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雷達的工作原理與相控陣雷達的相關知識

(2009-02-01 14:41:39) 下一個

雷達的工作原理

雷達 (radar) 原是 “ 無線電探測與定位 ” 的英文縮寫。雷達的基本任務是探測感興趣的目標,測定有關目標的距離、方問、速度等狀態參數。雷達主要由天線、發射機、接收機(包括信號處理機)和顯示器等部分組成。

雷達發射機產生足夠的電磁能量,經過收發轉換開關傳送給天線。天線將這些電磁能量輻射至大氣中,集中在某一個很窄的方向上形成波束,向前傳播。電磁波遇到波束內的目標後,將沿著各個方向產生反射,其中的一部分電磁能量反射回雷達的方向,被雷達天線獲取。天線獲取的能量經過收發轉換開關送到接收機,形成雷達的回波信號。由於在傳播過程中電磁波會隨著傳播距離而衰減,雷達回波信號非常微弱,幾乎被噪聲所淹沒。接收機放大微弱的回波信號,經過信號處理機處理,提取出包含在回波中的信息,送到顯示器,顯示出目標的距離、方向、速度等。

為了測定目標的距離,雷達準確測量從電磁波發射時刻到接收到回波時刻的延遲時間,這個延遲時間是電磁波從發射機到目標,再由目標返回雷達接收機的傳播時間。根據電磁波的傳播速度,可以確定目標的距離公式為: S=CT/2 ,其中 S 為目標距離, T 為電磁波從雷達發射出去到接收到目標回波的時間, C 為光速。

雷達測定目標的方向是利用天線的方向性來實現的。通過機械和電氣上的組合作用,雷達把天線的小事指向雷達要探測的方向,一旦發現目標,雷達讀出些時天線小事的指向角,就是目標的方向角。兩坐標雷達隻能測定目標的方位角,三坐標雷達可以測定方位角和俯仰角。
測定目標的運動速度是雷達的一個重要功能,雷達測速利用了物理學中的多普勒原理:當目標和雷達之間存在著相對位置運動時,目標回波的頻率就會發生改變,頻率的改變量稱為多普勒頻移,用於確定目標的相對徑向速度,通常,具有測速能力的雷達,例如脈衝多普勒雷達,要比一般雷達複雜得多。

雷達的戰術指標主要包括作用距離、威力範圍、測距分辨力與精度、測角分辨力與精度、測速分辨力與精度、係統機動性等。其中,作用距離是指雷達剛好能夠可 * 發現目標的距離。它取決於雷達的發射功率與天線口徑的乘積,並與目標本身反射雷達電磁波的能力(雷達散射截麵積的大小)等因素有關。威力範圍指由最大作用距離、最小作用距離、最大仰角、最小仰角及方位角範圍確定的區域。

雷達的技術指標與參數很多,而且與雷達的體製有關,這裏僅僅討論那些與電子對抗關係密切的主要參數。

多普勒原理天氣雷達

根據波形來區分,雷達主要分為脈衝雷達和連續波雷達兩大類。當前常用的雷達大多數是脈衝雷達。常規脈衝雷達周期性地發射高頻脈衝。相關的參數為脈衝重複周期(脈衝重複頻率)、脈衝寬度以及載波頻率。載波頻率是在一個脈衝內信號的高頻振蕩頻率,也稱為雷達的工作頻率。

雷達天線對電磁能量在方向上的聚集能力用波束寬度來描述,波束越窄,天線的方向性越好。但是在設計和製造過程中,雷達天線不可能把所有能量全部集中在理想的波束之內,在其它方向上在在著泄漏能量的問題。能量集中在主波束中,我們常常形象地把主波束稱為主瓣,其它方向上由泄漏形成旁瓣。為了覆蓋寬廣的空間,需要通過天線的機械轉動或電子控製,使雷達波束在探測區域內掃描。

概括起來,雷達的技術參數主要包括工作頻率(波長)、脈衝重複頻率、脈衝寬度、發射功率、天線波束寬度、天線波束掃描方式、接收機靈敏度等。技術參數是根據雷達的戰術性能與指標要求來選擇和設計的,因此它們的數值在某種程度上反映了雷達具有的功能。例如,為提高遠距離發現目標能力,預警雷達采用比較低的工作頻率和脈衝重複頻率,而機載雷達則為減小體積、重量等目的,使用比較高的工作頻率和脈衝重複頻率。這說明,如果知道了雷達的技術參數,就可在一定程度上識別出雷達的種類。

