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什么是相控阵雷达

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什么是相控阵雷达

它与其它雷达有什么不同之处

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  • 2008-04-20 18:48:36
      雷达在搜索目标时,需要不断改变波束的方向。改变波束方向的传统方法是转动天线,使波束扫过一定的空域、地面或海面,称为机械扫描。把天线做成一个平面,上面有规则地排列许多个辐射单元和接收单元,称为阵元。利用电磁波的相干原理,通过计算机控制输往天线各阵元电流相位的变化来改变波束的方向,同样可进行扫描,称为电扫描。
      接收单元将收到的雷达回波送入主机,完成雷达的搜索、跟踪和测量任务。这就是相控阵技术。利用相控阵技术的雷达称为相控阵雷达。由于改变电控移相器的相位可在瞬间完成,因而可实现在瞬间改变天线波束指向,这种无惯性的波束扫描,赋予相控阵雷达许多卓越的特性。
      与机械扫描雷达相比,相控阵雷达的天线无需转动,波扫描更灵活,能跟踪更多的目标,抗干扰性能好,还能发现隐形目标。 相控阵雷达分有源和无源两种。有源相控阵是指在天线阵中每个天线单元下面都连接一个T/R组件,T/R组件中不仅有移相器,而且还包含有对射频信号进行功率放大的功率放大器,对回波信号进行放大的低噪声放大器(LNA)、可变衰减器、控制开关等。
      而无源相控阵雷达则是使用统一的发射机和接受器,外加具有相位控制能力的相控阵天线组成,天线本身不能产生雷达波。 首先是它的射频功率效率高。在机械扫描雷达中,发射机产生的射频功率经馈线网络送到天线阵面辐射出去,收、发双向产生的射频损耗一般要有5分贝以上。
      在有源相控阵天线中,T/R组件紧挨着天线单元,T/R组件中的功率放大器和天线单元间的损耗及天线单元和T/R组件中的低噪声放大器间的损耗可以忽略不计,这对提高雷达探测性能的作用是明显的。 其次,具有多功能性。由于相控阵天线波束控制的灵活性,使雷达能以时分割的方式实现多功能,可同时跟踪多批目标,一部雷达可以达到几部机械雷达的功能。
      它能边扫描边跟踪(与机械扫描的TWS概念不同,搜索和跟踪在时间上和空间上分别是独立的),同时跟踪多批目标。在完成空空功能的同时,还可实现空/地、信标等功能,这是机械扫描雷达无法做到的。 第三,可提高探测和跟踪能力。由于波束指向灵活可控,可以根据需要确定射频能量在观察空域中的分配,在有可能出现目标的方向上,集中能量,增大发现目标的距离。
      可根据目标的性质,决定波束在目标上的驻留时间,改善跟踪稳定性。还可采用序列检测的方法改善探测性能。 第四,具有形成不同形状波束的能力。因为相控阵天线口径上的相位和幅度分布是可控的,所以可以根据需要形成不同的波束,如针状波束、宽波束、扇形波束和余割平方波束等。
      还可以实现自适应波束,在存在干扰的方向上,形成零点,以抑制有源干扰,使雷达工作更有效。 第五,具有极高的可靠性。在有源相控阵雷达中,去掉了可靠性差的大功率行波管发射机,取消了易出故障的机械旋转部件,使雷达系统可靠性大幅度提高。更重要的是天线阵是多路并行工作,T/R组件非常可靠,即使个别组件出故障,对雷达系统性能的影响并不明显,即具有故障弱化功能。
      就是60%的组件发生故障,雷达系统仍可保持高性能工作;30%的组件失效,雷达性能下降3分贝。诺斯洛普·格鲁曼公司的工程师认为有源相控阵雷达能很好地有效运行数年。Raytheon公司认为APG-79雷达的严重故障间隔平均时间可超过15000小时,并声称其相控阵天线可能在10~20年内无需维护。
       第六,雷达隐身性能好。雷达具有较低的雷达截面积(RCS),起到隐身作用。原因是:天线以电扫描代替了机械扫描,去掉了对电磁波反射大的天线座及传动装置;相控阵天线在工作时不转动,这有异于机械扫描天线面总是垂直于波束指向方向,因而降低了入射方向的电磁波的反射,致使RCS降低。
      相控阵雷达易于实现能量管理,再加上天线阵的低副瓣性能,因而,相控阵雷达具有低截获概率和隐身能力。 第七,相控阵天线可以分成子阵多路并行工作,为时空自适应信号处理提供了条件,因而能实现对地面慢速目标的监测。 我国机载火控雷达的发展经过了由低级向高级,由仿制到自行研制的发展过程。
      20世纪50年代仿制苏制的测距机,60年代开始自行研制单脉冲火控雷达,70年代自行研制的机载雷达投入使用,并开始了PD火控雷达和相控阵火控雷达的研究工作,进行理论准备。80年代PD火控雷达完成体制样机研制,突破PD体制,相控阵进行课题研究。90年代开展多个型号的PD火控雷达研制,目前技术已经成熟,并广泛应用于各种战斗机上。
      相控阵课题也取得较大进展。

