从反辐射导弹看雷达侦察天线

正所谓“树大招风”，雷达自诞生之后日益表现出的巨大效益，使得与雷达的对抗从来没有停止过。对雷达进行干扰，使其不能正常工作，被称为“软杀伤”；动用反辐射导弹摧毁雷达，则称为“硬杀伤”。由于硬杀伤对雷达来说是毁灭性的灾难，因此反辐射导弹又被称为雷达的“克星”，与隐身目标、低空突袭、电子干扰一起，成为雷达所面临的四大威胁之一。

反辐射导弹的导引头，从本质上来说就是一个雷达侦察设备。因为反辐射导弹也要在导引头中安装相应的雷达侦察天线，对雷达所发射出来的电磁波进行侦收，从而为攻击指明方向。从原理上说，由于雷达工作时必须发射出无线电波，因此先天上就容易被侦察到。雷达侦察设备，西方称为“电子支援措施”（ESM），主要用于对雷达辐射出的无线电波进行侦收，发现它所在的方向。

由于用途不同，雷达工作频率范围很宽，从频率400MHz（波长为75厘米）左右直到20GHz（波长1.5厘米）左右，雷达都可以工作。而且，在实战中，一般都不能事先知道敌方雷达的部署位置以及雷达波的辐射方向，需要在各个方向上同时进行侦察，因此，雷达侦察设备必须撇开一张大网，希望能够网住每一个可能来到的信号，不要有“漏网之鱼”。天线，处于侦察设备的最前线，因此，雷达侦察设备，包括反辐射导弹的导引头，对天线有些特殊要求，主要是天线必须在比较宽广的方向上、针对不同频率范围的电波，都能有较好的接收本领，专业上分别叫作“全向性”和“宽开性”。

电子侦察设备最常用的天线形式包括双锥天线、螺旋天线、抛物面（喇叭）天线以及平面相控阵天线。

双锥天线

双锥天线是为了解决最简单的天线形式——单极子天线的问题而设计的。所谓单极子天线，就是一个电容一电阻振荡电路，一个金属柱接上一根导线，导线再接入能够注入电流的馈源，就可以发射无线电波。单极子天线在各个方向上具有同等发射电磁波的能力，因此它发出的电波几乎没什么方向性。天线接收电波时的性能，与它发射电波的性能是一致的，因此，单极子天线不具备探测电波方向的能力。为了让天线在某些感兴趣的或重点方向上，具有更强的接收能力，人们想到了偶极子天线，也就是把导线的两端都接上金属柱。偶极子天线发射电波时，能量在空间的分布就是两个单极子发射能量在空间的合成，于是在有些方向上合成的能量会更多。这同时也意味着，偶极子天线在这些方向上接收电波的能力也会更强，也就是改善了天线的方向性，因此可以探测到雷达波、通信电波的方向了。

但是，偶极子天线应用于电子侦察时，最大的问题是不能在很宽的频率范围内工作。这对于尺寸、重量有限的反辐射导弹来说，就更致命了，因为你不可能为它同时配备针对不同波段的多个天线。于是，双锥天线就诞生了。顾名思义，它的外形近似于两个顶角相对的圆锥，实际上相当于把偶极子天线的导线变成了两个顶角相对的锥面，锥面的轮廓按照一定规律变化，就会增强在不同的频率范围内接收电波的能力，从而改善天线的宽开特性。与偶极子天线相比，它能够将频率范围增加2倍以上。

螺旋天线

为了进一步提高方向性和提高天线的工作频率范围，人们发明了螺旋天线，包括背腔螺旋和圆锥螺旋。

背腔螺旋天线，由两根相同的螺旋线组成，它们同心，而且对称，固定在一个平面上，分别经过同轴线将接收到的电波送入接收机。其中一根螺旋线和同轴线的外壳相连，另一根同芯线相连。天线所接收到的能量，是两根螺旋分别接收到的能量的合成，而由于螺旋的外形经过特殊设计，因此具备以下两个特点：对于特定的频率，它们在某些方向上接收的能量会远远多于其它方向：在比较宽的频率范围内，天线都能对接收到的能量进行合成处理。这就很符合电子侦察对天线的要求了。

