天线极化的理论分析及在雷达对抗中的应用分析

李攀郭锦洋

摘要:本文从雷达对抗的角度分析了天线极化特征，阐述了雷达天线极化定义、特征及其在雷达对抗中的应用。分析表明，极化是雷达对抗中一种重要的技术手段，能有效提高雷达对抗系统的探测能力和抗干扰能力。虽然当前在雷达天线极化方面还存在很多问题，但随着计算机技术、电磁场理论以及软件无线电技术的不断发展，天线极化技术将会有一个长足的发展，从而为提高雷达对抗能力提供更好的技术支撑。

关键词:天线极化；理论分析；雷达对抗；应用

天线是雷达系统的重要组成部分，而极化是雷达信号处理技术领域的一个重要课题。由于电磁波具有空间相关性和时间相关性的特征，电磁信号经过多个通道后其空间相位信息会发生改变，在天线上表现为不同极化形式的回波，即极化波。极化是一种非常重要的电磁特征，它对于目标的识别和探测、信号处理等都有重要的作用。在雷达对抗中，极化是一种非常重要的技术手段，因为极化方式的不同，使得雷达系统对不同极化特征目标（如地杂波、杂波目标、多径信号等）具有不同的反应方式。为了提高雷达对抗系统的探测能力和抗干扰能力，雷达系统一般会采用极化欺骗等干扰措施来提高雷达系统对目标信号的识别能力。另一方面，极化干扰也会影响目标本身特性（如距离、速度、角度等），从而使目标识别变得更加困难。因此，为了提高雷达对抗系统对目标识别能力，需要采取一定手段来改变天线极化方式。

1.雷达天线极化的定义

雷达天线极化是指雷达在工作时，其接收信号的方向和形式，即信号的电尺寸和方向。它可以通过天线的极化方式来描述，而不仅仅是接收信号的极化方式。电尺寸是指雷达发射和接收信号的波长。当雷达发射信号时，它会发送一个电磁波，这个电磁波的路径会经历两个不同的极化方向，即垂直极化和水平极化。这两个极化方向通过天线连接在一起，形成一个波束。而这个波束的方向就是天线的极化角度。方向是指雷达接收信号时，其接收路径上的电尺寸大小。它可以通过接收信号的电场和磁场强度来计算，并通过波束指向和方向图来描述。

2.雷达天线极化特征分析

雷达天线是雷达系统的重要组成部分，它以电磁波为载体，通过电磁波辐射实现对目标的探测与跟踪。但是，电磁波在传播过程中，由于空间环境的复杂性，会产生许多干扰信号，而这些干扰信号往往是雷达系统的主要干扰源。这些干扰信号在目标附近以极化或旋转方式存在，这些极化或旋转信号会对目标回波产生影响，从而导致雷达系统难以区分目标回波与干扰回波。因此，对于雷达对抗来说，极化是一种有效的干扰方法。所谓的雷达天线极化就是指雷达系统在工作时所接收到的电磁波的极化特性。当雷达天线接收到不同极化的电磁波时，其天线方向图会出现两种情况：一是所接收到的电磁波的极化特性是相同的；二是所接收到的电磁波的极化特性是不同的。例如，在水平极化情况下，目标回波与干扰回波之间会存在一个明显的极化差异；而在垂直极化情况下，目标回波与干扰回波会出现一个明显的极化差。可以通过分析这两种情况下天线方向图中的极化差异来判断目标回波和干扰回波之间是否存在明显差异。根据经典电磁波理论可知：电磁波在空间传播过程中会受到多种因素影响而产生不同程度上的散射与反射。电磁波在水平传播时，其方向图上存在两个明显差异；在垂直传播时，其方向图上会出现三个明显差异。这三个明显差异中分别包含了波束赋形和相位编码等技术。其中波束赋形技术主要用于雷达天线波束指向控制。

3.极化技术在雷达对抗中的应用

雷达对抗中，为了更有效地对付各种类型的目标，采用了各种不同的抗干扰技术，其中最常用的就是利用干扰与反干扰相结合的方式来提高雷达对抗系统的探测和抗干扰能力。雷达对抗系统为了实现抗干扰，往往需要采用多种干扰方式，其中，干扰信号与反干扰信号的结合使用是最常见、也是最有效的一种方式。在雷达对抗系统中，要想实现抗干扰就必须首先要有探测能力，而探测能力又与雷达对抗系统的性能息息相关。随着科技的不断进步，雷达对抗系统性能得到了很大提高，但其仍然无法完全消除各种类型的干扰信号。如果能够将极化这一重要的抗干扰技术应用于雷达对抗中，就可以从根本上解决雷达对抗系统在抗干扰方面遇到的各种问题。因此，在实际应用中，应该根据各种干扰信号的特点与雷达对抗系统性能要求，采取针对性较强的抗干扰技术来提高雷达对抗系统的抗干扰能力。

4.天线极化技术对雷达探测和抗干扰的影响

从雷达对抗的角度看，天线极化技术可以提高雷达探测和抗干扰能力。首先，雷达波束在目标上聚焦到某一固定位置后，很难分辨出目标的运动状态，极化技术可以对目标运动状态进行表征，从而使雷达具备了识别能力。其次，极化雷达具备了多个发射波束的功能，能够对目标进行全方位的探测。另外，由于雷达接收天线是一个正交的平面阵列，极化技术可以改变阵列的极化特性，使雷达接收到不同极化方向的电磁波。然而，在实际应用中还存在很多问题，天线极化技术的应用还不够成熟。首先是极化形式比较单一，而且极化角分辨率比较低；其次是极化转换时间比较长，难以实现快速的极化转换；另外极化天线容易受到电磁干扰的影响。

5.计划新技术的发展趋势

目前，极化在雷达对抗中的应用主要体现在雷达对抗系统中，而雷达对抗系统中的极化技术还没有得到广泛的重视，研究成果主要集中在利用极化技术进行目标探测方面。但随着计算机技术、电磁场理论以及软件无线电技术的不断发展，极化在雷达对抗中将有更加广泛的应用。例如，利用极化特征进行目标探测，可以减少数据通信量，降低网络负载；利用极化特征进行干扰欺骗，可以提高雷达系统对欺骗式干扰的识别能力和抗干扰能力。目前，微波暗室已经成为极化技术研究的主要阵地之一。而极化技术在微波暗室中的研究进展将会成为雷达对抗中极化技术发展的重要方向之一。

结束语:

综上所述，雷达极化技术是雷达对抗中一项重要的技术，其应用效果对提高雷达对抗系统的探测能力和抗干扰能力有着重要的影响。随着现代电子技术、信息技术以及计算机技术的快速发展，雷达极化相关技术也取得了长足的进步，极大地提高了雷达对抗系统的探测能力和抗干扰能力。尽管当前在天线极化方面还存在一些问题，但随着天线极化理论和算法不断地完善，天线极化在雷达对抗中的应用也会更加广泛。

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