弹载有源相控阵雷达的应用
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。
使用相控阵雷达进行目标探测的步骤和原理
使用相控阵雷达进行目标探测的步骤和原理相控阵雷达是一种基于相控技术的雷达系统,它能够实现多波束的发射和接收,具有高分辨率、高精度和多目标探测等特点。
在现代军事和民用领域广泛应用。
本文将介绍使用相控阵雷达进行目标探测的步骤和原理。
一、相控阵雷达的基本原理相控阵雷达由许多天线组成,这些天线被组织成一个二维或三维阵列。
每个天线都可以独立进行发射和接收信号。
通过控制相位差,可以实现波束的相应调控。
相控阵雷达主要通过以下原理实现目标探测:1. 多波束形成:相控阵雷达可以同时形成多个波束,每个波束可以独立指向不同的方向。
通过调整每个波束的发射相位差,可以实现对不同方向的目标同时探测。
2. 自适应波束形成:相控阵雷达可以根据环境和目标的变化,实时调整波束形成参数,提高雷达的性能。
例如,可以通过自适应波束形成技术,抑制多径效应和杂波干扰,提高探测的信噪比。
3. 高精度测角:相控阵雷达可以利用相控阵的几何结构,实现高精度的目标测角。
通过测量每个波束的相位差,可以计算出目标相对于雷达的方位和俯仰角。
4. 捷联测量:相控阵雷达可以利用多波束的测量结果,实现对目标位置的捷联测量。
通过将多个波束的测量结果进行融合,可以提高目标位置的准确性和可靠性。
二、相控阵雷达目标探测的步骤相控阵雷达进行目标探测的步骤主要包括以下几个环节:1. 发射信号:相控阵雷达首先需要发射一组电磁波信号。
这些信号会经过射频与微波电路的处理,形成合适的脉冲信号。
2. 波束形成:发射的信号进入相控阵雷达的阵列天线,通过调控每个天线的发射相位和幅度,形成多个波束。
每个波束可以独立指向不同的方向。
3. 目标回波接收:当发射的信号遇到目标时,会被目标反射回来,形成回波。
相控阵雷达的阵列天线接收并采集回波信号,并将其传送到接收机。
4. 信号处理:接收机对接收到的回波信号进行放大、滤波和混频等处理。
然后,利用自适应波束形成技术,抑制干扰信号和杂波,提取目标信号。
相控阵技术的应用领域
相控阵技术的应用领域
相控阵技术的应用领域非常广泛,包括但不限于以下几个方面:
1.通信领域:相控阵技术可以用于实现高速数据传输和无线通信,特别是在5G和6G网络中有很大的应用潜力。
2.雷达和测距领域:相控阵技术可以实现高分辨率成像和精确探测,可以应用于安防、交通、航空航天等领域。
3.医疗领域:相控阵技术可以用于超声成像和磁共振成像等医学影像技术。
4.激光雷达:在激光雷达领域,相控阵技术可以实现高效的信号处理和较高的功率输出。
5.空间光通信:在空间光通信领域,相控阵技术可以用于实现高速、高效的数据传输。
6.高亮度激光产生:在高亮度激光产生领域,相控阵技术可以实现高效、稳定的激光输出。
7.合成孔径探测:在合成孔径探测领域,相控阵技术可以实现高分辨率的成像和探测。
随着科技的不断发展和应用场景的不断扩大,相控阵技术的应用领域将会越来越广泛。
机载有源相控阵预警雷达及应用
机载有源相控阵预警雷达及应用作者:孔挺,宫芳,谢彦宏,张源原来源:《现代电子技术》2010年第17期摘要:基于日益复杂的现代战场环境对预警机所带来的挑战,将有源相控阵雷达装备于预警机是一个提高预警机性能的有效途径。
对相控阵雷达原理做了简要介绍,通过总结和分析有源相控阵雷达的特点,列举有源相控阵雷达在国外预警机上的应用实例和相关参数,指出机载有源相控阵预警雷达使预警机在时间能量管理、扫描跟踪速度、多目标处理能力、测量精度、抗干扰能力以及可靠性等方面都有了根本性的改善,可有效提高预警机现代战场上的生存能力和作战效能。
