空基有源相控阵雷达
有源相控阵雷达发展概况及应用
达性 能 .二 维 相 位 扫 描 的 三 坐标 雷达 采 用 了 固 态有 源相 控 阵
1 有源相控 阵雷达发展概 况
.
有 源相 控 阵 雷达 天 线 阵 面 的每 个 天线 单 元 中均 舍 有 源 电 路, 发 射/ 接 收组 件 ( T / R组件 ) 是 有源相控阵雷达的关键部件 ,
有 源 相控 阵雷达发展 概 况及 应 用
高 燕 ( 西安职业技术学院, 陕西 西安 7 1 0 0 7 7 )
【 摘 要】 雷达是集 中现代 电子 科技的 s g T - - 系统 , 相控阵雷达作为一种高性 能雷达 , 用于各种战略、 战术 雷达 的制造与使 用。本文介绍 了基于
行、 列 方式馈 电的有源平面相 控阵天线原理设计 的电子扫描雷达 , 并对其 应用做 了相 关介绍。
元 可 以是 固 态 r / R 组 件 .使 相 控 阵 雷达 天 线 变 为有 源相 控 阵
天 线 。有 源相 控 阵 雷达 作 为 相 控 阵 雷达 的一 个 核 心 领 域 被 广
泛使 用 。
( 水平 方向) 机械扫描 、 仰 角( 垂直方 向) 电 扫 描 的一 维 相 位 扫 描 雷达 . 以 此 获取 目标 的距 离 、 方 向和 高度 信 息 。 为 了提 高 雷
达 一 个 重 要研 究 方 向 . 被 用 于各 种 战 略 、 战术雷达 , 如制导 、 战
均功率约 8 0 W。 采 用 有 源相 控 阵天 线 模 式 , 利 用 空 间功 率 合 成 场炮位侦查等。 随 着 计 算机 技 术 、 数模 混合 集成 电路 技 术 及 微 方 式 . 实现 发 射机 总 输 出峰 值 功 率 3 2 MW 、 平均功率 4 0 0 k W 波移 相 技 术 的 快 速 发 展 ,有 源 相 控 阵 技 术 具 有 多 目标 、 远 距
有源相控阵雷达原理
有源相控阵雷达原理有源相控阵雷达(Active Electronically Scanned Array,AESA)是一种先进的雷达技术,它采用了相控阵天线和主动相控技术,具有较高的抗干扰能力和快速目标搜索、跟踪能力。
相比传统的机械扫描雷达,有源相控阵雷达具有更快的响应速度和更灵活的目标探测能力,因此在现代军事应用中得到了广泛的应用。
有源相控阵雷达的原理基于相控阵天线和主动相控技术。
相控阵天线是由大量的单元阵列组成的,每个单元阵列都可以独立控制,通过改变每个单元阵列的相位和幅度,可以实现对雷达波束的灵活控制。
而主动相控技术则是通过对每个单元阵列的相位和幅度进行实时调控,以实现对雷达波束的实时调整和目标跟踪。
这种灵活的波束控制能力使得有源相控阵雷达可以快速地对多个目标进行跟踪和搜索,极大地提高了雷达的性能和效率。
有源相控阵雷达的原理还体现在其发射和接收的方式上。
传统的雷达通常采用单一的天线进行发射和接收,而有源相控阵雷达则采用了多个单元阵列,可以实现多波束的同时发射和接收。
这种多波束的发射和接收方式可以大大提高雷达的搜索速度和目标跟踪能力,同时也增强了雷达的抗干扰能力和隐身目标的探测能力。
除此之外,有源相控阵雷达还采用了先进的信号处理和数据处理技术。
相控阵天线可以实现对雷达波束的快速调整,同时也可以实现对雷达信号的实时处理和分析。
这种高效的信号处理和数据处理技术使得有源相控阵雷达可以实现对多个目标的快速跟踪和搜索,同时也可以实现对复杂环境下的抗干扰和隐身目标的探测。
总的来说,有源相控阵雷达的原理基于相控阵天线和主动相控技术,通过灵活的波束控制、多波束发射和接收以及先进的信号处理和数据处理技术,实现了对多个目标的快速跟踪和搜索,具有较高的抗干扰能力和快速响应的特点。
在现代军事应用中,有源相控阵雷达已经成为了主流的雷达技术,其在提高雷达性能和效率方面发挥着重要的作用。
有源相控阵雷达引领世界战斗机新一轮的升级革命
有源相控阵雷达技术并非刚刚问世,这项技术起源上世纪60年代源起,但到上世纪末才逐步发展成熟达到装机实用的标准。F-22战斗机成为世界上第一种将有源相控阵雷达装机的战斗机。
是否装有AESA雷达,已经成为衡量第四代战斗机的一个重要标准。就好象脉冲多普勒雷达是否装机是衡量第三代战斗机的标准一样。
和现在大量使用的脉冲多普勒雷达相比,AESA雷达由于采用数量众多的T/R模块,而且采用电扫描方式,所以波束指向非常灵活、迅速,;一个雷达可同时形成多个独立波束,同时实现搜索、识别、跟踪、制导、无源探测等多种功能;多目标接战能力强,能同时监视、跟踪多个目标;抗干扰性能好。另外,相控阵雷达的可靠性高,即使少量T/R模块失效仍能正常工作。不过,相控阵雷达设备复杂、造价昂贵,且波束扫描范围有限,最大扫描角为90°到120°。
Hale Waihona Puke 区别有源和无源相控阵雷达,主要在于有源相控阵雷达的每一个辐射器,都是一个发射/接收模块,每一个辐射器都自己产生和接收电波。而无源相控阵雷达只有一个中央发射机和接收机,发射的能量由计算机分配到天线上的每一个辐射器。
和多普勒雷达相比,相控阵雷达具有诸多的优点:
首先是射频功率效率高,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。
