面對(duì)潛艇技術(shù)的擴(kuò)散、五代機(jī)的入役和精湛波速裝備等新恐嚇的出現(xiàn)，英軍的防空反導(dǎo)系統(tǒng)面臨著日漸嚴(yán)重的恐嚇，目標(biāo)辨識(shí)困局也愈發(fā)嚴(yán)重。為進(jìn)一步提高偵測(cè)跟蹤及目標(biāo)辨識(shí)能力，提高防空反導(dǎo)系統(tǒng)的作戰(zhàn)能力，俄羅斯近些年來(lái)從雷達(dá)新體制、新元件等多個(gè)方面，加強(qiáng)雷達(dá)新技術(shù)的研究力度。
日本防空反導(dǎo)雷達(dá)布署及不足
魚(yú)雷預(yù)警雷達(dá)和天基紅外預(yù)警衛(wèi)星是日軍主要防空反導(dǎo)預(yù)警武器。目前，德軍潛艇預(yù)警雷達(dá)主要包括固定陣地的3部升級(jí)型初期預(yù)警雷達(dá)、2部鋪路爪雷達(dá)、1部德國(guó)墨鏡蛇雷達(dá)，以及聯(lián)通型海基X波段雷達(dá)、前置型X波段雷達(dá)AN/TPY-2、巡洋艦和驅(qū)逐艦武器的反艦系統(tǒng)雷達(dá)AN/SPY-1、陸軍愛(ài)國(guó)者系統(tǒng)雷達(dá)AN/MPQ-53/65等。
日本防空反導(dǎo)系統(tǒng)雷達(dá)新技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用
其中，初期預(yù)警雷達(dá)、鋪路爪雷達(dá)和法國(guó)墨鏡蛇雷達(dá)是地基中段防御系統(tǒng)的預(yù)警雷達(dá)，分別工作在P波段和L波段，因?yàn)轭l度低、帶寬窄量子通訊陣列，不具備目標(biāo)辨識(shí)能力。后置型AN/TPY-2雷達(dá)對(duì)襲來(lái)彈頭的辨識(shí)距離有限，主要用于跟蹤初期飛行階段的魚(yú)雷。“宙斯盾”系統(tǒng)的AN/SPY-1雷達(dá)工作在S波段，“愛(ài)國(guó)者”系統(tǒng)的AN/MPQ-53/65雷達(dá)工作在C波段，頻度低且作用距離有限，用于對(duì)攔截彈的末段制導(dǎo)。海基X波段雷達(dá)具有高分辨能力，但最初建造目的是用于試驗(yàn)，不具備作戰(zhàn)系統(tǒng)所需的可靠性和實(shí)用性，且雷達(dá)雜波角度范圍（即電子視場(chǎng)）只有25°，限制了雷達(dá)處理呈大角度分散的多目標(biāo)的能力。因而，日本防空反導(dǎo)系統(tǒng)借助現(xiàn)有雷達(dá)進(jìn)行目標(biāo)辨識(shí)的能力尚有缺乏。
英軍目前主要借助X波段雷達(dá)解決防空反導(dǎo)系統(tǒng)目標(biāo)辨識(shí)的問(wèn)題。2012年以來(lái)，韓國(guó)陸續(xù)提出多項(xiàng)方案，以改善對(duì)襲來(lái)魚(yú)雷的目標(biāo)辨識(shí)性能，主要包括：在初期預(yù)警雷達(dá)附近布署堆疊式AN/TPY-2雷達(dá)或X波段非相控陣?yán)走_(dá)；將夸賈林靶場(chǎng)的GBR-P雷達(dá)樣機(jī)升級(jí)后布署至東海岸；以及新建S波段遠(yuǎn)程辨識(shí)雷達(dá)（LRDR），布署在阿拉斯加洲克利爾海軍基地，在太平洋和關(guān)島新建辨識(shí)雷達(dá)等。
日本雷達(dá)新體制技術(shù)發(fā)展現(xiàn)況
為解決辨識(shí)能力、成本、技戰(zhàn)指標(biāo)等不足，德國(guó)國(guó)防部門(mén)和防務(wù)公司發(fā)展了一系列雷達(dá)新技術(shù)。通過(guò)梳理近些年來(lái)新加坡國(guó)防部門(mén)、軍工企業(yè)在雷達(dá)新技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展，從雷達(dá)新體制、雷達(dá)新元件與新材料、雷達(dá)前沿技術(shù)等角度，研究雷達(dá)新技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)況。
