太赫兹战场侦察雷达展望_风闻

战场侦察雷达的主要功能是对低空直升机、地面运动目标和海面目标进行探测,发现定位目标,并对其进行分类识别，是夺取信息优势的主要手段之一。目前，主流战场侦察雷达工作在微波频段(X以及更高频段)，工作体制包括脉冲和连续波体制。通常采用动目标检测技术，以便将活动目标信号从强烈的地物杂波中检测出来。

JY-17战场侦察雷达

现阶段，战场侦察雷达主要还是用于警戒、侦察敌方运动中的人员、车辆和坦克等目标，测定其方位、距离和活动路线，提供敌军地面活动的情报，探测不到静止目标。而且，战场侦察雷达的目标分类与识别也是整个雷达目标识别领域的一个难点。因为战场侦察雷达的分辨率一般比较低,目标的特征信息有限,很难从中获得反映目标本身属性的信息。

为了解决现有战场侦察雷达的缺陷，近年来，有研究者提出，将激光雷达应用于战场侦察雷达领域。激光雷达在方位向和距离向可以具有极高分辨率(距离分辨率可达0.1m，角分辨率可达0.1mrad)，可以扫描获得目标及背景环境的三维信息，便于进一步识别分析。不但可以检测到运动目标，还可以对静止目标成像。而且激光方向性好，难以被截获干扰，激光雷达的体积重量也可以做的比微波雷达更小巧轻便。

但相对微波雷达，激光雷达最大的缺点在于受天气影响较大，雨、雪、雾会导致探测距离大幅度下降。另外，烟雾、沙尘也会影响到激光雷达的探测距离。

太赫兹频段相比可见光和红外频段，受天气影响较小，雨雪云雾和战场烟尘穿透力强。相比微波频段，可用频率范围超过整个微波雷达的频率覆盖，太赫兹雷达重量轻、体积小、具有宽频带、高分辨、高概率识别和抗干扰反隐身性能。

太赫兹战场侦察雷达，如果继续沿用现有微波战场侦察雷达的体制，功能与性能提升有限，难以发挥出太赫兹频段的优势。因此，需要认真分析太赫兹频段的优势，实现现有微波战场侦察雷达难以实现的功能，才能在市场上找到一席之地。

现在的微波战场侦察雷达，几乎都是2D雷达。这是因为在微波频段实现3D雷达(也就是在距离和方位测量能力基础上，增加测高功能)，会导致雷达体积、重量以及硬件成本上的大幅度提升。战场侦察雷达对于其体积、重量以及成本有着严格限制，导致其不得不舍弃测高能力。

太赫兹战场侦察雷达如果能够成为3D雷达，那么相对现有的微波战场侦察雷达，功能与性能方面，将会实现飞跃，有望获得目标三维轮廓信息，便于进一步识别分析。用户体验与传统雷达将截然不同，会类似于激光雷达。因此，有必要对其具体实现方式，展开研究。

现阶段3D雷达实现测高功能的主流技术体制，是相控阵。但在太赫兹频段实现相控阵体制，无论是技术难度还是成本都会比较高，因此不太适用于战场侦察雷达领域。

三维全息成像是一种比较新颖的3D雷达体制。目前已经在人体安检领域得到使用，可以看做一种近场SAR。目前处于技术领先的，是德国罗德施瓦茨的QPS200安检仪。采用稀疏二维阵列，工作在77GHz，可以在不到20ms时间内，完成扫描，实现三维全息成像。

罗德施瓦茨QPS 200安检仪与成像结果

稀疏二维阵列架构由于采用了合成孔径成像原理，只需要约四分之一的天线面积，就可以实现实孔径成像系统相同的方位向与高度向分辨率。

罗德施瓦茨提出的稀疏二维阵列架构采用的是口字型面阵，基于等效阵元均匀分布，采用对称布局结构。2M个发射单元和2N个接收单元通过收发对组合，可以产生2M╳2N个逻辑等效阵元。

稀疏二维阵列等效示意图

相比相控阵，稀疏二维阵列不需要采用移相器、波束合成网络这些器件，硬件架构相对简单，而且天线总孔径可以更小，方便安装。可以用相对较低的硬件成本和较为简单的硬件架构，实现对周围场景的三维全息成像，成像速度可以达到视频级。

采用稀疏二维阵列的太赫兹战场侦察雷达，可以获取周边的三维态势信息。相比激光雷达，受天气影响较小，雨雪云雾和战场烟尘穿透力强。相比微波雷达，除了能够获得3D高分辨率，由于太赫兹波在大气中传输距离近，因此难以被远距离探测到，因此安全性更好。

现阶段，受限于于太赫兹器件，可以先在低频段，如W波段开展原理样机研究，实现数米至数十米距离内的成像探测。随着器件技术的发展，频率可以逐步提升，成像探测距离可以达到数百米甚至千米量级，满足实际应用的需要。