超宽带雷达：昨天还是明天？
现代局部冲突，即使是在武装力量发展水平最低的国家（叙利亚、乌克兰），也表明电子侦察和探测设备的作用有多大。 一方可以得到什么好处，例如，使用反电池系统对抗没有这种系统的一方。
目前，所有无线电电子系统的发展都朝着两个方向发展：一方面，最大限度地提高其控制和通信系统、情报收集系统、高精度控制系统 武器 与之前列出的所有系统和复合体结合使用。
第二条线是开发可以尽可能高质量地阻止敌人使用上述所有手段的系统，最简单的目标是不让敌人对其部队造成伤害和伤害。
还值得一提的是，通过使用最新的无线电吸收材料和具有可变反射特性的涂层来减少物体的雷达特征来掩盖物体的可能性和方法的工作。
可能值得翻译：我们无法让坦克在无线电频谱中不可见，但我们可以尽可能地减少它的可见性，例如，通过用会产生失真信号的材料覆盖它，以便识别很难。
是的，我们仍然从这样一个事实出发，即绝对隐形的飞机、船只和 坦克 它只是不会发生。 至少现在是这样。 如果微妙而难以看到目标。
但是，正如他们所说，每个目标都有自己的雷达。 信号频率和强度的问题。 但这就是问题所在。
新材料，尤其是无线电吸收涂层，计算反射面的新形式，所有这些都使受保护物体的背景对比度水平降至最低。 也就是说，控制对象的电气特性或其缺陷与环境特性之间的差异程度变得难以区分，对象实际上与环境融合，这使得其检测成为问题。
在我们这个时代，背景对比度的最低水平实际上接近极值。 因此，很明显，对于在对比度上精确工作的雷达（尤其是圆形视图），首先需要提高接收信息的质量。 并且通过通常的信息量增加来做到这一点也不完全可能。
更准确地说，有可能提高雷达侦察的效率/质量，唯一的问题是代价是什么。
如果你拿一个假设的雷达，不管它的目的是什么，只是一个范围为 300 公里的圆形雷达（如“Sky-SV”）并设置其范围加倍的任务，那么你将不得不解决非常困难的任务。 计算公式这里就不说了，这是最纯净水的物理学，不是秘密。
因此，要将雷达探测范围加倍，您需要：
- 将辐射能量提高10-12倍。 但是物理学又没有被取消，辐射只能通过增加消耗的能量来增加这么多。 这需要出现用于发电站发电的附加设备。 然后有各种各样的问题，同样的伪装。
- 将接收设备的灵敏度提高 16 倍。 更便宜。 但它真的可以实现吗？ 这已经是技术和发展的问题了。 但是接收器越灵敏，在操作过程中不可避免地出现的自然干扰问题就越多。 来自敌方电子战的干扰值得单独讨论。
- 将天线的线性尺寸增加 4 倍。 最简单，但也增加了复杂性。 更难运输，更引人注目……
虽然，我们诚实地承认，雷达越强大，就越容易检测、分类、为它生成具有最合理特征的个人计算干扰，并发送它。 雷达天线尺寸的增加对那些必须及时发现它的人有利。
原则上，结果是这样的恶性循环。 开发人员必须在刀刃上进行平衡，要考虑到数十个甚至数百个细微差别。
我们来自大洋彼岸的潜在对手和我们一样关心这个问题。 美国国防部的结构中有一个部门，如 DARPA - 国防高级研究计划局，它只从事有前途的研究。 最近，DARPA 的专家们集中精力开发使用超宽带信号 (UWB) 的雷达。
什么是超宽带？ 这些是超短脉冲，持续时间为 500 纳秒或更短，频谱宽度至少为 XNUMX MHz，远大于传统雷达的频谱宽度。 根据傅立叶变换发出的信号的功率（自然，不是查尔斯，一个通过 故事 在学校，以及傅立叶级数的创造者让·巴蒂斯特·约瑟夫·傅立叶（Jean Baptiste Joseph Fourier）分布在所用频谱的整个宽度上。 这导致光谱的单独部分中的辐射功率降低。