法国作为西欧一个重要的航空大国,一直在航空武器研制上保持着独立自主的政策。法国泰利斯公司为“阵风”战斗机研制的RBE2 有源相控阵(AESA)雷达,已经于2007年第一季度装机“幻影”2000战斗机,并进行了一系列的飞行试验之后。目前,该雷达已经进入最后研制阶段。RBE2 雷达提高了对小目标的探测距离以及改进了合成孔径雷达(SAR)的性能。这种雷达的批量生产将在2010年底开始。
有源相控阵雷达在预警机上的应用及发展趋势
有源相控阵雷达在预警机上的应用及发展趋势3072007035 余鹏作为预警机的主要探测手段,预警机载雷达在单脉冲、数字式信号和数据处理、脉冲压缩、合成孔径以及脉冲多普勒等技术上已经取得较大的发展,然而随着未来战场环境的日益复杂化对抗和反对抗、干扰和反干扰技术的不断升级,预警机雷达面临的挑战也日渐严峻。
只有在技术上不断发展才能够适应未来战争需求。
有源相控阵技术建立在天线阵列技术、信号和数据处理技术以及微电子技术等多学科综合成果的基础上,是近年来正在发展的雷达新技术,将对预警机载雷达的发展带来深刻又广泛的影响。
1 有源相控阵雷达有源相控阵雷达采用分布式发射机,即天线是由许多辐射单元排成阵列形式构成的,且在天线阵面上的每个或数个辐射单元后面均接有固态收发组件。
由于天线阵面上存在着数千个直接向空间辐射能量的功率源器件,所以称为有源相控阵雷达。
1. 1 有源相控阵雷达的特点有源相控阵是按一定规律控制各个辐射单元的相位差,利用电磁波的干涉现象控制波束的方向。
由于相控阵雷达波束的方向是通过对每个辐射单元上信号的相对相位的改变进行电子控制而实现的,因而天线不用机械转动,只通过改变天线各辐射单元的相位差,就能实现波束在空间的扫描。
相对于一般机械扫描雷达和无源相控阵雷达,有源相控阵雷达具有以下特点:(1)能对付多目标。
相控阵雷达利用电子扫描的灵活性、快速性和按时分割或多波束原理,可实现边搜索边跟踪工作方式。
通过电信号控制波束,可以实现瞬间捷变,在探测的同时进行目标识别、电子侦察甚至电子干扰等,适用于多目标、多方向、多层次空袭的作战环境。
(2)系统功率效率高。
机械扫描的雷达,发射机产生的射频功率由馈线网络送到天线阵面辐射出去,这个过程中的损耗较大,而有源相控阵雷达直接由天线阵元发射和接收射频信号,经过的路程短,功率损耗低,可以增大雷达的发射功率。
(3)功能多,机动性强。
有源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。
有源相控阵雷达的发展
有源相控阵雷达的发展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)。
有源相控阵雷达原理
有源相控阵雷达原理相控阵雷达是一种使用多个天线单元来产生波束扫描并形成方向图的新型雷达技术。
其中有源相控阵雷达利用天线单元中的光源、光电传感器和信号处理器来实现波束扫描和控制。
其原理基于两个主要的因素:相位控制和干涉。
本文将详细介绍有源相控阵雷达的原理。
一、原理概述相控阵雷达系统由许多小型天线组成。
它持续地改变每个天线单元的相位和振幅,以使扫描波束在空间中旋转和扇形地向外扩展。
系统中的所有天线单元按照确定的几何方式排列,就可以组成一个阵列。
通过改变每个天线的相位和振幅,可以在各个空间方向上创建一个梳状的波纹状的阵列,并通过将不同的相位和振幅施加到阵列的不同单元中,产生可控向某一方向的波束。
有源相控阵雷达包括天线单元和信号处理器两个主要部分。
天线单元中的光源负责产生微波信号,光电传感器用于接收信号,并将其转化为电信号。
信号处理器负责分析电信号,对波束进行扫描和控制。
通过不同的信号处理算法,相控阵雷达可以实现距离测量、距离速度特征提取、目标探测等功能。
相控阵雷达最重要的特征是其波束扫描能力。
基于天线阵列的干涉原理,相位差控制不同天线之间发射出的电磁波的相位,从而能够控制波束的方向和宽度,实现扫描。
二、原理详解1.波束扫描原理有源相控阵雷达发射电磁波是通过天线单元阵列中的各单元以不同的相位和振幅同时发射。
在到达目标处的反射波达到不同天线时,由于不同天线之间的时间和相位差别,因此反射波的相位和振幅也不同,这就产生了一种几何干涉的效应。
干涉的结果就是,在某个特定方向上的反射波的相位和振幅被放大,而在其他方向上的反射波则被相互抵消。
因此可以实现向某个特定方向上发射一定角度的电磁波,而其余方向则几乎没有发射。
由于天线组织成的阵列具有波束扫描能力,其能够跟随目标扫描方向,并在相应方向上发射束式波,从而获得高方位分辨率。
波束宽度是相控阵雷达的另一个重要原理。
较短的阵列长度具有较高的方向分辨率,但会导致波束宽度增大, 阵列长度较长,则会减小波束宽度,但相应的方向分辨率会变低。
“甲虫-AE”有源相控阵雷达简介
“甲虫-AE”有源相控阵雷达主要用于装备俄最新式的米格-35战斗机。
据介绍,装备该型雷达可显著提升战机的作战能力。
此前进行的飞行测试显示,装备“甲虫-AE”后的米格-35对一般空中目标的探测距离不少于250-300千米,而且对隐形目标也具有较好的探测能力。
“法扎特隆无线电制造科学研究所”公司介绍说,“甲虫-AE”的探测距离要明显大于现役第四代战机的雷达。
此外,该雷达凭借其出色的合成孔径能力还能够绘制较高精度的地图。
“甲虫-AE”不但能分辨移动目标,而且还能通过二次识别确定出它们的准确型号,尤其是,它能够确定出一个集群目标中单个目标的数量。
