标题：超地平线雷达
简介
超视距雷达(OTH)，早期称为超地平线雷达。它利用电磁波在电离层与地面之间的反射或电磁波在地球表面的绕射来探测目标。OTH雷达一般工作在短波波段，工作频率为3～30MHz。这种雷达最重要的优点是不受地球曲率的限制，从电离层（高度80～360km）到地（海）表面全高度地探测空中（飞机、导弹）和海面目标（各种舰船）。该雷达探测距离远（800～3500km）、覆盖面积大（单部雷达60°方位扇区可达560万平方千米），具有天然抗低空突防、抗隐身飞行器、抗反辐射导弹等优点。它主要用于战略预警及远程战术警戒情报雷达系统，能以最经济的手段，最高的效费比实现对境外远程目标的早期预警，使国土防空（海）的预警时间提高到小时量级。目前，世界上拥有先进雷达技术的国家，如美国、俄罗斯、澳大利亚、英国、法国、日本等，都先后研制和部署了OTH雷达系统。 
OTH雷达的分类有几种方式：如按目标信号在电离层的散射形式，超视距雷达可分为后向散射超视距和前向散射超视距。如果按电离层对电磁波反射效应，超视距雷达可分为天波超视距雷达和地波超视距雷达。通过电离层来反射大功率电波，并折返回地面，从而覆盖大片区域的，称为天波超视距雷达；而通过地球表面的绕射效应使电波沿着曲线传播的，称为地波超视距雷达。由于地波超视距雷达的覆盖范围相对较小，作用距离只有200～400km，所以除前苏联的超视距雷达采用天波—地波联合工作体制外，其它的超视距雷达大多数为后向散射天波超视距雷达(OTH—B)。 
历史背景
冷战时期，美国和前苏联从各自的国土防空目的出发，都曾积极发展OTH雷达。由于前苏联的解体，原来针对美国的远程轰炸机和洲际导弹的威胁明显减少，且研制和维护超视距雷达的费用极其昂贵，所以，近年来美国国防部对其部署的超视距系统作了一系列调整：其东部系统已几乎处于“休眠”状态，西部系统在装备几个月后就处于“保持运行环境，防止设备部件损坏，一旦需要可立即启用”的“热储存状态”，而其它部分的系统则被取消。 
在美国空军的超视距雷达处于“休眠”状态时，美国海军的ROTHR雷达则受到军事界的广泛关注。这一变化的根本原因在于美国所面临的主要威胁发生了根本性变化。美国的重大威胁是来自骚动不安的南美和加勒比海地区，所以美国为了维护自身的安全和利益，花费了不少的军费在开发和维护面向加勒比海地区的ROTHR系统。 
主要作用
覆盖范围大超视距雷达的覆盖范围远远超过预警机。例如，美国建在阿拉斯加的海军ROTHR覆盖范围可达163万平方千米，包括日本的东太平洋和堪察加半岛附近的鄂霍次克海。覆盖面积相当于地球表面的1.1%，这样大的覆盖面积，需要使用12架E—3A(AWACS)预警机。文献记载，对于方位覆盖角为120°，地面距离覆盖域为1000～4000km的超视距雷达，它所能覆盖的总面积达到1600万平方千米。而且，从海面到空中可全高度探测。 
3.2 探测海上超低空目标和舰船 
低空入侵是雷达四大威胁之一。战争中，敌方往往使用低空突防轰炸机和掠海飞行的巡航导弹来发起进攻。超视距雷达可以在很远的距离上发现它们，从而大大增加了预警时间。 
美国空军对用超视距雷达探测巡航导弹极为重视。1988年1月开始执行一项计划，利用改进的AQM—34M(越南战争期间的一种无人驾驶飞机)来试验超视距雷达探测小型目标的能力。在试验时，用这种小型飞机在波多黎各岛与百慕大群岛之间的洋面上空150～760米高度作48次模拟巡航导弹的低空飞行，该试验获得了成功。 
美国空军东海岸超视距雷达AN/FPS—118的验证过程中，该雷达不仅能发现3335.4千米(1800海里)以外的巡航导弹，而且能在大部分时间跟踪它们。这些巡航导弹的RCS(雷达散射截面积)小于B—2轰炸机，但高于F—117A隐身战斗机。该超视距雷达还能跟踪波多黎各岛上空飞行的长度只有4.3m的私人飞机。 