在雷達(dá)新體制方面，日本重點(diǎn)研究了數(shù)字陣列雷達(dá)技術(shù)，多輸入多輸出（MIMO）雷達(dá)與分布式相參合成孔徑雷達(dá)技術(shù)，雷達(dá)自適應(yīng)技術(shù)與認(rèn)知雷達(dá)，頻譜共享與雷達(dá)綜合射頻技術(shù)等。
坐落高加索的德軍初期預(yù)警雷達(dá)
數(shù)字陣列雷達(dá)是發(fā)射和接收多徑均采用數(shù)字雜波產(chǎn)生技術(shù)的全數(shù)字陣列掃描雷達(dá)，通過(guò)在數(shù)字域?qū)Πl(fā)射/接收訊號(hào)進(jìn)行幅相加權(quán)來(lái)產(chǎn)生所需雜波，具有超低副瓣、多功能、小目標(biāo)測(cè)量能力強(qiáng)、低查獲機(jī)率、易于實(shí)現(xiàn)軟件化和寬角度掃描等優(yōu)點(diǎn)，可用于搜索、監(jiān)視、目標(biāo)跟蹤、火控、天氣檢測(cè)等各類(lèi)應(yīng)用。
目前，新加坡空軍、海軍都發(fā)展了數(shù)字陣列雷達(dá)技術(shù)。2010年，澳洲空軍通訊電子研究、開(kāi)發(fā)與工程中心啟動(dòng)數(shù)字陣列雷達(dá)項(xiàng)目，借以驗(yàn)證怎么運(yùn)用寬帶隙半導(dǎo)體技術(shù)、高度集成收發(fā)器以及性能不斷下降的商業(yè)數(shù)字組件生產(chǎn)高性能、低成本的相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)。2006年，印度空軍研究生院提出“反導(dǎo)反隱身機(jī)會(huì)數(shù)字陣列雷達(dá)”概念，借以以數(shù)字陣列技術(shù)為基礎(chǔ)，以機(jī)會(huì)陣和孔徑結(jié)構(gòu)技術(shù)為核心，研究具有多種工作模式的新體制反導(dǎo)反隱身雷達(dá)，構(gòu)想用于DDG-1000朱姆·沃爾特級(jí)驅(qū)逐艦。2014年—2018年，雷神公司設(shè)計(jì)靈活分布式陣列雷達(dá)，重點(diǎn)開(kāi)發(fā)數(shù)字天線(xiàn)，用于雷達(dá)、通信和電子戰(zhàn)發(fā)送和接收射頻訊號(hào)。2017年，世界首部采用大孔徑子陣級(jí)數(shù)字陣列技術(shù)的S波段反潛防空反導(dǎo)雷達(dá)AN/SPY-6在關(guān)島成功完成3次實(shí)彈攔截測(cè)試，步入低速度初始生產(chǎn)階段。
MIMO雷達(dá)是一種多通道發(fā)射、多通道接收的新雷達(dá)技術(shù)體制，是雷達(dá)組網(wǎng)的最高層次，才能減小功率孔徑積，增強(qiáng)對(duì)目標(biāo)探威力，提升對(duì)隱身目標(biāo)偵測(cè)的效能，具有優(yōu)良的抗打掉、抗干擾性能和目標(biāo)辨識(shí)能力，可用于建立岸基預(yù)警雷達(dá)系統(tǒng)，遠(yuǎn)距離微小目標(biāo)以及機(jī)載/星載動(dòng)目標(biāo)的測(cè)量等。該技術(shù)得到了德國(guó)海軍的高度注重，并取得了一系列進(jìn)展。
分布式相參合成孔徑雷達(dá)是將若黨員（設(shè)為Ｎ部）機(jī)動(dòng)式雷達(dá)進(jìn)行訊號(hào)級(jí)合成處理，實(shí)現(xiàn)N3雜訊增益（MIMO雷達(dá)只能獲得N2雜訊增益），等效產(chǎn)生一個(gè)大威力的機(jī)動(dòng)式雷達(dá)，滿(mǎn)足大威力、高精度偵測(cè)與機(jī)動(dòng)靈活布署等需求。