雷達的用途廣泛,種類繁多,分類的方法也非常複雜。通常可以按照雷達的用途分類,如預警雷達、搜索警戒雷達、無線電測高雷達、氣象雷達、航管雷達、引導雷達、炮瞄雷達、雷達引信、戰場監視雷達、機載截擊雷達、導航雷達以及防撞和敵我識別雷達等。

除了按用途分,還可以從工作體製對雷達進行區分。這裏就對一些新體製的雷達進行簡單的介紹。

雙 / 多基地雷達

普通雷達的發射機和接收機安裝在同一地點,而雙 / 多基地雷達是將發射機和接收機分別安裝在相距很遠的兩個或多個地點上,地點可以設在地麵、空中平台或空間平台上。由於隱身飛行器外形的設計主要是不讓入射的雷達波直接反射回雷達,這對於單基地雷達很有效。但入射的雷達波會朝各個方向反射,總有部分反射波會被雙 / 多基地雷達中的一個接收機接收到。美國國防部從七十年代就開始研製、試驗雙 / 多基地雷達,較著名的 “ 聖殿 ” 計劃就是專門為研究雙基地雷達而製定的,已完成了接收機和發射機都安裝在地麵上、發射機安裝在飛機上而接收機安裝在地麵上、發射機和接收機都安裝在空中平台上的試驗。俄羅斯防空部隊已應用雙基地雷達探測具有一定隱身能力的飛機。英國已於 70 年代末 80 年代初開始研製雙基地雷達,主要用於預警係統。

我們知道,蜻蜓的每隻眼睛由許許多多個小眼組成,每個小眼都能成完整的像,這樣就使得蜻蜓所看到的範圍要比人眼大得多。與此類似,相控陣雷達的天線陣麵也由許多個輻射單元和接收單元(稱為陣元)組成,單元數目和雷達的功能有關,可以從幾百個到幾萬個。這些單元有規則地排列在平麵上,構成陣列天線。利用電磁波相幹原理,通過計算機控製饋往各輻射單元電流的相位,就可以改變波束的方向進行掃描,故稱為電掃描。輻射單元把接收到的回波信號送入主機,完成雷達對目標的搜索、跟蹤和測量。每個天線單元除了有天線振子之外,還有移相器等必須的器件。不同的振子通過移相器可以被饋入不同的相位的電流,從而在空間輻射出不同方向性的波束。天線的單元數目越多,則波束在空間可能的方位就越多。這種雷達的工作基礎是相位可控的陣列天線, “ 相控陣 ” 由此得名。

有源相陣控雷達和無源相陣控雷達的區別是就是無源是隻有單個或者幾個發射機子陣原隻能接收,而有源是每個陣原都有完整的發射和接收單元!

相控陣雷達的優點

  ( 1 )波束指向靈活,能實現無慣性快速掃描,數據率高;

  ( 2 )一個雷達可同時形成多個獨立波束,分別實現搜索、識別、跟蹤、製導、無源探測等多種功能;

  ( 3 )目標容量大,可在空域內同時監視、跟蹤數百個目標;

  ( 4 )對複雜目標環境的適應能力強;

  ( 5 )抗幹擾性能好。全固態相控陣雷達的可靠性高,即使少量組件失效仍能正常工作。

但相控陣雷達設備複雜、造價昂貴,且波束掃描範圍有限,最大掃描角為 90° ~ 120° 。當需要進行全方位監視時,需配置 3 ~ 4 個天線陣麵。

相控陣雷達與機械掃描雷達相比,掃描更靈活、性能更可可靠、抗幹擾能力更強,能快速適應戰場條件的變化。多功能相控陣雷達已廣泛用於地麵遠程預警係統、機載和艦載防空係統、機載和艦載係統、炮位測量、靶場測量等。美國 “ 愛國者 ” 防空係統的 AN / MPQ-53 雷達、艦載 “ 宙斯盾 ” 指揮控製係統中的雷達、 B-1B 轟炸機上的 APQ-164 雷達、俄羅斯 C-300 防空武器係統的多功能雷達等都是典型的相控陣雷達。隨著微電子技術的發展,固體有源相控陣雷達得到了廣泛應用,是新一代的戰術防空、監視、火控雷達。