关键词:机载预警雷达; 有源相控阵; 雷达原理; 雷达特点; 应用实例中图分类号:TN959-34文献标识码:A文章编号:1004-373X(2010)17-0020-03Airborne Active Phased-array Early-warning Radar and Its Application-hong1,ZHANG Yuan-yuan1(1. Teaching and Research Department, Naval Flying College, Huludao 125001, China;2. College of Information and Communication Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China)Abstract: Based on the fact that the early-warning aircraft is challenged by the increasingly complex environment of the modern battlefield, it is an effective way to equip the early-warning aircraft with the active phased-array radar so as to improve it performance. Therefore, the principle of the phased-array radar isintroduced briefly.By summarizing and analyzing the characteristics of the active phased-array radar, and citing the applications of active phased array radar on early-warning aircraft in foreign countries and relevant parameters, it is pointed out that the airborne active phased-array early-warning radar can fundamentally improve the performance of the early-warning aircraft, such as time-energy management, scanning-tracking speed, multi-target handling capacity, detection accuracy, anti-jamming capability, reliability and so on. It can eventually embody the effective improvement of the survivability and fighting efficiency of early-warning aircraft in the modern battlefield.Keywords: AEW radar; active phased array; radar principle; radar characteristic; application instance0 引言海湾战争和科索沃战争表明,制空权是赢得现代高技术局部战争最后胜利的关键因素。
相控阵雷达功能特点及其应用分析
相控阵雷达功能特点及其应用分析摘要:相控阵具备迅速扫瞄与灵活波束的能力,支持同时进行多目标搜索、追踪与其他多种任务。
相控阵雷达的出现,在非常大程度之上克服了一般雷达的问题。
相控阵雷达的优势是极大的,但是它也是基于极大的资本投入。
必需融合改良技术,减少输入与输出,展现相控阵雷达的极大优势。
本文对于其特点与应用作了详细的论述。
关键词:相控阵雷达;功能特点;应用分析1 相控阵雷达原理相控阵雷达天线阵由若干辐射单元与接收单元(称作阵元)构成。
单位的数量取决雷达的性能,自几千到几万不等。
这些细胞有规律地排序于一个平面之上,产生一个阵列天线。
通过电磁波相干原理,通过计算机掌控输入到各紫外线单元的电流的相位,可变化波束的扫描方向,故称为电扫描。
天线单元将接收到的回波信号传送到主机,完成雷达对于目标的搜索、追踪与测量。
除天线紫外线元件之外,每个天线单元也具备比如移相器之类的装置。
不一样的振子可通过移相器获得不一样的相电流,进而在空间之中紫外线出不一样方向的光束。
天线的单元数愈多,频带于空间之中产生的波束便愈多。
该雷达以此相控阵天线为基础,并且以此相控阵天线取名。
振幅掌控可通过相位法、频率法与电子馈电开关法来构建。
