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相控阵雷达是怎么回事?

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相控阵雷达是怎么回事?

相控阵雷达是怎么回事?

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  • 2019-03-02 20:11:06
      相控阵雷达,是相位控制阵列雷达的简称。
    传统雷达,为了获得视野,需要使用机械装置不断旋转发射源,才能在一个半球获得回波并成像。这种扫描方式被称为机械扫描。
    但是通过研究发现,当两束平行发射、相同频率但是不同相位的电磁波足够接近时,会发射谐振现象从而改变两束电磁波的方向,因此只要将传统雷达的发射接收组件(T/R组件)由一个改为多个,并按照一定规律组成一个阵列,利用上述谐振原理就能实现电扫描--不需要旋转发射源,就能实现半球不间断扫描。
       这种由多个T/R组件组成的电扫描方式的雷达,就是相位控制阵列雷达--简称相控阵雷达。 由于电扫描速度快,所以其扫描图像可认为是连续的,其次多组发射源通过载波加密可以很好的实现抗干扰,使得探测精度和距离大大提高。所以相控阵雷达是现如今世界各国竞相发展的先进装备。
       但是TR组件的制造是该设备的难点,因为要保证每个组件足够小、功率足够低,整个雷达才能安装在舰船、飞机上,否则即使造出来了一个巨型怪物,不是体积太大就是功耗太高、都不具有实用性。 但生产如此高精密的组件不是任谁都行的,目前我国生产的相控阵雷达只能装备到军舰上,适于装备战斗机上的,还没造出来呢。
      

    G***

    2019-03-02 20:11:06

其他答案

    2019-03-02 20:11:23
  •   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。
       。

    郭***

    2019-03-02 20:11:23

  • 2019-03-02 20:03:54
  •   根据军事大百科的解释,相控阵雷达是 利用电子技术控制阵列天线各辐射单元的馈电相位,从而使波束指向快速变化的雷达。它是电扫描雷达中的一种。
      相控阵雷达的核心是天线阵列,上面排列了大量的辐射器。如果各辐射器发射的信号相位相同,那么信号叠加后,最大能量的方向就是天线阵面的法线方向。
      如果左边辐射器发射的信号相位早一点点,右边的晚一点点,那么它们的信号叠加后,最大能量的方向就会向右偏。精确控制它们的相位差,就能控制这个最大能量的方向了。   与普通的机械扫描天线雷达相比,相控阵雷达的波束指向快得多,数据率高,因此可以在大范围内搜索、跟踪多个目标。
         只接收回波,不发射无线电信号的电子设备,严格来说不是雷达,而是无线电测向装置,属于电子侦察设备的一种。南联盟使用的维拉就不是雷达,专业杂志称其为“被动监视系统”。雷达是“无线电探测与测距”的英文(radio detecting and ranging)简称,因此测距是其特征之一,一般来说不能测距的无线电设备都不叫雷达。
      只有在反辐射导弹中,有时把它的导引头称为被动雷达导引头。它只接收敌方雷达发射的电波信号,自己不发射信号。对于导弹制导来说,距离并不重要。

    下***

    2019-03-02 20:03:54

  • 2019-03-02 19:44:22
  •   根据军事大百科的解释,相控阵雷达是 利用电子技术控制阵列天线各辐射单元的馈电相位,从而使波束指向快速变化的雷达。它是电扫描雷达中的一种。
      相控阵雷达的核心是天线阵列,上面排列了大量的辐射器。如果各辐射器发射的信号相位相同,那么信号叠加后,最大能量的方向就是天线阵面的法线方向。
      如果左边辐射器发射的信号相位早一点点,右边的晚一点点,那么它们的信号叠加后,最大能量的方向就会向右偏。精确控制它们的相位差,就能控制这个最大能量的方向了。   与普通的机械扫描天线雷达相比,相控阵雷达的波束指向快得多,数据率高,因此可以在大范围内搜索、跟踪多个目标。
         只接收回波,不发射无线电信号的电子设备,严格来说不是雷达,而是无线电测向装置,属于电子侦察设备的一种。南联盟使用的维拉就不是雷达,专业杂志称其为“被动监视系统”。雷达是“无线电探测与测距”的英文(radio detecting and ranging)简称,因此测距是其特征之一,一般来说不能测距的无线电设备都不叫雷达。
      只有在反辐射导弹中,有时把它的导引头称为被动雷达导引头。它只接收敌方雷达发射的电波信号,自己不发射信号。对于导弹制导来说,距离并不重要。 。