寬帶/超寬帶雷達

工作頻帶很寬的雷達稱為寬帶/超寬帶雷達。隱身兵器通常對付工作在某一波段的雷達是有效的,而麵對覆蓋波段很寬的雷達就無能為力了,它很可能被超寬帶雷達波中的某一頻率的電磁波探測到。另一方麵,超寬帶雷達發射的脈衝極窄,具有相當高的距離分辨率,可探測到小目標。目前美國正在研製、試驗超寬帶雷達,已完成動目標顯示技術的研究,將要進行雷達波形的試驗。

合成孔徑雷達

合成孔徑雷達通常安裝在移動的空中或空間平台上,利用雷達與目標間的相對運動,將雷達在每個不同位置上接收到的目標回波信號進行相幹處理,就相當於在空中安裝了一個 “ 大個 ” 的雷達,這樣小孔徑天線就能獲得大孔徑天線的探測效果,具有很高的目標方位分辨率,再加上應用脈衝壓縮技術又能獲得很高的距離分辨率,因而能探測到隱身目標。合成孔徑雷達在軍事上和民用領域都有廣泛應用,如戰場偵察、火控、製導、導航、資源勘測、地圖測繪、海洋監視、環境遙感等。美國的聯合監視與目標攻擊雷達係統飛機新安裝了一部 AN/APY3 型 X 波段多功能合成孔徑雷達,英、德、意聯合研製的 “ 旋風 ” 攻擊機正在試飛合成孔徑雷達。

毫米波雷達

工作在毫米波段的雷達稱為毫米波雷達。它具有天線波束窄、分辯率高、頻帶寬、抗幹擾能力強等特點,同時它工作在目前隱身技術所能對抗的波段之外,因此它能探測隱身目標。毫米波雷達還具有攻擊能力,特別適用於防空、地麵作戰和靈巧武器,已獲得了各國的調試重視。例如,美國的 “ 愛國者 ” 防空導彈已安裝了毫米波雷達導引頭,目前正在研製更先進的毫米波導引頭;俄羅斯已擁有連續波輸出功率為 10 千瓦的毫米波雷達;英、法等國家的一些防空係統也都將采用毫米波雷達。

激光雷達

工作在紅外和可見光波段的雷達稱為激光雷達。它由激光發射機、光學接收機、轉台和信息處理係統等組成,激光器將電脈衝變成光脈衝發射出去,光接收機再把從目標反射回來的光脈衝還原成電脈衝,送到顯示器。隱身兵器通常是針對微波雷達的,因此激光雷達很容易 “ 看穿 ” 隱身目標所玩的 “ 把戲 ” ;再加上激光雷達波束窄、定向性好、測量精度高、分辨率高,因而它能有效地探測隱身目標。激光雷達在軍事上主要用於靶場測量、空間目標交會測量、目標精密跟蹤和瞄準、目標成像識別、導航、精確製導、綜合火控、直升機防撞、化學戰劑監測、局部風場測量、水下目標探測等。美國國防部正在開發用於目標探測和識別的激光雷達技術,已進行了前視/下視激光雷達的試驗,主要探測偽裝樹叢中的目標。法國和德國正在積極進行使用激光雷達探測和識別直升機的聯合研究工作。

相控陣雷達有多神?

“ 宙斯盾 ” 係統的核心就是 SPY—1D 相控陣雷達,特別是它出眾的預警搜索能力和識別能力,仿佛給妄圖 “ 獨立 ” 的台灣新領導人一根救命稻草,一把夢幻的保護傘,而相控陣雷達又再一次走進國人的視線中。說到相控陣雷達或技術,大家可能很陌生,但如果說起去年美國軍方關於中國如何監測其隱型戰鬥機的報道,大家可能就清楚了。用一大串電視接收天線來監視天空,經濟又有效,這就是最原始、最基礎的雷達,相控陣雷達。