RQ-4B全球鹰Block 40无人机(UAV)东方网3月12日消息:据周三宣布的一份价值2450万美元的合同,诺斯罗普·格鲁门公司航空系统部门将与雷神公司空间机载系统部门合作,联合开发和安装一种先进空对空和空对地雷达系统,用于诺·格公司的RQ-4B全球鹰Block 40无人机(UAV)。
位于马萨诸塞州汉斯科姆空军基地的美国空军电子系统中心要求诺·格公司和雷神公司开发并演示用于全球鹰Block 40无人机的“多平台雷达技术嵌入项目(MP-RTIP)”技术。
MP-RTIP项目正在开发一种模块化有源电子扫描阵列(AESA)雷达系统,可扩展应用于不同类型飞机,尤其是“全球鹰”无人机和“联合监视目标攻击雷达系统(Joint STARS)”飞机。
雷神公司空间机载系统部门是MP-RTIP项目的主要分包商,负责雷达系统的硬件开发。
正在生产的MP-RTIP系统基于诺·格公司以前开发的雷达技术,包括空军E-8联合星飞机和现有的“全球鹰”雷达。
(工业和信息化部电子科学技术情报研究所陈皓)“鹞鹰”无人机近日,中航工业自主研制的“鹞鹰”无人机首次成功实现了高精度全极化合成孔径雷达和高光谱光学载荷双装载科学试验飞行!该试验飞行历经4小时30分,标志着国家“863计划”地球观测与导航技术领域“无人机遥感载荷综合验证系统”重点项目取得了重大突破!攻克了无人机实现双装载遥感飞行技术难题,第一次成功实现了高精度、多载荷、同平台遥感成像,获取了有重要科研价值的数据!由中科院光电研究院牵总,北京信息技术研究所、中航贵州飞机有限责任公司等多家单位参与的“863计划”地球观测与导航技术领域“无人机遥感载荷综合验证系统”重点项目,旨在通过开展遥感载荷性能指标综合飞行验证关键技术研究,建成我国无人机遥感载荷综合验证系统,实现无人机民用遥感系统技术工程性突破,拓展无人机技术的应用领域,与有人航空遥感形成互补的完整体系,促进我国遥感技术及其应用的产业化发展。
国产机载有源相控阵火控雷达
机载有源相控阵火控雷达-AESA是机载雷达的发展方向,图为美国AN/APG-79雷达,注意其天线呈仰角安装近日,有新闻报道中航雷电院张昆辉同志的先进事迹,其中提到张院长从“2001年开始着手相控阵雷达的研发,2008年完成飞机验证试飞,雷电院向部队机关和集团公司做了汇报,在军方引起了强烈反响,并受到军方各级领导的高度关注。
空军景文春副司令专程到无锡了解情况、听完汇报后说:“当初×代机立项时,我有两点担忧,一是发动机问题,二是相控阵雷达问题。
今天看来,雷达问题已经解决了,我们已经有了自己的相控阵雷达”。
空军首长和空装首长的关注,给了雷电院极大鼓舞和鞭策。
该项目在完成它机验证试飞后,原国防科工委在北京组织召开了成果鉴定会,与会专家在认真了解试飞情况后给与了高度评价:“相控阵雷达研制,开创了国内机载火控雷达的新纪元,填补了国内X波段相控阵火控雷达的空白,为我国×代机的研制打下了坚实基础,标志着我国第×代战斗机提升战斗力的时机已经到来”。
此项目还荣获该年度国家国防科技成果一等奖。
“字里行间,透露出国家和空军对该型雷达的重视,从空军首长的话和国防科工委专家组的话分析;该雷达应试是X波段有源相控阵雷达,既可以用于正在研制的我国第四代战斗机配套,也可以用于现役的第三代战机的升级。
其意义非凡,是建国60周年收获的又一大喜讯。
AESA除了用于新机、新雷达外,还可用于现役飞机和雷达的升级,图为美国的AN/APG-63V2,其用AESA替代了原来的机械扫描天线(下图)我们知道二战一个重要的发明就是雷达的运用,1935年为了对付德国的潜艇,英国开始研制机载雷达-空海搜索雷达,1937年该机进行首次试验,1939年装备部队,1940年英国人发明了磁控管,为研制微波机载雷达打下了技术基础,由于当时英国经济技术实力已经衰落,因此将这个技术转让给了美国,美国麻省理工学院福射试验室很快在其基础上研制了厘米波机载雷达SCR-520,并在其基础上研制了机载火控达雷达SCR-720,不过这个时候机载火控雷达还不是真正意义上或者说功能完善的雷达,它只能测距,所以也被称之为雷达测距器,50年代随着电子技术的发展,出现了能进行天线扫描和角度跟踪的单脉冲雷达,虽然这些雷达在功能比早期的测距器有很大的提高,但其仍旧有一个比较大的缺点就是没有下视能力,也就对低空和近地目标的探测能力差。
相控阵雷达
分类
相控阵雷达分为有源和无源两类。其实,有源和无源相控阵雷达的天线阵基本相同,二者的主要区别在于发 射/接收单元的多少。
20世纪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 A N / T P N - 2 5 、 日 本 的 N P M - 5 1 0 和 J / N P Q - P 7 、 意 大 利 的 R AT- 3 1 S 、 德 国 的 K R - 7 5 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。
俄罗斯的“顿河”有源雷达有源相控阵雷达最大的难点在于发射/接收单元的制造上,相对来说,无源相控阵 雷达的技术难度要小得多。无源相控阵雷达在功率、效率、波束控制及可靠性等方面不如有源相控阵雷达,但是 在功能上却明显优于普通机械扫描雷达,不失为一种较好的折中方案。因此在研制出实用的有源相控阵雷达之前, 完全可以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相 控阵雷达家族的一种低端产品,仍具有很大的实用价值。