    m***

    2019-03-02 19:44:22

  • 2019-03-02 19:20:30
  •   机载有源相控阵雷达的发展水平以美国最为先进。在20世纪60年代末即研制出有604个单元的X波段有源阵列天线。在1988年到1991年完成了配装F22战斗机的AN/APG-77雷达的飞行试验,该雷达有2000个T/R组件,对雷达反射面积为1平方米的目标,探测距离设计要求为120—220KM。
      综合了探测、敌我识别、电子侦察和电子干扰等多种功能于一体,具有低截获概率(也就是说不易被对方雷达告警器发现)。可以说美国在机载有源相控阵火控雷达技术上已经比较成熟。除了APG-77雷达以外,美国还在原有的PD雷达上进行改进,换装相控阵天线,例如计划给F18E战斗机换装APG79雷达和给F15换装的APG63(V)3雷达等。
         除此之外,英、法、德三国联合研制机载固态多功能有源相控阵雷达,2001年已经完成具有1200个T/R组件的全尺寸样机的试验工作,但是离实用化还有一定的距离。   前苏联在八十年代初即研制出无源相控阵雷达,装备于米格31战斗机上,搜索距离200千米,对战斗机的跟踪距离达到90千米以上,可以同时跟踪10个目标并攻击其中的4个,这在当时已经是比较先进的了。
      目前俄罗斯正在努力发展有源相控阵雷达,但离实用化也有很大的距离。   目前世界上另一种装机实用化的有源相控阵雷达为日本F-2战斗机所采用的火控雷达,这反映了日本在电子工业上的技术实力。该雷达包含800个T/R组件,公开的探测距离为80KM(中等战斗机目标)。
      如果这个数据属实的话,则说明日本虽然在半导体生产技术上比较先进,但是在雷达系统设计上的能力仍嫌不足。   我国从六十年代开始即开展相控阵技术的研究,并于七十年代研制成功7010大型远程相控阵雷达,曾出色的完成了观测美国天空试验室和苏联核动力卫星殒落任务,引起世界重视(相关资料可查阅中国科学技术协会网站文章)。
      在九十年代又研制出YLC-2全固态相控阵远程警戒雷达(第二届中国国际国防电子展览会上展出)。这些成果都反映了我国在相控阵雷达研制上的进步。不过,相对于一些陆基和舰载的大型雷达来说,机载相控阵雷达的技术难度要大得多,主要难度又集中在小体积T/R组件的研制上。
      据介绍,607所和电子部14所在机载相控阵雷达的研制上处于国内领先地位,目前,相控阵雷达的数据处理部分已经比较成熟,但是在T/R组件的生产,尤其是成本控制上仍然有相当大的差距。据顾诵芬院士在前不久的介绍,国内目前单个T/R组件的生产成本要达到数万人民币,这样,光雷达天线的造价就已经是天价了,而美国目前已经将T/R组件的生产成本控制在四五百美元以下,因此我们的差距还是相当大的。
      对比美国的发展历程,我们要研制出AN/APG-77级别的雷达,可能要到2010年以后。相对来说,无源相控阵雷达的技术难度要小得多,因此在研制出实用的有源相控阵雷达之前,完全有可能采用无源相控阵雷达作为过渡产品。而且,即使有源相控阵雷达研制成功以后,无源相控阵雷达作为一种低端产品,仍然具有很大的使用价值。
         我国在航空电子产品上起步晚,发展慢,一度和西方先进国家的差距拉得非常大。在20世纪90年代之后我们奋起直追,取得了很大的进步。到目前为止,我国的机载火控系统经过四个阶段的发展:   1、 70年代研制的系列瞄准具,装备在我国早期的战斗机上   2、 80年代研制的平视显示器火控系统已经装备部队   3、 在国内七五、八五预研的基础上,研制了具有第三代战斗机水平的综合火控系统,被新研制的飞机普遍采用   4、 从九五开始的基于“宝石柱”系统构型的新一代综合武器火控系统的预先研究,主要为下一代战斗机火控系统进行技术储备。
         在十五期间,我国将进行针对世界第四代战斗机火控技术开展重点研究,其中有源相控阵雷达将是第四代战斗机火控系统的技术基础。对比近期中国国防工业各个领域的许多重大进步,完全有理由相信我们的科研人员,能在不久的将来研制出具有世界先进水平的战斗机雷达。
      

    孔***

    2019-03-02 19:20:30

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