下麵談一談雷達和相控陣雷達的發展情況。

一、雷達及其分類

雷達(Radar,即 radio detecting and ranging),意為無線電搜索和測距。它是運用各種無線電定位方法,探測、識別各種目標,測定目標坐標和其它情報的裝置。在現代軍事和生產中,雷達的作用越來越顯示其重要性,特別是第二次世界大戰,英國空軍和納粹德國空軍的不列顛空戰,使雷達的重要性顯露的非常清楚。雷達由天線係統、發射裝置、接收裝置、防幹擾設備、顯示器、信號處理器、電源等組成。其中,天線是雷達實現大空域、多功能、多目標的技術關鍵之一;信號處理器是雷達具有多功能能力的核心組件之 雷達種類很多,可按多種方法分類:

1)按定位方法可分為:有源雷達、半有源雷達和無源雷達。
2)按裝設地點可分為;地麵雷達、艦載雷達、航空雷達、衛星雷達等。
3)按輻射種類可分為:脈衝雷達和連續波雷達。
4)按工作被長波段可分:米波雷達、分米波雷達、厘米波雷達和其它波段雷達。
5)按用途可分為:目標探測雷達、偵察雷達、武器控製雷達、飛行保障雷達、氣象雷達、導航雷達等。

相控陣雷達是一種新型的有源電掃陣列多功能雷達。它不但具有傳統雷達的功能,而且具有其它射頻功能。有源電掃陣列的最重要的特點是能直接向空中輻射和接收射頻能量。它與機械掃描天線係統相比,有許多顯著的優點。例如、相控陣省略了整個天線驅動係統,其中個別部件發生故障時,仍保持較高的可靠性,平均無故障時間為10萬小時,而機械掃描雷達天線的平均無故障時間小於1000小時。下麵主要介紹先進的相控陣雷達。

二、相控陣雷達的概況

相控陣技術,早在30年代後期就已經出現。1937年,美國首先開始這項研究工作。但一直到50年代中期才研製出2部實用型艦載相控陣雷達。60年代,美國和前蘇聯相繼研製和裝備了多部相控陣雷達,多用於彈道導彈防禦係統,如美國的AN/FPS-46AN/FPS-85MARMSR,前蘇聯的雞籠狗窩等。這些都屬於固定式大型相控陣雷達,其共同點:采用固定式平麵陣天線,天線體積大、輻射功率高、作用距離遠。其中美國的AN/FPS-85和前蘇聯的狗窩最為典型,70年代,相控陣雷達得到了迅速發展,除美蘇兩國外,又有很多國家研製和裝備了相控陣雷達,如英、法、日、意、德、瑞典等。其中最為典型的有:美國的AN/TPN-25 AN/TPQ-37GE-592、英國的AR-3D、法國的AN/TPN-25、日本的NPM-510J/NPQ-P7、意大利的RAT-31S、德國的KR-75等。這一時期的相控陣雷達具有機動性高、天線小型化、天線掃描體製多樣化、應用範圍廣等特點。80年代,相控陣雷達由於具有很多獨特的優點,得到了更進一步的應用。在已裝備和正在研製的新一代中、遠程防空導彈武器係統中多采用多功能相控陣雷達,它已成為第三代中、遠程防空導彈武器係統的一個重要標誌。從而,大大提高了防空導彈武器係統的作戰性能。在21世紀,相控陣雷達隨著科技的不斷發展和現代戰爭兵器的特點,其製造和研究將會更上一層樓。

三、相控陣原理

相控陣,就是由許多輻射單元排成陣列形式構成的走向天線,各單元之間的輻射能量和相位關是可以控製的。典型的相控陣是利用電子計算機控製移相器改變天線孔徑上的相位分布來實現波束在空間掃描,即電子掃描,簡稱電掃。相位控製可采用相位法、實時法、頻率法和電子饋電開關法。在一維上排列若幹輻射單元即為線陣,在兩維上排列若幹輻射單元稱為平麵陣。輻射單元也可以排列在曲線上或曲麵上.這種天線稱為共形陣天線。共形陣天線可以克服線陣和平麵陣掃描角小的缺點,能以一部天線實現全空域電掃。通常的共形陣天線有環形陣、圓麵陣、圓錐麵陣、圓柱麵陣、半球麵陣等。綜上所述,相控陣雷達因其天線為相控陣型而得名。

四、相控陣雷達分類

相控陣雷達大體可分為兩大類,即全電掃相控陣和有限電掃相控陣。全電掃相控陣又可稱固定式相控陣,即在方位上和仰角上都采用電掃,天線陣是固定不動的。有限電掃相控陣是一種混合設計的天線,即把兩種以上天線技術結合起來,以獲得所需要的效果,起初把相掃技術與反射麵天線技術相結合,其電掃角度小,隻需少量的輻射單元,因此可大大降低設備造價和複雜程度。

