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大家都知道雷达是利用电磁波搜索空间目标的设备，大部分雷达都具备3D测量功能，可以测量目标到雷达的相对位置关系，比如目标的水平方位角，俯仰方位角，直线距离，这就是普通俗称的3D雷达，这种雷达普遍应用在陆海空天各种平台上，比如战斗机机载雷达，预警机雷达，海军舰艇预警雷达，火控雷达，陆军的反炮兵雷达，防空雷达等等。 但是最近世界出了一种新雷达，这种雷达叫4D雷达，非常新鲜，也非常的给力，让我们看看究竟如何。 欧洲雷达大厂塔利斯公司对于4D雷达宣传，4D大体就是在目标探测的3D坐标上增加了一个时间维度，具体如何也没有完全解释清楚，简单举了一个例子，他们雷达使用4D技术，除了测量雷达的距离和方位之外，还增加了另外一个维度，这就是对目标进行实时的多普勒测速，测量来袭目标相对雷达的径向速度，从而分辨出这是哪一种目标，并对目标进行分类管控，比如来袭目标可以分为：高速反舰导弹，还是来袭战斗机，还是普通民航机，最终防空系统采取不同策略应对不同目标的威胁。 这是塔利斯公司开发的空面搜索4D雷达，性能非常先进 4D雷达先进在哪里，让我们随便挑一款雷达看看性能指标，这是NS100有源相控阵雷达，发射接收模块为GaN材料，指标非常先进，甲板上重量1.3吨，雷达可靠性好的发指，平均故障时间高达2100小时。 最大发现距离280公里，水面目标80公里，对空对海跟踪目标高达1000个！！ 问题就来了，为啥采用4D技术的雷达如此强悍，美国俄罗斯早期空中预警机跟踪目标不过就是20-50批目标，如今一款随便卖的雷达都可以同时跟踪1000个，简直高的不可想象。 4D雷达技术的使用使得相控阵雷达如虎添翼 而欧洲另外一家雷达公司则称，传统雷达需要3秒以上的时间来执行快速的跟踪启动和确认，而TRS-4D雷达则只需要在单次扫描波束中即可完成确认功能，耗时不到1秒钟，TRS-4D的产品代号表明，该雷达的性能除了空间三维之外，还有第四维的时间维。类似的性能只有大型、昂贵的舰载相控阵雷达系统才能拥有，比如SPY-1、APAR和中国的海之星346A雷达等。 该雷达的G/H波段发射机采用了氮化镓（GaN）半导体技术的T/R组件。这是在5GHz—6GHz工作频段的雷达系统中首次应用。TRS-4D雷达的最大探测距离为250公里，能够具备对1000个目标进行三维跟踪的能力。 传统机械扫描雷达局限性很大，和4D雷达水平有天壤之别 如何理解4D雷达技术，让我们先从普通机械扫描雷达说起。 机械扫描的雷达的跟踪信息重复率很低，跟踪的信号很粗略，基本上只能实现批的预警，所以机械扫描时代的雷达，包括那些一维相扫的雷达，主要都只能做预警探测，所谓的跟踪完全靠计算机累计积分。 从雷达的实际运行来说，发现一个目标要重复至少3个脉冲，建立跟踪至少需要15个脉冲，雷达扫过一次周期内基本只有1-2个脉冲，所以早期的雷达探测目标不是一开机就能立马找到，要运行几分钟以上，雷达转了10几圈以后，才能建立基本的信息，也就是说，不是雷达接触到飞机的回波就能探测到飞机，而是有一定的时间滞后，所以标称300KM的雷达，经常在200KM以内才能初次探测到目标的事情是非常正常的。 相控阵雷达技术是雷达技术史上的一个重大突破，中国052C驱逐舰采用了这种技术 当方向和高度都能电扫的平板相控阵出现以后，目标刷新率，信号的空时比得到了很大的提高，雷达的探测距离，跟踪数量得到了极大的提升。 有人怀疑，这种4d功能就能对付固定相控阵雷达，转起来的平板不行？其实不影响，新的4D雷达，是指在雷达扫描的功能上添加时间控制，这个时间灵活控制有两个方面，一个是单一波束的脉冲叠加，比如正常搜索是往一个波束上连续叠加10个脉冲，现在可以灵活的控制在5-1000个脉冲间自动调整，这有利于搜索远程目标，或者小信号目标，无人机隐身飞机等等。 