鋪路爪雷達(dá)相控陣天線(xiàn)陣列
雷達(dá)自適應(yīng)對(duì)抗技術(shù)是可辨識(shí)敵人未知雷達(dá)系統(tǒng)的訊號(hào)特點(diǎn)，借助實(shí)時(shí)生成的對(duì)抗舉措進(jìn)行電子干擾，并可進(jìn)行療效評(píng)估的一種電子戰(zhàn)技術(shù)。2012年7月，韓國(guó)防中級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）啟動(dòng)自適應(yīng)雷達(dá)對(duì)抗（ARC）項(xiàng)目，致力開(kāi)發(fā)一種新型電子戰(zhàn)能力，有效辨識(shí)敵人不斷變化和不清晰的雷達(dá)訊號(hào)量子通訊陣列，并快速采用有效手段對(duì)其進(jìn)行干擾。ARC技術(shù)采用開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，算法和訊號(hào)處理軟件可以在不改建后端射頻硬件的情況下改建現(xiàn)有電子戰(zhàn)系統(tǒng)。ARC項(xiàng)目分為3個(gè)階段，研制周期為5年，重點(diǎn)進(jìn)行算法開(kāi)發(fā)和部件級(jí)測(cè)試，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，研發(fā)一個(gè)實(shí)時(shí)自適應(yīng)雷達(dá)對(duì)抗樣機(jī)，并進(jìn)行飛行測(cè)試。2014年11月和2016年7月，DARPA先后與BAE系統(tǒng)公司簽訂協(xié)議，用于ARC項(xiàng)目的第二、三階段。BAE系統(tǒng)公司計(jì)劃2018年推出ARC樣機(jī)。
認(rèn)知雷達(dá)是具有感知周?chē)h(huán)境能力的智能、動(dòng)態(tài)的閉環(huán)雷達(dá)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)外界環(huán)境的連續(xù)感知，并實(shí)時(shí)、智能化地調(diào)節(jié)發(fā)射波形，雷達(dá)在發(fā)射、環(huán)境和接收之間產(chǎn)生一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。目前，美國(guó)認(rèn)知雷達(dá)研究主要集中在認(rèn)知雷達(dá)構(gòu)架、環(huán)境感知、認(rèn)知發(fā)射、發(fā)射雜訊抑制、雜波預(yù)測(cè)、認(rèn)知系統(tǒng)模塊等方面。2014年，俄羅斯研究人員闡明了一種具備完全自適應(yīng)發(fā)射/接收的認(rèn)知雷達(dá)構(gòu)架，提出應(yīng)用“感知—學(xué)習(xí)—適應(yīng)”方法實(shí)現(xiàn)雷達(dá)環(huán)境感知，并首次提出正交多輸入多輸出波形技術(shù)對(duì)高度非平穩(wěn)雜訊預(yù)測(cè)的適用性。
