国产微波光子雷达即将装备

国产微波光子雷达即将装备

2019-09-18 来源：腾讯新闻 发布：高端装备产业研究中心

 

　　据最新消息报道，2019年8月30日航空学会公布了“第十五届中国航空学会青年科技奖”评选结果，南京航空航天大学的微波光子学实验室负责人潘时龙教授荣获这一奖项 。据公开资料介绍，潘时龙教授是国际光学学会会士(SPIE Fellow)，英国工程技术学会会士(IET Fellow),美国IEEE光子学会(IEEE Photonics Society)杰出演讲人， 国家万人计划科技创新领军人才，长期从事宽带微波光子测量领域(包括高分辨率微波光子成像雷达、微波光子瞬时频率测量、微波光子相位噪声测量、微波光子分布式测量定位系统等)高技术前沿研究。

 

 

　　由于微波光子雷达利用光子技术实现了宽带微波毫米波信号的产生、分配、控制和处理，并能够有效提升雷达系统的目标分辨率、作用距离、响应速度等关键性能，实现了雷达系统侦察、干扰、探测、通信的一体化，因此近年来备受国内外雷达科研人员的关注。著名的美国海军实验室(其代表作为美国海军舰载电磁炮)甚至做出了“光子学照亮雷达未来”的评价，俄罗斯、欧盟等国家和地区也都在积极开展实用化微波光子雷达相关的研究。为了表彰潘时龙教授在我国微波光子雷达领域所做的开创性贡献，中国航空学会特授此荣誉奖项。本文则根据国内外公开资料对微波光子雷达及其应用做一浅析。

 

 

　　雷达作为现代战争中极为重要的军事装备，是海、陆、空、天各兵种的“眼睛”，是全天时、全天候、复杂环境下发现和跟踪各种威胁的重要手段。然而，传统雷达存在以下几个缺点：一部雷达通常只能完成某一种或某一类特定任务，这不可避免会造成雷达装备的品种繁多、结构复杂，给研制、生产、使用和维护带来极大不便;各雷达参数固定，在电子对抗中易被捕获和压制，生存能力较低;在舰船、飞机、卫星等有限空间、重量和能源供给的载体中，如果同时配置多部雷达将带来严重的电磁兼容性等问题。

 

 

　　如果雷达的工作频率可以跨越多个波段，一方面雷达的参数在作战时不易被敌方获取，在电子对抗中具有较高的生存能力，另一方面可以在同一部雷达中同时实现或快速切换雷达的功能，使之拥有多种工作模式，极大的提高雷达的作战效能。并且多波段大带宽还能大幅提高雷达的分辨率，甚至能实现实时成像，因此研制一种集多种功能于一体，多波段宽带可重构的新原理雷达已成为重要的发展趋势。

 

 

　　然而受限于“电子瓶颈”，传统的雷达系统由于电子器件的带宽限制导致直接产生的微波信号只有几千兆赫兹，难以实现宽带信号的产生、控制和处理 ，微波光子技术的快速发展和不断成熟则为多波段宽带可重构雷达带来了希望。相比于传统电子技术，微波光子技术能够产生高频率、多波段的光子信号源和高精细、大带宽的任意波形产生。此外，微波光子技术相对于传统雷达信号还具有传输损耗低、质量轻及抗电磁干扰等潜在优势，有望成为下一代雷达系统的关键技术，从而为雷达等电子装备带来重大变革。

 

 

　　目前国际上开展微波光子雷达研究的主要有美国、欧盟、俄罗斯3个国家和地区，中国科学家也紧追其后，形成了自己鲜明的特色。据公开资料报道，由南京航空航天大学潘时龙教授率领的科研团队联合中国电子科技集团第14研究所研制出了可实现小目标实时成像的微波光子雷达验证系统，构建的微波光子雷达样机带宽最高可达12吉赫兹，实现逆合成孔径雷达成像的二维分辨率优于2厘米×2厘米，成像速率高达100帧/秒，可对数公里外的小型无人机进行全天候、实时高分辨率的雷达探测、成像与识别，当遇到外界干扰时还可自动切换频率继续成像，而其总重量不到8.6公斤。

 

 

　　在其基础上，我国相关科研机构正在开展全球唯一的新型机载微波光子雷达的研究，其成像信号瞬时带宽不小于10-20吉赫兹，最终实现机载雷达成像的最佳分辨率由现在的厘米量级提升到0.2毫米量级，可对数百公里外的空中或地面物体实现清晰的3D成像，而机载雷达系统质量降低50%。中国科学院电子学研究所微波成像技术国家重点实验室的研究团队基于微波光子技术的SAR(合成孔径成像雷达)已初步实现了大型非合作目标波音737客机的远距雷达成像，从中可以辨识如发动机、尾翼、襟翼导轨及其数量等飞机细节，充分展示了微波光子雷达的优势。据介绍，在已知报道的微波光子雷达中，该部雷达的外场成像分辨率最高，比国际同类雷达提高了约30倍，并具有将分辨率继续提升一个数量级的潜力。