在运行期间检测在 UWB 上运行的雷达比普通雷达要困难得多，正是因为这一点：好像不是一个强大的波束信号起作用，而是许多较弱的波束信号，像刷子一样部署。 是的，专家们会原谅我这样的简化，但这只是为了“转移”到更简单的感知水平。
也就是说，雷达不是用一个脉冲“发射”，而是用所谓的“超短信号突发”。 这提供了额外的好处，这将在下面讨论。
与窄带相比，UWB 信号的处理是基于无检测器接收的原理，因此信号中的脉冲串数量根本不受限制。 因此，实际上对信号带宽没有限制。
这里出现了一个长期存在的问题：所有这些物理学给出了什么，有什么优势？
自然，他们是。 正在开发和开发基于 UWB 的雷达正是因为 UWB 信号比传统信号允许的多得多。
基于超宽带信号的雷达具有最佳的物体检测、识别、定位和跟踪能力。 对于配备反雷达伪装和减少雷达特征的物体来说尤其如此。
也就是说，UWB 信号并不关心观察到的物体是否属于所谓的“隐形物体”。 对雷达的覆盖也成为有条件的，因为它们无法反射/吸收整个信号，数据包的某些部分将“捕获”物体。
UWB 上的雷达可以更好地识别单个目标和群体目标。 更精确地确定目标的线性尺寸。 他们更容易与能够在低空和超低空飞行的小型目标，即无人机合作。 这些雷达将具有明显更高的抗噪能力。
另外，相信 UWB 将允许更好地识别虚假目标。 例如，在使用洲际弹道导弹的弹头时，这是一个非常有用的选择。
但是不要迷恋空中监视雷达，在 UWB 上使用雷达还有其他选择，同样如此，甚至可能更有效。
超宽带信号似乎是包治百病的灵丹妙药。 从 无人驾驶飞机，来自隐形飞机和轮船，来自巡航导弹。
事实上，当然不是。 UWB 技术有一些明显的缺点，但也有足够的优势。
UWB 雷达的优势在于目标检测和识别、坐标确定的精度和速度更高，因为雷达的操作基于操作范围的多个频率。
在这里，UWB 的“热情”通常是隐藏的。 而正是因为这种雷达的工作范围有很多频率。 并且这个宽范围允许您选择那些频率的子范围，这些子范围在尽可能好地表现出观察对象的反射能力的频率上。 或者——作为一种选择——这可以抵消例如反雷达涂层，由于飞机涂层有重量限制，它也不能在整个频率范围内工作。
是的，今天减少雷达特征的方法使用非常广泛，但这里的关键词是“减少”。 没有一种涂层，没有一种巧妙的船体形式可以抵御雷达。 降低能见度，给一个机会——是的。 不再。 隐形飞机的故事在上个世纪在南斯拉夫被揭穿。
UWB 雷达的计算将能够选择（并且快速地基于类似数据）能够最清楚地“突出显示”观察对象的所有光彩的子频率包。 在这里，我们不会谈论手表，现代数字技术可以在几分钟内进行管理。
当然，还有分析。 这样的雷达应该具有良好的分析综合能力，可以处理从各种频率的物体辐照中获得的数据，并将它们与数据库中的参考值进行比较。 与它们进行比较并给出最终结果，什么样的物体进入了雷达视野。
物体将被以多种频率照射的事实将在减少识别错误方面起到积极作用，并且通过物体干扰观察或反作用的可能性较小。
通过检测和选择可能干扰雷达精确操作的辐射，可以提高此类雷达的抗噪能力。 并且，相应地，将接收复合体重组到其他频率以确保干扰的影响最小。
一切都非常美丽。 当然，也有缺点。 例如，这种雷达的质量和尺寸大大超过了常规电台。 这仍然使 UWB 雷达的开发变得非常复杂。 和价格差不多。 对于原型，她不仅仅是超然的。