現(xiàn)代化體系作戰(zhàn)要求作戰(zhàn)平臺(tái)的荷載具有雷達(dá)、電子戰(zhàn)、通信等多種射頻功能。因此，日軍近些年來(lái)舉辦了多個(gè)雷達(dá)綜合射頻項(xiàng)目。雙波段（DBR）雷達(dá)是為DDG-1000驅(qū)逐艦研發(fā)的雷達(dá)，由洛克希德·馬丁公司的AN/SPY-4體搜索雷達(dá)和雷神公司的AN/SPY-3多功能雷達(dá)綜合而成。DBR同時(shí)工作于兩個(gè)頻段，首次實(shí)現(xiàn)了用一個(gè)資源管理器協(xié)調(diào)兩個(gè)頻度的操作。才能在波形級(jí)對(duì)任一部雷達(dá)進(jìn)行控制，對(duì)兩個(gè)頻段進(jìn)行綜合優(yōu)化借助，使雷達(dá)時(shí)間線(xiàn)的使用達(dá)到最大化；還可依據(jù)須要降低搜索和跟蹤探訪(fǎng)率，進(jìn)而改善航跡相關(guān)處理能力，提供精確的恐嚇跟蹤，并減少對(duì)電子功擊的敏感性。AMDR雷達(dá)由X波段雷達(dá)、S波段雷達(dá)以及1個(gè)雷達(dá)套件控制器組成。雷達(dá)套件控制器為2部雷達(dá)提供插口，協(xié)調(diào)管理2部雷達(dá)，使AMDR作為一個(gè)整體工作，保證AMDR雷達(dá)在反導(dǎo)、防空及水面戰(zhàn)等不同角色中快速轉(zhuǎn)換，未來(lái)將代替反艦系統(tǒng)雷達(dá)。未來(lái)AMDR可能要降低電子功擊能力，該功能可能使用基于大功率氮化鎵的有源相控陣來(lái)執(zhí)行完成。
DARPA的雷達(dá)和通訊共享頻譜計(jì)劃。DARPA的雷達(dá)和通訊共享頻譜計(jì)劃致力提升雷達(dá)和通訊共享頻譜的能力，主要支持兩種頻譜共享：軍用雷達(dá)和軍用通訊系統(tǒng)（軍用/軍用共享）之間頻譜共享；軍用雷達(dá)和商業(yè)通訊系統(tǒng)（軍用/商業(yè)共享）之間頻譜共享。第一階段對(duì)反艦系統(tǒng)中的AN/SPY-1雷達(dá)和AN/TPS-80雷達(dá)進(jìn)行了研究，運(yùn)用仿真和剖析手段驗(yàn)證在保證雷達(dá)和通訊系統(tǒng)性能的同時(shí)，頻譜共享是否具有可行性。2015年3月，第二階段工作重點(diǎn)關(guān)注2～4吉赫茲間的S波段。該計(jì)劃在雷達(dá)研究方面要使多功能雷達(dá)實(shí)現(xiàn)空中監(jiān)控、空中跟蹤、非合作目標(biāo)辨識(shí)而且同時(shí)檢測(cè)天氣，通訊系統(tǒng)研究重點(diǎn)關(guān)注軍用聯(lián)通自組網(wǎng)和商用大型基站寬帶。
氮化鎵元件能明顯提高有源相控陣?yán)走_(dá)組件性能
DARPA舉行首個(gè)智能頻譜協(xié)作挑戰(zhàn)賽。2016年3月，DARPA高官公布“頻譜協(xié)作挑戰(zhàn)賽”，借以確保數(shù)目成指數(shù)級(jí)下降的軍用和民用無(wú)線(xiàn)電設(shè)備才能充分使用日漸擁擠的電磁頻譜。DARPA為該挑戰(zhàn)賽建造了名為“羅馬角斗場(chǎng)”的無(wú)線(xiàn)試驗(yàn)臺(tái)，為下一代無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)評(píng)估頻譜共享策略、戰(zhàn)術(shù)和算法。SC2項(xiàng)目自2017年開(kāi)始，分為三個(gè)階段，每位階段為期1年。DARPA希望借此加速機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的研制，在時(shí)間尺度上實(shí)時(shí)共享頻譜。2017年12月，30支競(jìng)爭(zhēng)團(tuán)隊(duì)在約翰·霍普金斯學(xué)院應(yīng)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)室出席了海選。2018年12月，15支團(tuán)隊(duì)在第二輪復(fù)賽中通過(guò)了6種不同的射頻場(chǎng)景，這種場(chǎng)景致力模擬協(xié)同自主無(wú)線(xiàn)電將在現(xiàn)實(shí)世界中面臨的挑戰(zhàn)。第二輪賽事過(guò)程中自主協(xié)同第一次趕超了目前的頻譜管理水平。
