歐洲雷達巨頭展出4D雷達，4D這種神秘技術奧秘何在？

大家都知道雷達是利用電磁波搜索空間目標的設備，大部分雷達都具備3D測量功能，可以測量目標到雷達的相對位置關係，比如目標的水平方位角，俯仰方位角，直線距離，這就是普通俗稱的3D雷達，這種雷達普遍應用在陸海空天各種平台上，比如戰鬥機機載雷達，預警機雷達，海軍艦艇預警雷達，火控雷達，陸軍的反炮兵雷達，防空雷達等等。

但是最近世界出了一種新雷達，這種雷達叫4D雷達，非常新鮮，也非常的給力，讓我們看看究竟如何。

歐洲雷達大廠塔利斯公司對於4D雷達宣傳，4D大體就是在目標探測的3D坐標上增加了一個時間維度，具體如何也沒有完全解釋清楚，簡單舉了一個例子，他們雷達使用4D技術，除了測量雷達的距離和方位之外，還增加了另外一個維度，這就是對目標進行實時的多普勒測速，測量來襲目標相對雷達的徑向速度，從而分辨出這是哪一種目標，並對目標進行分類管控，比如來襲目標可以分為：高速反艦導彈，還是來襲戰鬥機，還是普通民航機，最終防空系統採取不同策略應對不同目標的威脅。

這是塔利斯公司開發的空面搜索4D雷達，性能非常先進

4D雷達先進在哪裡，讓我們隨便挑一款雷達看看性能指標，這是NS100有源相控陣雷達，發射接收模塊為GaN材料，指標非常先進，甲板上重量1.3噸，雷達可靠性好的髮指，平均故障時間高達2100小時。

最大發現距離280公里，水面目標80公里，對空對海跟蹤目標高達1000個！！

問題就來了，為啥採用4D技術的雷達如此強悍，美國俄羅斯早期空中預警機跟蹤目標不過就是20-50批目標，如今一款隨便賣的雷達都可以同時跟蹤1000個，簡直高的不可想像。

4D雷達技術的使用使得相控陣雷達如虎添翼

而歐洲另外一家雷達公司則稱，傳統雷達需要3秒以上的時間來執行快速的跟蹤啟動和確認，而TRS-4D雷達則只需要在單次掃描波束中即可完成確認功能，耗時不到1秒鐘，TRS-4D的產品代號表明，該雷達的性能除了空間三維之外，還有第四維的時間維。類似的性能只有大型、昂貴的艦載相控陣雷達系統才能擁有，比如SPY-1、APAR和中國的海之星346A雷達等。

該雷達的G/H波段發射機採用了氮化鎵（GaN）半導體技術的T/R組件。這是在5GHz—6GHz工作頻段的雷達系統中首次應用。TRS-4D雷達的最大探測距離為250公里，能夠具備對1000個目標進行三維跟蹤的能力。

傳統機械掃描雷達局限性很大，和4D雷達水平有天壤之別

如何理解4D雷達技術，讓我們先從普通機械掃描雷達說起。

機械掃描的雷達的跟蹤信息重複率很低，跟蹤的信號很粗略，基本上只能實現批的預警，所以機械掃描時代的雷達，包括那些一維相掃的雷達，主要都只能做預警探測，所謂的跟蹤完全靠計算機累計積分。

從雷達的實際運行來說，發現一個目標要重複至少3個脈衝，建立跟蹤至少需要15個脈衝，雷達掃過一次周期內基本只有1-2個脈衝，所以早期的雷達探測目標不是一開機就能立馬找到，要運行幾分鐘以上，雷達轉了10幾圈以後，才能建立基本的信息，也就是說，不是雷達接觸到飛機的回波就能探測到飛機，而是有一定的時間滯後，所以標稱300KM的雷達，經常在200KM以內才能初次探測到目標的事情是非常正常的。

相控陣雷達技術是雷達技術史上的一個重大突破，中國052C驅逐艦採用了這種技術

當方向和高度都能電掃的平板相控陣出現以後，目標刷新率，信號的空時比得到了很大的提高，雷達的探測距離，跟蹤數量得到了極大的提升。

有人懷疑，這種4d功能就能對付固定相控陣雷達，轉起來的平板不行？其實不影響，新的4D雷達，是指在雷達掃描的功能上添加時間控制，這個時間靈活控制有兩個方面，一個是單一波束的脈衝疊加，比如正常搜索是往一個波束上連續疊加10個脈衝，現在可以靈活的控制在5-1000個脈衝間自動調整，這有利於搜索遠程目標，或者小信號目標，無人機隱身飛機等等。