在一维中布局多个辐射单元作为线阵,在二维中布局多个辐射单元称为面积阵。
紫外线元件也可布局于曲线或是曲面之上。
这种天线称作保角阵列天线。
该共形阵天线消除了线阵与面阵扫描角度的缺乏,构建了单天线全空气电扫。
共形阵天线包含圆形阵、圆锥阵、圆柱阵、半球形阵等。
综上所述,调压阵雷达是以此其天线为相控阵因而取名的。
2 相控阵雷达的特点相控阵雷达和其他雷达相比,具备比较强的生命力与灵活性。
它远高于采用机械扫描的普通雷达。
其特点重要有以下几点。
(1)天线波束形状变动快的能力:依据天线图综合理论,在维持计算机掌控的条件之下,对于每个天线单元相控阵的幅值与振幅原产展开干涉与变化,波束形状发生变化。
其次是相对比较低的速度(宽度,副瓣的位置,副瓣电平与数字,天线副瓣的位置)。
相控阵雷达技术在目标探测中的应用研究
相控阵雷达技术在目标探测中的应用研究第一章:引言相控阵雷达技术是一种现代化的雷达探测技术,其优越的性能和灵活性在目标探测方面得到了广泛的应用。
本文将重点探讨相控阵雷达技术在目标探测中的应用研究。
第二章:相控阵雷达技术概述相控阵雷达技术是利用多个单独的天线元件,通过控制这些元件的相位差异来实现雷达波束的方向和形状控制。
相比传统的雷达技术,相控阵雷达可以更好地控制波束方向和形状,提高雷达探测的精度和灵活性。
第三章:相控阵雷达技术在目标探测中的应用3.1 多目标跟踪相对于传统雷达技术,相控阵雷达可以在短时间内跟踪多个目标。
通过应用自适应波束形成算法,可以迅速定位多个目标的位置和速度信息,实现多个目标的跟踪。
3.2 高精度目标测量相控阵雷达可以通过波束形成算法优化波束方向,降低噪声干扰,提高目标测量的精度。
同时,相控阵雷达的波束形状可根据目标的形状和特征自动调整,使目标测量更加灵活和准确。
3.3 高角度解析度目标探测相控阵雷达技术可通过相位控制实现较高的角度解析度,使雷达信号能够准确地检测和定位高速运动的目标。
利用多天线阵列接收信号,可实现对目标物在距离、方位和俯仰角等方面的全方位探测。
3.4 低威胁探测相控阵雷达系统配备的自适应波束形成技术可以有效地降低噪声、杂波等干扰信号的影响。
相比传统雷达系统,相控阵雷达可以更加快速和精准地探测目标,并有效提高雷达系统的威胁检测能力。
第四章:应用案例4.1 监测交通拥堵相控阵雷达技术可以应用于城市交通管理系统中,通过实时跟踪车辆的移动和位置信息,智能识别路段交通量,提供实时路况信息,为交通拥堵解决方案提供重要参考。
4.2 海上目标探测相控阵雷达技术在舰艇雷达系统中的应用特别明显。
基于良好的波束形成技术,相控阵雷达可在岸线和海上使用,有效地探测海面上的船只、飞机、自由一体机等目标,并支持实时风浪修正,及时提供更准确的海况信息。
第五章:总结与展望相控阵雷达技术在目标探测中的应用是一项极具发展前景的领域。
相控阵和有源相控阵
相控阵和有源相控阵相控阵(Phased Array)是一种基于波束形成技术的天线阵列系统,它利用电子器件实现对发射和接收的信号进行相位和幅度的控制,从而实现对天线阵列辐射和接收波束方向的控制。
相控阵在通信、雷达、无线电导航等领域都有广泛应用。
有源相控阵是相控阵的一种特殊形式,它在阵列单元上集成了功率放大器,能够实现对信号的发射和接收。
相比于传统的被动相控阵,有源相控阵具有更高的灵活性和性能。
相控阵的核心是阵列单元,每个阵列单元都包含一个天线和一个相控器。
相控器通过调节天线的相位和幅度来控制阵列单元的辐射和接收方向。
相控阵可以通过改变相控器的控制信号来实现波束的形成和指向的控制。
相控阵的工作原理是利用阵列单元之间的相位差来形成波束。
当阵列单元的相位差为零时,阵列单元的辐射和接收方向就是波束的指向方向。
通过改变相位差,可以改变波束的指向,从而实现对目标的定向辐射和接收。
相控阵的优点之一是能够实现波束的电子扫描,即通过改变相控器的相位和幅度来改变波束的指向,从而实现对不同方向的目标的辐射和接收。
这种电子扫描比传统的机械扫描更快速、灵活。
相控阵还具有波束锁定和波束跟踪的能力,可以实时跟踪目标并对其进行定向辐射和接收。
有源相控阵在相控阵的基础上集成了功率放大器,具有更高的发射功率和接收灵敏度。
有源相控阵的功率放大器可以提供足够的发射功率,使得信号可以远距离传输,同时还可以提高接收信号的灵敏度,增强系统的接收能力。
