Các cuộc xung đột cục bộ hiện đại, ngay cả ở những quốc gia có trình độ phát triển vũ trang thấp nhất (Syria, Ukraine) cho thấy vai trò của thiết bị trinh sát và phát hiện điện tử là to lớn như thế nào. Và một bên có thể nhận được lợi thế nào, ví dụ, sử dụng hệ thống pin đối kháng chống lại bên không có hệ thống như vậy.
Hiện nay, sự phát triển của tất cả các hệ thống vô tuyến điện tử đang đi theo hai hướng: một mặt là phát huy tối đa hệ thống điều khiển và liên lạc, hệ thống thu thập thông tin tình báo, hệ thống điều khiển vũ khí chính xác kết hợp với tất cả các hệ thống và tổ hợp đã được liệt kê trước đây.
Dòng thứ hai là phát triển các hệ thống có thể làm cho nó có chất lượng cao nhất có thể để cản trở hoạt động của tất cả các phương tiện nói trên của đối phương với mục tiêu đơn giản nhất là không để đối phương gây ra thiệt hại và tổn hại cho quân đội của mình.
Cũng cần lưu ý ở đây là nghiên cứu về các khả năng và phương pháp che các vật thể bằng cách giảm dấu hiệu radar của chúng thông qua việc sử dụng các vật liệu và lớp phủ hấp thụ vô tuyến mới nhất với các đặc tính phản xạ thay đổi.
Nó có lẽ đáng để dịch: chúng tôi sẽ không thể làm cho chiếc xe tăng vô hình trong phổ vô tuyến, nhưng chúng tôi có thể giảm thiểu tầm nhìn của nó càng nhiều càng tốt, chẳng hạn như bằng cách che nó bằng vật liệu sẽ cho tín hiệu méo mó đến nỗi việc nhận dạng sẽ rất khó.
Và vâng, chúng ta vẫn tiến hành từ thực tế rằng máy bay, tàu và xe tăng hoàn toàn vô hình đơn giản là không tồn tại. Ít nhất cho tới hiện tại. Nếu tinh tế và khó nhìn thấy mục tiêu.
Nhưng, như họ nói, mỗi mục tiêu có một radar riêng. Một câu hỏi về tần số và cường độ tín hiệu. Nhưng đây là vấn đề nằm ở đâu.
Các vật liệu mới, đặc biệt là các lớp phủ hấp thụ vô tuyến, các dạng tính toán bề mặt phản xạ mới, tất cả những điều này làm cho mức độ tương phản nền của các đối tượng được bảo vệ là tối thiểu. Có nghĩa là, mức độ khác biệt giữa các đặc tính điện của đối tượng điều khiển hoặc các khuyết tật trong đó so với các đặc tính của môi trường trở nên khó phân biệt, đối tượng thực sự hòa nhập với môi trường khiến việc phát hiện của nó có vấn đề.
Trong thời đại của chúng ta, mức độ tương phản nền tối thiểu thực sự gần với các giá trị cực đoan. Do đó, rõ ràng là đối với các radar (đặc biệt là đối với chế độ xem hình tròn), hoạt động hoàn toàn ngược lại, điều cần thiết đơn giản là cung cấp sự gia tăng, trước hết, về chất lượng thông tin nhận được. Và không hoàn toàn có thể làm được điều này thông qua việc tăng lượng thông tin như bình thường.
Chính xác hơn, có thể tăng hiệu quả / chất lượng của trinh sát radar, câu hỏi duy nhất là chi phí bao nhiêu.
Nếu bạn lấy một radar giả định, bất kể mục đích của nó là gì, chỉ cần một radar hình tròn có phạm vi, ví dụ: 300 km (như "Sky-SV") và đặt nhiệm vụ tăng gấp đôi phạm vi của nó, thì bạn sẽ phải giải quyết. những nhiệm vụ rất khó khăn. Tôi sẽ không đưa ra ở đây các công thức tính toán, đây là vật lý của nước tinh khiết nhất, không phải là bí mật.
