收发基线太长，受地表曲率限制而不满足电波直视条件，也不适宜作独立协同。必要且可能时，可考虑设置短基线的简易侦察接收站。它仅负责探测被协同发射站的直达信号，再选择某种普通的窄带通信线路，对承担协同工作的接收站定时时钟进行校正。当然，此时的接收站须采用较高稳定度的时钟源。这相当于设中继转发站。与非合作的雷达发射机实现频率同步乃至相位同步的技术，其中包含了典型的实时电子支援侦察技术，尤其是当发射站采用了脉间频率捷变以及波形编码（包括重复频率跳变、参差及编码和脉间编码）等技术时。对于工作模式过于复杂的发射站，独立协同愈加困难，将会限制外源雷达体制的实际应用范围。
4.2 与电视发射台实现独立协同
电视雷达体制是目前最具有现实性、普及性的外源照射雷达体制。它将具备诸多的优越性与技术复杂性：
首先，是地域覆盖广泛。无论敌我或中立区域，凡人口聚居地区必设有开路电视广播发射站；其次，电视接收技术早已成熟，工业化水平极高，便于大量地布设电视雷达接收站； 第三，电视台全天候、（可以）24小时工作，电视雷达系统无须附加发射费用，运行成本低；第四，大部分电视广播的波长位于分米波段，目标涂覆的电波吸收材料（RAM）在分米波能量的照射下，隐身效果不彰；第五，易于实现相参探测，从而获得诸如动目标检测、目标速度估计等利益；第六，要求采用独立相参接收机和极其复杂的实时信号处理技术。
世界上现行的各电视制式，对图象的亮度信号均无例外地采用负极性振幅调制。在射频信号包络振幅峰值的75%～100%之间，是行、场的同步脉冲头，可以用作为测距参考脉冲。各电视制式的行同步脉冲的宽度约4～5(S，行重复频率超过15KHz；场同步脉冲的内部和外部，复合有行同步脉冲、开槽脉冲和前后均衡脉冲，复合后脉宽达100多(S，场重复频率仅50～60Hz。显然，行同步脉冲的重复频率太高了，无模糊测距范围不到10Km；而场同步脉冲的重复频
率又太低了。好在行脉冲与场脉冲之间有确定的关系可资利用，以去除行脉冲重复频率过高所导致的距离模糊。
通常，电视发射天线的方向图在水平面上接近于全向辐射。欲确定目标的空间角方向（方位），接收天线应具有强指向性，即窄波束；目标将被定位于：以收发站为二焦点的椭圆轨迹（等距离和）与接收波束中轴线的交点上。为实现对一定空域的覆盖，需要多波束多路接收。因仅限于接收，采用数字波束形成（DBF）技术是合适的。可分出一个波束专用于接收电视台来的直达信号。
为得到尽量窄的波束，天线阵列中的每个单元均应当是多元引向天线（八木天线）。UHF频道的天线阵列占地较小一些，且允许再增加引向天线的单元数，即采用高增益鱼骨状天线。显见，应优先选择UHF频段的电视发射台进行协同。鉴于电视发射天线波束仰角几乎为零，地物杂波极强，必须利用回波中的相位信息进行动目标检测（MTD）。虽然地面的动目标可能会被当做空中动目标同等对待，但通常空中飞行器的机动速度会较快些，并且越快越值得关注。可以从速度上粗略区分空中或地面目标。
这些都要求接收站能复制相干载波，可以提取直达信号的载波来实现锁相相参。正规或大型电视发射台的载频都具有较高的频稳度指标[4]，NTSC制和PAL制的行同步脉冲后还跟随有色副载波的同步信号（样本），这些资源均可为独立协同工作所利用，帮助提取行场脉冲定时，实现时间同步；若锁相复制发射载波相位，可完成收发相位同步。即电视雷达必须且完全可以实现相参探测。
4.3 与恒定包络发射站实现独立协同
对于照射能量的包络是连续的或者是准恒定的情形，外源雷达发射机的非合作性，同样决定了系统不能象连续波（CW）雷达那样享受信号波形设计的收益。具备恒定包络特征的资用照射源有：开路微波数字移动通信基站，数字式广播（DAB）电台，无线寻呼台和甚高频（FM）广播电台等。
这类照射源大多采用的是（近）全向天线。类同前述的电视雷达体制，为对目标定向，必须要求接收方是窄波束，仍应借助于同时多波束的DBF技术来确定目标的空间角方向；这类照射源的零仰角波束和接收天线的旁瓣均将引入较强的地物杂波，必须靠多卜勒信息来遴选动目标。
这类恒包络数据传输所采用的调制方式大多为各种相位调制方式。显见，测距功能的实现，依赖于对已调波中特定“记号”的提取。一旦确定了直达波与目标回波的时差，即确定了双基地距离和。“记号”可以借用数据流中的同步头，它们通常由某种独特码（UW）来担任，其自相关和互相关函数特性优良[4]。还有二个问题值得讨论。其一，在数字通信系统中，多路径回波将会导致码元“粘连”，干扰解码工作；而在该体制中所接收的信号却是由许许多多目标回波叠加而成的，那么何以保证解码呢？。关键在于，通信系统中接收方对数据信息是非确知的，难以全匹配滤波；而用在我们研制的系统中，所要检测的UW码却是确知的，可以实现全匹配滤波，对其余的数据信息，无须关心。其二，对于恒包络外源雷达系统，能否从直达信号中截取一段样本，与回波信号进行实时相关，从而获取目标的“双基地距离和”信息呢？譬如，对模拟
制式的广播电台，能否截取一段声音信号作为时间参考样本？恐怕在通常的情形下行不通。因为难以选取到自相关和互相关性能皆合乎要求的样本，且该样本还应象同步信号那样周期性地出现，以使得我们能够据此去除其它信号时段内偶发的相似干扰。
另外，上述关于微波移动通信基站做雷达外源的讨论，假定是大区制的移动通信系统。对于小区制（蜂窝制），虽存在着将空中目标定位于某小区上空的可能性（即小区作为空间定位单元），但需要地面各基站及各小区所设的协同接收站与蜂窝通信网络的支持。即必须是“合作”体制，故当另文讨论。
5 结束语
外源雷达体制，是接收站独立地协同照射源工作的双基地雷达体制。由于照射源的非合作性，接收站即使采用了多种复杂的技术，亦难以获得可与合作体制相媲美的性能指标收益。但是，它们却能获得适合在目前战争模式下“软生存”等好处。预期性能较好，并且可于近期实现的外源雷达体制是独立常规雷达接收站、电视雷达和数字通信雷达。
</P>
顶.电磁波和通信方面的明白人啊.