天線陣,根據掃描情況可分為相掃、頻掃、相/相掃、相/頻掃、機/相掃、機/頻掃、有限掃等多種體製。相掃係列利用移相器改變相位關係來實現波束電掃。頻掃是利用改變工作頻率的方法來實現波束電掃。相/相掃是利用移相器控製平麵陣兩個角坐標實現波束電掃。相/頻掃是利用移相器控製平麵陣一個坐標而另一坐標利用頻率變化控製來實現波束電掃.機/相掃是在方位上采用機掃、仰角上采用相掃。機/頻掃是在方位上采用機掃、仰角上采用頻掃。

五、相控陣雷達的特點

相控陣雷達之所以具有強大的生命力,因為它優勝於一般機械掃描雷達。它具有以下特點:

1)能對付多目標。相控陣雷達利用電子掃描的靈活性、快速性和按時分割原理或多波束,可實現邊搜索邊跟蹤工作方式,與電子計算機相配合,能同時搜索、探測和跟蹤不同方向和不同高度的多批目標,並能同時製導多枚導彈攻擊多個空中目標。因此,適用於多目標、多方向、多層次空襲的作戰環境。 

2)功能多,機動性強。相控陣雷達能夠同時形成多個獨立控製的波束,分別用以執行搜索、探測、識別、跟蹤、照射目標和跟蹤、製導導彈等多種功能。一部相控陣雷達能起到多部專用雷達的作用,如愛國者的一部多功能相控陣雷達可以完成相當於霍克奈基29部雷達的功能,而且還遠比它們能夠同時對付的目標多。因此,可大大減少武器係統的設備,從而提高係統的機動能力。

3)反應時間短、數據率高。相控陣雷達可不需要天線驅動係統,波束指向靈活,能實現無慣性快速掃描,從而縮短了對目標信號檢測、錄取、信息傳遞等所需的時間,具有較高的數據率。相控陣天線通常采用數字化工作方式,使雷達與數字計算機結合起來,能大大提高自動化程度,簡化了雷達操作,縮短了目標搜索、跟蹤和發控準備時間,便於快速、準確地實施畦達程序和數據處理。因而可提高跟蹤空中高速機動目標的能力。

4)抗幹擾能力強。相控陣雷達可以利用分布在天線孔徑上的多個輻射單元綜合成非常高的功率,並能合理地管理能量和控製主瓣增益,可以根據不同方向上的需要分配不同的發射能量,易於實現自適應旁瓣抑製和自適應抗各種幹擾,有利於發現遠離目標和小雷達反射麵目標(如隱形飛機),還可提高抗反輻射導彈的能力。

 5)可靠性高。相控陣雷達的陣列組較多,且並聯使用,即使有少量組件失效,仍能正常工作,突然完全失效的可能性最小。此外,隨著固態器件的發展,格控陣雷達的固態器件越來越多,甚至已生產出全固態兒控陣雷達,如美國的。愛國者雷達,其天線的平均故障間隔時間高達15萬小時,即使有10%單元損壞也不會影響雷達的正常工作。

當然,相控陣雷達不是十全十美的,也有其缺點。主要是造價貴,典型的相控陣雷達比一般雷達的造價要高出若幹倍。此外,相控陣雷達對於短程彈道導彈的襲擊可以說是無能為力,這也是美國及台灣為什麽擔心大陸方麵在福建沿海部署東風導彈的原因。而1991年,海灣戰爭期間,伊拉克用飛毛腿導彈襲擊以色列的時候,其愛國者導彈根本無法有效將其擊落,何況短短的台灣海峽呢?

