第六章 相控阵雷达

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☺ AN/APG80主动电扫雷达功能展示
☺ 据俄通社-塔斯社报道,俄罗斯“米格”飞机制造公司日前宣布,一架配备有 “甲虫-AE”有源相控阵雷达的米格-35战斗机将首次亮相于明年二月初举行的 印度国际航展。
一、相控阵雷达概述
俄罗斯新型有源相控(AESA)阵雷达天线
一、相控阵雷达概述
二、相控阵雷达---工作原理
☺ 双基地雷达 发射机和接收机是分离,该目标截面积不仅是目 标尺寸、形状、入射方向等的函数,而且还是双 基地角β(目标-发射机方向与目标-接收机方向 间的夹角)的函数
四、雷达目标特性--雷达截面积
杂波特性
☺ 地杂波的雷达截面积
σ = σ s = σ 1 cτ Rθ sec Φ
0
02
☺ 海杂波的雷达截面积
四、陆基战场侦察雷达
工作原理 多采用连续波(轻小型) 也利用多普勒效应采用脉冲或脉冲多普勒体制 用调频连续波或脉冲时延对目标测距 天线扇扫完成目标方位角测量
☺ 工作原理: 1. 天线不动,波束在几个微妙内转动一圈 2. 利用干涉实现相位控制
二、相控阵雷达---工作原理
相控:指天线的辐射无线电的相位可以控制 阵 :成百上千个辐射元很有规律,整整齐齐按行
列排列着
二、相控阵雷达---工作原理
每个辐射元有一个移相器和它连接,每个移相器
可控制辐射元发射出来的无线电波的相位,只要 根据需要改变各移相器的移相相位,各个辐射元 发射出来的无线电波叠加在一起就会形成一个指 向可变的波束。
一、相控阵雷达概述
☺ 洲际导弹的出现对雷达提出两个要求: ☺ 作用距离要远,能发现和测量5000公里以外的导弹 ☺ 天线波速要扫描得快,能跟踪速度为音速20倍的导弹
(雷达是天线和波束一起转的,天线直径达30m重达几 百吨,惯性很大,旋转起来很不灵活,天线转一圈要几 秒钟)
一、相控阵雷达概述
AN/FPS-85雷达是—部由计算机控制的大型空间探测多功能相控 阵雷达,建于20世纪60年代。该雷达主要用于空间目标(卫星等)的 探测,完成空间目标的探测、跟踪、识别和编目,也兼负对潜射弹 道导弹的预警,同时也是弹道导弹防御系统中最重要的目标信息提 示源。它对空间目标的探测距离可达5600km乃至7000km。雷达的峰 值功率达32MW.平均功率为400kw,脉冲重复频率为25—30Hz。
目标建模,用电磁场的解析技术或数值技术可 以求取目标在平面波照射下的散射场,进而求 其截面积。 2. 实验测量 要使目标受均匀平面波的照射,且需在变化的 雷达频率下对拟定的计算进行测试,
四、雷达目标特性--雷达截面积
☺ 雷达频率加倍,RCห้องสมุดไป่ตู้增加四倍 ☺ 当目标的长度为雷达波长的一半时,RCS很大,
一、相控阵雷达概述
美国空军为获取前苏联向堪察加半岛和太平洋发射洲 际弹道导弹的试验数据,以及为空间目标探测和跟 踪、弹道导弹早期顶替而提出的一项雷达工程研制计 划。1973年开始由雷声公司进行研制,1977年投入工 作。设置于离前苏联大约500km的谢米亚岛上。它是 构成美国Space Track系统中的关键雷达设备,采用了 多项先进相控阵雷达技术。
一、防空火控雷达
荷兰 京燕 ☺ 系统特点 ☺ 组成 中国 702
一、防空火控雷达
技术要求 ☺ 精度高 ☺ 与电光系统结合 ☺ 快速反应能力 ☺ 高的电子反对抗要求 ☺ 可靠性好
一、防空火控雷达
发展趋势: 1. 发展低截获概率雷达技术 2. 雷达信号多维处理技术 3. 发展雷达反隐身技术 4. 双/多基地雷达 5. 有源相控阵雷达 6. 发展先进的机内检测技术和雷达模块技术,提
技术特征 1. 发展低截获概率(LPI)雷达技术 2. 有源相控阵雷达 3. 双/多基地雷达 4. 雷达数字技术 5. 边搜索边跟踪(TWS)技术
三、炮位侦察校射雷达
发展趋势 ☺ 增大作用距离 ☺ 改善机动性 ☺ 提高抗干扰能力
四、陆基战场侦察雷达
