面對潛艇技術(shù)的擴散、五代機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)辨識困局也愈發(fā)嚴(yán)重。為進一步提高偵測跟蹤及目標(biāo)辨識能力，提高防空反導(dǎo)系統(tǒng)的作戰(zhàn)能力，俄羅斯近些年來從雷達新體制、新元件等多個方面，加強雷達新技術(shù)的研究力度。
日本防空反導(dǎo)雷達布署及不足
魚雷預(yù)警雷達和天基紅外預(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)警雷達主要包括固定陣地的3部升級型初期預(yù)警雷達、2部鋪路爪雷達、1部德國墨鏡蛇雷達，以及聯(lián)通型海基X波段雷達、前置型X波段雷達AN/TPY-2、巡洋艦和驅(qū)逐艦武器的反艦系統(tǒng)雷達AN/SPY-1、陸軍愛國者系統(tǒng)雷達AN/MPQ-53/65等。
日本防空反導(dǎo)系統(tǒng)雷達新技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用
其中，初期預(yù)警雷達、鋪路爪雷達和法國墨鏡蛇雷達是地基中段防御系統(tǒng)的預(yù)警雷達，分別工作在P波段和L波段，因為頻度低、帶寬窄量子通訊陣列，不具備目標(biāo)辨識能力。后置型AN/TPY-2雷達對襲來彈頭的辨識距離有限，主要用于跟蹤初期飛行階段的魚雷。“宙斯盾”系統(tǒng)的AN/SPY-1雷達工作在S波段，“愛國者”系統(tǒng)的AN/MPQ-53/65雷達工作在C波段，頻度低且作用距離有限，用于對攔截彈的末段制導(dǎo)。海基X波段雷達具有高分辨能力，但最初建造目的是用于試驗，不具備作戰(zhàn)系統(tǒng)所需的可靠性和實用性，且雷達雜波角度范圍（即電子視場）只有25°，限制了雷達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)有雷達進行目標(biāo)辨識的能力尚有缺乏。
英軍目前主要借助X波段雷達解決防空反導(dǎo)系統(tǒng)目標(biāo)辨識的問題。2012年以來，韓國陸續(xù)提出多項方案，以改善對襲來魚雷的目標(biāo)辨識性能，主要包括：在初期預(yù)警雷達附近布署堆疊式AN/TPY-2雷達或X波段非相控陣?yán)走_；將夸賈林靶場的GBR-P雷達樣機升級后布署至東海岸；以及新建S波段遠程辨識雷達（LRDR），布署在阿拉斯加洲克利爾海軍基地，在太平洋和關(guān)島新建辨識雷達等。
日本雷達新體制技術(shù)發(fā)展現(xiàn)況
為解決辨識能力、成本、技戰(zhàn)指標(biāo)等不足，德國國防部門和防務(wù)公司發(fā)展了一系列雷達新技術(shù)。通過梳理近些年來新加坡國防部門、軍工企業(yè)在雷達新技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展，從雷達新體制、雷達新元件與新材料、雷達前沿技術(shù)等角度，研究雷達新技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)況。
在雷達新體制方面，日本重點研究了數(shù)字陣列雷達技術(shù)，多輸入多輸出（MIMO）雷達與分布式相參合成孔徑雷達技術(shù)，雷達自適應(yīng)技術(shù)與認知雷達，頻譜共享與雷達綜合射頻技術(shù)等。
坐落高加索的德軍初期預(yù)警雷達
數(shù)字陣列雷達是發(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，通過在數(shù)字域?qū)Πl(fā)射/接收訊號進行幅相加權(quán)來產(chǎn)生所需雜波，具有超低副瓣、多功能、小目標(biāo)測量能力強、低查獲機率、易于實現(xiàn)軟件化和寬角度掃描等優(yōu)點，可用于搜索、監(jiān)視、目標(biāo)跟蹤、火控、天氣檢測等各類應(yīng)用。
目前，新加坡空軍、海軍都發(fā)展了數(shù)字陣列雷達技術(shù)。2010年，澳洲空軍通訊電子研究、開發(fā)與工程中心啟動數(shù)字陣列雷達項目，借以驗證怎么運用寬帶隙半導(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_系統(tǒng)。2006年，印度空軍研究生院提出“反導(dǎo)反隱身機會數(shù)字陣列雷達”概念，借以以數(shù)字陣列技術(shù)為基礎(chǔ)，以機會陣和孔徑結(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，構(gòu)想用于DDG-1000朱姆·沃爾特級驅(qū)逐艦。2014年—2018年，雷神公司設(shè)計靈活分布式陣列雷達，重點開發(fā)數(shù)字天線，用于雷達、通信和電子戰(zhàn)發(fā)送和接收射頻訊號。2017年，世界首部采用大孔徑子陣級數(shù)字陣列技術(shù)的S波段反潛防空反導(dǎo)雷達AN/SPY-6在關(guān)島成功完成3次實彈攔截測試，步入低速度初始生產(chǎn)階段。
MIMO雷達是一種多通道發(fā)射、多通道接收的新雷達技術(shù)體制，是雷達組網(wǎng)的最高層次，才能減小功率孔徑積，增強對目標(biāo)探威力，提升對隱身目標(biāo)偵測的效能，具有優(yōu)良的抗打掉、抗干擾性能和目標(biāo)辨識能力，可用于建立岸基預(yù)警雷達系統(tǒng)，遠距離微小目標(biāo)以及機載/星載動目標(biāo)的測量等。該技術(shù)得到了德國海軍的高度注重，并取得了一系列進展。