但是，此类系统的开发人员对未来非常乐观。 一方面，当一种产品开始量产时，总是降低成本。 在质量方面，工程师们指望基于氮化镓的电子元件可以显着减少此类雷达的重量和尺寸。
而且，它肯定会发生。 对于每个方向。 因此，输出将是一个在宽频率范围内具有强大、超短脉冲且具有高重复率的雷达。 而且 - 非常重要 - 高速数字数据处理，能够“消化”从接收器接收到的大量信息。
是的，我们真的需要在这里使用大写字母的技术。 雪崩晶体管、电荷存储二极管、氮化镓半导体。 雪崩晶体管通常不是被低估的器件，它们是仍然会展示自己的器件。 以现代科技的眼光来看，未来属于他们。
与传统雷达相比，使用超短纳秒脉冲的雷达将具有以下优势：
- 能够穿透障碍物并从视线外的目标反射。 例如，它可用于检测障碍物后面或地下的人员和设备；
- 由于 UWB 信号的频谱密度低，因此保密性高；
- 由于信号的空间范围小，确定距离的精度可达几厘米；
- 通过反射信号和高目标细节立即识别和分类目标的能力；
- 提高防止自然现象（雾、雨、雪）引起的所有类型的被动干扰的效率；
与传统雷达相比，UWB 雷达可具有的所有优势远非如此。 有些时刻只有专家和精通这些问题的人才能欣赏。
这些特性使 UWB 雷达很有前景，但研究和开发正在解决许多问题。
现在值得谈谈缺点。
除了成本和尺寸，UWB雷达不如传统窄带雷达。 而且明显逊色。 脉冲功率为 0,5 GW 的常规雷达能够探测 550 公里距离内的目标，然后超宽带雷达探测距离为 260 公里。 脉冲功率为1GW，窄带雷达探测距离为655公里，超宽带雷达探测距离为310公里。 如您所见，几乎翻了一番。
但还有一个问题。 这是反射信号形状的不可预测性。 窄带雷达作为正弦信号运行，在空间中传播时不会改变。 幅度和相位变化，但变化可预测且符合物理定律。 UWB 信号在频谱、频域和时间上都会发生变化。
今天，在 UWB 雷达发展方面公认的领先者是美国、德国和以色列。
在美国，军队已经拥有便携式地雷探测器AN/PSS-14，用于探测土壤中的各种地雷和其他金属物体。
这种探雷器也由美国提供给其北约盟国。 AN / PSS-14 允许您通过障碍物和地面查看和详细检查物体。
德国人正在开展一个信号带宽为 8 GHz 的 UWB Ka 波段“帕米尔”雷达项目。
以色列人根据超宽带“stenovisor”的原理创造了一种紧凑型设备“Haver-400”，能够“看穿”墙壁或地面。
该设备是为反恐部队创建的。 这通常是一种单独类型的 UWB 雷达，由以色列人非常漂亮地实施。 该设备确实能够通过各种障碍来研究作战战术情况。
进一步发展，“Haver-800”的特点是存在几个带天线的独立雷达，不仅可以研究障碍物背后的空间，还可以形成三维图像。
综上所述，我想说，在各个方向（陆、海、空）防御UWB雷达的发展，将使那些能够掌握此类系统设计和生产技术的国家显着提高其情报能力。
毕竟，被捕获、正确识别并被带走以进行后续破坏目标的数量是任何对抗中胜利的保证。
如果我们考虑到 UWB 雷达不太容易受到各种特性的干扰......
在监测空域、观察和绘制地球表面时，UWB 信号的使用将显着提高检测和跟踪空气动力和弹道物体的效率。 超宽带雷达可以解决飞机飞行和着陆的诸多问题。
UWB 雷达是展望未来的真正机会。 西方如此密切地参与这个方向的发展并非没有道理。
信息