本书较全面地介绍现代雷达技术在以导弹、卫星、飞船为运载平台的雷达有效载荷的各种应用、基本原理、发展趋势、解决关键技术的实现途径。雷达技术是一项新新技术，本书将侧重于论述导弹和卫星应用的雷达有效载荷，让我们对此加深了解。

本书针对导弹、卫星应用中对雷达有效载荷提出的多种需求，有侧重地阐述了几种典型雷达有效载荷总体技术的基本理论、系统组成、工作原理、工程估算、发展概况及应用趋势，且不失一般性，书中介绍的所有内容可在类似系统的设计、研究中借鉴。本书紧密结合工程应用实际需求，注重系统性和实用性，可作为从事雷达有效载荷研制和应用的科技工作者及大专院校师生、研究生参考。

缩略语/1

第1章雷达技术发展及应用概论/1

第2章末制导雷达导引头/21

第3章遥控应答机/103

第4章无线电引信/138

第5章合成孔径雷达/172

第6章雷达高度计/243

第7章辐射计与散射计/272

第8章交会对接测量雷达/295

第9章雷达有效载荷技术拓展与应用/338

参考文献/358

  不论是星载，还是机载合成孔径雷达，其基本工作原理是相似的。星载sAR的许多特点，主要是由于载体为高速空间飞行器引起的，飞行条件(高度、速度)的变化导致机载和星载sAR具有各自的特色，在系统设计时亦有较大差别，主要表现在：

(1)相对来说，机载运行环境较理想，可保持等高、等速、直线飞行的理想状态，成像过程中可以认为目标静止不动。星载运行时轨道高度高、飞行速度快，一般为椭圆轨道，不能保持等速直线飞行。星载sAR的飞行高度比机载sAR高许多倍，对同样的俯仰波束可以覆盖更宽的测绘带，飞行速度比飞机快 一个数量级以上，使星载sAR的方位和距离模糊问题十分突出，距离单元位移(距离徙动)，地球曲率影响严重。

(2)星载应用不受国界限制，非入侵性，对跨国、跨地区的侦察、测绘很有利。而机载应用由于飞行高度较低(一般小于20km)，入射角较大使作用距离较小，只能沿边境飞行，测绘区域较小 (图幅宽度一般小于30km)。

(3)机载和星载sAR均必须在脉冲状态工作。由于星载时飞行速度快，方位多普勒频谱较宽，要求高采样频率(满足采样定理)，而大测绘带时要求低PRF，以确保距离向不模糊，使模糊问题比机载时严重得多。在机载时，测绘带最远距离和最近距离的散射回波可在两个发射脉冲之间到达接收机，回波脉冲不会发生混叠。但星载应用时，第一个脉冲发射之后，要经过多个重复周期才能回到接收机，引起混叠，且必须使测绘带内的全部回波在一个重复周期的时间间隔内到达。星载时还必须考虑星下点回波对PRF 选择的影响。

(4)对星载sAR来说，卫星轨道平面是以空间为基准的，被测绘的地面目标，除卫星速度外还以地球旋转速率运动。当认为地球静止时，星载sAR的天线波束中心是准确地指向垂直于载体的运动矢量方向，此时的回波中多普勒中心频率等于零。如果天线有指向误差或考虑地球旋转时，雷达载体和地面目标问存在的径向速度分量，使频谱中心不为零多普勒频率，若不加补偿，就会改变图像的航迹位置，产生图像偏移、距离弯曲和散焦等。

(5)由于运动或电波传播的影响，星载sAR存在严重的距离徙动或称距离单元位移，发生一个点目P205标在真实波束边缘时处在一个距离门里，而在波束中心时却落在另一个距离门里，引起一个点目标的方位数据轨迹不再沿直线分布，而在若干距离门之间移动。这种点目标通过真实天线波束所产生的斜距变化(距离徙动)，产生了距离一方位耦合，与回波信号方位相关，成像处理中必须进行校正。这时的相关处理不能简单的像机载应用时那样将距离和方位分开，分别应用一维相关，而要采用二维相关处理，增加了信号处理的复杂性。

