什么是相控陣雷達?
相控陣雷達是用電的方式控制雷達波束的指向變化進行掃描的,這種方式被稱為電掃描。相控陣雷達使用“移相器”來實現(xiàn)雷達波束轉動。相控陣雷達又分為有源(主動)和無源(被動)兩類。有源相控陣雷達的每個輻射器都配裝有一個發(fā)射/接收組件,每一個組件都能自己產(chǎn)生、接收電磁波,因此在頻寬、信號處理和冗度設計上都比無源相控陣雷達具有較大的優(yōu)勢。正因為如此,也使得有源相控陣雷達的造價昂貴,工程化難度加大。但有源相控陣雷達在功能上有獨特優(yōu)點,大有取代無源相控陣雷達的趨勢。
有源相控陣雷達采用數(shù)量眾多的發(fā)射/接收模塊,每一個輻射器都是一個發(fā)射/接收模塊,每一個輻射器都自己產(chǎn)生和接收電波(這是有源與無源的區(qū)別,無源相控陣雷達只有一個中央發(fā)射機和接收機,發(fā)射的能量由計算機分配到天線上的每一個輻射器。),而且采用電掃描方式。根據(jù)電掃方式,相控陣雷達大體可分為全電掃相控陣和有限電掃相控陣兩大類,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面天線技術相結合,其電掃角度小,只需少量的輻射單元,因此可大大降低設備造價和復雜程度。天線陣,根據(jù)掃描情況可分為相掃、頻掃、相/相掃、相/頻掃、機/相掃、機/頻掃、有限掃等多種體制。相掃系列利用移相器改變相位關系來實現(xiàn)波束電掃。頻掃是利用改變工作頻率的方法來實現(xiàn)波束電掃。相/相掃是利用移相器控制平面陣兩個角坐標實現(xiàn)波束電掃。相/頻掃是利用移相器控制平面陣一個坐標而另一坐標利用頻率變化控制來實現(xiàn)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。 有源相控陣雷達波束指向非常靈活、迅速;一個雷達可同時形成多個獨立波束,同時實現(xiàn)搜索、識別、跟蹤、制導、無源探測等多種功能;多目標接戰(zhàn)能力強,能同時監(jiān)視、跟蹤多個目標;抗干擾性能好。另外,相控陣雷達的可靠性高,即使少量發(fā)射/接收模塊失效仍能正常工作。不過,相控陣雷達設備復雜、造價昂貴,且波束掃描范圍有限,最大掃描角為90°到120°。 從上世紀60年代開始,歷經(jīng)40余年的努力,有源電子掃描陣(AESA),通常也稱為有源相控陣技術,終于在機載雷達上取得了成功的應用。 美國國防部國防科學委員會主席的一份關于發(fā)展美國軍用機雷達的建議報告中特別強調(diào)了有源相控陣技術可以極大地擴展雷達的功能和提高雷達的性能, 21世紀美國的戰(zhàn)斗機雷達、預警與監(jiān)視飛機的雷達都應是AESA體制的。事實上,除了F-22和F-35等新一代戰(zhàn)機都毫無例外地裝備AESA雷達外,美國對第三代現(xiàn)役戰(zhàn)斗機、轟炸機、預警和監(jiān)視飛機的AESA改進都已列入計劃,并得到了相應的財政支持。業(yè)內(nèi)一種普遍的觀點認為:從現(xiàn)在起再過十年,不掌握AESA雷達制造能力的廠商將沒有立足之地。除美國之外,俄國、法國、德國、荷蘭、瑞典、英國、以色列等西方國家也正在這一技術領域進行廣泛的合作開發(fā)和大量的資金投入。 近50多年來,機載雷達不斷注入新的技術成果,性能大幅度提高。新技術是提高雷達探測能力的原動力。在單脈沖跟蹤體制未獲使用前,圓錐掃描體制的雷達很難對付敵方施放的角度欺騙干擾;沒有相參體制的脈沖多普勒雷達,就無法對付借著強大的地雜波掩護的低空入侵的飛機和導彈;沒有頻率捷變體制的雷達,就很難同現(xiàn)代戰(zhàn)爭中廣泛采用的各種雜波干擾相抗衡。相控陣技術是近年來正在發(fā)展的新技術,它比單脈沖、脈沖多普勒等任何一種技術對雷達發(fā)展所帶來的影響都要深刻和廣泛。進入上世紀80年代,機載相控陣雷達才初獲應用。先進的機載有源相控陣雷達是近期,即本世紀初才進入服役。AESA的成功應用是對傳統(tǒng)機載雷達的一次革命,她極大地擴展了雷達的應用領域和提高了雷達的工作性能,進而提高和豐富了作戰(zhàn)飛機執(zhí)行任務的能力和作戰(zhàn)模式。 |