俄罗斯单脉冲雷达发展史

5/:Zj,41{  
L4.yrA-]C%  
〔摘 要〕 XFYCPET
 
k6[t$|lMy  
从20世纪40年代后期单脉冲技术发展以来，单脉冲雷达在空中及导弹防御系统中 5[I> l  
担负着重要的角色。该文对俄罗斯防御系统中单脉冲雷达进行了概述。介绍了莫斯 ; {I{X}b  
科ABM系统及现今仍在俄罗斯及其它地区广泛应用的测量和防空单脉冲雷达。 e[915Q_  
D6bCC; h=  
1 概 述 {+ [rJ_  
`ZV;Le'
 
前苏联最早研制的单脉冲雷达工程之一是在无线电制造工业部下属的OKB 30进行的 ,PRM(n-  
。这个部门后来经重组并入无线电设备制造科学研究所(NIIRP)。设计工作始于 28X)s!W'  
1954年，首部单脉冲雷达“A-35”是用于莫斯科地区ABM系统的。ABM系统由一个指 n{Jvx>);  
挥站，四部扇形远程雷达，八部火控复合系统和64枚装有核弹头的拦截导弹组成， f
(D?g  
是为实施对大气层外弹道导弹拦截任务而设计的。1952年在位于Sari-Shagan(哈萨 X~GZI*P  
克斯坦境内)的试验靶场开始了A-35改型系统的试验工作。该系统包括一部单脉冲 K* [cJcY+  
远程雷达，三部火控复合系统及拦截导弹(总设计师是D.D.格鲁辛)。1961年3月4日 _PNU*E%s<  
这枚拦截导弹从Kapustin Yar试验靶场(靠近伏尔加格勒，原来的斯大林格勒)发射 ixiRFBUcF~  
，摧毁了一枚弹道导弹弹头，成为世界上的首例。? zCO5`%14  
]N1$ioC#  
莫斯科地区的A-35 ABM系统的工程始于1962年。与此同时，开始在Sari-Shagan试 qK|r+}g|&  
验靶场建造“Aldan”系统试验样机。A-35系统的总设计师是G.V.Kisunko。1974年 5?9}^s4  
完成“Aldan”系统的试验。1978年完成A-35系统的试验。? |V!A!tB  
b)@D*plS&  
1975年新型莫斯科地区ABM系统的研制工作开始。该系统的总设计师是A.G. J[LGa:``  
Basistov博士。 L=Dx$#|  
U@f3V8CPy  
该系统的试验工作于1990年完成。该系统由一个指挥站，一部“顿河”(“Don”) ^N Et{]x  
多功能雷达及100枚拦截导弹组成。? J>hl&J  
Yz-b~D/=}  
图1中列出了1950～1990年间单脉冲雷达的演变过程。由于该图未对某些机载单脉 s_`wLQ7e  
冲雷达和海用单脉冲雷达的研制工作加以描叙，所以它并非绝对完整。 '-w G  
J_rCo
4}  
图1 1950～1990年间苏联单脉冲雷达的演变过程 22tY%Y9  
* +A!12s@  
2 ABM系统的单脉冲雷达? *XtZ;os]  
N@Slc 0  
2.1 用于“A-35”系统和“Aldan”系统的雷达 Dvd.Q/f  
z_JZx]*/  
“Aldan”系统和“A-35”系统的火控复合系统包括三部幅度和差单脉冲雷达。其 4pA<s-  
中一部利用远程预警雷达传来的提示数据来探测弹道导弹，并实施跟踪和目标识别 #J2856bzS  
(归类)。另两部雷达对拦截导弹进行制导。探测雷达工作于分米波段的低端，能够 YqNhD6  
同时探测距离大于1000km的两个目标。天线为卡塞格伦型，有一个主反射器(直径 D ?,P\cp  
18米)，两个可移动的副反射器和一个四角喇叭馈源。天线可在两个平面上机械旋 B TcxBh  
转以确保整个半球覆盖。波束宽为30弧分，并且副反射器的运动提供了在±32弧分 ~Gwn||g78  
限度内的机电扫描能力。? pVbX#3  
webT
 
图2 “Argun”雷达的双极化网络的方块图 C6'[Tn  
*#UDMoz<  
发射机产生宽度为6μs和0.5μs的脉冲(后者用于不足600km的距离)。距离分辨能 4Iy\   
力为80米，角分辨率为30弧分。距离测量的均方根误差为15～20米，角测量的均方 /"iYEr%_  
根误差为6弧分。和差信道的输出信号通过模数变换器，进入中心处理计算机。? 0" R|lTYq  
A.WJ#1i}E  
 r)X?H  
制导雷达同样工作于分米波段的低端，使用了由安装在拦截导弹上的应答器传来的 ;HqK^[1\  
信号。天线为卡塞格伦型，有一个主抛物面形反射器(直径为9米)，一个可动式反 Wt8;S$!=R  
射器和一个四角喇叭馈源。天线系统首先为拦截导弹锁定目标而产生一个宽波束， V3@^bc!  
