前言：
天基預警雷達主要的功能是進行大范圍的預警監(jiān)視任務，因此監(jiān)視目標是位于陸海空天的各類運動目標。天基預警雷達采用主動探測模式，即雷達向掃描空域輻射電磁信號，接收機依靠有效檢測目標回波信號實現(xiàn)對目標信息的獲取。由于天基預警雷達在“天上”，因此其部署不受國界、天氣和時間的限制，通過合理的星座設計，能夠實現(xiàn)對全球目標的預警探測，并且預警時間長，能夠探測的目標種類多，從海面艦船、空氣動力學目標甚至是彈道導彈、衛(wèi)星、臨近空間飛行器、軌道武器等都可能實現(xiàn)預警監(jiān)視。
下面我們從星地幾何關系中，分析一下天基雷達軌道高度、探測距離、地距、地心角、擦地角、雷達下視角時間的關系，從這些關系中，尋找天基預警雷達可能實現(xiàn)的途徑。
一、簡單幾何關系
天基預警雷達由于位于空間，軌道高度一般在500-1000公里的近地軌道，如下圖所示，其作用距離R和掃描角度θ可以進行簡單估算。
天基雷達與地球關系示意圖
根據(jù)天基雷達軌道高度與作用距離和掃描范圍的關系圖可以看出，如果軌道高度設置為500公里左右的最低維持軌道，其對地球表面的的視線距離接近2500公里，雷達波束掃描的最大角度范圍超過130°，這對于相控陣雷達而言不太現(xiàn)實，除非加上機械掃描，否則單純依靠電掃描單面陣列掃描范圍一般不會超過120°。因此天基預警雷達的最大作用距離和掃描范圍至少應該與此距離和角度范圍匹配，當然如果天基雷達能夠實現(xiàn)更遠的作用距離，衛(wèi)星的高度可以更高，單部雷達的覆蓋范圍可以擴大，實現(xiàn)全球覆蓋所需要的威脅數(shù)目可以減少，從而能夠降低系統(tǒng)后期運行和維持的費用。
二、稍復雜幾何關系
為了更好說明基于幾何構型約束的各個量之間的關系，下圖顯示了天基雷達與地球之間的幾何關系：
星地幾何關系
圖中，A為天基雷達所在位置，Vp為雷達飛行方向，C為地心，Re為地球半徑，B為星下點，H為天基雷達高度，R為天基雷達波束中心點到星下點距離，Rs為雷達到地面波束中心點的斜距，θe為地心角，θEL為衛(wèi)星視角，Ψ為擦地角。
首先我們先分析一下斜距Rs和地距R之間的關系：
通過星地幾何關系可以知道，地心角θe為：
θe=R/Re
從ACD三角關系中，可以獲得Rs-θe的關系：
因此斜距Rs和地距R的關系如下：
以下各式可以獲得雷達視角以及擦地角與雷達斜距之間關系：
地心角和擦地角之間的關系如下：
雷達的探測距離和地心角之間的關系如下：
根據(jù)以上幾何關系，可以獲得不同軌道高度下探測距離、擦地角和下視角時間的關系圖：
天基雷達探測距離與擦地角關系
天基雷達下視角與擦地角關系
三、幾個最大值之間關系
下面再分析一下幾個最大值之間的關系，包括最大的斜距（作用距離）、最大的地距、最大的視角以及最大的地心角關系。
，否則相控陣寬角失配，增益降低，波束性能變差。所以在60°下視角約束下，如果對應擦地角約范圍如果設置為5°~60°，雷達作用距離范圍為500公里~2000公里。對于700公里軌道高度的雷達，同樣在在60°下視角約束，如果對應擦地角約范圍如果設置為5°~60°，雷達作用距離范圍約為800公里~2500公里。后續(xù)需要解決的就是選用什么樣的星座？選擇什么樣的頻段？需要多大的功率孔徑？掃描多么大的空域？探測什么樣的目標？采用什么樣的處理技術了。
