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太赫兹雷达技术空间应用与研究进展
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太赫兹技术是目前信息科学技术研究的前沿与热点领域之一,近几年来,受到世界各国研究机构的广泛关注,科学家们开展了许多基础研究与应用研究方面的工作,这一新技术的科学价值预示着它具有蓬勃的生命力和美好的发展前景[1]。
太赫兹雷达是太赫兹波在军事领域应用研究中最重要的研究方向之一,目前主要开展的是主动式太赫兹雷达的研究[2]。对太赫兹雷达技术的研究按照频段划分为高低两大部分,在太赫兹低频段(~)基于电子学方法开展,在太赫兹高频段(1~10THz)则基于太赫兹光电子学方法开展光谱分析与辐射探测等研究[1]。
1、太赫兹雷达技术优势
与红外雷达和激光雷达相比,太赫兹雷达视场范围更宽,搜索能力更好,具有良好的穿透烟雾、沙尘的能力,可用于探测敌方隐蔽的武器、伪装埋伏的武装人员及烟雾沙尘中的军事装备,可以实现全天候工作。与普通微波、毫米波雷达相比,太赫兹雷达波长更短、带宽更宽,具有传载信息能力强、探测精度高、角度分辨率高等优点,因此它在战场侦察、目标识别与跟踪等方面有着广阔应用前景[2]。
太赫兹雷达是反隐身的利器,太赫兹频段对微波吸收材料具有良好的透过率,有利于对隐身目标的探测,而且宽带太赫兹雷达波对扁平形薄边缘能够产生很小的共振面而使反射波得到增强,具有良好的反隐身性能[3]。此外,太赫兹波可以在等离子体中传播,可以有效对抗等离子体隐身。无论是基于形状隐身还是涂料隐身,甚至基于等离子体隐身,太赫兹雷达都能使其现出原形[4]。
现有的空间干扰途径主要集中在微波及红外频段,对太赫兹频段难以进行有效的干扰,因此,THz雷达系统具有较为突出的抗干扰能力。同时,太赫兹频段提供的极窄天线波束,可减少干扰注入雷达主瓣波束的可能性,降低雷达对干扰的灵敏度。此外,极高的天线增益也能有效抑制旁瓣干扰[5]。
空基太赫兹雷达能实现对空间目标的远距离主动探测、精确测距测速测角、高分辨率成像、精细结构特征反演,而且可以利用材料在太赫兹频段丰富的特征谱线提取目标的“指纹特征”,可以弥补现有微波和红外探测系统的不足,是空间态势感知系统的有力补充。
基于太赫兹波辐射能够穿透地面的技术优势,可以利用它来探测地下的雷场分布。并且,太赫兹雷达还可远程探测空气中传播的有毒生物颗粒或化学气体。
2、太赫兹雷达应用分析[6]
由于太赫兹雷达具有很高的空间分辨力和很宽的带宽,非常有利于目标成像和获取目标特征结构细节,从而可对目标进行更精确的外形识别。由于太赫兹雷达对低径向速度的目标可以得到更大的多普勒频移,所以可用于对慢速运动或蠕动目标的发现和识别能力。另外,目标识别通常要求有较高的数据率,太赫兹雷达体积小、重量轻,有利于天线的快速扫描,从而可提供较高的数据率。
作为火控雷达和精密跟踪雷达
太赫兹雷达适合在短距离火控系统中应用,因为它体积小、重量轻,具有较高的机动性。另外,多径效应和地杂波对空中防卫火炮系统的低角度跟踪会产生不良的影响,在这种情况下,太赫兹雷达的窄波束和高分辨力显示极大的优越性。
作为制导雷达和导弹寻的器
由于太赫兹雷达能得到较高的测量精度和分辨力,使其适用于制导雷达,但由于其作用距离不远,所以通常只能用作末制导。再加上其重量和体积方面的优势,其还适合作导弹的寻的器。这是目前太赫兹