日本雷達(dá)新元件與新材料技術(shù)發(fā)展現(xiàn)況
隨著寬禁帶半導(dǎo)體元件和多種超材料技術(shù)的發(fā)展，雷達(dá)技戰(zhàn)指標(biāo)將出現(xiàn)質(zhì)的飛越。氮化鎵元件作為寬禁帶半導(dǎo)體元件的代表，其技術(shù)發(fā)展已漸趨成熟，并開(kāi)始在俄軍多個(gè)新雷達(dá)研制和舊雷達(dá)整修中得到廣泛應(yīng)用。超材料隨著技術(shù)成熟也將在多種軍用電子系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。
氮化鎵微波元件具有高擊穿電場(chǎng)硬度、高截至頻度、良好的熱穩(wěn)定性、強(qiáng)抗幅射能力等特征，才能提高有源相控陣?yán)走_(dá)收/發(fā)組件性能；增強(qiáng)雷達(dá)的工作頻度、工作帶寬和瞬時(shí)訊號(hào)帶寬；增強(qiáng)放大器的輸出功率和功率密度；增強(qiáng)抗幅射能力等。雷神公司演示驗(yàn)證了世界首個(gè)集成氮化鎵基單片微波集成電路。該元件功率、效率和帶寬性能卓越，能同時(shí)實(shí)現(xiàn)高性能和低成本。氮化鎵基射頻放大器的輸出功率密度比多晶硅基元件高5倍，能使雷達(dá)提高50%的作用距離，或在相同時(shí)間內(nèi)減小5倍搜索空間容積。目前俄軍的遠(yuǎn)程辨識(shí)雷達(dá)和地/空任務(wù)導(dǎo)向雷達(dá)都采用了氮化鎵元件，英軍還將氮化鎵元件用于新型愛(ài)國(guó)者雷達(dá)中。
超材料可用于魚(yú)雷、機(jī)體、船體和車(chē)體等表面，實(shí)現(xiàn)寬頻、超薄隱身；可用于雷達(dá)罩，實(shí)現(xiàn)帶內(nèi)高透波和帶外高截至；還可制做大型超輕的寬頻天線(xiàn)。近些年來(lái)，超材料技術(shù)在隱身、軍用天線(xiàn)等應(yīng)用領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展。2014年4月，美國(guó)BAE系統(tǒng)公司和巴黎瑪麗女王大學(xué)研發(fā)出一種新型超材料平面天線(xiàn)，借助超材料平面凝聚電磁波的特點(diǎn)，取代了傳統(tǒng)天線(xiàn)的拋物面反射器或球狀“鏡頭”，實(shí)現(xiàn)了天線(xiàn)減肥、小型化和帶寬擴(kuò)充、信號(hào)提高。2017年，新加坡杜克學(xué)院用超材料制造出一種合成孔徑雷達(dá)，這些超材料由諸多微小的電子器件組成周期性結(jié)構(gòu)，每位電子器件都和電磁場(chǎng)互相作用,致使雷達(dá)才能精確地控制幅射方向，性能愈發(fā)靈活高效。
AMDR雷達(dá)概念圖
日本雷達(dá)前沿技術(shù)發(fā)展現(xiàn)況
雷達(dá)前沿技術(shù)領(lǐng)域主要包括量子雷達(dá)技術(shù)、太赫茲技術(shù)等。
量子雷達(dá)技術(shù)是將量子信息技術(shù)應(yīng)用于雷達(dá)訊號(hào)的生成、發(fā)射、接收和處理的技術(shù)。可用于偵測(cè)隱身目標(biāo)的裝備系統(tǒng)及空間偵測(cè)等領(lǐng)域，并為反隱身提供了一種全新技術(shù)發(fā)展途徑。與傳統(tǒng)雷達(dá)相比，量子雷達(dá)具有碼率高、探測(cè)距離遠(yuǎn)、靈敏度高、體積小、功耗低、抗干擾能力強(qiáng)和便于成像等明顯特征。鑒于其強(qiáng)悍的反隱身抗干擾能力，印度空軍、陸軍都進(jìn)行了量子雷達(dá)研究。量子雷達(dá)的理論早已成熟，但受關(guān)鍵技術(shù)及元件的限制，技術(shù)與實(shí)踐研究仍處于探求階段。