1.导弹靶场。导弹靶场分为两个部分,即上靶场和下靶场,上靶场也被称为发射区或者首区,下靶场也叫做 再入区或者是落区、着弹区。导弹的上靶场是对导弹进行发射的场所。它的主要任务就是监视导弹的飞行轨道是 否是预设轨道,是确认靶场安全的依据,并且对新型的导弹在飞行过程中出现的各种物理现象提供数据。导弹的 下靶场,主要是对导弹目标的特性以及反导武器的系统进行测量和鉴定的场所。
雷达工作原理及相控阵雷达工作原理
雷达的工作原理雷达(radar)原是“无线电探测与定位”的英文缩写。
雷达的基本任务是探测感兴趣的目标,测定有关目标的距离、方问、速度等状态参数。
雷达主要由天线、发射机、接收机(包括信号处理机)和显示器等部分组成。
雷达发射机产生足够的电磁能量,经过收发转换开关传送给天线。
天线将这些电磁能量辐射至大气中,集中在某一个很窄的方向上形成波束,向前传播。
电磁波遇到波束内的目标后,将沿着各个方向产生反射,其中的一部分电磁能量反射回雷达的方向,被雷达天线获取。
天线获取的能量经过收发转换开关送到接收机,形成雷达的回波信号。
由于在传播过程中电磁波会随着传播距离而衰减,雷达回波信号非常微弱,几乎被噪声所淹没。
接收机放大微弱的回波信号,经过信号处理机处理,提取出包含在回波中的信息,送到显示器,显示出目标的距离、方向、速度等。
为了测定目标的距离,雷达准确测量从电磁波发射时刻到接收到回波时刻的延迟时间,这个延迟时间是电磁波从发射机到目标,再由目标返回雷达接收机的传播时间。
根据电磁波的传播速度,可以确定目标的距离公式为:S=CT/2 其中S为目标距离,T为电磁波从雷达发射出去到接收到目标回波的时间,C为光速雷达测定目标的方向是利用天线的方向性来实现的。
通过机械和电气上的组合作用,雷达把天线的小事指向雷达要探测的方向,一旦发现目标,雷达读出些时天线小事的指向角,就是目标的方向角。
两坐标雷达只能测定目标的方位角,三坐标雷达可以测定方位角和俯仰角。
测定目标的运动速度是雷达的一个重要功能,雷达测速利用了物理学中的多普勒原理:当目标和雷达之间存在着相对位置运动时,目标回波的频率就会发生改变,频率的改变量称为多普勒频移,用于确定目标的相对径向速度,通常,具有测速能力的雷达,例如脉冲多普勒雷达,要比一般雷达复杂得多。
雷达的战术指标主要包括作用距离、威力范围、测距分辨力与精度、测角分辨力与精度、测速分辨力与精度、系统机动性等。
其中,作用距离是指雷达刚好能够可靠发现目标的距离。
相控阵雷达系统
揭秘预警机的相控阵雷达系统现代预警机除了装备有先进的机载远程监视雷达,通常还装有电子侦察、敌我识别,以及通信、导航、指挥控制和电子/通信对抗等多种电子设备。
它不但能及早发现和监视从各个空域入侵的空中和海面目标,还能对己方战斗机和其它武器设备进行引导和控制;不但是空中雷达站,更是空中指挥所,在多次现代战争中发挥着无以替代的作用,证明了自身重大价值,成为各国重点开发研制的尖端武器装备。
目前,美国、以色列、俄罗斯、瑞典和英国等国装备了自行研制的预警机,日本、法国、印度、沙特、希腊、澳大利亚和巴基斯坦则不惜重金从他国购买预警机,现役预警机总数已逾300架,型号逾20种……从而也成为广大军事爱好者关注的焦点之一。
在我们生活的大自然中,有很多生物,它们的眼睛并不相同。
例如,昆虫的眼睛和人类的眼睛就不一样。
昆虫的每只眼睛内部几乎都是由成千上万只六边形的小眼睛紧密排列组合而成,每只小眼睛又都自成体系,各自具有屈光系统和感觉细胞,而且都有视力。
这种奇特的小眼睛,动物学上叫做“复眼”。
蜻蜓的复眼,在昆虫界要算最大最多的,占整个头部的2/3,最多可达2.8万只左右,是一般昆虫的10倍。
这样它在空中捕捉小虫时,便能得心应手,百发百中,从不落空。
而人们常把雷达比作战争的眼睛。
实际上,就像生物的眼睛有很多类型一样,雷达作为战争的眼睛,也有很多种。
今天我们要介绍的有源相位控制阵列,简称有源相控阵,就像蜻蜓的眼睛,在所有种类的雷达里面,具有最好的“视力”。
那么,什么是相控阵?什么是有源?有源相控阵和蜻蜓的眼睛到底有什么相似之处?这就是我们今天的话题。
相位控制天线阵列——不靠天线旋转实现扫描在回答什么是相控阵之前,我们需要知道雷达的天线为什么要旋转。
我们看到一部雷达时首先看到的就是天线——个头又大又高的部分。
雷达作为战争的眼睛,用来看目标的实际上就是天线。
大部分雷达,特别是早期的雷达,天线都是需要旋转的,天线要旋转的根本原因是天线的视野不是“广角”的,为了使所有方向上的飞机都能“天网恢恢、疏而不漏”,就要让天线转起来,就像人的眼睛只能看到前方,如果想看到自己两侧和身后的东西,就必须转身一样。
有源相控阵雷达和无源相控阵雷达的工作原理
有源相控阵雷达和无源相控阵雷达的工作原理嗨,朋友们!今天咱们来聊聊雷达里特别酷的两种类型——有源相控阵雷达和无源相控阵雷达。
这就像是探索两个神秘的科技宝藏,可有意思啦。
先来说说无源相控阵雷达吧。
想象一下,无源相控阵雷达就像是一个指挥着很多小士兵(天线单元)的将军。
这个将军(雷达发射机)只有一个,它发出信号,就像将军下达命令一样。
然后呢,这些小士兵(天线单元)就负责接收反射回来的信号。
这些天线单元啊,它们都按照一定的规则排列着。
就好比是一群整齐站列的小卫士。
发射机发出的信号到达天线单元后,会被调整方向,这个调整方向的过程就像是在转动一面面小镜子,把信号朝着目标发射出去。