分布式相參合成孔徑雷達是將若黨員（設(shè)為Ｎ部）機動式雷達進行訊號級合成處理，實現(xiàn)N3雜訊增益（MIMO雷達只能獲得N2雜訊增益），等效產(chǎn)生一個大威力的機動式雷達，滿足大威力、高精度偵測與機動靈活布署等需求。
鋪路爪雷達相控陣天線陣列
雷達自適應(yīng)對抗技術(shù)是可辨識敵人未知雷達系統(tǒng)的訊號特點，借助實時生成的對抗舉措進行電子干擾，并可進行療效評估的一種電子戰(zhàn)技術(shù)。2012年7月，韓國防中級研究計劃局（DARPA）啟動自適應(yīng)雷達對抗（ARC）項目，致力開發(fā)一種新型電子戰(zhàn)能力，有效辨識敵人不斷變化和不清晰的雷達訊號量子通訊陣列，并快速采用有效手段對其進行干擾。ARC技術(shù)采用開放式結(jié)構(gòu)，算法和訊號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項目分為3個階段，研制周期為5年，重點進行算法開發(fā)和部件級測試，系統(tǒng)開發(fā)，研發(fā)一個實時自適應(yīng)雷達對抗樣機，并進行飛行測試。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項目的第二、三階段。BAE系統(tǒng)公司計劃2018年推出ARC樣機。
認知雷達是具有感知周圍環(huán)境能力的智能、動態(tài)的閉環(huán)雷達系統(tǒng)，可實現(xiàn)對外界環(huán)境的連續(xù)感知，并實時、智能化地調(diào)節(jié)發(fā)射波形，雷達在發(fā)射、環(huán)境和接收之間產(chǎn)生一個閉環(huán)系統(tǒng)。目前，美國認知雷達研究主要集中在認知雷達構(gòu)架、環(huán)境感知、認知發(fā)射、發(fā)射雜訊抑制、雜波預(yù)測、認知系統(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/接收的認知雷達構(gòu)架，提出應(yīng)用“感知—學(xué)習(xí)—適應(yīng)”方法實現(xiàn)雷達環(huán)境感知，并首次提出正交多輸入多輸出波形技術(shù)對高度非平穩(wěn)雜訊預(yù)測的適用性。
現(xiàn)代化體系作戰(zhàn)要求作戰(zhàn)平臺的荷載具有雷達、電子戰(zhàn)、通信等多種射頻功能。因此，日軍近些年來舉辦了多個雷達綜合射頻項目。雙波段（DBR）雷達是為DDG-1000驅(qū)逐艦研發(fā)的雷達，由洛克希德·馬丁公司的AN/SPY-4體搜索雷達和雷神公司的AN/SPY-3多功能雷達綜合而成。DBR同時工作于兩個頻段，首次實現(xiàn)了用一個資源管理器協(xié)調(diào)兩個頻度的操作。才能在波形級對任一部雷達進行控制，對兩個頻段進行綜合優(yōu)化借助，使雷達時間線的使用達到最大化；還可依據(jù)須要降低搜索和跟蹤探訪率，進而改善航跡相關(guān)處理能力，提供精確的恐嚇跟蹤，并減少對電子功擊的敏感性。AMDR雷達由X波段雷達、S波段雷達以及1個雷達套件控制器組成。雷達套件控制器為2部雷達提供插口，協(xié)調(diào)管理2部雷達，使AMDR作為一個整體工作，保證AMDR雷達在反導(dǎo)、防空及水面戰(zhàn)等不同角色中快速轉(zhuǎn)換，未來將代替反艦系統(tǒng)雷達。未來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執(zhí)行完成。
DARPA的雷達和通訊共享頻譜計劃。DARPA的雷達和通訊共享頻譜計劃致力提升雷達和通訊共享頻譜的能力，主要支持兩種頻譜共享：軍用雷達和軍用通訊系統(tǒng)（軍用/軍用共享）之間頻譜共享；軍用雷達和商業(yè)通訊系統(tǒng)（軍用/商業(yè)共享）之間頻譜共享。第一階段對反艦系統(tǒng)中的AN/SPY-1雷達和AN/TPS-80雷達進行了研究，運用仿真和剖析手段驗證在保證雷達和通訊系統(tǒng)性能的同時，頻譜共享是否具有可行性。2015年3月，第二階段工作重點關(guān)注2～4吉赫茲間的S波段。該計劃在雷達研究方面要使多功能雷達實現(xiàn)空中監(jiān)控、空中跟蹤、非合作目標(biāo)辨識而且同時檢測天氣，通訊系統(tǒng)研究重點關(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_組件性能