2012年12月，韓國(guó)佐治亞學(xué)院光學(xué)研究所披露了借助量子提高型激光雷達(dá)，對(duì)隱身目標(biāo)進(jìn)行偵測(cè)的試驗(yàn)情況。試驗(yàn)證明量子雷達(dá)除了能偵測(cè)到隱身客機(jī)，能夠偵測(cè)具有誤導(dǎo)能力的隱身客機(jī)。這是世界上首次應(yīng)用量子理論研發(fā)成功的量子成像雷達(dá)系統(tǒng)。2015年，俄羅斯克拉科夫?qū)W院、美國(guó)麻省理工、英國(guó)約克學(xué)院組成的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)首次創(chuàng)造性提出了一種微波量子雷達(dá)系統(tǒng)形態(tài)，為量子雷達(dá)技術(shù)從光頻段轉(zhuǎn)到更適宜目標(biāo)檢測(cè)的微波波段提供了全新方案。2018年4月，美國(guó)滑鐵盧學(xué)院量子估算研究院成功研發(fā)出一種新型量子雷達(dá)，才能在急劇減少?gòu)?fù)雜背景噪音干擾的同時(shí)剝離偵測(cè)目標(biāo)，可有效偵測(cè)隱身客機(jī)和隱身火箭炮。
20世紀(jì)80年代末，各國(guó)開(kāi)始加強(qiáng)對(duì)太赫茲技術(shù)的研究力度。目前大功率太赫茲波幅射源和高靈敏度偵測(cè)技術(shù)的研究取得了關(guān)鍵性突破，太赫茲技術(shù)已應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、生物醫(yī)學(xué)以及天文數(shù)學(xué)學(xué)等領(lǐng)域，未來(lái)在軍事通訊、戰(zhàn)場(chǎng)偵察、精確制導(dǎo)、反隱身、電子戰(zhàn)等軍事領(lǐng)域也有寬廣的應(yīng)用前景。日本DARPA舉辦了多項(xiàng)太赫茲技術(shù)研究。2012年推出視頻合成孔徑雷達(dá)計(jì)劃，2014年推出成像雷達(dá)先進(jìn)掃描技術(shù)，2016年在專(zhuān)門(mén)雷達(dá)特點(diǎn)解決方案中強(qiáng)化亞毫米波目標(biāo)特點(diǎn)檢測(cè)雷達(dá)研究。太赫茲技術(shù)在潛艇預(yù)警方面有著潛在應(yīng)用。魚(yú)雷尾焰分子在太赫茲頻段上可吸收能量并在波譜上特定頻度范圍內(nèi)產(chǎn)生吸收線(xiàn)，通過(guò)波譜剖析可對(duì)潛艇尾焰進(jìn)行辨識(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)戰(zhàn)略或戰(zhàn)術(shù)潛艇的密切跟蹤監(jiān)視，精確確定魚(yú)雷發(fā)動(dòng)機(jī)的死機(jī)時(shí)間，進(jìn)行魚(yú)雷防御。
目前，日軍早已在雷達(dá)中應(yīng)用的新技術(shù)包括數(shù)字化陣列技術(shù)、綜合射頻技術(shù)等。其中，以氮化鎵元件為代表的新材料技術(shù)，近些年已在英軍現(xiàn)有雷達(dá)改進(jìn)和新雷達(dá)研制中得到廣泛應(yīng)用；未來(lái)英軍還將通過(guò)認(rèn)知雷達(dá)技術(shù)實(shí)現(xiàn)雷達(dá)智能化，通過(guò)與量子信息技術(shù)等前沿技術(shù)結(jié)合，進(jìn)一步提高對(duì)目標(biāo)的偵測(cè)、跟蹤和辨識(shí)能力。