Vì vậy, để tăng gấp đôi phạm vi phát hiện của radar, cần phải:
- để tăng năng lượng bức xạ lên 10-12 lần. Nhưng vật lý lại không bị hủy bỏ, bức xạ có thể được tăng lên rất nhiều chỉ bằng cách tăng năng lượng tiêu thụ. Và điều này kéo theo sự xuất hiện của các thiết bị bổ sung cho việc phát điện trong nhà ga. Và sau đó là đủ loại vấn đề với cùng một cách ngụy trang.
- tăng độ nhạy của thiết bị nhận lên 16 lần. Ít tốn kém hơn. Nhưng liệu nó có thể hiện thực hóa được không? Đây đã là một câu hỏi cho công nghệ và sự phát triển. Nhưng máy thu càng nhạy thì càng có nhiều vấn đề về nhiễu tự nhiên chắc chắn phát sinh trong quá trình hoạt động. Sự can thiệp từ chiến tranh điện tử của đối phương là điều đáng nói riêng.
- để tăng kích thước tuyến tính của anten lên 4 lần. Dễ nhất, nhưng cũng làm tăng thêm sự phức tạp. Khó vận chuyển hơn, đáng chú ý hơn …
Mặc dù, chúng tôi thành thật thừa nhận rằng radar càng mạnh thì càng dễ phát hiện, phân loại, tạo ra nhiễu do tính toán cá nhân với các đặc điểm hợp lý nhất và gửi nó đi. Và việc tăng kích thước của ăng-ten radar sẽ rơi vào tay những người phải phát hiện kịp thời.
Về nguyên tắc, một vòng luẩn quẩn như vậy lại xảy ra. Nơi mà các nhà phát triển phải cân bằng trên lưỡi dao, tính đến hàng chục, nếu không muốn nói là hàng trăm sắc thái.
Các đối thủ tiềm tàng của chúng ta từ khắp đại dương cũng lo ngại về vấn đề này như chúng ta. Trong cơ cấu của Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ có một bộ như DARPA - Cơ quan Dự án Nghiên cứu Tiên tiến Quốc phòng, chuyên tham gia vào các nghiên cứu đầy hứa hẹn. Gần đây, các chuyên gia của DARPA đã tập trung nỗ lực vào việc phát triển các radar sử dụng tín hiệu băng siêu rộng (UWB).
UWB là gì? Đây là những xung cực ngắn, có thời lượng từ một nano giây trở xuống, với độ rộng phổ ít nhất là 500 MHz, tức là nhiều hơn so với tần số của một radar thông thường. Sức mạnh của tín hiệu phát ra theo phép biến đổi Fourier (đương nhiên, không phải Charles, người không tưởng được thông qua lịch sử ở trường, mà là Jean Baptiste Joseph Fourier, người tạo ra chuỗi Fourier, người đã đặt tên cho nguyên tắc biến đổi tín hiệu) được phân phối trên toàn bộ chiều rộng của phổ được sử dụng. Điều này dẫn đến giảm công suất bức xạ trong một phần riêng biệt của quang phổ.
Việc phát hiện ra một radar hoạt động trên UWB trong quá trình hoạt động khó hơn nhiều so với một radar thông thường chính xác vì điều này: nó giống như thể không phải một tín hiệu chùm mạnh hoạt động, mà như thể nhiều tín hiệu yếu hơn, được triển khai giống như một chiếc bàn chải. Vâng, các chuyên gia sẽ tha thứ cho tôi vì sự đơn giản hóa như vậy, nhưng điều này chỉ là để "chuyển" sang một mức độ nhận thức đơn giản hơn.
Đó là, radar "bắn" không phải với một xung, mà với cái gọi là "chùm tín hiệu siêu ngắn". Điều này cung cấp các lợi ích bổ sung, sẽ được thảo luận bên dưới.
Việc xử lý tín hiệu UWB, trái ngược với băng hẹp, dựa trên các nguyên tắc tiếp nhận không dò, do đó số lần phát tín hiệu không bị giới hạn. Do đó, thực tế không có giới hạn về băng thông tín hiệu.