超视距雷达能探测远距离的舰船。ROTHR的试验结果表明，该雷达系统在一个特定的区域里对目标的探测和跟踪能力超过了海军的规定指标，它成功地跟踪了某一海域的25艘舰船中的24艘，而且对另一艘也能勉强跟踪。 
对抗隐身飞行器隐身飞机是采取整形技术，使用雷达吸波材料以及电子战等手段来获得隐身效果的，它是现代雷达的另一大威胁。但是，超视距雷达具有反隐身飞机的潜力。由于超视距雷达工作在高频，它的波长为10～60m，这个波长同大部分飞机的外形尺寸或主要结构的尺寸接近或略长一些。根据电磁波的散射理论和有关实验证明：此时目标的外形及其细节对雷达散射截面(RCS)的影响不大，只同被照射的面积有关。这样，整形隐身的效果会大大降低。另外，目前的吸波材料只适用于微波范围，对调频无效。特别是由于超视距雷达的电波自上而下照射目标，这样隐身目标的RCS仍然较大。例如，B—2轰炸机在机头方向的RCS可能小于0.1m2，而从上方或下方照射时，它的RCS高达几平方米。 
进行海上空中交通控制和通信超视距雷达在海上空中交通控制和通信，甚至在敌我识别、组织救援等方面具有广阔的前景。特别是与海上舰船进行可靠的通信长期以来就是棘手的问题。如果使用超视距雷达，并在已方飞机和舰船上装应答器，通过编码信号就能进行通信并识别敌我。另外，在飞机上装高度表，将高度数据往回发送给超视距雷达接收机，可弥补超视距雷达不能测高的问题。 
美国东海岸超视距雷达于1990年1月对一次遇险求救信号作出了反应。当时有一架飞机的飞行员报告，4台喷气发动机中的3台发生了故障，并请求导航到加拿大紧急着陆。但是加拿大的甘德海洋空中交通控制员无能为力，已不能对北大西洋上空已遭损坏的航线进行定位，超视距雷达向加拿大空中交通控制员通报了所测得的那架飞机的位置，控制员据此将飞行导航到甘德紧急着陆。 
引导已方飞机拦截超视距雷达除用于战略预警外，美国空军还把它的应用扩展到诸如监视毒品运输飞机等。美国空军C3计划执行官埃里克B·纳尔逊少将说：“雷达能跟踪大西洋上空飞机，提供收集情报的用途，能观测南部海岸和发现小的低空飞行的飞机，获得了明显的好处”。建在阿拉斯加的ROTHR在弗吉尼亚进行最后鉴定的阶段，也就是1989年4～5月期间，跟踪了几架从哥伦比亚飞出的小飞机，它们可能卷入了非法的贩毒活动。有一次，ROTHR把获得的跟踪数据传送给E—2C预警机，E—2C引导美国海岸警卫队的喷气式飞机进行拦截。于是，这架双引擎的贩毒飞机被迫降在比米尼(Bimini)，机上的毒品走私分子被缉拿归案。 
遥测海洋状态超视距雷达可以测量海面风向及海流情况，并可实时跟踪台风的移动。试验表明，用超视距雷达测定的台风风向与浮标直接测定的结果吻合较好。另外，还可用多普勒频谱测定波涛的周期、高度和方向。与实测值比较，误差值在10%以内，所以超视距雷达可以在大范围内监视海面情况，可为大范围的海情监视、气象预报、航行安全等作出贡献。 
对付反辐射导弹的威胁反辐射导弹是雷达生存的重要敌人，常规雷达的设计人员正在研究对抗这一重要威胁的可行措施。而在对付反辐射导弹方面，超视距雷达则具有得天独厚的优势。由于反辐射导弹直径小，其天线不可能做得很大，因而只能攻击1GHz频率以上的雷达，而对超视距雷达则无法攻击，从而使超视距雷达的生存能力得到很大的提高。 
系统介绍
目前，世界上已有许多国家在研制和部署超视距雷达。下面主要对美国、前苏联、澳大利亚、日本、法国和英国的情况作一些简要介绍。 
4.1 美国超视距雷达 
4.1.1 美国空军OTH—B雷达(FPS—118)? 