另一个是可以提高高威胁区域的波束重复率，比如发现了一个目标，可以对这个目标实行每秒30次的信号刷新率，而其它没发现目标的区域则保持每分钟6次的信号刷新，这个是新的波束控制下实现的新的数字处理的新功能。 相控阵雷达的优点就是控制灵活，可以一心多用 或许有人会问，发现远程目标可以理解，小信号目标咋个用多脉冲来解决？ 实际上采用脉冲压缩技术就可以，假定一个脉冲信号回波只有0.001，积累1000个脉冲累加一起压缩就有1的强度了，脉冲压缩本来就是数字雷达增加探测距离的基础，只不过不处理扩频的话，积累的压缩比例不会太高，不能压缩太多的脉冲。 可以如此理解先进雷达原理，雷达扫描就像喷墨打印机一样，一个DPI点就是喷一下，但是这喷一下的墨有多有少，而且这个墨里面的4种颜色的墨各有多少都是不同的，雷达也是一样，打一个波束上去，这个波束就是一个方向高度上的一个点，这个点的波束发射时间长短是相对固定的，所以里面含有的多少个脉冲相对固定，有源相控阵雷达AESA可以灵活控制这个波束发射的时长，这就是时间的控制概念。 现在的喷墨打印机打印效果越来越精细，雷达也如此 有人或许难于理解这个时间控制的重要性，其实时间控制是数字信号的基础，做个比喻来说，时间恒定是石器时代，时间可变是铁器时代，到时分就是现代了，差别就这么大。 4D雷达的主要意义，简单地说是可以在单一的雷达实现很多功能，雷达的信噪比获得提高，探测距离得到提升 发现小目标的能力得到提高，能对付小目标 特别是低速的低空小目标，目标分辨能力提高，目标跟踪能力更强，虚警率低 ，跟踪能力得到巨大的提高，具有超越预警级信号的级别 可以达到火控级别的刷新率 信号精度可以直接用于火控信息，可以处理目标的多普勒特征 有不合作识别的潜力。 或许有人不理解这个预警和火控级别的信号差距多大，实际上来说，差距有成千上万倍。简单说把，一个300KM级的目标，雷达如果只是预警的话，定位精度大概在1.5-8km之间，如果要实现跟踪，需要在1.5km 以内的精度，如果是武器级，至少要在5-50米左右的精度，美国宙斯盾系统配合标准2远程防空导弹，精度大概在100m以内勉强能做武器级，到标6防空导弹，射程太远，就只能让导弹自己安装雷达自己制导，并且尽量利用TTNT信息网络进行协同瞄准。 雷达看的越清楚，导弹打得越准确 雷达技术进步其实可以从手机上面看出来，之前的大哥大就像个砖头大小，功率很大，但是现在手机个头比大哥大小很多，芯片功率也小很多倍，但是但是信号辐射接收距离反而更好，传输稳定性更高，从技术角度来说，大哥大就是定时的数字脉冲，GSM全球通就是时分多址，现在的3G，4G是码分多址，4D雷达就是用时分技术替代简单编码技术，4D可以在软件层面实现很多技术，很多功能比如说探测隐身飞机。 以前雷达探测飞机，因为带宽的问题，只能在很窄的频段进行信号滤波处理，相当于真实反射波的1/10的信号被接收端处理了，现在有时分技术了，可以用时分的信号扩频技术进行宽带范围内的信号进行压缩，就能利用真实反射波信号的1/2了，这就相当于信噪比提高了好多倍，发现距离远了很多倍。 中国在有源相控阵雷达上取得了突飞猛进的进步，让世界侧目 另外时分技术和自适应数字波束成型结合，可以对监视区域的某个重点区域进行重点扫描和长压缩信号波束，简单地说就像你看不清楚一个东西，就仔细反复盯着看，这样效果就好很多倍。 实际上来说，中国人已经完全掌握了4D雷达技术，这也是最近些年，中国雷达满世界大卖的原因之一。 ==这是采访电子专家的科普专稿，篇幅长，难懂，还是整出来大家看看，反正平台没人看，没钱。 |
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