DARPA舉行首個智能頻譜協(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)級下降的軍用和民用無線電設(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”的無線試驗臺，為下一代無線電系統(tǒng)評估頻譜共享策略、戰(zhàn)術(shù)和算法。SC2項目自2017年開始，分為三個階段，每位階段為期1年。DARPA希望借此加速機器學(xué)習(xí)技術(shù)的研制，在時間尺度上實時共享頻譜。2017年12月，30支競爭團隊在約翰·霍普金斯學(xué)院應(yīng)用化學(xué)實驗室出席了海選。2018年12月，15支團隊在第二輪復(fù)賽中通過了6種不同的射頻場景，這種場景致力模擬協(xié)同自主無線電將在現(xiàn)實世界中面臨的挑戰(zhàn)。第二輪賽事過程中自主協(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，并開始在俄軍多個新雷達研制和舊雷達整修中得到廣泛應(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硬度、高截至頻度、良好的熱穩(wěn)定性、強抗幅射能力等特征，才能提高有源相控陣?yán)走_收/發(fā)組件性能；增強雷達的工作頻度、工作帶寬和瞬時訊號帶寬；增強放大器的輸出功率和功率密度；增強抗幅射能力等。雷神公司演示驗證了世界首個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，能同時實現(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，能使雷達提高50%的作用距離，或在相同時間內(nèi)減小5倍搜索空間容積。目前俄軍的遠程辨識雷達和地/空任務(wù)導(dǎo)向雷達都采用了氮化鎵元件，英軍還將氮化鎵元件用于新型愛國者雷達中。
超材料可用于魚雷、機體、船體和車體等表面，實現(xiàn)寬頻、超薄隱身；可用于雷達罩，實現(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。近些年來，超材料技術(shù)在隱身、軍用天線等應(yīng)用領(lǐng)域取得突破性進展。2014年4月，美國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，借助超材料平面凝聚電磁波的特點，取代了傳統(tǒng)天線的拋物面反射器或球狀“鏡頭”，實現(xiàn)了天線減肥、小型化和帶寬擴充、信號提高。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，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互相作用,致使雷達才能精確地控制幅射方向，性能愈發(fā)靈活高效。
AMDR雷達概念圖
日本雷達前沿技術(shù)發(fā)展現(xiàn)況
雷達前沿技術(shù)領(lǐng)域主要包括量子雷達技術(shù)、太赫茲技術(shù)等。
量子雷達技術(shù)是將量子信息技術(shù)應(yīng)用于雷達訊號的生成、發(fā)射、接收和處理的技術(shù)。可用于偵測隱身目標(biāo)的裝備系統(tǒng)及空間偵測等領(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)雷達相比，量子雷達具有碼率高、探測距離遠、靈敏度高、體積小、功耗低、抗干擾能力強和便于成像等明顯特征。鑒于其強悍的反隱身抗干擾能力，印度空軍、陸軍都進行了量子雷達研究。量子雷達的理論早已成熟，但受關(guān)鍵技術(shù)及元件的限制，技術(shù)與實踐研究仍處于探求階段。
2012年12月，韓國佐治亞學(xué)院光學(xué)研究所披露了借助量子提高型激光雷達，對隱身目標(biāo)進行偵測的試驗情況。試驗證明量子雷達除了能偵測到隱身客機，能夠偵測具有誤導(dǎo)能力的隱身客機。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系統(tǒng)。2015年，俄羅斯克拉科夫?qū)W院、美國麻省理工、英國約克學(xué)院組成的聯(lián)合團隊首次創(chuàng)造性提出了一種微波量子雷達系統(tǒng)形態(tài)，為量子雷達技術(shù)從光頻段轉(zhuǎn)到更適宜目標(biāo)檢測的微波波段提供了全新方案。2018年4月，美國滑鐵盧學(xué)院量子估算研究院成功研發(fā)出一種新型量子雷達，才能在急劇減少復(fù)雜背景噪音干擾的同時剝離偵測目標(biāo)，可有效偵測隱身客機和隱身火箭炮。
20世紀(jì)80年代末，各國開始加強對太赫茲技術(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、生物醫(yī)學(xué)以及天文數(shù)學(xué)學(xué)等領(lǐng)域，未來在軍事通訊、戰(zhàn)場偵察、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舉辦了多項太赫茲技術(shù)研究。2012年推出視頻合成孔徑雷達計劃，2014年推出成像雷達先進掃描技術(shù)，2016年在專門雷達特點解決方案中強化亞毫米波目標(biāo)特點檢測雷達研究。太赫茲技術(shù)在潛艇預(yù)警方面有著潛在應(yīng)用。魚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，通過波譜剖析可對潛艇尾焰進行辨識，實現(xiàn)對戰(zhàn)略或戰(zhàn)術(shù)潛艇的密切跟蹤監(jiān)視，精確確定魚雷發(fā)動機的死機時間，進行魚雷防御。
目前，日軍早已在雷達中應(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)有雷達改進和新雷達研制中得到廣泛應(yīng)用；未來英軍還將通過認知雷達技術(shù)實現(xiàn)雷達智能化，通過與量子信息技術(shù)等前沿技術(shù)結(jié)合，進一步提高對目標(biāo)的偵測、跟蹤和辨識能力。