超视距后向散射雷达(OTH—B雷达)主要用来监视和跟踪进攻北美的轰炸机和巡航导弹，满足对进攻北美的轰炸机、空对地导弹早期预警的要求。OTH—B雷达能够监视超音速飞行的轰炸机和装有核弹头的巡航导弹、空对地导弹。系统能对远距离大范围所有高度的目标进行预警。它能够监视和跟踪926.5～3335.4千米(500～1800海里)范围内的飞行目标。OTH—B为防御部队提供了预警时间，为最高指挥机关提供了决策时间，大大加强了防御力量和重新布防的能力。OTH—B雷达提供了北美东、西和南方位的预警覆盖区。 
4.1.2 美国海军的WARF—OTH 
WARF是Wide Aperture Rescarch Facility(宽口径研究设备)的缩写。这是一部后向散射超视距雷达，由美国海军研究室和斯坦福研究所联合研制，主要用来探测飞机、导弹和海上舰船以及海洋状况。WARF—OTH建成于1970年，发射机设在加利福尼亚州洛斯特希尔斯市附近，接收站设在加利福尼亚州洛斯巴诺斯市附近，两部相距185km。发射天线有两个阵列，第一个阵列覆盖雷达东测以270°N(N以正北为零度的意思)为中心的64°扇区(亦即太平洋的东北洋面)；第二个阵列覆盖西侧，以90°N为中心的64°扇区。接收天线阵列的波束可通过开关转换，既可覆盖东侧，又可覆盖西侧。发射天线的第一个阵列由18个垂直极化对数周期天线单元组成；第二个阵列由18个“折迭三角形单极子”单元组成。接收天线的阵列由256对间隔10m的5.5m垂直鞭状天线组成；每对鞭状天线产生带零值的心脏形波瓣，可抑制背瓣。 
4.1.3 美国海军的ROTHR(AN/TPS—71) 
TN/TPS－71是由美国雷声公司从1984年4月开始研制，到1989年4月完成鉴定的海军可迁移的超视距雷达(ROTHR)，每部雷达估价为7500万美元。在1989年12月，雷声公司得到一项生产合同，一共要生产三部可迁移的超视距雷达。其中，一部将部署在弗吉尼亚州用于对加勒比海域提供预警监视，第二部将部署在太平洋地区的关岛，第三部目前还没有确定将部署在何处。最终，美国海军将部署9部ROTHR系统。 
ROTHR是一部高频战术陆基双基地天波后向散射超视距雷达系统。该系统可在其覆盖区域内对飞机和舰船进行全面监视和跟踪。通过局部照射某一区域来对付感兴趣的目标或评估进攻部队的规模。 
该雷达系统的工作频率为5～28MHz，作用距离为500～1800km，覆盖范围大于60°扇区，发射功率为200kW，仅为AN/FPS—118的六分之一，扫描面积可达560万平方千米。这一面积相当于地球表面的1.1%，它需要12架预警机(AWACS)才能覆盖。 
美国海军的ROTHR雷达，其作用距离可达2700km。这是一个全固态、高可靠、易维护的系统，一套发射机总功率为200kW，仅为空军OTH—B的十分之一。每部造价约为7000万美元，比空军OTH—B的4亿美元要少的多。建在阿拉斯加和弗吉尼亚的ROTHR已运行，德克萨斯州的正在建造。战时ROTHR仅有战术任务，平时ROTHR的能力正扩展或提供全天候反毒品监视。 
4.1.4 美国先进超视距雷达计划(AOTH) 
美国空军人士称“超视距后向散射雷达系统(OTH—B)探测任何大气层威胁能力可能维持到2015年”。美国国防部非常看中OTH—B在对付低可观测性或隐身战略和战术威胁目标时的突出优点，在提交美国国会武装部队委员会的报告“关键技术计划”所列的20项关键技术之一“高灵敏度雷达”中提出研制先进超视距雷达(AOTH—B)和在“武器系统环境”中提出电离层调整技术研究的计划。 
需要指出的是，AOTH—B的研制关键是研究改善电离层的影响以及先进的信号处理技术。电离层的电磁扰动降低了OTH—B雷达的作用距离和方位性能，特别是在夜间降低了探测难观察目标的能力。所谓调整电离层是建立增强的电离层区域，以全面提高OTH—B雷达的全天候探测能力，可能监视和捕获较近距离的目标(可能是战术目标)，能够高分辨地探测和跟踪雷达目标截面很小的目标。 
4.2 前苏联OTH—B雷达 
苏联对超视距雷达保密甚严，据称，苏联很早以前就开始利用业余无线电波段进行试验。事实上，苏联从1976年就研制出了OTH雷达，主要作用是作为第二层战略预警系统(预警卫星为第一层战略预警系统)。 
前苏联超视距雷达的工作频率为4～30MHz(一说为5～22MHz)，其发射波形为大功率脉冲串，脉冲重复频率为10.5Hz，脉冲宽度小于2ms，发射功率为20～40mW。据称，前苏联的OTH雷达可能采用了多站技术。 
俄罗斯的OTH—B系统采用了天波—地波联合工作体制。 
4.3 澳大利亚超视距雷达 
澳大利亚的Jindalee系统与美国AN/FPS—118的原理相同，它从70年代开始研制，1978年完成第一阶段方案研制，1979年开始第二阶段研制，1984年2月开始验证试验样机，1986年10月开始实用系统的试验工作，1987～1989年对各类飞机、环境条件和电离层条件作进一步测试，取得成功。 
Jindalee系统工作于HF波段，探测目标(如飞机、舰船)的距离达1000～4000km，目标的距离分辨率约为20～40km。? 