由于背腔螺旋天线中，外壳和芯线的电性能不一样，所以要加平衡转换器。此外，为了使天线在某个方向，例如下方，不接收电波信号，而能集中精力接收螺线面前方一个很大角度范围内的信号，就还要有背反射腔，改变电波的相位，从而抵消掉某些方向上的电波。背腔螺旋具有几乎最好的方向性，也允许天线工作在更高频段，比如微波波段。但是它能够工作的频率范围较窄，也就是宽开性相对较差，一般仅能在微波波段工作。

圆锥螺旋，则相当于把背腔螺旋中处于同一个平面的螺旋，沿着圆锥的平面自顶部向锥底布置。同时，圆锥也起到了平面螺旋天线中背反射腔的作用。与平面螺旋天线相比，圆锥螺旋天线在方向性也是很好，同时又改善了宽开性，使得电子侦察设备从米波到微波波段都可以正常工作。实际上，在各种经典的天线形式中，螺旋天线综合起来看，其频率的宽开性能是最好的。

喇叭天线与相控阵天线

喇叭天线是传统的反射型天线，利用接收到的电波在喇叭壁上的反射进行合成，使得在特定的方向上得到更多能量。在各类经典的电子侦察天线中，喇叭天线几乎拥有最好的方向性，但是其频率的宽开性不如螺旋天线。

随着技术的发展，相控阵天线也开始在电子侦察天线中得到应用。它接收到的电波，是很多单元接收电波的合成。由于单元数较多，因此在设计上，这种天线的方向性是最好的，好过任何一种经典天线，如偶极子、喇叭、螺旋或双锥。而且，由于相控阵天线的收发组件需要利用半导体器件，随着宽带器件技术的发展，以及通过对每个天线单元进行合理设计，使得相控阵天线的工作带宽能够灵活定制。

反辐射导弹用哪种天线好？

总的来说，在各种天线形式中，如果在某些特定的方向上需要考虑更强的接收电波的能力，同时又要覆盖360°方位，可以采用多个天线组成阵列的方式。所以在电子侦察天线中，常常可以看到多个天线，主要是为了满足全方位覆盖的要求。而在某一类电子侦察设备中，到底采用什么样形式的天线，除了看它的方向性和宽开性，其所占的体积、重量、造价，也都是要考虑的因素。

一般地说，在反辐射导弹中，相控阵天线不太可能应用，因为它要求比较大的尺寸，并且造价也较高，一般用在地基或电子侦察机这些空间相对宽裕的场合。双锥与螺旋天线的组合以及喇叭天线，则是在反辐射导弹中常常应用的。而在现代，对宽开性和方向性都要求较高的情况下，螺旋天线或其与双锥天线的组合，则是主要形式。

美国第一代反辐射导弹AGM-45“百舌乌”，采用等角四臂平面螺旋天线。它的工作频段太窄，最早仅能覆盖300MHz（波长接近1米）左右。因此为了对付不同频段的雷达，不得不研制了多达18个通用导引头，出击前根据已知情报选用，能够覆盖到20GHz（波长1.5厘米）。第二代反辐射导弹“标准”，天线与“百舌鸟”相同，但只需2个就能覆盖同样的频率范围。第三代反辐射导弹“哈姆”，采用一个宽波段的背腔式圆锥螺旋天线，就能覆盖同样的频率范围，改进型已能工作在100MHz（波长3米）至40GHz（波长0.75厘米）。

俄罗斯也非常重视反辐射导弹的发展，其第一代反辐射导弹Kh-28的导引头工作在x波段，而1993年服役的Kh-31P），虽然其工作频率范围缺乏相关资料，但其天线形式已从喇叭天线演变为圆锥螺旋天线，说明其工作频率范围进一步增加了。