雷达隐身技术智能化发展现状与趋势

雷达智能隐身技术是未来体系对抗、电磁频谱作战条件下雷达隐身技术发展的主要方向，但是目前雷达智能隐身技术发展还在起步阶段，仍存在一些基础性方向性的问题尚未解决。针对此问题，本文在介绍雷达隐身技术智能化的发展需求及概念的基础之上，对国内外正在研究的可调节/重构隐身技术、有源对消技术、智能蒙皮等进行分类、梳理，总结展望雷达智能隐身技术未来发展趋势，并对其未来发展方向提出了建议。

雷达智能隐身集感知、决策、执行于一体，能够自主感知战场威胁电磁波，分析其工作波段、入射方向等参数，并能根据威胁的特点产生或选择最佳的隐身方案，最后能够对自身进行调整，实现隐身。

目前国内外对雷达智能隐身相关技术的研究主要集中在可调节/重构结构材料、有源对消、智能蒙皮等方向。

可调节/重构智能隐身技术

可调节/重构智能隐身技术主要是通过可调节/重构结构和材料实现。目前，国内外对可调节/重构结构和材料的研究，按照用途可以分为两种，一种是应用到隐身电磁窗口上，另一种是应用到机体蒙皮上。

1.1电磁窗口用可调节/重构隐身结构和材料

由雷达天线、天线罩及雷达仓内高频部件组成的雷达天线系统是飞行器头部区域的一个强散射源，其隐身效果直接影响飞行器的隐身性能，所以隐身天线罩的设计至关重要。

1.1.1智能频率选择表面

频率选择表面（FSS）是由大量无源谐振单元组成的单屏或多屏周期性阵列结构，由周期性排列的金属贴片单元或在金属屏上周期性排列的孔径单元构成。它能有效地控制电磁波的反射和传输特性，其实质是一种空间滤波器。

智能频率选择表面是在传统的FSS周期单元上加载光控、电控变容二极管等微波器件，实现对FSS的主动控制，包括谐振点的变频控制、稳频控制等。智能FSS有开关型和变频型两类。

开关型智能FSS材料是通过PIN二极管直流正、反偏置电压下的阻抗特性，进而控制FSS谐振特性，只能实现通带的开关，不能实现谐振频率的连续可调。变频型智能FSS材料可以通过电控变容二极管或电控各向异性介质（如液晶材料），控制FSS等效回路的阻抗特性，从而控制FSS谐振特性，能够实现智能FSS在特定频段内谐振频率连续可调。如果将PIN二极管和变容二极管混合使用，则既可以实现通带的开关，又可以实现通带的中心频点连续可调。

1.1.2可控电磁屏蔽材料

可控电磁屏蔽材料可以通过控制外界条件改变材料的透波特性，比如通过改变外界的光照条件、电压、温度等。

光致导电材料是是遇光导电的一种材料。有光照时，光致导电材料中会积累自由电子，使材料成为近似于金属特征的“准导体”材料；光照停止后，自由电子与空穴复合，导电能力下降，电阻恢复原值。

1.2机体蒙皮用可调节/重构结构和材料

可调节/重构吸波结构和材料除了可以用作隐身电磁窗口之外，还可以用作机体蒙皮，使机体蒙皮具有智能隐身性能。目前，这类结构和材料主要有导电高分子材料、动态自适应雷达吸波结构、有源电磁超材料等。

1.2.1导电高分子材料

导电高分子材料的高分子经化学或电化学“掺杂”，可使其由绝缘体转变为导体，而且这个过程是可逆的，施加一定的条件，导电高分子聚合物可以“脱掺杂”，由导体转变为绝缘体。因此对其电磁参数可进行主动控制调节，从而实现对目标电磁散射及传输特性的控制。

1.2.2动态自适应雷达吸波结构

动态自适应雷达吸波结构可以根据入射电磁波的频段，做出调整使自身吸收峰处于入射电磁频段内。目前这种动态自适应雷达吸波材结构的一种实现方式是通过恰当的材料选取和结构设计，将智能FSS与吸波材料复合。这种方式可以实现吸波结构频率特性动态可调。

1.2.3电磁超材料

电磁超材料可以制成吸波体，也可以用来进行相位调控。如果在超材料的设计中加入有源器件，可以对其吸波特性和反射相位进行动态调控。

通过调节超材料介质层的电磁参数，可以实现其谐振频率和谐振强度的改变。如果在超材料吸波结构的设计中加入变容二极管，通过控制偏置电压的大小可以实现其谐振频率的连续可调。国内曾有研究人员提出了一种微波段的基于电磁超材料的可谐调型吸收器，如下图所示，RF4基板的厚度为2 mm，底部镀有金属铜，正面由金属谐振环及微波二极管构成阵列，其中每个单元由两个金属谐振环以及一个微波二极管耦合在一起。只要改变二极管偏压的极性或者二极管与金属谐振环的耦合位置，就能够调节吸收器的吸收频带。