JORN是一个防御网络，共三部OTH—B雷达：一个在澳洲中部阿里斯斯普林斯；一个在东部昆士兰州的郎里奇(Longreach)，一个在西澳大利亚的拉弗顿(Laverton)。组网的目的在于提高OTH—B雷达的性能、精度和分辨率，克服盲速问题。澳大利亚OTH系统主要用来监视北部和西部海空域。那里是澳与周边国家有争议的地区，此处有丰富的油气和渔业资源。 
4.4 日本OTH—B雷达? 
曾有报道称，日本政府在1986～1990财年花费1.85亿美元从美国进口了一部OTH—B雷达系统。该系统建在西南群岛(位于九州以南)，作用距离约3000km，探测范围包括俄罗斯的西伯利亚西部、中国的东北、华北、中原大部地区。日本计划将该雷达与阿留申群岛、关岛的雷达站及其他站组成整个OTH—B雷达网，可以覆盖西太平洋和东亚地区的关键地带。 
4.5 法国OTH—B雷达的研制情况 
法国在独立研制监测北海的OTH—B雷达。它已在瓦伦索斯(Vatensone)建立了实验站，进展情况不详。? 
4.6 英国OTH雷达的研制情况 
英国与美国联合在内斯奥福特计划建造OTH—B雷达，以监视东欧及前苏联边界。英国的OTH—B在国内主要由伯明翰大学和雷瑟福研究所负责研制。发站在彭布罗克，收站在威尔特。 
此外，英国的GEC－马可尼公司已开发出自己的中程超视距雷达“监督员(Overseer)”(主要用于监视专属经济区)。该公司最近称，它将把该系统出售给一未透露名字的国家。“监督员”系统是以该公司的S124高频表面波雷达为基础而开发的，工作带宽为20kHz(5～10MHz频带内)。S124能够在120°的扫描范围和约500km(面积超过7万平方千米)的探测距离内跟踪200个空中和500个海上目标。GEC－马可尼公司宣称，“监督员”的距离精度为4km，方位精度为1.5°。 
4.7 中国OTH—B雷达的研制情况
解放军长期以来秘密研制的超地平线雷达技术(OTH)可能已经取得重大突破，具备了探测3000公里以外大型舰船目标的能力。文章称，解放军一旦将该雷达系统安装在东风-21弹道导弹上，将对美军的航空母舰造成巨大威胁，而美军也会采取相应措施进行反制。
未来发展
OTH雷达是一种多功能雷达，它能够探测各种飞机、导弹和海面舰船。由于其独特的性能，使其在国土防御体系中占有重要的地位。OTH雷达融合了现代相控阵雷达技术、双/多基地雷达技术、连续波雷达技术、短波电离层探测技术等。目前，美国、俄罗斯等国都在不断改进原有设备，并加强新技术的开发和研究，这充分说明了OTH雷达在其防御体系中的重要地位。从国外超视距雷达的发展状况来看，要监视一个庞大的海域和空域，超视距雷达系统不失为一种行之有效且费用相对较低的手段。