    眩***

    2008-04-20 18:48:36

其他答案

    2008-04-20 18:38:17
  • 干过老美不太可能,毕竟比人家慢了那么多年,不过看看171上装的上个板板,应该还可以,至少说明已经可以应用在7-8000吨级的军舰上了,而且貌似已经实验了与垂发系统的整合

    1***

    2008-04-20 18:38:17

  • 2008-04-19 12:10:38
  •   相控阵雷达是一种新型的有源电扫阵列多功能雷达。它不但具有传统雷达的功能,而且具有其它射频功能。有源电扫阵列的最重要的特点是能直接向空中辐射和接收射频能量。它与机械扫描天线系统相比,有许多显著的优点。例如、相控阵省略了整个天线驱动系统,其中个别部件发生故障时,仍保持较高的可靠性,平均无故障时间为10万小时,而机械扫描雷达天线的平均无故障时间小于1000小时。
      下面主要介绍先进的相挂阵雷达。 相控阵雷达的概况 相控阵技术,早在30年代后期就已经出现。1937年,美国首先开始这项研究工作。但一直到50年代中期才研制出2部实用型舰载相控阵雷达。60年代,美国和前苏联相继研制和装备了多部相控阵雷达,多用于弹道导弹防御系统,如美国的 AN/FPS-46、AN/FPS-85、MAR、MSR,前苏联的“鸡笼”和“狗窝”等。
      这些都属于固定式大型相控阵雷达,其共同点:采用固定式平面阵天线,天线体积大、辐射功率高、作用距离远。其中美国的AN/FPS-85和前苏联的“狗窝”最为典型,70年代,相控阵雷达得到了迅速发展,除美苏两国外,又有很多国家研制和装备了相控阵雷达,如英、法、日、意、德、瑞典等。
      其中最为典型的有:美国的AN/TPN-25 、AN/TPQ—37和GE—592、英国的AR-3D、法国的AN/TPN—25、日本的NPM-510和J/NPQ-P7、意大利的RAT—31S、德国的 KR一75等。这一时期的相控阵雷达具有机动性高、天线小型化、天线扫描体制多样化、应用范围广等特点。
      80年代,相控阵雷达由于具有很多独特的优点,得到了更进一步的应用。在已装备和正在研制的新一代中、远程防空导弹武器系统中多采用多功能相控阵雷达,它已成为第三代中、远程防空导弹武器系统的一个重要标志。从而,大大提高了防空导弹武器系统的作战性能。在21世纪,相控阵雷达随着科技的不断发展和现代战争兵器的特点,其制造和研究将会更上一层楼。
       相控阵原理 相控阵,就是由许多辐射单元排成阵列形式构成的走向天线,各单元之间的辐射能量和相位关是可以控制的。典型的相控阵是利用电子计算机控制移相器改变天线孔径上的相位分布来实现波束在空间扫描,即电子扫描,简称电扫。相位控制可采用相位法、实时法、频率法和电子馈电开关法。
      在一维上排列若干辐射单元即为线阵,在两维上排列若干辐射单元称为平面阵。辐射单元也可以排列在曲线上或曲面上.这种天线称为共形阵天线。共形阵天线可以克服线阵和平面阵扫描角小的缺点,能以一部天线实现全空域电扫。通常的共形阵天线有环形阵、圆面阵、圆锥面阵、圆柱面阵、半球面阵等。
      综上所述,相控阵雷达因其天线为相控阵型而得名。 分类 相控阵雷达大体可分为两大类,即全电扫相控阵和有限电扫相控阵。全电扫相控阵又可称固定式相控阵,即在方位上和仰角上都采用电扫,天线阵是固定不动的。有限电扫相控阵是一种混合设计的天线,即把两种以上天线技术结合起来,以获得所需要的效果,起初把相扫技术与反射面天线技术相结合,其电扫角度小,只需少量的辐射单元,因此可大大降低设备造价和复杂程度。