(6)机载合成孔径雷达的入射角较大(通常大于60)，天线波束通常必须采用余割平方形状的赋形波束，以降低距离变化对目标散射回波的影响。机载天线的大小取决于载机及吊舱(含天线罩)容许的 尺寸。而星载sAR的入射角较小(通常为20～50。)，天线波束仅需要适当赋形，也可不采用赋形波束。天线必须是可展开的(无天线罩)，以便于运输和卫星发射。

(7)机载合成孔径雷达可以多次升空执行飞行任务，可以人工干预，在硬件的配备上不采用冗余措施，加强地面维修提高可靠性，还可根据应用的需要改变工作状态。而星载sAR不可能实施人工干预(航天飞机除外)，卫星升空后不再改变工作状态，为了可靠性的需要，某些关键分系统通常采用双备份甚至三备份冗余措施。

(8)机载应用环境和星载应用环境明显不同，对元器件、设计措施、设备功能和复杂性应采用不同的标准，提高可靠运行水平。一个典型的机载SAR的组成框图如图5—14所示。

在sAR系统综合阶段，必须对雷达的研制目的、目标特性、工作模式、总体技术指标、几何参数、工作环境等进行全面的分析与比较，确定初步的总体方案设想，提出研制技术路线。然后按各分系统如天馈及展开系统、接收前端及频综、脉冲压缩及杂波锁定、发射机、信号处理、运动补偿、显示方式、数据记录、数传系统等进行初步论证，估计实现的可能性及与系统要求的矛盾。最后进行综合平衡、折中调整，既考虑总体性能要求，也考虑成本、复杂性、现实性、研制周期，以确定硬件技术指标，开始硬件的设计与研究工作。

影响sAR参数综合的因素很多，图5—15示出许多参数间的相互关系。由于许多因素是不完全确定的，往往不能用明确的数学关系式表述，诸如干扰模型、环境模型、目标模型等就是如此，因此在考虑参P206数选择、实施途径时一定要进行综合的折中。综合时要求知道入射角、测绘宽度、作用距离、分辨力、信噪比、波长、极化、校正精度、目标特性(位置等)。系统综合的主要性能有：噪声系数、积累旁瓣比、峰值旁瓣比、有效辐射功率、稳定度、动态范围、频率线性度、数据率、量化值。平台设计包括：飞行时问、轨道参数、高度、数据中继或数传需求、指控(参数选择，卜行线频率)、指向精度和姿态控制、天文历准确度、系统稳定度等。机载应用或星载应用在某些指标上要选用不同的因子进行综合。P207

导弹与航天技术是现代科学技术迅速发展的必然产物，是现代科学技术与国家基础工业紧密结合的产物，是代表国家科学技术发展水平的综合标志，是一项复杂的系统工程。导弹武器的出现，使军事思想和作战方式发生了重大变化，作战双方由机械化、自动化对抗转变为信息对抗。人造卫星特别是小卫星的出现，使人类认识自然和利用空间的能力发生了质的飞跃。

20世纪30年代发展起来的用射频电磁波获取目标信息的雷达技术已广泛用于检测目标的存在、确定位置(距离、角度)、测量目标的速度、加速度、绘制目标的运动轨迹、探测目标的特征、实现一维和二维成像、进行目标识别等，雷达已成为对远距离目标进行探测、定位、制导和识别的有力工具。应用范围涉及宇航、飞机、导弹、人造卫星、飞船、车辆、炮弹、云雨等运动目标及桥梁、建筑物、道路、山川、森林、农田、植被、海岸等固定目标，在军用和民用领域得到广泛应用。

导弹和卫星应用有效载荷的工作频带覆盖了几乎所有电磁谱段，包括超高频、微波、毫米波、红外、可见光、激光等。雷达有效载荷是探测、制导、遥感应用中最重要的敏感器之一，是衡量系统功能、性能指标及应用目的的关键设备。雷达技术的发展取决于相关基础科学技术、专业工程技术及应用新领域的发展。电子工程学、微电子学、系统工程学、现代控制论、信息论、微波与毫米波技术、计算机技术、信号处理与人工智能、超高速数字集成电路、微波与毫米波集成电路、数字波束形成、数字波形形成、射频数字化技术、数字滤波技术、电子扫描技术、真空器件、固态器件、新材料、新工艺等的发展将直接推动雷达技术的发展。