Ở đây, một câu hỏi lâu dài được đặt ra: tất cả những gì vật lý này mang lại, những ưu điểm là gì?
Đương nhiên, chúng là như vậy. Radar dựa trên UWB đang được phát triển và phát triển chính xác bởi vì tín hiệu UWB cho phép nhiều hơn một tín hiệu thông thường.
Radar dựa trên tín hiệu UWB có khả năng phát hiện, nhận dạng, định vị và theo dõi đối tượng tốt nhất. Điều này đặc biệt đúng đối với các đối tượng được trang bị ngụy trang chống radar và giảm chữ ký radar.
Tức là tín hiệu UWB không quan tâm đối tượng được quan sát có thuộc cái gọi là "vật thể tàng hình" hay không. Các lớp phủ chống lại radar cũng trở nên có điều kiện, vì chúng không có khả năng phản xạ / hấp thụ toàn bộ tín hiệu, một số phần của gói tin sẽ "bắt" đối tượng.
Các radar trên UWB xác định mục tiêu tốt hơn, cả đơn lẻ và nhóm. Kích thước tuyến tính của các mục tiêu được xác định chính xác hơn. Chúng dễ dàng hoạt động hơn với các mục tiêu cỡ nhỏ có khả năng bay ở độ cao thấp và cực thấp, đó là UAV. Các radar này sẽ có khả năng chống ồn cao hơn đáng kể.
Riêng biệt, người ta tin rằng UWB sẽ cho phép nhận dạng tốt hơn các mục tiêu sai. Đây là một lựa chọn rất hữu ích khi làm việc, chẳng hạn với đầu đạn của tên lửa đạn đạo xuyên lục địa.
Nhưng đừng quá lo lắng về các radar giám sát trên không, có nhiều lựa chọn khác để sử dụng radar trên UWB, không kém và thậm chí có thể hiệu quả hơn.
Có vẻ như tín hiệu băng thông cực rộng là liều thuốc chữa bách bệnh cho mọi thứ. Từ máy bay không người lái, từ máy bay tàng hình và tàu, từ tên lửa hành trình.
Trong thực tế, tất nhiên là không. Công nghệ UWB có một số nhược điểm rõ ràng, nhưng cũng có đủ ưu điểm.
Điểm mạnh của radar UWB là độ chính xác và tốc độ phát hiện mục tiêu, nhận dạng, xác định tọa độ cao hơn do hoạt động của radar dựa trên nhiều tần số của dải hoạt động.
Ở đây, "niềm say mê" của UWB thường được ẩn. Và nó nằm chính xác trong thực tế là phạm vi hoạt động của radar như vậy có nhiều tần số. Và phạm vi rộng này cho phép bạn chọn các phạm vi phụ đó ở tần số mà khả năng phản xạ của các đối tượng quan sát được biểu hiện tốt nhất có thể. Hoặc - như một tùy chọn - điều này có thể phủ nhận, ví dụ, các lớp phủ chống radar, cũng không thể hoạt động trong toàn bộ dải tần do thực tế là các lớp phủ cho máy bay có các hạn chế về trọng lượng.
Đúng vậy, ngày nay các phương tiện giảm thiểu tín hiệu radar được sử dụng rất rộng rãi, nhưng từ khóa ở đây là “giảm thiểu”. Không một lớp sơn phủ nào, không một lớp sơn tinh xảo nào của thân tàu có thể bảo vệ khỏi radar. Giảm khả năng hiển thị, tạo cơ hội - có. Không còn nữa. Những câu chuyện về máy bay tàng hình đã được vạch trần ở Nam Tư vào thế kỷ trước.
Tính toán của radar UWB sẽ có thể chọn (và, nhanh chóng, dựa trên dữ liệu tương tự) gói tần số phụ đó sẽ "làm nổi bật" đối tượng quan sát một cách rõ ràng nhất trong tất cả sự vinh quang của nó. Ở đây chúng ta sẽ không nói về đồng hồ, công nghệ kỹ thuật số hiện đại giúp bạn có thể quản lý trong vài phút.
