两坐标监视雷达
监视雷达主要指地面对空监视雷达。监视雷达是应用最早，使用最广泛的雷达，几乎各个主要的独立国家，都有自己的国家防空系统，监视雷达是防空系统中的主要装备。
一、概况
监视雷达也称为搜索雷达，主要作用是搜索、监视、识别空中（或海面）目标，并确定其坐标和运动参数。本章主要涉及对空监视雷达。对空监视雷达所提供的情报，主要用于对空警戒、引导歼击机截击敌方航空兵器和为防空武器系统指示目标，同时也用于保证飞行训练和飞行管制。现代监视雷达分为对飞机目标探测和对导弹目标探测两大类工作模式。对飞机目标探测的雷达包括用于发现、粗略探测飞机目标坐标的警戒雷达和用于发现、精确探测飞机目标坐标，担负对战机引导作用的引导雷达。101
二、两坐标监视雷达的用途和特点
两坐标监视雷达的主要用途是监视、发现空中（或海面）目标，并测量目标的距离和方位。其特点是方位为窄波束，垂直为宽波束，雷达天线在方位上机械旋转，使波束在方位上作360°扫描，从而搜索全空域。由于仰角上是宽波束，不能分辨不同高度的目标。其显示器为平面位置显示器（PPI），雷达只能测量飞机的方位和距离，因而称为“两坐标监视雷达”。102
另一类两坐标监视雷达是早期的测高雷达，测量目标的距离和高度。测高雷达具有窄垂直波束宽度的水平扇形波束，一般它接受目标指示雷达提供的目标方位引导数据，然后将天线转至该方位，在目标所在方位上通过机械点头扫描或电扫描测量目标所在仰角，计算出目标高度。其显示器为距离高度显示器（RHI），可测出目标距离和高度。
测高雷达与普通两坐标雷达相结合，可获得目标三坐标位置信息。
两坐标监视雷达的历史最长，早期的雷达都是两坐标雷达，至今这种雷达仍是各国装备种类和数量最多的雷达。目前，低空与超低空突防、隐身技术、反辐射导弹等对雷达的威胁日趋严重，各国在研制新型三坐标雷达的同时，也在寻求通过高性能的低空两坐标雷达和米波、分米波雷达来实现远程警戒和低空补盲，综合提高雷达防空网的生存能力。
两坐标监视雷达与三坐标雷达相比，造价低廉，操作方便，适合大批量装备部队，以担负日常空中监视任务。为了探测各类低空目标，需要将多部低空两坐标雷达组成观察网。
三、两坐标监视雷达战术性能
雷达观察空域包括雷达最大作用距离、方位角和仰角观察空域。大部分担任警戒任务的两坐标雷达，方位角观察空域都是0°～36°，而仰角观察空域多在0°～30°范围，最大观察高度20～30千米。
具有机械转动天线的两坐标雷达，常用天线转速来描述这一指标。远程对空监视（警戒）雷达的天线转速通常为3转/分～6转/分；中程两坐标监视雷达的天线转速多为6转/分～12转/分，近程两坐标监视雷达则为20转/分～60转/分。对同一目标，天线转速越高，则相邻两次监视采样间隔时间越短，雷达监视数据率也就越高。
四、两坐标监视雷达的技术性能
远程两坐标监视雷达的工作频率一般选得较低（如VHF及UHF频段），这样容易取得优良的动目标检测和动目标显示性能，可更好地抑制强地杂波。低工作频率受云雨等气象干扰也小，适合于担负全天候警戒任务。为了取得较远的作用距离，波形设计上多采用脉冲压缩技术，并用发射长短脉冲相结合的方式，兼顾近距离和远距离目标探测。
中程两坐标监视雷达则多选用L频段及S频段，而近程监视雷达通常选用S、C甚至X频段。中、近程两坐标监视雷达在信号波形选择上，目前已普遍采用脉冲压缩信号和频率捷变信号。103
常规的发射机，大部分都采用四极管、行波管、速调管和磁控管。目前两坐标搜索雷达已开始采用固态发射机，以便获得更高的可靠性和快速开关机能力。根据雷达的威力和数据率的要求，大多数监视雷达的平均功率都在10千瓦以下。
