Từ đầu năm 1965, Liên Xô viện trợ, trang bị cho nước ta loại tên lửa S-75 Dvina, có ký hiệu CA-75 (phương Tây gọi là SAM-2). Đây là tên lửa phòng không thế hệ 2, có tính năng hiện đại so với thời điểm bấy giờ. Hệ thống tên lửa S-75 Dvina bao gồm tên lửa và bệ phóng dài 10,6m; đạn tên lửa loại V-750V; hệ thống ra-đa điều khiển sử dụng an-ten dẫn theo 2 mặt phẳng tọa độ và cự ly. Tên lửa S-75 Dvina có tầm hoạt động hiệu quả ở cự ly tới 30km, tầm hoạt động tối thiểu 8km, độ cao đánh chặn trong khoảng từ 450m đến 25km. Với tầm bắn này, tên lửa S-75 Dvina hoàn toàn bắn hạ máy bay B-52 có tầm hoạt động ở độ cao đến 15km.
Bộ đội tên lửa thao tác đưa tên lửa phòng không S-75 Dvina,
hỏa lực chủ yếu tiêu diệt “Pháo đài bay” B-52 vào bệ phóng. Ảnh tư liệu
hỏa lực chủ yếu tiêu diệt “Pháo đài bay” B-52 vào bệ phóng. Ảnh tư liệu
Đạn tên lửa V-750V của hệ thống S-75 được dẫn đường bằng sóng vô tuyến điện, chấp hành lệnh điều khiển từ xe điều khiển trên mặt đất, theo nguyên lý điều khiển, điều chỉnh sai số liên tục. Đầu đạn tên lửa V-750V là loại tạo mảnh, chứa 200kg thuốc nổ, có tốc độ bay đạt 3M (3.675km/giờ). Bán kính tiêu diệt mục tiêu của đầu đạn tên lửa V-750V khoảng 65m (ở độ cao lớn, khí quyển loãng, bán kính tiêu diệt mục tiêu có thể lên đến 250m). Các đầu nổ của đạn tên lửa được lắp hai hệ thống ngòi nổ: Hệ thống ngòi nổ sát thương và hệ thống ngòi nổ tự hủy. Khi cách mục tiêu khoảng 60m, hiệu ứng vô tuyến sẽ kín mạch kích ngòi nổ sát thương bùng nổ văng mảnh về phía trước diệt máy bay. Trong thời gian viện trợ trang bị cho nước ta, Liên Xô đã cải tiến nhiều lần tính năng kỹ thuật tên lửa S-75, như việc tăng số mảnh đạn sát thương thêm hàng nghìn mảnh; cải tiến hệ thống chống nhiễu cho đạn...
Việc cải tiến chống nhiễu cho hệ thống tên lửa S-75 triển khai từ cuối năm 1967 khi không quân Mỹ đã sử dụng máy phát nhiễu ALQ-71 gây nhiễu toàn bộ rãnh sóng điều khiển đạn và rãnh sóng xung trả lời của đạn (gọi chung là nhiễu rãnh đạn). Ngày 15-12-1967, không quân Mỹ tiến hành 44 lần chiếc máy bay cường kích đánh phá cầu Đuống, Hà Nội. Các tiểu đoàn tên lửa bảo vệ Hà Nội của ta phóng lên 8 quả đạn S-75 đều không điều khiển được; đạn hoặc rơi xuống đất, hoặc vượt mục tiêu tự hủy, hoặc đạn không thể rời bệ phóng do không bắt được tín hiệu điều khiển. Theo Trung tướng Phan Thu, nguyên Đội trưởng Đội Nghiên cứu nhiễu Quân chủng Phòng không-Không quân, máy bay Mỹ sử dụng máy gây nhiễu ALQ-71 mở rộng tần số gây nhiễu sóng 10cm trùm qua rãnh đạn tên lửa, làm cho đạn tên lửa của ta mất điều khiển. Sau khi nghiên cứu máy gây nhiễu ALQ-71 còn khá nguyên vẹn mà ta thu được từ một chiếc máy bay F-4C, bằng các biện pháp kỹ thuật, ta đã phát hiện ra dải tần số và cường độ của loại nhiễu này. Từ kết quả nghiên cứu nhiễu máy ALQ-71, các nhà khoa học-kỹ thuật quân đội ta và các chuyên gia Liên Xô đề ra giải pháp cải tiến tần số điều khiển tên lửa S-75, như vừa điều chỉnh lệch tần số, vừa nâng cao công suất đèn phát tín hiệu trả lời của đạn về đài điều khiển. Nhờ vậy, tín hiệu trả lời của đạn vượt lớn hơn tín hiệu nhiễu, khiến máy gây nhiễu của Mỹ không thể rượt đuổi theo được do bị hạn chế về công suất phát. Từ đó, tất cả đạn tên lửa của ta đều được thay máy phát tín hiệu trả lời có công suất lớn hơn nhiều, bảo đảm khắc phục nhiễu rãnh đạn. Cũng từ kết quả nghiên cứu, cải tiến trên, các tên lửa phòng không của ta còn tránh được các thủ đoạn gây nhiễu của các loại máy gây nhiễu có công suất lớn hơn như ALQ-101, ALQ-107 và nhiều loại máy gây nhiễu lắp trên máy bay B-52 của Mỹ.
Trong thực tế chiến đấu, Bộ đội tên lửa phòng không còn sáng tạo nhiều giải pháp kỹ thuật và vận dụng các hình thức chiến thuật linh hoạt như cơ động tên lửa; bố trí trận địa giả, nghi binh đánh lừa máy bay địch. Đặc biệt, theo thiết kế thì mỗi tiểu đoàn tên lửa S-75 Dvina (kể cả loại S-75B Volkhov) đều phải triển khai đủ 6 bệ phóng và đầy đủ bộ khí tài kèm theo. Song khi vận dụng thực tế, nhiều tiểu đoàn tên lửa của ta chỉ triển khai 3 bệ, 2 bệ, thậm chí một bệ vẫn chiến đấu. Trong chiến dịch phòng không tháng 12-1972, một số tiểu đoàn đã mạnh dạn chia số lượng bệ phóng ra từ 2 đến 3 trận địa, trên đó đã lắp sẵn đạn. Khi đánh xong ở một trận địa, kíp chiến đấu lập tức kéo khí tài ra trận địa mới, đấu nối với các bệ phóng đã sẵn sàng và có thể chiến đấu được ngay. Trong suốt hai cuộc chiến tranh chống phá hoại bằng không quân và hải quân của Mỹ tại miền Bắc Việt Nam từ năm 1965 đến năm 1968 và năm 1972, hệ thống ra-đa của tên lửa S-75 Dvina đã được cải tiến 4 lần với 40 nội dung kỹ thuật để theo kịp cuộc chiến tranh điện tử của không lực Hoa Kỳ, bảo đảm an toàn trong sử dụng và nâng cao độ chính xác khi chiến đấu.
