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利用大气波导进行超视距探测 |
发布时间:2015-06-02 |
第二次世界大战以来,人们在利用雷达进行探测时,经常会发现一种电磁波异常传播现象:即在一定的气象条件下,在近地层中传播的电磁波,受大气折射的影响,其传播轨迹弯向地面, 当曲率超过地球表面曲率时,便会出现超折射现象,电磁波在大气中的某一层折射,重新回到地面,然后再反射入大气,来回反射,电磁波就会被限制在一定厚度的大气薄层内传播,这种现象称为电磁波的大气波导传播,形成波导传播的大气薄层称为.大气 波导层。大气波导现象使得雷达有可能观测到数倍于雷达正常探测距离处的目标,实现所谓的“超视距探測”。早期的一个著名的实例是在第二次世界大战中,位于印度孟买的一部频率为 200MHz的雷达能发现1 700英里外阿拉伯海域的目标回波。 在海洋大气环境中通常可出现三种类型的大气波导:蒸发波导、表面波导(也称为接地波导)和抬升波导(也称悬空波导)。后两种大气波导也可能出现在陆地大气环境中。表面波导是下边界与地表相连的大气波导,一般发生在300米高度以下的边界层大气中,表面波导一般出现在大气较稳定的晴好天气里,此时低层大气往往有一个比较稳定的逆温层,并且温度一般随髙度递减。抬升波导是下边界悬空的大气波导,一般发生在3 000米髙度以下的对流层低层大气中,它通常是由一个悬空陷获层叠加到一个悬空基础层之上而构成,抬升波导的下边界商度一般距地面 数十米或数百米。蒸发波导是海洋大气环境中经常出现的一种特殊的表面波导,它是由于海面水汽蒸发使海面上很小的髙度范围内的大气温度随高度锐减而形成的。蒸发波导一般发生在海洋大气环境40米高度以下的近海面大气中,它由较簿的陷获层组成。 蒸发波导高度随地理纬度、季节、一天内时间的变化面变化,通常在低纬度海区的夏季白天的蒸发波导的高度较高。影响蒸发波导高度变化的因素有大气温度、气海温差和水平风速,其中大气 温度是最主要的。 目前,美国等几个先进国家已将超视距雷达应用于军事目的。例如,在中低纬度海面几乎每天都会由海面的蒸发效应产生大气波导,俄罗斯和意大利等国在微波超视距雷达的研究和使用过程中,较多考虑这一特殊性。俄罗斯不仅对全球各大海区进行过波导高度评估,还研制出了主动/被动雷达“米涅拉尔”雷达, 可利用海上80%以上的海洋大气波导环境为作战使用,其探测距离可达200〜500千米。意大利的TDS-828对海警戒超视距雷达,曾经在波斯湾海域发现400千米以外目标回波。在大气波导预报方面,美军20世纪90年代初研制的AREPS系统已于1998 年装配在航空母舰上,预报的精度比较高。澳大利亚海军研制的系统,其功能与美军皿朽系统相当。 大气波导对于主动雷达(主动发射电磁波, 并接收目标物的反射信号)可使其实现超视距探测,而对于被动雷达(不发射电磁波,只被动接收来自目标物的电磁信号)可使 其实现超视距接收,这是它积极的一面。但由于大气波导将雷达发射的电磁波部分地捕获到波导层内传播,这就使得在大气波导层顶部上方的一定范围内出现雷迗的探测盲区。对防御者来说, 雷达探测盲区是其防御的薄弱区域;对进攻者来说,雷达探测盲区则是隐蔽接敌实施突袭的最佳路径。 大气波导还可增加雷达測距、测角、测速的误差,增强雷达杂波,并对短波通信产生较大的影响。 |