两坐标监视雷达广泛采用仰角上具有余割平方形状的天线波辦。对于远程两坐标雷达，特别是VHF、UHF频段的两坐标雷达，为了保证雷达的作用距离，天线尺寸要大一些。
由于两坐标监视雷达的主波束下边缘照射地面、海面，地物和海浪会在目标回波中产生极强的杂波干扰，它们比飞机的回波信号可能强40分贝～50分贝。云雨等气象因素也会产生杂波干扰。这些杂波干扰会影响雷达正常工作。解决两坐标监视雷达杂波干扰的主要技术手段有动目标显示和动目标检测方法。
为了更好地消除杂波影响，当今先进的两坐标监视雷达还采用了自适应杂波图控制技术。这种技术的关键是要能全方位、自适应地建立起各单元的杂波强度图，通过数字控制，在杂波过强时预先使其衰减，保证系统不阻塞，在没有杂波的区域里不使用动目标检测或动目标显示，以减小信号损失。
三坐标监视雷达
三坐标（3D）雷达顾名思义就是指能在天线旋转一周的时间内同时获得目标的方位、距离、仰角这三个坐标参数的雷达。
一、用途与技术要求
在防空网中，三坐标雷达主要配置在网内作为引导雷达引导我机拦击敌机，一般来说，这种雷达配置在第二线上。大型远程三坐标雷达往往作为要塞防空或区域防空中的骨干警戒引导雷达；机动型中程三坐标雷达可以快速转移、快速布防，使防空网中引导雷达重组的能力加强；近程高机动三坐标雷达，可以作为武器系统的目标指示雷达、大型骨干雷达的补充雷达和在防空网中快速反应的应急补缺雷达。后一种雷达可采用多种运输手段，具有越野能力强和对道路、阵地要求低等特点。
三坐标雷达性能要求如下：104
（1）抗干扰、反杂波。飞机在空中交战时，要想方设法避开另一方雷达的搜索和探测，其主要手段就是施放干扰，让对方无法观察，或者施放假目标进行欺骗，例如，撒下箔条使对方看不清真实目标的所在位置，即使看见也不能精确定位。在空战中飞机还要受到气象干扰和强地面反射产生的地面杂波的影响。三坐标雷达的重要性决定它具有反干扰和反杂波能力。
（2）大容量。三坐标雷达的容量要大。敌机往往是从高、低空以多方向、多层次、多批次入侵的，为了及时掌握空情，雷达要能在大空域内发现目标，大容量处理目标，既要看到远距离敌方目标，又要看到近距离我机出航情况，还要能同时观察高空和中低空目标。
（3）多批次。从现代战争对防空雷达的要求来看，三坐标雷达只有能同时获得多批目标的三坐标数据，才能担负起引导作战任务。
（4）数据率高。引导雷达要不断地掌握我方飞机的飞行情况和航迹，以便实施对空引导。获得目标每一点坐标参数的间隔时间要短，一般是5秒或10秒获得一次同一目标的数据。时间间隔的倒数就是数据率。当然，数据率越高，表示天线旋转越快，在同样时间内获得的目标点数越多，这样对目标动态、目标机动特性也就掌握得越好，更有利于判断敌方的企图和引导我机完成拦击任务。
（5）精度和分辨力高。要引导我机进入空中战区的有利位置，就要求有较高的定位精度和分辨力。
（6）自动化程度高。雷达要能在大空域内发现、处理和跟踪多批目标，就需具有较高的自动化程度，即能自动适应战场环境变化，对目标回波进行自动处理、自动录取、自动跟踪和自动上报。
雷达探测性能是指在“恶劣”环境中尽可能远地发现来袭目标和测量目标位置的能力。“恶劣”环境则指机内噪声、电子对抗、反辐射导弹以及地杂波和气象杂波。
早期雷达要解决的是机内噪声背景中的目标检测问题。随着电子对抗技术的发展，雷达要解决宽带噪声干扰中的目标检测问题。高性能ARM的出现，对雷达的生存构成了威胁，所以雷达还要解决各种硬打击情况下的生存问题。