相控陣雷達又稱作相位陣列雷達,是一種以改變雷達波相位來改變波束方向的雷達,因為是以電子方式控製波束而非傳統的機械轉動天線麵方式,故又稱電子掃描雷達。

相控陣雷達有相當密集的天線陣列,在傳統雷達天線麵的麵積上目前可安裝一千多到兩千多個相控陣天線 (F-22約有2000),任何一個天線都可收發雷達波,而相鄰的數個天線即具有一個雷達的功能。掃描時,選定其中一個區塊(數個天線單元)或數個區塊對單一目標或區域進行掃描,因此整個雷達可同時對許多目標或區域進行掃描或追蹤,具有多個雷達的功能。由於一個雷達可同時針對不同方向進行掃描,再加之掃描方式為電子控製而不必由機械轉動,因此資料更新率大大提高,機械掃描雷達因受限於機械轉動頻率因而資料更新周期為秒或十秒級,電子掃描雷達則為毫秒或微秒級。因而它更適於對付高機動目標。此外由於可發射窄波束,因而也可充當電戰天線使用,如電磁幹擾甚至是構想中發射反相位雷達波來抵消探測電波等。

雷達是一種發射電磁波,藉由解算回波之種種數據來達到探測目的的一種裝置。隨著年代的演進而增加新的功能,但都不脫離兩個基本步驟:發射雷達波以及解算回波。電磁波的發射,是利用正負電荷之往返震蕩而發出的,在雷達上是在天線上產生正負電荷並使之震蕩如圖一。發出電磁波之強度分布如圖二,為一"橫躺"在x軸上的"8"字繞y軸轉動後所產生的立體形狀,類似紅血球一般,天線指向y軸而以橫躺的8字中心為中心。設由原點向任一方向畫直線與此"紅血球形"交於p點,則原點到p點的長度代表該方向電磁波強度。也就是說在垂直於y軸之平麵上電磁波最強,隨著與此平麵之夾角增加電磁波隨之減弱,在天線方向上則沒有電磁波。

單一天線發射的雷達波依然是以球麵擴散的,強度與距離平方成反比,所以當然不可能隻用一個天線就能做成雷達啦,一定要有其他方法的,除了增強功率外,就是讓雷達波盡量平行發射啦。為了達到此目的,目前主要有拋物麵雷達以及平麵陣列雷達,兩者都是機械掃描雷達,但後者之原理與相控陣雷達有些相近。

拋物麵雷達在拋物麵焦點處安裝發射天線,經拋物麵反射成近乎平行波束,目前直升機雷達以及陸基防空雷達、機場雷達等多使用這種雷達。這種雷達現在漸漸被取代,因為拋物麵相當難做,一般都是用球麵或橢球麵來近似,不論如何進似,終究不是真正拋物麵,因此就容易出現誤差。此外,這種雷達隻由一個天線作收發工作,因而對單一天線性能要求就相當高,而天線故障整個雷達也就掛了。 這種雷達不是沒有好處的,他能接收單一天線感測不到的強度的回波:天線有其能感測的最低電磁波強度(單位麵積的功率),若強度小於這個值,就無法感測或被當雜波濾除。拋物麵天線可將回波反射回位於焦點的天線,故此時天線接收到的強度就是拋物麵接收到之雷達波強度之加成。

平麵陣列雷達則是在一個平麵上布上許多天線,藉由波的幹涉原理來製造近平行波束,基本發射原理與相控陣雷達相近故留待稍後解釋之。西方標準的第三代戰機以及俄國第四代戰機 (除了MiG-31)多用這種雷達,中國自行研發的殲雷十也是平麵陣列雷達。

此類雷達還仰賴"合成孔徑"技術,雷達的性能除了探測距離、資料更新率等等外,還有個很重要的,解析度。解析度不高的雷達無法精確知道敵人的位置,隻能知道敵人來襲卻無法反製,因此要提高解析度,雷達的解析度與波束發散角(最外側行進方向與中央線的夾角)有關,發散角越小解析度越高,而要降低發散角,就要加大天線。再某些時候這是不好做的,因而有人想到能否利用相間的小天線(天線陣列)來達成相同效果,實驗證明是可行的,藉由對陣列上每個天線接收到的數據的合成處理,可以達到涵蓋這些陣列的拋物麵雷達的解析度。也就是說,當兩天線相距d距離時,其解析度同等於以d為直徑的拋物麵雷達,不過接收功率僅為2個天線之接收功率和。也因為沒有拋物麵將回波"加成",因此對於強度小於單一天線能感測強度之最小值之回波,此種雷達是無法感應的。 不論是拋物麵或平麵陣列式雷達,皆屬於機械掃描雷達,*機械轉動天線麵來改變波束方向,因此其資料更新率與機械轉動周期有關,這受到機械結構等問題影響而不會太快,一般更新周期以秒計。