然后为跟踪飞行段位上的导弹产生一个窄波束。雷达具有在最大600km距离内跟踪 +#&2*nY  
、制导一枚拦截导弹的能力。距离测量精度为10米，角测量精度为6弧分。信号处 ^o?.Rph|i]  
理由计算机执行。输出信息输送到指挥站，被用来制导拦截导弹和决定引爆核弹头 A FfgGO  
的时间。? vNE91  
&k1Ez  
“A-35”系统与“Aldan系统的探测雷达的主要差别在于，后者有一个单独的固定 m} Yf6:cr  
式副反射器，两个系统的制导雷达几乎没有差别。 C:4h  
}b\d CGVr  
2.2 “Argun”雷达 5r zB"L  
/jj}.X7yH  
实验单脉冲雷达“Argun”(主设计师是A.A.托尔卡切夫)是由NIIRP研究所设计的最 fVf.u'
.8  
早的相控阵雷达之一。设计开始于20世纪60年代晚期，在1973年进行了试验。雷达 mhlJzGr*q  
安装在Sari-shagan试验靶场，直到现在还被用作靶场测量雷达装置。雷达是全自 !\|&E>Gy  
动化的，信号处理及控制功能受中央计算机和专用数字单元控制。天线系统包括双 Grjm9tbX}  
平面机械旋转的空间馈电相控阵天线和单脉冲四喇叭馈源。? [FyE{NfiJ%  
-
pqShDar|  
该天线面的直径为18米。发射机产生脉冲线性频率调制波形。“Argun”雷达的基 7;|6g8=  
本性能特性(波段、距离、分辨率)与“Aldan”系统的探测雷达大致相同。“ JvHJ*E   
Argun”雷达的主要显著特征是，在发射和接收模式中它具有采用两种正交圆极化 z)|56 F7'  
工作的能力，以便测量目标的全极化散射距阵。在四个基本信道的每个信道中都采 /-BplU*"9  
用了图2中所示的结构来形成双极化的信号。该雷达在1973～1995年服役期内曾多 C=PBF\RkKu  
次加以改进。? :4Q_\'P  
1q\U (^  
2.3 “Azov”雷达? a |z{Bb  
,dh*GJ{5  
“Azov”雷达是“Almaz”公司在20世纪70年代研制的(总设计师是B.V.Bunkin)。 qQpR gzw  
其设计是用以根据提示数据来截获多元弹道导弹以及制导大气层内“Sprin”型弹 d6hWmZVC  
道导弹拦截导弹。该雷达是一种工作在厘米波段的单脉冲和差系统。天线由安装在 deeOtco$LT  
单独旋转支架上的发射相控阵和接收相控阵组成，能够控制波束在整个上半球内的 Atfon&^  
扫描。电子扫描扇区方位角为5°，仰角为4°，波束宽度为1°，脉冲宽度为400μ 2d$hgR#v  
s，发射机能够产生不同形式的波形，调幅波形、调频波形和相位编码波形。? yRieGf1'SD  
3)Paf`mr  
信号处理是在多信道相关滤波器接收机中进行，它还具有独立的专用距离及径向速 "me Jn/  
度处理信道。相关滤波器接收机中的偏置调谐信道是使用距离和多普勒频率坐标来 x]a>Q),  
形成跟踪错误信号的。来自和差电桥输出的和差信号被传输入该接收机的相应信道 -QZped;?*  
。来自相位检测器输出的信号被转换成数字形式，而后传输给计算机。计算机利用 Iupk
+x>  
单脉冲方法计算目标的角坐标。考虑到目标重返大气层时的加速度，采用了改良的 KY|Q#i|pM  
Kalman滤波技术来实现弹道跟踪。? i$og v2J  
W&bh&KzCW  
雷达的工作距离为1000km。距离分辨率约为100米，角分辨率为1°，多普勒分辨率 (#Y2H  
为100m/s。均方根距离测量误差为7～8米，角测量误差为6弧分。径向速度测量误 u1]5qtg"  
差为3m/s。? ^lf;Lc  
<7TpC@"/g  
“Azov”雷达不属于ABM系统，它没有制导信道，安装在Kamchatka Peninsula，自 NaVZ)  
1977年以来就被当作测量雷达使用。? e
j!C^  
BT#'<!7!  
