什么是毫米波雷达

毫米波雷达使用毫米波 （millimeter wave ）通常毫米波是指30～300GHz频域(波长为1～10mm)的。毫米波的波长介于厘米波和光波之间，因此毫米波兼有微波制导和光电制导的优点。同厘米波导引头相比，毫米波导引头具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点。与红外、激光、电视等光学导引头相比，毫米波导引头穿透雾、烟、灰尘的能力强，具有全天候(大雨天除外)全天时的特点。另外，毫米波导引头的抗干扰、反隐身能力也优于其他微波导引头 。


图一：武装攻击直升机机顶的毫米波雷达

毫米波雷达的主要特点

1.波束窄。在相同天线尺寸下毫米波的波束要比微波的波束窄得多。例如一个 12cm的天线，在9.4GHz时波束宽度为18度，而94GHz时波速宽度仅1.8度。因此可以分辨相距更近的小目标或者更为清晰地观察目标的细节。
2.和微波相比，毫米波元器件的尺寸要小得多。因此毫米波系统更容易小型化。
3.与激光相比，毫米波的传播受气候的影响要小得多，可以认为具有全天候特性。
4.极宽的带宽。通常认为毫米波频率范围为26.5～300GHz，带宽高达273.5GHz。超过从直流到微波全部带宽的10倍。即使考虑大气吸收，在大气中传播时只能使用四个主要窗口，但这四个窗口的总带宽也可达135GHz，为微波以下各波段带宽之和的5 倍。这在频率资源紧张的今天无疑极具吸引力。

毫米波雷达发展历程

国外毫米波雷达制导技术研究始于20世纪70年代，80年代初研制成工程化导引头，并进行了挂飞试验。但由于采用分立器件，工艺复杂，价格昂贵，妨碍了部署使用。从1986年开始，美国国防部为了解决毫米波分立元器件离散以及价格昂贵的问题。由国防高级研究项目局(DARPA)发起并主持了一项历时近8年(1986～1994年)的微波鹰米波单片集成电路计划(MIMIC)。该计划旨在开发1～100GHz频率范围内的各种单片集成电路，并要求成本低、性能好、体积小、可靠性高和具有批量生产能力。该计划的顺利实施并完成，直接推动了毫米波制导技术的飞跃发展。20世纪90年代以来，随着军事斗争对毫米波制导需求的增长，以及在研制毫米波发射机、接收机、天线和无源器件等各个方面的重大突破，毫米波制导技术的发展进入了一个新的阶段。

毫米波雷达的应用

1.直升飞机防控雷达 现代直升飞机的空难事故中，飞机与高压架空电缆相撞造成的事故占了相当高的比率。因此直升飞机防控雷达必须能发现线径较细的高压架空电缆，需要采用分辨率较高的短波长雷达，实际多用3mm雷达。
2.汽车防撞雷达 因其作用距离不需要很远，故发射机的输出功率不需要很高，但要求有很高的距离分辨率（达到米级），同时要能测速，且雷达的体积要尽可能小。所以采用以固态振荡器作为发射机的毫米波脉冲多普勒雷达。采用脉冲压缩技术将脉宽压缩到纳秒级，大大提高了距离分辨率。利用毫米波多普勒颇移大的特点得到精确的速度值。
3.炮弹弹道测量雷达 这类雷达的用途是精确测定敌方炮弹的轨迹，从而推算出敌方炮兵阵地的位置，加以摧毁。多用3mm波段的雷达，发射机的平均输出功率在20W左右。脉冲输出功率应尽可能高一些，以减轻信号处理的压力。
4.精密跟踪雷达 实际的精密跟踪雷达多是双频系统，即一部雷达可同时工作于微波频段（作用距离远而跟踪精度较差）和毫米波频段（跟踪精度高而作用距离较短），两者互补取得较好的效果。例如美国海军研制的双频精密跟踪雷达即有一部9GHz、300kw的发射机和一部35GHz、13kw的发射机及相应的接收系统，共用2.4m抛物面天线，已成功地跟踪了距水面30m高的目标，作用距离可达27km。双额还带来了一个附加的好处：毫米波频率可作为隐蔽频率使用，提高雷达的抗干扰能力。


图二：毫米波雷达的应用