目标高度并非直接测量值，而是由目标距离和仰角导出的量。雷达只能测量目标的距离及回波的到达角。地基三坐标雷达就是根据这两个实测数据导出目标高度的。舰船、飞机或卫星上的三坐标雷达必须将与天线有关的三个坐标的实测数据转换到惯性坐标系统。为了根据雷达实测的距离和仰角来精确地计算目标高度，必须确定诸如雷达天线在理想坐标中的位置和指向、地球曲率、大气折射特性以及地表面反射性等因素的影响。目标高度必须考虑目标下方地形起伏的影响。另外，还应部分地补偿系统内部误差的影响，补偿方法是对内部校正数据引入距离和角度估值算法。
二、三坐标监视雷达的发展
三坐标监视雷达的发展，既有雷达的共性，又有其本身的独特之处，总体来说，可以概括为以下几方面。
（1）发展多波束相扫三坐标雷达
相控阵一直被认为是下一代雷达的主要标志，不过，单波束相扫三坐标雷达作为警戒引导用时，数据率深感不足。鉴于这种原因，20世纪80年代末，许多国家推出了多个扫描波束的相扫三坐标雷达，这种雷达典型的有意大利的RAT-31S雷达和英国的AR-325及其改进型AR-327雷达。RAT-31S相扫雷达采用三个同时扫描波束的方案；三个波束分别覆盖一段仰角区，较好地解决了数据率与覆盖空域的问题。AR-325和AR-327雷达利用裂缝波导的色散效应在水平方向上形成两个波束，两波束同时作垂直方向扫描，使数据率倍增。这两种多波束扫描方法起到了堆积多波束体制的效果，增强了相扫雷达体制的生命力。
新设计的三坐标雷达，几乎都采用改变相位来控制波束在仰角方向扫描的方式。在空域监视和武器控制一体化发展趋势中，波束在方位、仰角上作二维电扫描的多功能相控阵已成为陆上和舰载多功能雷达的标准形式。
三坐标雷达中增加多普勒分辨力是雷达技术的一大发展，不仅使雷达具备了测量目标径向速度的能力，而且据此还可以识别几乎停留在空中不动的直升机。
（2）更加广泛地实行计算机化和数字化
数字技术和计算机的应用程度是衡量三坐标雷达现代化水平和性能高低的一个显著标志。它们在雷达，特别是三坐标雷达的信号处理、数据处理、抗干扰、目标识别、功能控制和自动故障检测等方面都起着非常重要的作用。105
（3）采用极低副辦天线
为了对付日益增长的干扰威胁、反辐射导弹和解决副辦杂波问题，很有必要采用极低副辦天线，诸如多波束阵列低副辦天线，其副辦应比主辦峰值低40多分贝。
（4）提高可靠性和维护性
三坐标雷达通常都比较复杂，因此，如何提高其可靠性及维护性显得尤为重要。固态化设计、标准化和系列化等措施都可以明显地提高这类雷达的可靠性和维护性。
（5）减轻重量，缩小体积，加强机动能力设计
三坐标雷达既然是防空系统中的骨干，也就理所当然地成了众矢之的。因此，除了舰载、机载三坐标雷达对重量、体积有特殊要求外，战术三坐标雷达的机动性成了设计重点。
（6）加强“四抗”能力
“四抗”能力已成了雷达生存的关键因素。三坐标雷达如无较强的“四抗”能力，绝难担当防空系统中的主力。因此，可以说三坐标雷达不但汇聚了现有的各种“四抗”技术，而且是开发新“四抗”技术的焦点。
低空补盲雷达
雷达探测低空目标时，由于各种背景杂波的信号很强，使得入侵目标的反射信号淹没在杂波中而难以发现，加上地球曲率的影响，雷达的低空探测距离大大缩短。由于预警时间很短，导致低空突防武器入侵的威胁增加。
一、雷达的低空探视
自第二次世界大战以来，低空、超低空突防一直是战争中进攻方的主要手段之一。中东战争中以色列轰炸苏伊士运河大桥、叙利亚导弹基地，英阿马岛（福克兰群岛）之战中阿根廷用“飞鱼”导弹击沉英国现代化驱逐舰和大型运输船等，都是低空、超低空突防成功的战例。因此，为提高雷达网和防空系统对低空、超低空目标的探测、跟踪、识别和反击能力，各国都在积极研究和发展低空补盲雷达。