经过几十年来的发展，我国的雷达技术在导弹、卫星领域的应用取得了长足进步，积累了丰富的经验，培养了大批专家和工程技术人才。为了进一步促进航天事业的发展，培养新生力量，使他们能有高的起点，中国航天科工集团公司确定组织有关专家在原“导弹与航天丛书”的基础上，编著一批新的著作，仍以工程应用为主，体现系统性、完整性和实用性，以提供一个与同行交流的园地。本书是作者总结几十年从事工程研究的经验，侧重论述导弹和卫星应用的雷达有效载荷，相信对该领域的研究人员有参考价值。

随着科学技术的进步，近七十年来，雷达技术已取得了巨大的发展，已广泛地应用于国民经济的各个领域。针对雷达探测目标的不同和应用需求的差异，雷达的工作体制和工程实现差别很大。20世纪60年代以来，在导弹和卫星上，雷达有效载荷得到空前广泛的应用，如导弹制导、引战配合、微波遥感、航天活动等。近二十年来，我国也出版了多部有关雷达导引头、遥控应答机、无线电引信、合成孔径雷达、雷达高度计等方面的专著，侧重于介绍基本理论及设计分析方法，对从事该领域研究的科技工作者及大专院校师生、研究生的技术活动起到了良好作用。

编著本书的目的是比较全面地介绍现代雷达技术在以导弹、卫星、飞船为运载平台的雷达有效载荷的各种应用、基本原理、发展趋势、解决关键技术的实现途径，不涉及众多的地面、舰载、机载雷达系统。鉴于雷达技术的论文、书籍已非常多，本书的论述更侧重于物理概念的描述、发展前景分析与应用，数学公式仅给出适于工程应用的表达式，而不进行严格的数学推导。注重有效载荷总体技术的系统性和实用性，把散见于多种文献、书籍中的弹载、星载雷达有效载荷并结合作者几十年从事工程研制的点滴体会，相对集中在本书中介绍，便于广大科研人员引用参考。书中重点论述的雷达有效载荷为：末制导雷达导引头、遥 控应答机(无线电控制仪)、无线电引信、合成孔径雷达、雷达高度计、辐射计与散射计、 交会对接测量雷达系统等。

全书共分9章，第1章简要论述雷达技术发展及应用概况，介绍基础技术、系统技术、 雷达工作环境及在交通管制、气象、航天、微波遥感、导弹等应用领域的发展趋势。第2章论述导弹应用末制导雷达导引头，重点介绍在防空导弹、飞航导弹、地地导弹、反辐射导弹中应用的主动、半主动、被动、复合及匹配导引头的基本体制、总体指标需求、实现途径和发展前景。第3章论述弹载遥控应答机，重点介绍指令制导中弹载制导有效载荷的应答体制、指令传输体制及拓展应用前景。第4章论述弹载非触发无线电(雷达)引信，重点介绍近程雷达应用的特殊性及各种基本体制。第5章论述弹载星载合成孔径雷达，重点介绍将合成孔径技术应用于导弹制导时的特点、工程设计思想。第6章论述弹载星载雷达高度计， 介绍雷达分布目标应用．特点。第7章论述遥感应用辐射计与散射计，介绍基本体制及应用领 域。第8章论述卫星或航天飞船载交会对接测量雷达，作为设计实例介绍各种体制测量雷达的可实现性及工作特点。第9章论述雷达有效载荷技术的部分拓展应用。本书的出版得到中国航天科工集团公司领导、科技委领导的大力支持和指导，得到航天二院25所领导的支持帮助及中国航天科工集团公司科技委专家们的指导，提出了许多宝贵的意见，使编著者受益颇深。科技委办公室的同事们做了大量的业务工作，在此表示衷心的感谢。

限于编著者的水平，书中不当之处和错误在所难免，恳请读者不吝指正。