另一個是可以提高高威脅區域的波束重複率，比如發現了一個目標，可以對這個目標實行每秒30次的信號刷新率，而其它沒發現目標的區域則保持每分鐘6次的信號刷新，這個是新的波束控制下實現的新的數字處理的新功能。

相控陣雷達的優點就是控制靈活，可以一心多用

或許有人會問，發現遠程目標可以理解，小信號目標咋個用多脈衝來解決？

實際上採用脈衝壓縮技術就可以，假定一個脈衝信號回波只有0.001，積累1000個脈衝累加一起壓縮就有1的強度了，脈衝壓縮本來就是數字雷達增加探測距離的基礎，只不過不處理擴頻的話，積累的壓縮比例不會太高，不能壓縮太多的脈衝。

可以如此理解先進雷達原理，雷達掃描就像噴墨印表機一樣，一個DPI點就是噴一下，但是這噴一下的墨有多有少，而且這個墨裡面的4種顏色的墨各有多少都是不同的，雷達也是一樣，打一個波束上去，這個波束就是一個方向高度上的一個點，這個點的波束髮射時間長短是相對固定的，所以裡面含有的多少個脈衝相對固定，有源相控陣雷達AESA可以靈活控制這個波束髮射的時長，這就是時間的控制概念。

現在的噴墨印表機列印效果越來越精細，雷達也如此

有人或許難於理解這個時間控制的重要性，其實時間控制是數字信號的基礎，做個比喻來說，時間恆定是石器時代，時間可變是鐵器時代，到時分就是現代了，差別就這麼大。

4D雷達的主要意義，簡單地說是可以在單一的雷達實現很多功能，雷達的信噪比獲得提高，探測距離得到提升 發現小目標的能力得到提高，能對付小目標 特別是低速的低空小目標，目標分辨能力提高，目標跟蹤能力更強，虛警率低 ，跟蹤能力得到巨大的提高，具有超越預警級信號的級別 可以達到火控級別的刷新率 信號精度可以直接用於火控信息，可以處理目標的多普勒特徵 有不合作識別的潛力。

或許有人不理解這個預警和火控級別的信號差距多大，實際上來說，差距有成千上萬倍。簡單說把，一個300KM級的目標，雷達如果只是預警的話，定位精度大概在1.5-8km之間，如果要實現跟蹤，需要在1.5km 以內的精度，如果是武器級，至少要在5-50米左右的精度，美國宙斯盾系統配合標準2遠程防空導彈，精度大概在100m以內勉強能做武器級，到標6防空導彈，射程太遠，就只能讓導彈自己安裝雷達自己制導，並且盡量利用TTNT信息網路進行協同瞄準。

雷達看的越清楚，導彈打得越準確

雷達技術進步其實可以從手機上面看出來，之前的大哥大就像個磚頭大小，功率很大，但是現在手機個頭比大哥大小很多，晶元功率也小很多倍，但是但是信號輻射接收距離反而更好，傳輸穩定性更高，從技術角度來說，大哥大就是定時的數字脈衝，GSM全球通就是時分多址，現在的3G，4G是碼分多址，4D雷達就是用時分技術替代簡單編碼技術，4D可以在軟體層面實現很多技術，很多功能比如說探測隱身飛機。

以前雷達探測飛機，因為帶寬的問題，只能在很窄的頻段進行信號濾波處理，相當於真實反射波的1/10的信號被接收端處理了，現在有時分技術了，可以用時分的信號擴頻技術進行寬頻範圍內的信號進行壓縮，就能利用真實反射波信號的1/2了，這就相當於信噪比提高了好多倍，發現距離遠了很多倍。

中國在有源相控陣雷達上取得了突飛猛進的進步，讓世界側目

另外時分技術和自適應數字波束成型結合，可以對監視區域的某個重點區域進行重點掃描和長壓縮信號波束，簡單地說就像你看不清楚一個東西，就仔細反覆盯著看，這樣效果就好很多倍。

實際上來說，中國人已經完全掌握了4D雷達技術，這也是最近些年，中國雷達滿世界大賣的原因之一。

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