标题：毫米波雷达制导
毫米波雷达制导技术的发展历程

国外毫米波雷达制导技术研究始于20世纪70年代，80年代初研制成工程化导引头，并进行了挂飞试验。但由于采用分立器件，工艺复杂，价格昂贵，妨碍了部署使用。从1986年开始，美国国防部为了解决毫米波分立元器件离散以及价格昂贵的问题。由国防高级研究项目局(DARPA)发起并主持了一项历时近8年(1986～1994年)的微波鹰米波单片集成电路计划(MIMIC)。该计划旨在开发1～100GHz频率范围内的各种单片集成电路，并要求成本低、性能好、体积小、可靠性高和具有批量生产能力。该计划的顺利实施并完成，直接推动了毫米波制导技术的飞跃发展。
20世纪90年代以来，随着军事斗争对毫米波制导需求的增长，以及在研制毫米波发射机、接收机、天线和无源器件等各个方面的重大突破，毫米波制导技术的发展进入了一个新的阶段。 
毫米波雷达制导技术的发展现状

近几年，随着计算机技术、毫米波固态技术、信号处理技术、光电子技术以及材料、器件、结构、工艺的发展，固体共形相控阵天线和毫米波集成电路技术等相关技术的成功应用为毫米波导引头性能的提高打下了良好的基础。 
毫米波导引头的关键技术之一是天线技术。常用的毫米波雷达天线有以下几种：反射面天线、透镜天线、喇叭天线、介质天线、漏波天线、微带天线、相控阵列天线等。固态共形相控阵天线由于采用固态器件，能实现导引头头罩与天线合二为一，充分利用了导弹的有效空间，使复合探测更容易实现，是非常理想的弹载天线系统，正得到世界各国的高度重视。光控毫米波转向天线技术，利用了基于毫米波与光学方法形成的电子一空穴等离子体栅的相互作用，从而可以得到灵活而廉价的相控阵天线。目前，在毫米波导引头天线罩上应用较多的是氮化硅等陶瓷材料。
发射／接收技术是毫米波雷达的另一项关键技术。毫米波发射系统的射频源大致可分为三类：第一类是电真空器件构成的源：第二类是固态器件构成的源；第三类是其他方式产生的源，例如光导毫米波源等。在电真空器件中，已得到成熟发展的是回旋管。目前回旋管毫米波源的效率可达40％，60GHz频率上源的连续功率达200kW。俄罗斯和美国已经采用回旋管器件装备雷达和制导系统。在目前研制出来的各类固态器件中。雪崩二极管(IMPATT)和耿氏二极管(Gunn)是最适合做毫米波射频源的。准光学功率合成是美国提出的一种具有很好的应用前景的功率合成技术，利用它能制造出更为紧凑的毫米波导引头。准光学合成利用天线和透镜在空间将微波及毫米波固态器件的功率组合在一起来实现。将光学导电效应用来控制毫米波固态器件时。其宽带宽、损耗低、在控制和被控制元件之间几乎完全隔离、抗电磁干扰性好、质量小、紧凑、响应迅速且可单片集成。近年来，毫米波接收机技术已取得相当的进展，非冷却式毫米波外差接收机的性能水平已达到可与微波频段的水平相比较的程度。实践证明，在这些接收机中采用梁式引线的砷化镓半导体器件，对于频率在30～100GHz范围内的接收机设计也是很合适的。随着毫米波集成电路技术的发展，通常把振荡、放大、混频和其他控制器件集成为一个子系统，这样接收机／发射机集成在一起，能大幅度降低尺寸和质量，同时也降低了成本。目前，频率高达94GHz的集成振荡器、放大器、混频器、衰减器和相移器已批量生产。特别是在利用光学外差作用产生精确的毫米波信号，准光学极化处理、滤波、功率合成、收发双工、控制放大器增益。毫米波检波和下变频，光电转换等方面具有独特的优点。可以大大提高毫米波导引头的性能。
信号处理器是导引头的核心部件。它要完成许多重要的工作，例如控制发射机的工作射频和脉冲重复频率，多普勒频率跟踪，目标识别和抗干扰，末制导指令计算，导弹自检和导引头工作逻辑控制等。厘米波雷达中已广泛采用的信号处理技术，诸如脉冲压缩、视频积累、极化分集、动目标显示(MTI)、扩频、频率捷变、极化捷变和合成孔径以及线性预测法、Capon型法、信号子空间法、参量目标模型滤波法等这些超分辨技术都已经在毫米波雷达中得到应用。随着计算机技术、光学技术以及毫米波技术的不断发展，采用光学互连的极高速信号处理器正受到技术先进国家的重视。美国国防高级研究项目局于2002年启动了一项模拟光学信号处理技术研究计划，旨在研究工作频段在20MHz～100GHz频段范围内的光学信号处理技术。
毫米波制导技术的发展趋势之一是发展毫米波成像制导技术，由非相参发展到了一维高分辨成像，目前正向宽带二维乃至三维成像方向发展。另一个趋势是向毫米波／红外、毫米波主／被动复合制导等多模复合制导发展。此外，毫米波与光学技术相结合是值得注意的发展动向。 
典型的毫米波导引头

