电子战基本原理之射频辐射特性

13天前浏览255

摘要

本文讨论了雷达系统中射频辐射的基本特性，包括频率、波长、极化、多普勒效应以及电磁频谱。射频频率决定了雷达系统根据时间分析目标返回并确定距离的能力；波长与频率成反比，影响雷达信号的传播；极化描述了射频波在空间中传播时的方位角，影响雷达的接收效果；多普勒效应用于分析移动目标反射回来的射频波频率变化，从而确定目标速度；电磁频谱涵盖了雷达工作所在的微波区域。这些特性共同决定了雷达系统的性能和局限性。

正文

1.介绍

为了确定距离、方位角、仰角或速度数据，雷达系统必须发射和接收电磁辐射。这种电磁辐射被称为射频(RF)辐射。根据对目标返回特性的分析，射频传输具有特定的特性，这些特性决定了雷达系统分辨这些目标的能力和局限性。发射的射频能量的频率，会影响雷达系统根据时间对目标返回的分析，以及确定目标距离的能力。射频频率还影响发射天线将射频能量聚焦到窄波束来提供方位角和仰角信息的能力。射频能量的波长和频率，会影响雷达信号在大气中的传播。射频信号的极化，会影响雷达必然会收到的杂波。雷达系统利用多普勒效应分析雷达回波的能力，直接影响了其速度分辨能力。本章将讨论射频辐射的这些特性。

图2-1. 射频频率

2.频率

一种典型的射频或雷达系统的输出信号有几个重要的特性，这些特性会影响射频或雷达系统的能力和局限性。首先考虑的特性通常是射频频率。发射信号的频率是射频能量每秒完成一个周期的次数。图2-1所示的射频信号的频率为每秒一个周期。基本的测量单位是赫兹。1赫兹等于每秒1个周期。大多数雷达的射频频率都在百万赫兹或兆赫（MHz）。

3.波长

任何射频信号的一个特征是波长。波长是测量正弦波在空间中传播的峰值之间的物理距离（图2-2）。

图2-2. 雷达信号波长

虽然波长是以米为单位测量的，但大多数雷达信号的波长是以厘米或毫米为单位测量的。公式2-1可以用来计算雷达信号的波长。波长与频率成反比：频率越高，波长越短。在早期射频和雷达术语中，人们用波长代替频率来描述系统的工作特性。如今，波长被用来描述在工作频率非常高的系统（如毫米波），以及用于描述红外(IR)系统。

公式2-1 基本波长公式

4.极化

射频波的另一个特征是极化。极化是由雷达天线决定的，是指射频波在空间中传播时的方位角。其类型有两种：线性和圆形。

a.传播的电磁能量有两个组成部分：静电场和磁场。这两个场总是相互垂直，并垂直于传播方向。波的极化是根据对静电场的定向来定义的。有很多雷达天线是线性极化的，要么垂直极化，要么水平极化。图2-3所示的信号是垂直极化的。

图2-3. 雷达信号的垂直极化

b.有些雷达利用圆极化来改善雨中的目标探测。圆极化可以是左旋的，也可以是右旋的。对于圆极化，静电场的方向随时间变化，并绕垂直于传播方向的固定平面，形成一个圆形轨迹。对于右旋圆极化信号，静电矢量沿顺时针方向旋转。对于左旋圆极化信号，则沿逆时针方向。将任一只手的拇指指向传播方向，将手指向静电场旋转方向卷曲，就可以直观地表示圆极化（图2-4）。

图2-4. 圆极化

c.极化对接收机和发射机的影响是相当直接的。如果天线被设计为接收某种特定极化，那么它将很难接收相反极化的信号。这种情况被定义为交叉极化（图2-5）。

图2-5. 极化的影响

交叉极化对电子作战的影响巨大。如果雷达告警接收机天线被极化为可以接收垂直极化信号，那么使用水平极化雷达信号的威胁系统，可能不会被检测到，或者可能在该威胁捕获飞机后，才能很好地显示在雷达范围。此外，如果一个电子攻击(EA)系统上的干扰天线也是垂直极化的，那么该雷达告警接收机可能无法干扰这个系统。幸运的是，这种潜在致命情形很少发生，但未来的威胁系统可能会利用这一点。表2-1详细说明了极化对选定的发射和接收天线组合的影响。

表2-1 天线的极化损耗