有源相控阵在军事和民用领域都有广泛的应用。
在军事方面,有源相控阵可以用于雷达系统,实现对目标的高精度定位和跟踪;在民用方面,有源相控阵可以应用于通信系统和卫星导航系统,提供高速、高容量的通信和导航服务。
总之,相控阵和有源相控阵是一种基于波束形成技术的天线阵列系统,能够实现对发射和接收信号的相位和幅度的控制,从而实现对波束指向和形成的控制。
有源相控阵在相控阵的基础上集成了功率放大器,具有更高的灵活性和性能。
机载有源相控阵雷达技术及应用
科技资讯科技资讯S I N &T NOL OGY INFORM T ION 2008NO.20SCI ENCE &TECH NOLOGY I NFOR MATI ON 高新技术由于军事上的需求,在第二次世界大战中诞生了机载雷达,此后的技术进步又促进了机载雷达的高速发展。
机载雷达的未来取决于需求牵引和技术推动。
客观要求使机载火控雷达面临许多新的挑战,隐身飞机的出现,要看的目标变小了;电子战技术的不断进步,使其所处的电磁环境更为复杂;如何使雷达更适合装机要求;雷达如何更可靠等等,都对未来机载火控雷达提出了更高的要求。
美国F -22战斗机和JSF (F -35)战斗机的公开亮相,标志着2l 世纪先进战斗机(A T F )时代的到来。
新一代战斗机载雷达与往日传统雷达的主要区别在于使用相控阵列天线,这表明有源相控阵雷达将在新一代战斗机上服役,从而标志着21世纪机载雷达将迈入有源相控阵体制时代。
1有源相控阵雷达工作原理“相控阵”,即“相位控制阵列”的简称。
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。
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,按一定规律控制各单元之间的辐射能量和相位差,利用电磁波的相干原理,则可以控制波束的方向。
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。
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。
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。
相控阵雷达成像技术研究与应用
相控阵雷达成像技术研究与应用随着科技的不断进步,雷达技术也在快速发展。
相控阵雷达成像技术作为雷达技术中的重要一环,在军事、民用等领域中得到广泛应用。
本文将探讨相控阵雷达成像技术的研究和应用,从原理、优势到实际应用中的案例进行分析。
一、相控阵雷达成像技术原理相控阵雷达成像技术是基于微波成像技术而来的,其主要运用了相控阵雷达和信号处理技术。
相控阵雷达技术是通过相对运动的物体,发射出的短脉冲波在回波时识别目标,并记录角度和距离。
信号处理技术可以对这个过程中获得的数据进行加工,最终输出成为图像。
相控阵雷达将大量的小电子元器件制成一个大天线阵列,每个元器件单独控制,这样,雷达可以发出不同的电磁波成像,每次成像范围比普通雷达更大,便于获取更多信息。
其原理就是由阵列中的不同单元产生不同的电波,控制发射波的相位,以实现波束的转向。
在接收信号时,接收阵列中的每个单元的响应信号被传递到处理器,处理器对这些信号进行处理,可以达到干扰消除和目标定位的效果。
该技术比传统的雷达成像技术更具有高分辨率、高精度、高可靠性和高灵敏度等优势。
二、相控阵雷达成像技术的优势1.高效性:相控阵雷达成像技术在图像处理方面具有非常高的效率,可以在短时间内获得高质量的图像,准确地定位物体。
这种成像技术在航空航天、军事侦察、海上探测、无人机巡航等方面得到了广泛的应用。
2.高分辨率:相控阵雷达成像技术可以得到非常高分辨率的图像,通过信号处理技术可以进行目标分离和目标定位。
这种成像技术在地震勘探、反恐、边防巡逻等方面具有重要的应用。
3.多用途:相控阵雷达成像技术具有广泛的应用范围,可以进行直接成像、成像跟踪、应急巡查等的工作。
同时,它可以进行目标分析,例如在军事应用中能够识别友军与敌军。
三、相控阵雷达成像技术在实际应用中的案例1.军事侦察:相控阵雷达成像技术在军事侦察中得到广泛的应用。
例如,相控阵雷达可以被安装到反隐形战斗机上,通过高清晰度的图像可以迅速查找和分辨目标,达到快速有效地侦察的目的。