       天线阵,根据扫描情况可分为相扫、频扫、相/相扫、相/频扫、机/相扫、机/频扫、有限扫等多种体制。相扫系列利用移相器改变相位关系来实现波束电扫。频扫是利用改变工作频率的方法来实现波束电扫。相/相扫是利用移相器控制平面阵两个角坐标实现波束电扫。
      相/频扫是利用移相器控制平面阵一个坐标而另一坐标利用频率变化控制来实现波束电扫.机/相扫是在方位上采用机扫、仰角上采用相扫。机/频扫是在方位上采用机扫、仰角上采用频扫。 相控阵雷达的特点 相控阵雷达之所以具有强大的生命力,因为它优胜于一般机械扫描雷达。
      它具有以下特点: (1)能对付多目标。相控阵雷达利用电子扫描的灵活性、快速性和按时分割原理或多波束,可实现边搜索边跟踪工作方式,与电子计算机相配合,能同时搜索、探测和跟踪不同方向和不同高度的多批目标,并能同时制导多枚导弹攻击多个空中目标。
      因此,适用于多目标、多方向、多层次空袭的作战环境。 (2)功能多,机动性强。相控阵雷达能够同时形成多个独立控制的波束,分别用以执行搜索、探测、识别、跟踪、照射目标和跟踪、制导导弹等多种功能。一部相控阵雷达能起到多部专用雷达的作用,如“爱国者”的一部多功能相控阵雷达可以完成相当于“霍克”和“奈基”-2型9部雷达的功能,而且还远比它们能够同时对付的目标多。
      因此,可大大减少武器系统的设备,从而提高系统的机动能力。 (3)反应时间短、数据率高。相控阵雷达可不需要天线驱动系统,波束指向灵活,能实现无惯性快速扫描,从而缩短了对目标信号检测、录取、信息传递等所需的时间,具有较高的数据率。相控阵天线通常采用数字化工作方式,使雷达与数字计算机结合起来,能大大提高自动化程度,简化了雷达操作,缩短了目标搜索、跟踪和发控准备时间,便于快速、准确地实施畦达程序和数据处理。
      因而可提高跟踪空中高速机动目标的能力。 (4)抗干扰能力强。相控阵雷达可以利用分布在天线孔径上的多个辐射单元综合成非常高的功率,并能合理地管理能量和控制主瓣增益,可以根据不同方向上的需要分配不同的发射能量,易于实现自适应旁瓣抑制和自适应抗各种干扰,有利于发现远离目标和小雷达反射面目标(如隐形飞机),还可提高抗反辐射导弹的能力。
       (5)可靠性高。相控阵雷达的阵列组较多,且并联使用,即使有少量组件失效,仍能正常工作,突然完全失效的可能性最小。此外,随着固态器件的发展,格控阵雷达的固态器件越来越多,甚至已生产出全固态儿控阵雷达,如美国的。“爱国者”雷达,其天线的平均故障间隔时间高达15万小时,即使有10%单元损坏也不会影响雷达的正常工作。
       当然,相控阵雷达不是十全十美的,也有其缺点。主要是造价贵,典型的相控阵雷达比一般雷达的造价要高出若干倍。此外,相控阵雷达对于短程弹道导弹的袭击可以说是无能为力,这也是美国及台湾为什么担心大陆方面在福建沿海部署东风导弹的原因。而1991年,海湾战争期间,伊拉克用“飞毛腿”导弹袭击以色列的时候,其“爱国者”导弹根本无法有效将其击 。
      

    i***

    2008-04-19 12:10:38

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