口徑相同時,兩者的解析度相同,不過拋物麵雷達接收到的功率是整個麵接收到的能量的加成,故能接收強度較小的回波。而平麵陣列雷達接收到的功率是每個天線的加成,其平麵不可能全部都是天線,因此總功率低於拋物麵雷達,且無法接收強度低於天線感測下限的回波。因為製造工藝的因素,加上相同的解析度,因此戰機上拋物麵雷達漸漸被取代。就好像如果可能的話,所有的天文學家都會希望有一個直徑跟地球一樣大的望遠鏡,但那是不可能的,因此隻能藉由整合分開的小望遠鏡來達到要求的解析度。

關於雷達天線的指向 從觀察雷達天線的方向(就是電偶極/electric dipole的方向),可以大概知道雷達的功能。仔細 觀察時,會發現目前飛機上的平麵陣列雷達,其天線都是水平放置的,而像俄羅斯 X-35/Kh-35"天王星"反艦導彈上的平麵陣列雷達之天線,就是垂直放置的。詳細情形我目前也不太清楚,我猜想這是因為這些飛機雷達需要兼顧對地性能(平麵陣列雷達出現後的飛機一般都已具備對地能力),而掠海飛行的反艦飛彈不需要下視,隻要要求視野寬廣即可。

有源相陣控雷達和無源相陣控雷達的區別是什麽?

區別就是無源是隻有單個或者幾個發射機子陣原隻能接收,而有源是每個陣原都有完整的發射和接收單元!機載雷達經曆了從機械掃描形式到相控陣電子掃描,再到最新的保形"智能蒙皮"天線的發展過程,電子掃描雷達在作戰使用中的優勢在哪裏?未來的綜合式射頻(RF)傳感器係統的總體特點和關鍵技術是哪些?

50多年來,機載雷達不斷采用新的技術成果,性能不斷提高,其中重要的有全向多脈衝射頻(MPRF)模式和高分辨率多普勒波束銳化(DBS)技術在雷達中的實際應用。目前,由於在信號處理和砷化镓微波集成電路領域技術的進步,雷達作為戰術飛機主傳感器的地位仍然會繼續保持下去。

有源ESA的出現是技術上的又一進步。它的每一個陣元中都有一個RF發射機和靈敏的RF接收機,在各個發射/接收(T/R)模塊內都有一個功率放大器、一個低噪聲放大器和用砷化镓技術製造的相位振幅控製裝置。有源ESA雷達技術放棄了傳統的中心式高功率發射機,除了具有無源相控陣雷達的優點外,還提高了能量的使用效率並具有自適應波束控製、強抗幹擾能力和高可靠性等優點。

西方國家第一代有源相控陣雷達係統接近定型的有美國裝備F-22和日本裝備FS-X的雷達。英、法和德國共同研製的AMSAR項目也確定使用先進的有源相控陣雷達技術,為其後續的歐洲戰鬥機雷達的升級改裝做準備。從今天的角度來看,雷達技術未來的下一個發展方向是保形"智能蒙皮"陣列,它把有源ESA技術和多功能共用RF孔徑結合了起來,在天線陣元的安排上,與飛機機身的結構巧妙地配合,實現寬波段和多功能。保形天線陣列有高性能的處理器並使用空-時自適應處理技術有效地抑製了外部的噪聲、幹擾和雜波並能以最優化的方式來探測所感興趣的目標。雖然有許多相關的技術問題需要解決,但保形"智能蒙皮"技術並非是個不切實際的解決方案,預計在2025年的時間內就可以達到實用階段。

1015年內,對戰術飛機射頻傳感器(包括雷達)未來所執行的任務來說,最迫切的需要是增加功能、提高性能,並且還要注重經濟性和可維護性。美國的"寶石路"計劃已經證明,航空電子係統通過采用通用模塊、資源共享和傳感器的空間重構(重構的設備包括雷達、電子戰及通信-導航-識別等射頻傳感器)可以做到係統的造價和重量減小一半,而可*性提高三倍。它所確立的綜合模塊化航空電子的設計原則已用於JSF戰鬥機的綜合傳感器係統(ISS)和多重綜合式射頻傳感器工程的設計中,歐洲類似的用於未來戰術飛機的綜合式射頻傳感器項目也正在實施。

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