经典雷达资料-第22章 天基雷达(sbr)系统和技术

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1、·848·第22章天基雷达（SBR）系统和技术SBR系统的优缺点当传感器要完成探测太空、海洋和空中目标任务及完成导弹防御任务时，可考虑使用SBR。与陆基雷达相比，这些部署在太空的雷达具有以下优点：（1）空间和时间覆盖范围仅受选定的轨道和卫星的数目限制。如图22.9和图22.10所示。大范围的连续观测是可以实现的[28]。图22.9标明了从圆形极地轨道上提供连续覆盖整个地球表面所需要的轨道平面数量和卫星数量。可以看出，当卫星的高度大于6000nmile时，需要在两个轨道平面上使用6颗卫星，在卫星探测范围内没有天底孔。图22.10说明了在赤道轨道的特殊情况下，实现连续覆

2、盖所需要求卫星的数量。这种情形仅限于扩展到图中所指定纬度的宽条形区，可看出：当卫星的高度大于6000nmile时，4颗卫星能够覆盖一条60°宽的条形区。时间上的覆盖范围如图22.11所示。图中给出了目标被跟踪以后从太空卫星观测地面目标的最大时间[28]，可以看出，当轨道高度为6000nmile时，一个地面目标能被观测的时间超过7000s。图22.9极地轨道的全球覆盖[28]图22.10赤道轨道的带状覆盖图[28]（2）使用电子扫瞄天线的SBR是可以完成多种任务的。例如，一个雷达卫星系统能：①·848·第22章天基雷达（SBR）系统和技术搜索一个扇区，完全覆盖美国本土

3、周围的防御区域，探测距海岸一定距离的轰炸机；②搜索一个覆盖极地的扇区以便在弹道导弹早期预警系统（BMEWS）发现之前发现洲际弹道导弹（ICBM）；③监视任何国外潜在的太空发射场地；④完成海洋地区的监视；⑤搜索一个海基弹道导弹（SLBM）防御区域；⑥探测可能对美国同步卫星构成威胁的太空目标。任务的数量仅受限于重量和可用的主电源，但当采用航天飞机作为发射装置时，这些限制都能克服。因此惟独技术和成本才是真正的限制。（3）大气传播影响可以通过适当选择工作频率和有利的几何关系使之最小化。（4）如果数据经中继卫星获得，就不需要海外工作站。因此一个国家的SBR系统在政治上是独立的

4、，并且国外跟踪站的丧失对系统性能没有影响。影响太空大型雷达系统发展步伐的因素有：（1）太空大型天线结构技术、太空大型相控阵技术、太空大型重量技术和太空大型主能源系统技术在早期进程中都要考虑到。图22.11目标被跟踪后从太空卫星观测目标的最大时间[28]（2）天基多功能雷达系统的合理运行费用还需要论证。即使使用航天飞机可以减少将负荷送入轨道的单位重量费用，SBR系统仍需要投入巨资。·848·第22章天基雷达（SBR）系统和技术22.3SBR系统介绍美国和前苏联已布署了类型I和类型IISBR。本节将介绍某些此类的SBR系统。STS交会雷达[1][15][36]休斯（Hu

5、ghes）飞机公司为在空间运输系统（STS）中使用而研制了交会雷达和通信子系统（IRACS）组合。IRACS是一个相参的距离波门脉冲多普勒雷达，用于搜索、捕获和跟踪其他环绕轨道运行的目标，并且提供与那些目标进行快速和高效的交会所需要的太空测量数据。IRACS为STS提供雷达和通信两种功能：在脉冲多普勒雷达模式中，它完成刚才所讲的交会功能；在通信模式中，完成搜索、捕获并追踪跟踪与数据中继卫星系统（TDRSS）的中继卫星，以便在航天飞机和地面跟踪站之间建立双路通信。IRACS硬件被分成展开部件和舱载部件两部分。展开部件平时位于航天飞机载重舱内，工作时从打开的载重舱门延伸

6、出去。这部分硬件包括了天线反射体、馈线、平衡环、驱动马达、陀螺仪、数字式轴编码器、转动铰链、发射机、接收机、上变频器、第一下变频器和频率合成器。舱载硬件位于航天飞机内，完成信号处理、跟踪滤波和控制功能。这个Ku波段的IRACS工作于13.75GHz和15.15GHz频段之间。其雷达工作于13.75GHz和14.0GHz之间，有两种基本的雷达模式：一种是被动模式，在这种模式时，目标是非合作式的，因此截面积不会增大；另一种是主动模式，目标上有一个应答机。在被动模式时，雷达最大的作用距离为12nmile；而在带有一个+14dBm应答机的主动模式中，雷达最大作用距离为300

7、nmile。子工作模式包括自动搜索、自动角度和距离跟踪能力及外部角度控制操作。在外部角度控制下，天线要么通过外部旋转命令，要么通过参考惯性空间或者太空船的轴线来定位。在自动工作过程中，角度、角度变化率、距离和距离变化率的测量由雷达在跟踪开始后进行。外部角度控制工作模式仅测量距离和距离变化率。该系统的天线是直径为36in的中心馈电抛物面，增益为38.4dB，波束宽度为1.68°。五单元单脉冲馈源提供一个和输出和两个正交的差输出。角度跟踪采用时分复用将两个差输出合并成一个单路的接收差通道。使用接收机差通道来监测一个工作在搜索状态的辅助喇叭，并辅助喇叭通道与主天线通道