有源相控阵的天线设计的核心:TR组件
有源相控阵的天线设计的核心:TR组件电子万花筒平台核心服务电子元器件:价格比您现有供应商最少降低10%射频微波天线新产品新技术发布平台:让更多优秀的国产射频微波产品得到最好的宣传!发布产品欢迎联系管理,专刊发布!强力曝光!有源相控阵天线设计的核心是T/R组件。
T/R组件设计考虑的主要因素有:不同形式集成电路的个数,功率输出的高低,接收的噪声系数大小,幅度和相位控制的精度。
同时,辐射单元阵列形式的设计也至关重要。
文章转自:XingXing 雷达通信电子战1 芯片设计理想情况下,所有模块的电路需要集成到一个芯片上,在过去的几十年,大家也都在为这个目标而努力。
然而,由于系统对不同功能单元需求的差别,现有的工程技术在系统性能与实现难度上进行了折衷的考虑,因此普遍的做法是将电路按功能进行了分类,然后放置于不同的芯片上,再通过混合的微电路进行连接,如图所示。
一个T/R模块的基本芯片设置包括了3个MMICs组件和1个数字大规模集成电路(VLSI),如图所示。
•高功率放大器(MMIC)•低噪声放大器加保护电路(MMIC)•可调增益的放大器和可调移相器(MMIC)•数字控制电路(VLSI)根据不同的应用需求,T/R模块可能还需要其他一些电路,如预功放电路需要将输入信号进行放大以满足高峰值功率需求。
大多数X波段及以上频段T/R组件都采用基于GaAs工艺的MMICs技术。
该技术有个缺点就是热传导系数极低,因此基于GaAs 的电路需要进行散热设计。
未来T/R组件的发展方向是基于GaN和SiGe的设计工艺。
基于GaN的功率放大器可实现更高的峰值功率输出,从而提升雷达的灵敏度或探测距离,输出功率是基于GaAS工艺电路的5倍以上。
SiGe工艺虽然传输的功率不如GaAs,然而该材料成本较低,适用于未来低成本、低功率密度雷达系统的设计。
2 功率输出通常情况下,在给定阵列的口径后,雷达系统所需要的平均功率输出也基本确定了。
天线可实现的最大平均功率与每个TR组件的输出功率、T/R组件的个数、T/R组件的效率和散热等条件相关。
相控阵雷达技术在防空系统中的应用分析
相控阵雷达技术在防空系统中的应用分析作者:杨志滔,刘沛鑫来源:《中国新通信》 2018年第7期前言:随着我国航空航天事业的发展,相控阵雷达技术在航空航天中的应用也越来越广泛,它天线的复瓣零件可以迅速的朝向敌方干扰源,使敌方无法进行干扰,它还具有故障软化等一系列功能,十分适用于防空系统的建设与优化。
一、相控阵雷达技术相关内容综述1、发展历程。
相控阵雷达技术的兴起最早可追溯到上世纪30 年代,当时,美国进行了有关相控阵技术的研究工作,耗时二十多年的时间,最终研制出两部实用性舰载相控阵雷达AN/SPS32 以及AN/SPS33,并将两个雷达作为“企业号”航空母舰的装备使用。
到1958 年,美国迪克斯公司又相继研发出一部超高频面阵电扫雷达,它的天线由90 个辐射单元组成,采用抽头延迟线实现对波束的控制。
进入60 年代后,计算机技术不断崛起,相控阵雷达技术的发展也迎来了第一个高潮,前苏联研制出“鸡笼”与“狗笼”两款相控阵雷达,美国也奋起直追,再次研制出46/85 以及MAR 等多项新成果。
70 年代后,英、法、美、日等国家也加入到研究队伍中,相控阵雷达技术的功能也越来越多样化,诸如目标搜索与识别;导弹跟踪与制导等。
2、相控阵雷达技术的特点。
1)作用距离远。
相控阵可以通过多个小功率发射器来提升敷设功率,且它的雷达可以加大,这无疑为探测工作带来了极大的便利。
相控阵雷达的功率孔径大于其他任何类型的雷达,因此,其作用距离很远,通常可以达到3000Km,用于防空系统的相控阵雷达作用距离相对较小,但也能够保持在几百千米。
2)同时完成多种功能。
相控阵雷达可以同时形成多可独立的控制波束,这些波束通过系统的指令可分别完成观测、识别、跟踪、照射等多项内容。
一部雷达就可以解决其他雷达所不能解决的难题,提高了设备的利用率。
例如:美国的“爱国者”系统中就设有AN/MPQ-53 相控阵雷达,它同时完成的工作相当与其他几部雷达相加的工作量,极大的提高了设备的机动能力[1]。
相控阵雷达技术的应用与前景
相控阵雷达技术的应用与前景在现代技术领域中,相控阵雷达技术是最核心的技术之一。