当信号碰到目标后反射回来,天线单元再把这些反射信号收集起来,传给雷达的接收系统。
这时候啊,雷达就可以根据反射信号的一些特性,比如强度、时间差等,来判断目标的位置、速度等信息。
不过呢,无源相控阵雷达也有它的小缺点。
因为只有一个发射机,就像一个人干活,有时候会有点忙不过来。
而且啊,如果发射机出了问题,那整个雷达就可能会受到很大的影响,就像将军病了,士兵们也会有点不知所措呢。
再来说说有源相控阵雷达。
这可就像是一个有很多小领导(有源收发组件)的大团队啦。
每个有源收发组件都像是一个小领导,它们既能发射信号,又能接收信号,厉害吧!这些小领导各自带着自己的小团队(天线单元)工作。
每一个有源收发组件都可以独立地控制自己发射的信号的强度、相位等参数。
这就好比每个小领导都可以按照自己的想法去指挥手下的士兵做事。
这样的好处可多啦。
比如说,可以同时对多个目标进行精确的探测和跟踪。
就像一群小领导各自负责一个任务,效率特别高。
而且啊,如果有一个或者几个有源收发组件出了问题,其他的还可以继续工作,就像一个团队里,即使有几个人请假了,其他人也能把工作撑起来。
我有个朋友啊,他刚开始接触雷达的时候,对有源相控阵雷达特别好奇。
他就问我:“这有源相控阵雷达咋就这么厉害呢?”我就跟他打了个比方。
机载有源相控阵雷达特征分析
机载有源相控阵雷达特征分析机载有源相控阵雷达(Active Electronically Scanned Array, AESA)是一种新一代雷达技术,其具有高性能和灵活性,广泛应用于军事和民用领域。
本文将对机载有源相控阵雷达的特征进行分析。
首先,机载有源相控阵雷达具有高性能的特点。
相比传统的雷达技术,有源相控阵雷达采用了先进的电子扫描技术,可以实现快速的扫描速度和高分辨率的目标探测能力。
其能够准确地定位和跟踪目标,并能提供高质量的目标信息,对于各种复杂的作战环境下的目标监测和识别起到了至关重要的作用。
其次,机载有源相控阵雷达具有灵活性强的特点。
相对于传统的机械扫描雷达,有源相控阵雷达无需机械扫描,而是通过控制阵列中的天线元件的相位和幅度来进行电子扫描。
这种灵活的扫描方式使得雷达能够快速切换不同的扫描模式和模式,适应不同的任务需求,并能够有效应对多目标跟踪和干扰抵抗等复杂作战环境。
此外,机载有源相控阵雷达还具备多功能的特点。
相比传统雷达,有源相控阵雷达可实现多种雷达功能,如目标、跟踪、识别、干扰抵抗等。
相控阵雷达能够通过改变波束形状和方向,实现不同的扫描和目标探测模式。
同时,机载有源相控阵雷达还可以与其他传感器和战斗系统进行集成,大大提高了整个系统的综合作战能力。
此外,机载有源相控阵雷达还具有隐身性能优异的特点。
相比传统雷达,相控阵雷达的整体结构更为紧凑,天线面积更小,发射功率更低,发射信号更难被敌方探测到。
同时,相控阵雷达还具备自适应调整的能力,能够根据环境变化和敌方干扰的情况,相应地调整工作参数,提高自身的干扰抵抗能力,进一步增强了雷达系统的隐身性能。
总之,机载有源相控阵雷达具有高性能、灵活性强、多功能、隐身性能优异等特点,是一种前沿的雷达技术。
随着雷达技术的不断发展和完善,机载有源相控阵雷达将在未来的军事和民用领域中发挥更为重要的作用。
同时,也需要继续加强对机载有源相控阵雷达的研究与应用,进一步提高其性能和适应性,以满足不断变化的作战需求。
机载多功能有源相控阵火控雷达集空中,地面,海面目标
机载多功能有源相控阵火控雷达集空中,地面,海面目标摘要:1.机载多功能有源相控阵火控雷达的概述2.雷达功能及技术特点3.雷达在军事领域的应用4.我国在机载雷达技术的发展现状与展望正文:随着现代战争信息化、网络化、智能化的发展,机载雷达作为航空武器系统的重要组成部分,其功能和性能对于战场胜负具有举足轻重的影响。
本文将对机载多功能有源相控阵火控雷达进行简要介绍,分析其功能及技术特点,并探讨在军事领域的应用以及我国在该领域的发展现状与展望。
一、机载多功能有源相控阵火控雷达的概述机载多功能有源相控阵火控雷达(Airborne Multifunction Active Phased Array Fire Control Radar,简称AMAPCFCR)是一种集空中、地面、海面目标探测、跟踪、识别和火控于一体的先进雷达系统。
它采用有源相控阵技术,具备高分辨率、高精度、抗干扰能力强等优点,可实现多种任务需求。
二、雷达功能及技术特点1.空中目标探测:机载多功能有源相控阵火控雷达可对高速、高机动性的空中目标进行精确探测和跟踪,为航空武器系统提供实时、准确的目标信息。
2.地面目标探测:雷达具备对地面目标进行探测、识别和分类的能力,可实时提供战场态势信息,支援对地攻击任务。
3.海面目标探测:通过海面波束扫描,雷达能够对海面目标进行探测和跟踪,为海上作战提供有力支持。
4.抗干扰能力:有源相控阵火控雷达采用多个独立通道,具备较强的抗干扰能力,可在复杂电磁环境中正常工作。
5.多功能火控:雷达可支持多种武器系统的火控需求,实现对多种目标、多种武器的协同控制。
6.集成化:机载多功能有源相控阵火控雷达采用模块化设计,系统集成度高,便于维护和升级。
三、雷达在军事领域的应用1.航空作战:机载多功能有源相控阵火控雷达可为战斗机、轰炸机等航空平台提供实时、准确的目标信息,提高作战效能。
2.预警指挥:雷达可实现对空、地、海多目标的情报收集和处理,为预警指挥系统提供数据支持。
有源相控阵雷达原理
有源相控阵雷达原理