美国陆军用于反导的爱国者PAC-3导弹，采用了毫米波导引头。针对弹道导弹和巡航导弹拦截任务。PAC-3主承包商洛马公司决定采用波音制导导航与导引头公司从1984年开始历经14年研制成功的8mm雷达，改装成配备新型相控阵的毫米波导引头，装入PAC一3弹头。爱国者PAC-3拦截弹导引头是一个距离跟踪、角度跟踪的主动式Ka波段多普勒脉冲雷达，由天线罩及其可展开的盖和释放装置、天线、三通道微波接收机、常平架及附加电子设备、中频处理器、数字处理器、行波管放大器／调节器／功率电源、主频发生器等组成，其长度为1.04m，质量为27，3kg。 
该雷达导引头的技术特点有： 
(1)设计针对两种目标状态：高速、雷达反射截面小的战术弹道导弹和低速、雷达反射截面大的吸气式目标： 
(2)连续跟踪的双轴单脉冲天线支撑在常平架上，可最大限度地隔离弹体运动对稳定天线的影响，使导引头具有在拦截弹助推段高加速环境和交战中高机动环境下作战的能力； 
(3)基于不同的多普勒频移，可全自动识、别和确定目标：
(4)信号接收机提供多级变换，最后以中频数字脉冲放大器输出，至少可达到50kHz的总信号处理带宽。
虽然PAC-3毫米波导引头不提供目标的图像，但是提供目标的仿形波形数据。仿形波形数据由判别目标头部、尾部和雷达质心的信息构成，能使制导处理器决定要击中目标的位置(导弹的弹头段)。制导处理器处理这些数据，并向姿控发动机提供指令，引导拦截弹飞向目标。 
俄罗斯成功研制了一种毫米波主动雷达试验导引头。导引头重8kg，工作频率94GHz，天线直径12cm，对火箭发射架、履带车等不同目标的探测距离在0.5～2.8km范围内。该导引头已进行了地面和飞行试验验证。试验结果表明。它能搜索、探测陆基军事目标，从地形背景中提取目标特征，然后自动跟踪，并引导导弹击毁目标。 
毫米波雷达制导技术应用概况

目前，毫米波雷达制导技术已大量应用于各类导弹以及末制导炮弹、末制导迫击炮弹和末敏子母弹等武器系统上。
毫米波应用于导弹制导方面的最早报道见于20世纪70年代。1978年，英国部署了采用8毫米波段毫米波雷达指令制导的长剑2地空导弹。 
20世纪80年代出现了多种机载导弹的雷达导引头。由于这类导引头要求尺寸小，而对其作用距离的要求不是很远，因而常选用毫米波频段。由于毫米波自身的特点和技术优势，各国都竞相发展使用毫米波导引头的自寻的导弹。如长弓海尔法空地导弹、硫磺石反坦克导弹等。
美国著名的阿帕奇武装直升机上装备的长弓海尔法空地导弹是海尔法系列导弹中的一种。它采用毫米波主动寻的制导方式，可以在发射前或发射后锁定目标，具有“发射后不管”的能力和在全天候条件下作战的能力，可使载机发射导弹后立即隐蔽，最大限度地减少向敌火力暴露的时间，提高了直升机的生存能力。它利用机械扫描天线进行快速扫描，锁定目标后进行圆锥测角，并对目标进行跟踪。导弹弹径178mm，射程0，5～10km。于1998年7月装备部队，是美国陆军的重要武器装备之一，代表了未来直升机载武器系统的发展方向。 
硫磺石导弹是英国MBDA公司研发的一种先进的毫米波雷达主动寻的制导反坦克导弹。该导弹在波音公司海尔法导弹基础上发展而成，采用3mm毫米波导引头，信号形式为FM，CW，发射机功率0.3W，单向圆极化发射，双向圆极化接收，采用卡塞格伦天线。导引头可以提供高分辨率的目标雷达回波图像，利用弹上算法进行实时目标识别和分类。一旦识别出目标，导弹即可对目标进行扫描以选择最佳瞄准和打击部位，从而可以最大程度地杀伤目标。导弹弹长1.81m，弹径178mm，弹重48.5kg，推进部分采用浇注双基推进剂固体火箭发动机，可采用空基或地基发射方式。导弹研制工作于1996年开始，2004年底开始批量生产，2005年3月开始进入英国皇家空军装备。
毫米波导引头将被用在先进反辐射导弹(AARGM)上。2006年4月美国海军和ATK公司成功完成了先进反辐射导弹的关键设计评审。现役的高速反辐射导弹(HARM)是美国压制防空(SEAD)系统的主要武器。HARM采用被动雷达制导，依靠敌方雷达信号实现自动寻的。若敌方雷达“关机”，HARM就成为无的之矢。为了将HARM升级为AARGM，将在HARM上加装工作频率为94GHz的主动毫米波制导雷达，变成被主动双模复合制导。当导弹接近目标时，若目标雷达已关机，则AARGM的毫米波雷达启动搜索模式，对目标区域进行搜索，一旦发现雷达天线等强回波信号，随即予以跟踪并制导AARGM命中目标。
灵巧弹药又称自导弹药，实际上是一种小型自主制导式导弹、炸弹和炮弹。灵巧弹药对于体积、重量、功耗以及战场恶劣环境中工作等方面的要求，使毫米波制导技术成为其优选制导技术。一些采用毫米波制导的灵巧武器已经装备部队，如美国的萨达姆、灵巧的目标激活发射后不管系统反坦克导弹，美国“陆军战术导弹系统”的改进型子母弹IBAT(采用毫米波／红外双模复合指导)，英国的灰背隼制导炮弹，法国的TACED子母弹、阿帕奇导弹，德国的ZTEPL子母弹、Smart反装甲炮弹，瑞典的BOSS制导炮弹，俄罗斯的标准灵巧反装甲子弹药等。 
可以预见，毫米波制导技术作为全天时、准全天候的精确制导技术，将被更多的精确制导武器所使用。