雷达架设方式 三角架 架设在轻型战车上 升降式天线座 小型轻便式也可由单兵手执工作
σ = σ s = σ cτθ sec Φ
0
0
☺ 气象杂波的雷达截面积
n
η = ∑σk i =1
四、雷达目标特性--性能参数
☺ 探测范围 ☺ 分辨力 ☺ 数据率 ☺ 抗干扰能力
五、雷达的技术参数
☺ 工作频率及工作带宽 ☺ 发射功率 ☺ 天线的波束形状、增益和扫描方式 ☺ 接收机的灵敏度
六、雷达的弱点
最易被RADAR探测到。
四、雷达目标特性--雷达截面积
☺ 简单目标的雷达截面积 金属球体具有各向对称的结构,其后向截面积值 是各向均匀分布的;非球的简单形体目标,如面 积为A的平板,等边长a的三角形反射器长为L的 圆柱体和椭球等,其主要方向上的散射截面积均 能表示为其几何尺寸的式子
四、雷达目标特性--雷达截面积
二、低空目标指示雷达
发展趋势: ☺ 新技术、新体制的采用 ☺ 采用气球或飞艇作为平台增加天线架设高度 ☺ 多基地雷达与雷达组网
三、炮位侦察校射雷达
功能和基本原理 ☺ 用来确定发射阵地时,利用弹道曲线求出发射位
置 ☺ 用于己方火力校正时,外推出炮弹的弹着点,判
断其是否命中目标,否则及时修正
三、炮位侦察校射雷达
☺ 机载相控阵雷达天线形状 1. 针状波束 :机载火控系统中的跟踪雷达空对空
制导导弹,要求波束宽度细窄保证角度分辨能 力和一定的抗干扰区 2. 余割平方波束 (圆锥体):用于测高地图和地物 测绘或者空对地制导方面 3. 扇形波束:气象探测,飞行控制与导航方面,并 在民用雷达有广泛应用
四、雷达目标特性--雷达截面积
相控阵雷达又分为有源(主动)和无源(被
动)两类
☺ 无源相控阵雷达仅有一个中央发射机和一个接收 机,发射机产生的高频能量经计算机自动分配给 天线阵的各个辐射器,目标反射信号经接收机统 一放大(这一点与普通雷达区别不大)。
☺ 有源相控阵雷达的每个辐射器都配装有一个发射 /接收组件,每一个组件都能自己产生、接收电 磁波,因此在频宽、信号处理和冗度设计上都比 无源相控阵雷达具有较大的优势。正因为如此, 也使得有源相控阵雷达的造价昂贵,工程化难度 加大。但有源相控阵雷达在功能上有独特优点, 大有取代无源相控阵雷达的趋势。
第六章 相控阵雷达
一、相控阵雷达概述
☺ 洲际导弹是指射程在8000千米以上的导弹。是战略核武器的 重要组成部分。拥有这种导弹的国家,不必远涉重洋就能直 接对敌国实施战略性攻击。
☺ 洲际弹道导弹通常采用惯性制导或复合制导,携带核装药单 弹头或多弹头。它具有推力大,飞行速度快,射程远,命中 精度高,威力大等优点。
二、相控阵雷达---工作原理
移相器:质量/数字计算机控制 是雷达技术、计算机和自动控制结合的产物
二、相控阵雷达---工作原理
二、相控阵雷达---工作原理
☺ 每组波频率一样,幅度一样,两个波的相位差可 自0到360变动,在雷达相控阵天线种用成千上百 个天线元辐射波相叠加,只要各个移相器相位控 制得对,可使形成的总的波束在某一方向各个波 叠加而很强,而在其他方向互相对销而很弱,即 叠加后总的波束具有方向性,当改变各个移相器 移相相位视,就可控制波束的方向
☺ 地地洲际弹道导弹多数尺寸大、笨重、不便机动,一般配置 在导弹发射井内,采用自力发射(热发射)或外力发射(冷发 射)。潜地洲际弹道导弹配置在核动力潜艇内,采用水下冷发 射。
洲际导弹对微波雷达的干扰
3
一、相控阵雷达概述
☺ 最早的洲际导弹是1957年8月21日前苏联首次试射成功的ss-6地地 洲际弹道导弹,射程约8000千米。现在命中精度(圆概率偏差)从数 千米精确到百米左右;射程可达万余千米;采取了抗核加固措 施;发展了集束式多弹头和分导式多弹头,提高了突防和摧毁目 标的能力。
一、防空火控雷达
功能和基本原理 ☺ 利用伺服跟踪原理实现对目标的连续跟踪 ☺ 利用传感器获得当前目标信息经火控计算机
处理实现打击目标目的
一、防空火控雷达
☺ 代表 京燕 防空卫士 702
☺ 技术特征 控制火炮也可制导导弹 弹炮一体的防空武器 系统