相控阵雷达是一种利用阵列天线和相控技术进行目标检测和测距的雷达系统。
相控阵雷达通过发射并接收一系列窄束信号,并通过调整相位和振幅来控制每个窄束的发射和接收方向,从而实现对目标的准确定位和跟踪。
相控阵雷达系统由多个天线组成的阵列组成,每个天线被称为阵元。
阵列中的每个阵元都可以独立控制发射和接收信号的相位和振幅。
相控阵雷达通过调整阵元的相位差和振幅来产生一个或多个窄束,每个窄束的方向可以独立控制。
在雷达工作时,首先通过发射信号激励阵列中的每个阵元。
这些发射信号具有不同的相位和振幅,从而形成特定方向的窄束。
然后,这些发射窄束在空间中传播并与目标相互作用。
当发射窄束碰到目标时,一部分能量会被目标散射回来,并被接收天线阵列接收。
接收信号通过每个阵元的接收天线获取,并经过相应的放大和滤波处理。
然后,通过调整阵元的相位和振幅,对接收信号进行合成和组合。
这个过程类似于波束形成(Beamforming)操作,将接收到的信号聚焦到特定方向,从而提高雷达系统的灵敏度和分辨率。
通过对合成后的接收信号进行处理和分析,可以提取出目标的位置、速度和其他特征信息。
相控阵雷达系统可以通过动态调整发射和接收窄束的方向,实现对多个目标同时进行跟踪和探
测。
此外,相控阵雷达还具有快速扫描和快速响应的能力,适用于各种复杂环境下的目标探测和追踪任务。
漫话机载有源相控阵雷达
漫话机载有源相控阵雷达AESA(Active-electronically-scanned-array),一般称为有源相控阵雷达,这是一种公认的对未来空中作战有着革命性影响的新技术。
自上世纪80年代以来,伴随着电子工业日新月异的进展,机载雷达也越来越多的采用相控阵技术。
相对于采用平面缝隙阵列天线雷达而言,有源相控阵雷达具有非常明显的优势:在相同大小的面积上,相控阵天线可以集成上千个辐射阵元,每一个辐射单元都具有发射和接收电磁波的功能,同时使用电子控制系统改变相位来实现雷达波束的空间扫描。
这种原理具备快速波束控制能力,可以快速将波束在探测范围内的任意点转移,只需几毫秒的时间;而传统雷达依靠机械伺服系统俯仰转动实现波束扫描的方式,不仅耗费时间,由于机械构件转动时会产生雷达反射信号,不利于平台隐身。
同常规天线雷达比较而言,有源相控阵雷达中每个T/R组件中接收机直接和功率放大器相连,大大减小了干扰和噪声对有用信号的影响,从而将信号无误的传送到处理模块中。
各国发展概况正是由于有源相控阵雷达所具备的巨大技术优势,世界各主要军事强国纷纷投入大量资源进行开发,以确保在未来的空中作战中争取主动权,其中尤以美国为甚。
1998年,装有APG-63V2有源相控阵雷达的F-15C战斗机正式编入现役,标志着有源相控阵雷达战机的诞生。
但是其作为第一代型号技术还不成熟,系统重量过大,据传改装的F-15C不得不在机尾增加配重,这是一个很遗憾的地方。
在现代战机的设计中重量控制是非常重要的一个命题,气动外形确定以后,额外增加的重量会影响到整体气动性能。
这批F-15C部署在阿拉斯加埃尔门多夫空军基地,隶属于美国空军第3战术联队,相信白令海峡对面的俄军雷达兵经常会和它们发生亲密接触。
总体上看,美国有源相控阵雷达研制计划十分庞大,不仅在研战机会安装,大批现役战斗机也会分批改装。
按照五角大楼的计划,到2010财政年度,美军将会有200架以上的战机采用AESA技术。
有源相控阵雷达的优势
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2008-1-16 17:05
装备在F-22上的AN/APG-77雷达
诺斯鲁普.格鲁曼公司正在为个别平台发展第四代AESA雷达。AN/APG-77雷达已经于2006年1月开始装备在美空军/洛克希德.马丁公司F-22猛禽战机上服役。AN/APG-81雷达是为F-35"闪电II"战机设计,而AN/APG-80雷达是为F-16批次60战机设计。APG-81将引进一些新的系统,包括探测和跟踪固定和地面移动目标的系统。这是该雷达首次公布于世。
因此,有源相控阵雷达可以承受一定程度的故障,而不需要让飞机停飞或使整个雷达系统失去作战能力。此外,有源相控阵雷达使用模块化设计,使得其可以经常通过替换电晶体接收/传输模块来进行升级。
泰莱斯公司已经研发了RBE2 AESA雷达,一种装备在海军"阵风"战机上的多功能雷达。该雷达可以容纳有源相控阵雷达的前端。
有源相控阵雷达不仅可以发射雷达信号,它还可以用于执行非传统的情报、监视和侦察任务,以及电子攻击任务。例如,雷达的一些部件可以通过数据链波形的形式传输和接收信号,还可以应用高带宽数据链形式传输大量的数据。类似的技术可以用于电子攻击、干扰或欺骗敌军的电子系统。
以前系统使用的机械扫描系统很容易产生故障,从而使飞机处于停飞状态。而新的系统使用电晶体技术和电子扫描来替换机械扫描系统,并引进多种部件来替换以前系统的单道设计系统。
泰莱斯公司已经与UMS公司合作研发和生产微波T/R模块。UMS公司负责优化砷化镓模块构成雷达的天线。AESA设计使得雷达光束可以在垂直和水平面上进行电子扫描,从而使其超过传统雷达的扫描能力。这些系统使得雷达可以在对目标进行搜索的同时,向空对空导弹发出目标指令。AESA雷达的态势感知能力远远超过了传统雷达的能力。RBE2雷达使用电子扫描技术大幅度提升战机的低空渗透能力。同时雷达还可以提供高清晰度的地面成图模式。
anapg81有源相控阵雷达参数