2.4 “顿河” (Don)多功能雷达 H3a}`3}U  
CH9#<?l  
“顿河”多功能雷达属于莫斯科地区ABM系统，安装在莫斯科以北的普希金诺城附 ?'h@!F%R'  
近。雷达在1973～1989年间由无线电工程研究所(该所以院士Miats的名字命名)研 NsJUruN  
制，总设计师是V.K.Sloka。雷达的主要功能是探测、跟踪和识别(归类)弹道目标 )C|>M'g@v  
及制导拦截导弹。雷达组建成四棱截顶金字塔形(见图3)。 S4?ssI  
&N
Glkn  
建筑物的每个边面上都有由大组件构成的发射相控阵和接收相控阵。接收阵为圆形 $orhY D3gv  
(直径16米)，发射阵为矩形(7m×8m)。接收天线可以形成几组独立的单脉冲测角波 M}%0=VCY7  
束。发射机可以产生不同脉宽和不同脉冲间隔调制(线性频率调制和相位编码)波形 {mkYW
-4Se  
。数字信号处理是在中频由高速计算机(每秒10亿次运算以上)执行。 FirmzB Il5  
G3?8GTH  
该雷达工作在厘米波段上，作用距离可达致数千公里。其目标分辨率，精度高，抗 CiPD+I  
干扰力强而且目标容量大。 oz[E>%  
Keof{>V=CA  
图3 “顿河”雷达的外形图--勾画处为圆形接收阵和矩形发射阵 eU{=x$o6S  
y!aq}YS  
3 对空导弹系统的单脉冲雷达 -} Z  
q~l&EH0  
3.1 S-300 PMU系统的雷达 `+* Mr  
~@sx}u  
多通道机动式S-300 PMU SAM导弹系统由“Almaz”公司于1959-1969年间设计(总设 ;TaT=
%  
计师是B.V.Bunkin)。设计用来摧毁飞机，巡航导弹和其它从25米到最大有限升限 @@# G.  
内飞行的空中目标。该SAM导弹包括一部单脉冲多功能相控阵雷达(如图4)，最多 C@Wm+E~;8  
12个发射架(每个装有四枚导弹，如图5)和数枚地对空导弹。该SAM导弹可同时提供 l|N1u=Z  
最多6个目标的作战管理，对其中的每一个目标可提供最多两枚导弹的制导。 VK?,8Y  
% ;6e@U}  
　 a_x|PbD  

}B0V$  
图4 S-300 PMU雷达的外观图 -{L[Wt{1  
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`#y  
该雷达由和差单脉冲雷达装置和安装在共用底盘上的作战管理控制站组成。雷达工 :5CwRg  
作在厘米波波段上。在杂波环境和严重电子干扰环境下它可以对指定目标进行跟踪 'MG)noN5  
和提供高精度导弹制导。天线由具有数字波束控制的发射/接收相控阵组成。波束 Yq;
S%.  