一、防空火控雷达
瑞士 防空卫士 ☺ 系统组成 ☺ 技术特点:搜索雷达 跟踪雷达
☺ 复杂目标的雷达截面积 特大尺寸的复杂目标,可近似分解成许多独立的 散射体,各个散射体若能看做相对简单的形体 (如平板、锥体、截椭球体等),并仍处于光学 区,则可认为个部分无相互作用,其总的雷达截 面积可看成各部分截面积的矢量和 σ值可用统计方法来处理其总的σ值
四、雷达目标特性--雷达截面积
☺ 单基地雷达 发射机和接收机在同一位置
☺ 各种目标对电磁波的散射特性取决于目标尺寸、形状、姿 态、材料的电磁特性和目标相对于入射波方向的角向位 置—引入参量目标雷达截面积(RCS)
☺ 目标雷达截面积 是反映目标对入射电磁波散射特性的参量
☺ 后向散射或反射波
四、雷达目标特性--雷达截面积
☺ 决定目标雷达截面积通常有两种方法 1. 理论预测
高维修效率,降低维修成本 7. 雷达数字技术
二、低空目标指示雷达
工作原理: 山川地物回波频率不变 运动目标能使回波频率产 生变化
二、低空目标指示雷达
技术特征: ☺ 全相参脉冲多普勒体制与高稳定度系统结合 ☺ 复杂的信号处理技术 ☺ 多目标航迹跟踪技术 ☺ 良好的抗干扰性能 ☺ 三坐标(3D)雷达技术 ☺ 良好的天线举升能力与机动能力
三、相控阵雷达的优缺点
☺ 可随时改变参数,一部相控阵雷达可替代几部不 同类型的雷达
☺ 可同时跟踪多个目标 ☺ 天线每个辐射元可装一个发射管,总发射功率不
受单个管子额定功率的限制,可增加发射功率 ☺ 用计算机算出目标座标后可自动显示和传输数
据,速度、精度高 ☺ 但复杂,庞大,成本高
二、相控阵雷达
☺ 雷达用途不同,天线波束形状,扫描方式和扫 描速率不同
☺ 美国现役洲际弹道导弹有“ 民兵 ”Ⅲ 、“和平卫士”等地地洲际弹道 导弹。前苏联装备的洲际弹道导弹近20种,其中有ss-18、ss19、ss-24、ss-25等地地洲际导弹和ss-n-20、ss-n-23等潜地洲 际导弹。中国已拥有自行研制的洲际导弹。
☺ 洲际导弹总的发展趋势是:在改进和完善大型导弹的同时,注重发 展小型、机动的地地洲际弹道导弹,增大潜地洲际弹道导弹的射 程,研制新型洲际巡航导弹,采用机动式弹头,进一步提高导弹 命中精度、生存能力和突防能力。
☺ 存在盲区 ☺ 易被侦查 ☺ 易受干扰 ☺ 气象限制
七、雷达的种类
☺ 防空火控雷达 ☺ 低空目标指示雷达 ☺ 炮位侦察雷达 ☺ 陆基战场雷达 ☺ 坦克火控雷达 ☺ 。。。。。。
一、防空火控雷达
☺ 特点: 高精度目标跟踪测量雷达 一旦捕获目标即转入跟踪
☺ 技术要求 连续准确测定目标的坐标 实现高炮或导弹精 确打击
一、相控阵雷达概述
一、相控阵雷达概述
一、相控阵雷达概述
战略预警系统及SPADATS空间探测和跟踪系统主要的10余部大型战略相控阵雷达分布图
一、相控阵雷达概述
一、相控阵雷达概述
☺ F-16原来配装APG-66/68,APG-80为其AESA改 型,仍由诺·格公司研制
☺ 新的波束捷变技术带来了雷达能力的巨大增长, 扩展了飞行员对态势的感知能力,使雷达对目标 探测距离更远,并具有高清晰度合成孔径雷达成 像能力。雷达的可靠性也比传统的机械扫描雷达 高数倍。
相控阵雷达又分为有源(主动)和无源(被 动)两类
☺ 有源相控阵雷达最大的难点在于发射/接收组件 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。
相控阵雷达又分为有源(主动)和无源(被 动)两类
☺ 所谓有源无源是针对天线而言的。有源相控阵雷 达的”天线”是一种称为T/R模组的接收与发射装 置,每一块都能自己产生电磁波。而无源相控阵 雷达则是使用统一的发射机与接收机,外加具有 相位控制能力的相控阵天线而成,即天线本身不 能产生雷达波。
☺ 有源和无源相控阵雷达的天线阵相同,二者的主 要区别在于发射/接收元素的多少。
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