题目:深度解析anapg81有源相控阵雷达参数1. 引言有源相控阵雷达是当前先进的雷达技术之一,其中anapg81有源相控阵雷达作为代表性产品,其技术参数的深度解析对于理解这一领域具有重要意义。
2. anapg81有源相控阵雷达的基本概念2.1 anapg81有源相控阵雷达的工作原理在深入探讨anapg81有源相控阵雷达参数之前,我们需要了解其基本工作原理。
anapg81有源相控阵雷达通过控制其中的大量天线单元,实现波束的灵活控制,从而实现指定方向的目标探测和跟踪。
2.2 anapg81有源相控阵雷达的结构组成anapg81有源相控阵雷达包含了大量的发射接收模块和相控阵天线单元,这些组成部分决定了其性能参数和技术特点。
3. anapg81有源相控阵雷达的关键参数3.1 辐射参数anapg81有源相控阵雷达的辐射参数是其性能评估的重要指标,包括雷达波束的宽度、辐射功率等。
3.2 探测性能对于有源相控阵雷达而言,其探测性能关乎到其在实际作战中的应用效果。
了解其最小探测距离、探测精度等参数对于评估其性能具有重要意义。
3.3 跟踪性能anapg81有源相控阵雷达在目标跟踪方面具有独特性能,其跟踪速度、跟踪精度等参数是评估其性能的重要指标。
4. 深入理解anapg81有源相控阵雷达参数的重要性4.1 技术发展趋势通过深入理解anapg81有源相控阵雷达的参数,可以帮助我们更好地把握当前雷达技术的发展趋势,为相关技术的研究和应用提供参考。
4.2 军事应用anapg81有源相控阵雷达作为军事领域中重要的探测设备,其参数的深入理解有助于提高战场情报的获取和军事目标的精确打击能力。
5. 我的个人观点与理解对于anapg81有源相控阵雷达的参数,我个人认为其性能参数不仅仅是技术参数,更蕴含着国防科技的发展、国家安全的重要战略保障等深刻意义。
在当前技术竞争日益激烈的国际环境下,对于anapg81有源相控阵雷达参数的深入研究和理解将成为我国国防科技领域具有重要战略优势的保障之一。
雷达工作原理及相控阵雷达工作原理
雷达的工作原理雷达(radar)原是“无线电探测与定位”的英文缩写。
雷达的基本任务是探测感兴趣的目标,测定有关目标的距离、方问、速度等状态参数。
雷达主要由天线、发射机、接收机(包括信号处理机)和显示器等部分组成。
雷达发射机产生足够的电磁能量,经过收发转换开关传送给天线。
天线将这些电磁能量辐射至大气中,集中在某一个很窄的方向上形成波束,向前传播。
电磁波遇到波束内的目标后,将沿着各个方向产生反射,其中的一部分电磁能量反射回雷达的方向,被雷达天线获取。
天线获取的能量经过收发转换开关送到接收机,形成雷达的回波信号。
由于在传播过程中电磁波会随着传播距离而衰减,雷达回波信号非常微弱,几乎被噪声所淹没。
接收机放大微弱的回波信号,经过信号处理机处理,提取出包含在回波中的信息,送到显示器,显示出目标的距离、方向、速度等。
为了测定目标的距离,雷达准确测量从电磁波发射时刻到接收到回波时刻的延迟时间,这个延迟时间是电磁波从发射机到目标,再由目标返回雷达接收机的传播时间。
根据电磁波的传播速度,可以确定目标的距离公式为:S=CT/2 其中S为目标距离,T为电磁波从雷达发射出去到接收到目标回波的时间,C为光速雷达测定目标的方向是利用天线的方向性来实现的。
通过机械和电气上的组合作用,雷达把天线的小事指向雷达要探测的方向,一旦发现目标,雷达读出些时天线小事的指向角,就是目标的方向角。
两坐标雷达只能测定目标的方位角,三坐标雷达可以测定方位角和俯仰角。
测定目标的运动速度是雷达的一个重要功能,雷达测速利用了物理学中的多普勒原理:当目标和雷达之间存在着相对位置运动时,目标回波的频率就会发生改变,频率的改变量称为多普勒频移,用于确定目标的相对径向速度,通常,具有测速能力的雷达,例如脉冲多普勒雷达,要比一般雷达复杂得多。
雷达的战术指标主要包括作用距离、威力范围、测距分辨力与精度、测角分辨力与精度、测速分辨力与精度、系统机动性等。
其中,作用距离是指雷达刚好能够可靠发现目标的距离。
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有源相控阵引领机载雷达进入新时代(组图) 2007年01月11日 15:07 《航空知识》杂志美空军地勤人员维护F-15C战机APG-63机载雷达受访人:南京航空航天大学信息科学与技术学院院长、中国工程院院士贲德采访人:本刊记者阚南从第二次世界大战期间诞生的第一部机载雷达,到今天装备在新型战斗机上的有源相控阵雷达,机载雷达已成为发展空战能力的重要技术装备,它的性能是否卓越往往比战机本身的性能更能决定空战的胜负。
贲德院士,长期从事雷达系统的研究设计与开发。
从20世纪60年代起,在相控阵雷达课题研究中,作为主要技术负责人之一,研制成功远程预警相控阵雷达,突破了当时属尖端技术的相控阵雷达体制,促进了雷达技术的进步。
从1985年起先后主持了机载PD火控雷达体制样机、全波形PD雷达的研制工作、机载相控阵火控雷达的研制工作,这些项目的研制成功及装备使用,大大提高了我国军用飞机的作战能力,并产生了巨大的社会和经济效益。
机载雷达70年记者:我们知道,机载雷达是安装在飞机上的各种雷达的总称,它已成为现代防空体系的重要组成部分。
请您给我们简单介绍一下机载雷达的发展历程。
贲德:世界上第一部机载雷达1937年诞生在英国,被应用于空/海监视,同时期也出现了用于空/空探测与定位截击雷达。