宽度为1°。飞机检测距离最大130km。距离测量精度为10米，测角精度为几弧分量 4H1s"mP<  
级。接收机输出信号传输给模数变换器，接着由计算机进行信号处理。 ]@WJ&e/'@  
x%x[5.CT  
作战管理控制站包括几个操纵台，几台处理计算机和机内功能测试设备。在独立自 L"('gc!W  
主作战中，雷达接收附属于导弹连的3D监视雷达36D6传来的提示数据而工作。 -?e~S\JH  
roRZE[ya  
3.2 S-300PMU1系统的雷达 ;o8cfD.z  
=|?w<qc  
机动式多通道SAM系统S-300 PMU1被设计用来保卫重要的国家财产，为抵御现代空 vx-u+/\  
中及攻击飞行器的密集进攻提供空防雷达警戒网。所谓现代攻击飞行器包括战略和 "t\rjFw  
战术飞机、巡航导弹、空对地导弹、战术和作战-战术弹道导弹。该系统的主要部 gQ/zk3?k  
件也可用于海军的空防系统中。 k ( R  
<'B`b  
S-300 PMU1由“Almaz”公司于1979～1989年间研制，也是S-300 PMU系统的未来发 o
.k#|q  
展型(总设计师是A.A.Lemanski)。该系统包括一部单脉冲雷达(如图5示)，最多12 7i/?+|  
个发射架，每个发射架有4枚导弹。和差振幅单脉冲雷达检测、跟踪目标，并判断 # <&=ZLN  
与目标交战的次序。雷达还可以锁定和跟踪地对空导弹，照射目标以确保半主动寻 J-I7K!B  
的器和近炸引信的作战。? y4envjl0  
Lb/a_8<E?  
图5 S-300 PMU1火控雷达的外形图 uOBpMAJ
 
`9$?g|rB  
该雷达工作在厘米波波段。它由雷达装置(天线、发射-接收设备、支架)和安装在 ]p#Zdm1EL  
共同底盘上的作战管理控制站(多处理器计算机、操纵员主控台、信号处理器、通 Jnv91*>h8  
讯及数据录取设备、自备式电源)组成。? |dXS+R1  
y< 146   
天线系统为发射-接收相控阵，阵列的每个阵元都采用了相控阵技术以提高灵活的 ,L
_p"A  
波束控制。天线的尺寸为2.5×3.0m，波束宽度为1°。在森林或崎岖地区时雷达装 XPX{c|]>.  
置可安装在一个特殊的高塔上(如图6所示)。? Q7#Q6-Q  
Ye(0'*-jyc  
发射机可产生高脉冲重复频率的脉冲串波形，提高了下垫面杂波、降水和箔条干扰 B VPf8
!-  
出现时的工作效率。数字信号处理是在中频进行。对空气动力目标的探测距离为 m0\(a_0V  
200km，对导弹的检测距离为100km。该雷达具有高度的分辨率和精度：距离测量精 T]E$H, p  
度约为几米，角测量精度为1°。? _G'.VSGH  
pGsVO5M?  
导弹制导是利用来自雷达的指令和“经导弹跟踪TVM”原理来实现的。摧毁飞机目 :.sK:W("v  
标的最大距离为120～150km，摧毁弹道导弹的最大距离为40km，摧毁战略巡航导弹 ]HCt%5  
的最大距离为28～38km。摧毁目标的最大高度为27km，最低高度为10m。? >#>YoA@S  
]`UJwq  
图6 特殊高塔上的S-300 PMU1系统雷达装置 ]CHMkuP[k  
!^\|r<2M  
3.3 S-300V系统的雷达  NU_VUd2  
(>)Y0ki}  
多信道机动式S-300V SAM系统被设计用来保护军事设施和重要的战场目标，抵抗战 o*dhks[  
术和作战-战术弹道导弹和喷气式飞机的威胁。该系统具有高效的电子对抗保护措 $'[( DwLS  
施，能同时拦截最多24个目标，可以制导一架两发或两架四发导弹对付一个目标。 rVf`wJ6b  
该系统由“安泰”(Antey)公司于1972～1988年设计(总设计师为V.P.Efremov)。 8qBw;
A
)  
N8mK^{  
该系统包括一个目标探测和提示单元及一个火控单元。目标探测和提示单元包括指 oA42?I ^  
挥站、一部360°监视雷达和一部扇形扫描雷达。火控单元包括一部多信道导弹制 ?|8
H$1  
导雷达、能发射两种种类导弹的发射架(最多为六个)和发射架装弹机。 ?mF-zA'4]  
QR^pu.k@  
在实战过程中监视雷达可对多达200个目标进行探测并将其数据发送给指挥站。扇 zHx?-Q&3  
形扫描雷达可提供水平角为90°，仰角为50°的扫描角扇区和目标检测并提供跟踪 Gzm[4|nO^  
信息。一旦检测到高速目标之后，紧接着就是初始跟踪(被跟踪弹道的最大数为16 &O!d!Pf  
条)。所研制的这些设备也可以接收指挥站送来的提示数据以搜索目标。?
