什麼是太赫茲雷達?

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正可謂是魔高一尺道高一丈,隨著飛機隱身技術的逐漸成熟並大範圍應用,如何有效發現隱身化的空中目標就成為軍事強國關注的重點。現在意義上的隱身事實上並不是真正意義上的隱形,而是藉助特殊塗料吸收敵方探測雷達發射的探測波束,以達到迷惑敵方的目的,而現今的高性能雷達系統並不是完全無法捕捉和發現隱身化目標,只是探測難度更大、探測到的距離更近而已。但是,在現代超視距打擊武器之下,這樣的探測難和較小的探測距離就會在戰爭中構成致命的缺陷,因此,發展更加高端的雷達系統就成為各個強國暗中較量的一個重要領域。而以現今的科技理論和技術現狀,太赫茲雷達的潛力非常明顯,中美俄都在大力加強對太赫茲雷達系統的研發也就在情理之中了。

太赫茲是波動頻率單位之一,通常用於表示電磁波頻率。太赫茲是一種新的、有很多獨特優點的輻射源。太赫茲輻射是0.1~10THz的電磁輻射,頻率上,在無線電波和光波, 毫米波和紅外線之間;能量上,在電子和光子之間,在電磁頻譜上,太赫茲波段兩側的紅外和微波技術已經非常成熟。而作為太赫茲技術的產物,太赫茲雷達主要靠接收目標的反射信號來發現目標。太赫茲雷達的波長很短,大約在30um—3mm的範圍內,遠小於微波與毫米波的波長,因而可以用於探測更小的目標和更精確的定位;另一方面,它卻又包含了豐富的頻率,有著非常寬的帶寬,能以成千上萬種頻率發射納秒以至皮秒級的脈衝,大大超過現有隱身技術的作用範圍。因此,不管是面對形狀隱身、塗料隱身,還是等離子體隱身的目標時,都能讓它們無處遁形。

根據目前的戰鬥機發展現狀,戰鬥機的隱身技術發展只會更加深入和全面,而如何應對越來越成熟的隱身技術飛機將會是未來軍工科技的重要研究方向之一。根據未經證實的消息顯示,在太赫茲雷達的戰鬥機雷達應用方面,美俄的進步非常明顯,且很可能已經在新一代戰機上實現技術驗證應用。而根據我國太赫茲雷達技術的研發情況來看,在下一代戰鬥機發展過程中,太赫茲雷達技術必然是一個重要研究方向,一旦我國的太赫茲雷達實現技術應用,再加上光傳飛控系統的成熟,中國整體航空電子系統的實力必然可以在下一代戰機的競爭中和美軍並駕齊驅。


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太赫茲波泛指頻率在0.1-10THz波段內的電磁波,波長對應3毫米到30微米,位於紅外和微波之間,處於電子學向光學的過渡階段。20世紀20年代,美國學者率先提出“紅外與電波結合”的概念,1970年代正式出現“太赫茲”一詞。隨著科學技術,尤其是電子技術在二戰以後的飛速發展,第一臺真正意義上的太赫茲雷達於1988年問世。

相比傳統的微波雷達系統,太赫茲雷達系統具有波長更短、帶寬更大的特點,因此在時域、頻域和空域等方面具有更高的分辨力,這就意味在空間上,其的雷達成像分辨率更高,目標細微結構和外部特徵的可見度更高,能夠對目標進行非常精細的刻畫,這就大大有利於對目標的實時成像偵察和引導武器彈藥對其進行打擊。此外,由於太赫茲雷達的波束較窄,使得其的天線增益和角跟蹤精度更高,抗干擾能力更強。另外,與傳統的光學波段相比,太赫茲電波對非極性材料還具有較強的穿透性,並且對人體無害,所以在人體隱蔽物體檢測方面具有巨大的應用前景(反恐防爆安檢)。

近年來,隨著太赫茲電波的產生、探測、傳輸等技術的逐步發展和成熟,太赫茲波段已經成為軍事高科技競爭的新的戰略制高點,各種太赫茲雷達系統也不斷湧現。

由於太赫茲技術和太赫茲雷達技術在軍事上具有廣闊的應用前景,因此也被各個主要軍事強國所重視,在這其中,以美國國防先進研究計劃局(DARPA)最具代表性,其從1999年開始就持續啟動了亞毫米波焦平面成像技術、高頻集成真空電子學、太赫茲作戰延伸、太赫茲電子學等相關計劃;2012年以來,還先後推動了視頻合成孔徑雷達計劃、成像雷達先進掃描技術、專門雷達特徵解決方案等多個涉及太赫茲雷達技術的計劃,加強美國在亞毫米波成像雷達和目標特性測量方面的技術積累和工程化應用。


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太赫茲波泛指頻率在0.1~10 THz波段內的電磁波,波長對應3 mm~30 μm,狹義的太赫茲指0.3~3 THz,位於微波和紅外之間,處於電子學向光學的過渡頻段。隨著太赫茲波產生、探測、傳輸等技術的逐步發展,太赫茲頻段已成為軍事高科技競爭的新的戰略

制高點,太赫茲雷達實驗系統不斷湧現。相比於微波雷達,太赫茲雷達波長短、帶寬大,具有極高的“空時頻”分辨力:在空間上意味著成像分辨率高,同時目標粗糙和細微結構變得可見,能夠對目標特徵進行精細刻畫;在時間上意味著成像幀率高,有利於對目標實時成像和引導武器系統精確打

擊;在頻譜上意味著多普勒敏感,有利於微動探測和高精度速度估計。此外,太赫茲雷達波束窄使得天線增益和角跟蹤精度高;頻段寬容易實現抗幹擾,而嚴重的大氣衰減對太赫茲雷達客觀上也形成了保護;器件小使系統可以高度集成化、小型化、陣列化,適合於小型無人機及其集群、衛星、導彈等平臺搭載;能夠反材料隱身和外形隱身,並利用傳播特性近光學特點大量使用準光器件對波束進行擴束、聚焦、準直等調控。相比於激光雷達,太赫茲波穿透煙霧、浮塵、沙土的能力更強,且對空間高速運動目標的氣動光學效應與熱環境效應不敏感,可用於複雜環境作戰與空間高速運動目標探測。

太赫茲雷達安檢儀


雷達與探測

兩方面好處:
  一方面,它的波長很短,大約在30um—3mm的範圍內,遠小於微波與毫米波的波長,因而可以用於探測更小的目標和更精確的定位;另一方面,它卻又包含了豐富的頻率,有著非常寬的帶寬,能以成千上萬種頻率發射納秒以至皮秒級的脈衝,大大超過現有隱身技術的作用範圍。結論是不管是面對形狀隱身、塗料隱身,還是等離子體隱身的目標時,都能讓它們“無處遁形”!

轉自浩漢防務


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