Và, tất nhiên, phân tích. Một radar như vậy phải có một phức hợp phân tích tốt cho phép xử lý dữ liệu thu được từ việc chiếu xạ một vật thể ở nhiều tần số khác nhau và so sánh chúng với các giá trị tham chiếu trong cơ sở dữ liệu. So sánh với chúng và đưa ra kết quả cuối cùng, loại vật thể nào đã lọt vào trường quan sát của radar.
Thực tế là đối tượng sẽ được chiếu xạ ở nhiều tần số khác nhau sẽ đóng một vai trò tích cực trong việc giảm sai số trong nhận dạng, và ít có khả năng bị gián đoạn quan sát hoặc phản tác dụng của đối tượng.
Việc tăng khả năng chống nhiễu của các radar như vậy đạt được bằng cách phát hiện và lựa chọn bức xạ có thể gây trở ngại cho hoạt động chính xác của radar. Và theo đó, việc tái cấu trúc các phức hợp thu sang các tần số khác để đảm bảo tác động nhiễu tối thiểu.
Mọi thứ đều rất đẹp. Tất nhiên, cũng có những nhược điểm. Ví dụ, khối lượng và kích thước của một radar như vậy vượt quá các trạm thông thường một cách đáng kể. Điều này vẫn làm phức tạp rất nhiều sự phát triển của các radar UWB. Về giá cả giống nhau. Cô ấy còn hơn cả siêu việt đối với nguyên mẫu.
Tuy nhiên, các nhà phát triển của các hệ thống như vậy rất lạc quan về tương lai. Một mặt, khi một sản phẩm bắt đầu được sản xuất hàng loạt, nó luôn làm giảm giá thành. Và về khối lượng, các kỹ sư đang tính đến các thành phần điện tử dựa trên gali nitride có thể làm giảm đáng kể cả trọng lượng và kích thước của những radar như vậy.
Và, chắc chắn nó sẽ xảy ra. Đối với mỗi hướng. Và kết quả là đầu ra sẽ là một radar có xung cực ngắn, cực mạnh trong dải tần rộng, tốc độ lặp lại cao. Và - rất quan trọng - xử lý dữ liệu kỹ thuật số tốc độ cao, có khả năng "tiêu hóa" một lượng lớn thông tin nhận được từ máy thu.
Có, chúng tôi thực sự cần Công nghệ có chữ cái viết hoa ở đây. Bóng bán dẫn tuyết lở, điốt lưu trữ điện tích, chất bán dẫn gali nitride. Các bóng bán dẫn Avalanche nói chung không phải là thiết bị bị đánh giá thấp, chúng là những thiết bị vẫn sẽ hiển thị chính nó. Dưới ánh sáng của công nghệ hiện đại, tương lai thuộc về họ.
Radar sử dụng xung nano giây siêu ngắn sẽ có những ưu điểm sau so với radar thông thường:
- khả năng xuyên qua chướng ngại vật và phản xạ từ các mục tiêu nằm ngoài đường ngắm. Ví dụ, nó có thể được sử dụng để phát hiện người và thiết bị phía sau chướng ngại vật hoặc trong lòng đất;
- tính bí mật cao do mật độ phổ thấp của tín hiệu UWB;
- độ chính xác của việc xác định khoảng cách lên đến vài cm do phạm vi không gian nhỏ của tín hiệu;
- khả năng nhận biết và phân loại mục tiêu ngay lập tức bằng tín hiệu phản xạ và chi tiết mục tiêu cao;
- tăng hiệu quả trong việc bảo vệ chống lại tất cả các loại nhiễu thụ động gây ra bởi các hiện tượng tự nhiên: sương mù, mưa, tuyết;
Và những ưu điểm này khác xa với tất cả những ưu điểm mà radar UWB có được so với radar thông thường. Có những khoảnh khắc mà chỉ các chuyên gia và những người thông thạo những vấn đề này mới có thể đánh giá cao.