=@ON>SmPs  
j[Et+V?  
和差振幅单脉冲制导雷达根据指挥站的提示目标进行探测，测量它的坐标，控制六 !TG"A
W  
部发射架的工作。它也能对扇区中接近地面的低空目标进行观察。该雷达工作在厘 ,~G[\2~p  
米波波段。天线系统以空间馈电发射-接收相控阵为基础。天线尺寸为2.5×2.5m。 3-_4p8OK  
天线由10，000个单元组成。波宽约为1°。发射机能够产生不同形式的可变周期准 0e/~H^,SQ  
连续波线性调频波形。三信道接收机利用单脉冲技术形成和差信号。相位检测器输 Vxk0oIk`  
出信号被转换成数字形式，之后的处理工作交由计算机进行。? )fCl<KG*  
1lx\Pz@ol  
对于雷达截面(RCS)为2m2的空气动力目标的探测距离约为180～190km。对雷达截面 B;rq{ac!P]  
为0.02m2的导弹的检测距离最远可达100km。距离测量精度约为几米，角测量精度 FiFZM  
约为1～2弧分。距离分辨率为60m，角分辨率为6弧分。准连续波信号的应用确保了 lz# inC|  
高多普勒速度分辨率。制导雷达安装在有轨底盘上(如图7所示)。 DpTQPu9  
9`vse>,-hg  
美国的“爱国者”导弹和S-300 PMU和S-300V系统地对空导弹系统相类似。但与“ RNIfw1R  
爱国者”导弹相比S-300系统有以下优点：? n287@Y4Ru  
k"L_0HK  
①导弹为竖直发射 o]k[l;  
X|.X4fs  
②雷达装置可以设置到特殊的高塔上 Ie+z"&0  
Ob(j_{m  
③最大拦截距离更远 U;{VL!  
+/UInAM  
④使用相干脉冲序列 T`vj6F  
Q0M8}  
⑤反应时间更短 P3N f<  
Zi|'lHr  
图7 S-300V制导雷达的外形图 VT0I1KQx.  
$Y ]*v)}X  
4 单脉冲船用雷达 y6G[-?"/Q  
G%4vZPA  
1977～1988年间无线电设备制造科学研究所(NIIRP)制造并测试了船用和差单脉冲 LTJ|EXYA  
雷达31J6(主设计师是V.V.Gruzdec)。它被设计用于对各类空中目标的作战：火箭 4#=^YuKaF1  
、弹道导弹、卫星等。雷达的主要任务是探测目标，测量其坐标，确定目标的弹道 Lp{l&-uQ  
和弹着点，获取目标散射特征信息(RCS、距离变化系数Rauge profile、大气层内 E7j]"\~i  
等离子轨迹参数)，并对观察目标进行分类和识别。所研制的设备可以降低干扰效 {qh`8  
应，在干扰条件下工作。? h3JIiwv0!  
^TB%| yZ _  
该雷达工作在厘米波波段，可以检测雷达截面0.01m2到1000m2的目标。天线波导系 ]aaHb  
统(如图8所示)由一个主相位控阵和两个小型相位控阵组成。所有的阵列都是空间 z{AfR2L  
馈电的，主阵列直径为9米，阵元和移位器数量多达10000个。小阵列主要用于副瓣 tb_
}w@:kU  
和有源干扰抑制。采用专用计算机进行波束控制和移位器控制。波束控制单元和坐 XFM6.ye  
标转换 .. i>0bI^H  
f#5mX&j  

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