一种可调超材料吸波结构

超表面是用来调控电磁波的相位、极化和吸收的一种超材料。通过对电磁波相位进行调控，可以实现对照射到其表面的反射回波进行赋形控制。

有源对消隐身技术

有源对消技术是一种主动隐身技术，利用相干手段使目标散射场和人为引入的辐射场在敌方雷达探测方向相干对消，而减弱敌方雷达接收到的目标真实回波，达到隐身的效果。

将有源对消技术应用到智能隐身系统中，通过自主感知威胁电磁信息，并分析其入射方向，工作频段，极化特性、相位和幅度等参数，然后计算出最佳的对消电磁波方向、幅度、相位等参数，最后生成控制指令，产生对消场，理论上有源对消可以使目标的RCS趋近于0。下图是一种有源对消装置概念示意图。

一种有源对消装置结构示意图

法国MBDA公司与Thales公司正在合作研发一种有源隐身智能蒙皮，用共形收发机检测并抵消探测雷达信号，用来降低进气道、导弹导引头的RCS，应用的就是有源对消原理。

智能隐身蒙皮技术

智能蒙皮这一技术构想是在20世纪80年代由美国空军提出的，在装备的外壳内植入智能结构以用于监视、预警、隐身和通信等。用于隐身的智能蒙皮可以根据电磁威胁频段、方位等信息，自主调节自身结构内部的电磁参量，使得电磁散射信号返回最小。

2015年4月份，由NASA和美国空军支持的“系统研发型飞行器”(Systems Research Aircraft，SRA)项目在超材料智能蒙皮技术上取得重大突破。该技术利用超材料设计，将F/A-18“大黄蜂”的垂尾改进成为机载通信天线和合成孔径雷达，从而实现超材料智能蒙皮的共形设计。该智能蒙皮可实现低可探测性的指标，目前已经广泛应用在F-22、F-35、全球鹰无人机上，用以提高隐身性能。

除了应用在飞机上，美国海军也在研究将光纤智能蒙皮应用于舰船表层的电磁隐身问题，从而提高舰船和潜艇的隐身性能。美国弹道导弹防御局也计划将光纤传感器构成的智能蒙皮集成进导弹天基防御系统中，从而对敌方威胁做出精确判断。

雷达隐身智能化发展分析

智能隐身技术是一个包括信息感知与获取，数据处理、反馈控制技术以及材料技术的综合研究领域，在技术上有很大难度，总结如下：

(1)可调节/重构结构和材料可分为隐身电磁窗口用和机体蒙皮用两类，其调节方式主要通过电路调节、光照调节、几何结构调节等方式。属于电路调节的有：智能频率选择表面；导电高分子材料；动态自适应雷达吸波结构、有源电磁超表面和等离子体隐身也均是电路调节方式。光导电磁屏蔽材料属于光照调节，通过光照改变材料的透波频率。

(2)有源对消的概念提出和开始研究时间很早，但是目前为止其发展仍然不够成熟，实现起来有以下几个关键技术难点：入射信号多参量实时测量；隐身信号的多参量实时跟踪、控制技术。

(3)智能隐身蒙皮是从工程实际出发提出的概念，是智能隐身在飞行器上的实现形式之一。智能蒙皮的主体材料需要采用质量轻、高强度并且耐高温的新型复合材料，但是目前大部分聚合物复合材料尚处于试验阶段。

结束语

智能隐身技术是一项改变战场游戏规则、大幅提升飞行器突防能力的颠覆性技术，需要开展理论、设计、器件、技术、工艺、应用等协同创新研究，通过对目前国内外研究现状的总结和分析，对未来发展方向建议如下:

(1)雷达智能隐身技术发展不能只局限于缩减飞行器的RCS，还要从电磁频谱对抗等角度进行飞行器特征信号隐身对抗。

(2)雷达智能隐身技术是集感知、决策、执行于一体，但是目前国内外对雷达智能隐身技术的研究主要集中在执行这一方面，对感知和决策两方面探索研究工作仍然较少，所以还需要对两个方面进一步深人研究。

(3)未来雷达智能隐身的发展，可以与人工智能发展相结合，通过深度学习等人工智能算法产生最优的隐身模式及隐身特征信号调控方案。

审核编辑：汤梓红