Những đặc tính này làm cho radar UWB đầy hứa hẹn, nhưng có một số vấn đề đang được nghiên cứu và phát triển giải quyết.
Bây giờ nó đáng nói về những bất lợi.
Ngoài giá thành và kích thước, radar UWB kém hơn so với radar băng hẹp thông thường. Và kém hơn đáng kể. Radar thông thường có công suất xung 0,5 GW có khả năng phát hiện mục tiêu ở khoảng cách 550 km, sau đó là radar UWB ở cự ly 260 km. Với xung năng lượng 1 GW, radar băng hẹp phát hiện mục tiêu ở cự ly 655 km, radar UWB ở cự ly 310 km. Như bạn có thể thấy, gần như tăng gấp đôi.
Nhưng có một vấn đề khác. Đây là sự không thể đoán trước của hình dạng tín hiệu phản xạ. Radar băng hẹp hoạt động như một tín hiệu hình sin không thay đổi khi nó di chuyển trong không gian. Biên độ và pha thay đổi, nhưng thay đổi có thể dự đoán được và phù hợp với các định luật vật lý. Tín hiệu UWB thay đổi cả trong phổ, trong miền tần số của nó và theo thời gian.
Ngày nay, các nhà lãnh đạo được công nhận trong sự phát triển của radar UWB là Hoa Kỳ, Đức và Israel.
Tại Hoa Kỳ, quân đội đã có máy dò mìn cầm tay AN / PSS-14 để phát hiện các loại mìn và các vật thể kim loại khác trong đất.
Máy dò mìn này cũng được Mỹ cung cấp cho các đồng minh NATO. AN / PSS-14 cho phép bạn nhìn và kiểm tra chi tiết các đối tượng thông qua các chướng ngại vật và mặt đất.
Người Đức đang thực hiện dự án chế tạo radar "Pamir" băng tần UWB Ka với băng thông tín hiệu 8 GHz.
Người Israel đã tạo ra trên nguyên tắc của UWB "stenovisor", một thiết bị nhỏ gọn "Haver-400", có khả năng "nhìn" xuyên tường hoặc mặt đất.
Thiết bị được tạo ra cho các đơn vị chống khủng bố. Nói chung đây là một loại radar UWB riêng biệt, được người Israel thực hiện rất đẹp. Thiết bị thực sự có khả năng nghiên cứu tình hình hoạt động-chiến thuật thông qua nhiều loại chướng ngại vật.
Và sự phát triển xa hơn, "Haver-800", được phân biệt bởi sự hiện diện của một số radar riêng biệt với ăng-ten, cho phép không chỉ nghiên cứu không gian phía sau chướng ngại vật mà còn tạo thành một bức tranh ba chiều.
Tóm lại, tôi muốn nói rằng sự phát triển của radar UWB theo nhiều hướng khác nhau (đất liền, trên biển, phòng không) sẽ cho phép những quốc gia có thể làm chủ công nghệ thiết kế và sản xuất các hệ thống này để nâng cao đáng kể khả năng tình báo của họ.
Rốt cuộc, số lượng bị bắt, xác định chính xác và được đưa đi hộ tống cùng với việc tiêu diệt các mục tiêu sau đó là một đảm bảo cho chiến thắng trong bất kỳ cuộc đối đầu nào.
Và nếu chúng ta xem xét rằng các radar UWB ít bị ảnh hưởng bởi các đặc tính khác nhau hơn …
Việc sử dụng tín hiệu UWB sẽ làm tăng đáng kể hiệu quả phát hiện và theo dõi các vật thể khí động học và đạn đạo khi giám sát không phận, quan sát và lập bản đồ bề mặt trái đất. Radar UWB có thể giải quyết nhiều vấn đề về bay và hạ cánh của máy bay.
Radar UWB là một cơ hội thực sự để xem xét ngày mai. Không phải vô cớ mà phương Tây đang tham gia chặt chẽ vào những phát triển theo hướng này.