20世纪40年代,英国发明了磁控管,为机载雷达跨入微波波段创造了重要的条件,使雷达能在厘米波段工作。
英、美的国际合作使雷达技术与生产迅速取得成效。
美国在40年代研制成功了SCR-520、SCR-720等截击雷达。
50年代,雷达理论有了重大进展,单脉冲、相控阵、合成孔径、脉冲多普勒(PD)概念的提出,匹配滤波理论、检波统计理论的建立及脉冲压缩等新技术的出现为研制新型雷达奠定了理论基础。
1953年研制成功波马克导弹的高脉冲重复频率PD雷达导弹头,1959年研制成功NASSAR系统的机载单脉冲火控雷达。
60年代,栅控行波管在美国问世,微电子器件的出现和数字技术的进步,大大促进了机载雷达技术的进步,为机载雷达小型化起了重要作用。
不同型号的PD火控雷达研制工作同时开展,机载相控阵雷达的研制工作,也在深入进行,开展了MERA(微电子用于雷达)计划。
在此期间研制成功了AWG-9(安装于F-14战斗机)火控雷达。
70年代,研制成功多种PD火控雷达,APG-66(F-16)、APG-65(F-18)、APG-63(F-15)。
机载相控阵雷达领域进行了第二阶段工作,即开展了RASSR(可靠的机载固态雷达)计划,研制了具有1048个T/R组件的有源阵列,验证有源阵列的可靠性。
多功能和数字化是新一代火控雷达的特点。
80年代,PD火控雷达处于日臻成熟阶段,为F-16飞机研制成了更为先进的APG-68火控雷达。
另外,利用新器件和新技术改进了原有火控雷达,出现了APG-71(AWG-9的改进型),APG-70(APG-63的改进型)。
在机载相控阵雷达方面开展了SSPA(固态相控阵)计划,研制了一个2000单元的阵列,验证了功率效率和经济上的可行性。
90年代,成像技术在机载火控雷达中广泛应用,机载相控阵技术取得重大进展并进入实用和装备阶段。
从这个年代开始了机载航空电子系统综合化发展的新阶段。
其中F-22飞机最具代表性。
它装备了90年代研制成功的有源相控阵火控雷达APG-77,代表着机载火控雷达的发展方向。
同时在F-22上进行了“宝石柱”(PAVE PILLAR)计划,引出了综合航空电子设备概念。
归纳起来,国外机载火控雷达的发展大体上可分为四个阶段:测距机、脉冲雷达、脉冲多普勒雷达及相控阵雷达。
记者:那么,我国在这方面的发展情况又如何呢?贲德: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。
美空军F-16C战机上安装的AN-APG-68(V)9机载雷达记者:您刚才讲到,机载雷达目前发展的最高阶段是相控阵雷达。
什么是相控阵?贲德: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。
记者:目前国际上有一种说法,称有源相控阵雷达的研制带来了新世纪机载火控雷达的革命。
您如何看待?贲德:这要从有源相控阵雷达的发展谈起。
自20世纪50年代末相控阵雷达问世以来,相控阵雷达技术在地面雷达和舰载雷达中得到广泛应用。
但迟迟未能在机载雷达中应用,这主要是受体积重量的限制及器件性能和成本的制约。
美国早在1964年就开始了机载有源相控阵的研究工作,开展了微电子用于雷达(MERA)计划,研制了一个604单元的有源阵列。
一直到20世纪90年代,代表机载火控雷达发展方向的有源相控阵火控雷达APG-77才研制成功;在欧洲,英国、法国和德国在联合研制机载多功能固态阵列雷达(AMSAR),将用于法国的“阵风”战斗机和欧洲联合战斗机的研制计划中;另外,日本、俄罗斯和以色列也都在研制机载有源相控阵火控雷达。
记者:为什么这么多国家都纷纷投入到研制有源相控阵雷达的行列中来?它有哪些卓越的性能?贲德: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。
基于这些优点,所以我们可以说,有源相控阵雷达的研制标志着机载火控雷达进入了新时代。
记者:据了解,美国一直在研究有源相控阵雷达在未来战争中的作用,并且已经开始在新一代战斗机上安装该系统,而其他国家这方面的有关报道还没有看到。
贲德:由于有源相控阵雷达具有机械扫描雷达不可比拟的优越性,技术上一旦突破,立即就会被多种战斗机所采用。
目前,世界上只有美国将这一技术实用化。
APG-77装备F-22战斗机已投入使用,装备F-35的APG-81正在进行飞行试验,F-15C、F-16C/D和F/A-18E/F已从装备机械扫描雷达升级为装备有源相控阵雷达。
美军部分战机火控雷达演变情况(红色为有源相控阵雷达)70年代80年代90年代当前F-15C APG-63 APG-70 APG-63(V)2F-16C/D APG-68 APG-80F/A-18E/F APG-65 APG-73 APG-79F-22 APG-77F-35 APG-81有源相控阵雷达开辟了机载火控雷达的新时代。
作为21世纪的新一代装备,它们将被大量生产。
2007年01月11日 15:07 《航空知识》杂志美空军F-15C战机安装的APG-70机载雷达美国计划生产情况采用有源相控阵火控雷达后,目标探测性能、目标容量、可靠性都大为提高。
以F/A-18飞机的火控雷达为例,APG-79与APG-73相比,对空中目标的探测距离前者为后者的3倍,探测和跟踪的目标数量为2倍,可靠性为5倍,而工作和维护成本仅为40%。