它不仅是军事领域中的重要技术,也是民用工业和科学研究领域中不可或缺的技术。
在本文中,我们将对相控阵雷达技术的应用与前景进行探讨。
一、相控阵雷达技术的概述相控阵雷达技术是利用阵列天线,通过调节每个天线的相位和振幅,控制雷达波束的方向和形状,达到探测和跟踪目标的目的。
相比传统雷达技术,它具有探测距离远、分辨率高、抗干扰性强等优点,广泛应用于军用和民用领域。
二、相控阵雷达技术的应用1.军事领域在军事领域中,相控阵雷达技术的应用极为广泛。
它可以用于战斗机、导弹等作战武器的目标探测和跟踪,提高武器打击的精度和有效性。
同时,它还可以在舰船、地面防空系统和卫星等各种平台上应用,构成一种完整的防御体系,保障国家安全。
2.民用领域在民用领域中,相控阵雷达技术也有着广泛的应用。
其中,最主要的是在民航、船舶、交通安全等领域中的应用。
例如,在民航领域中,相控阵雷达可以提高飞机的安全性和航行效率,降低事故率。
在船舶领域中,相控阵雷达可以提高船舶的安全性和导航精度,在海洋环境中具有重要意义。
在交通安全领域中,相控阵雷达可以用于监控道路行车情况和预警道路危险区域,减少交通事故发生。
三、相控阵雷达技术的未来随着科技不断发展,相控阵雷达技术也在不断发展与完善。
未来相控阵雷达技术将有以下发展趋势:1.高频率与宽带化:随着卫星通信和数据传输技术的不断进步,相控阵雷达也将采用更高的频率和更宽的频带,提高探测精度和距离。
2.多波束技术:未来相控阵雷达将采用多波束技术,可以同时探测多个目标,提高探测效率和灵敏度。
3.多模式雷达技术:未来相控阵雷达将有更多的模式选择,例如合成孔径雷达、侧视雷达和地形跟踪雷达等,能够适应不同的工作环境和任务需要。
4.智能化与自主化:随着人工智能技术的发展,相控阵雷达也可以实现智能化和自主化,将大大提高工作效率和准确性。
四、结论相控阵雷达技术在军事和民用领域中有着广泛的应用和广阔的前景。
舰载相控阵雷达的用途
舰载相控阵雷达的用途舰载相控阵雷达是舰船上常见的一种雷达设备,它采用相控阵技术,可以实现快速扫描、远距离探测、高精度目标跟踪等功能。
舰载相控阵雷达具有广泛的应用领域,包括海上巡逻、目标监视、导弹防御、空中交通管制等。
下面我就舰载相控阵雷达的主要用途进行详细介绍。
首先,舰载相控阵雷达可以用于实现海上巡逻监视。
舰船在海上行驶时,需要对周围的目标进行监视和探测,以保障舰船的安全。
相比传统的雷达,相控阵雷达具有较大的探测范围和快速扫描的能力,能够及时发现潜在的威胁,提升海上巡逻的效果。
其次,舰载相控阵雷达可以用于目标跟踪和导航引导。
当舰船需要跟踪某个目标时,相控阵雷达可以实现精确的目标定位和跟踪,辅助舰船进行航行和作战决策。
相控阵雷达的高精度和快速反应速度,可以提供给舰船详尽的目标信息,帮助舰船进行准确的目标追踪和射击。
此外,舰载相控阵雷达还可以用于导弹防御。
在现代战争中,导弹袭击是一种常见的威胁。
相控阵雷达可以实时探测并追踪来袭的导弹,提供给舰船及时的预警信息。
同时,相控阵雷达具有快速扫描和多目标跟踪的能力,可以同时追踪多个目标,并快速计算出最佳的防御方案,为舰船提供有效的导弹防御能力。
另外,舰载相控阵雷达还可以用于空中交通管制。
当舰船在海上进行空中飞行器的起降或巡逻任务时,需要对空中交通进行监控和管制。
相控阵雷达具有高精度的目标跟踪能力,可以实时探测和跟踪空中飞行器,提供给舰船准确的位置和速度信息,以确保船舶和飞行器之间的安全距离,防止碰撞事故发生。
最后,舰载相控阵雷达还可以用于海上气象观测和环境监测。
相控阵雷达可以探测大气中的湿度、温度、风向等参数,帮助舰船预测和监测气象变化,提供给舰船重要的气象信息。
此外,相控阵雷达还可以监测海洋中的浪高、风浪方向和海浪能量等参数,为舰船提供海况预报,以确保航行的安全性和效率性。
总结起来,舰载相控阵雷达具有多种应用领域,包括海上巡逻监视、目标跟踪和导航引导、导弹防御、空中交通管制、气象观测和环境监测等。
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。
相控阵雷达在导引头中的应用现状与探讨
控制与制导本文2007204229收到,李相平、张刚分别系海军航空工程学院教授、硕士研究生,许洪岩系海军装备技术质量检测站高级工程师,高光磊系海军驻航天一院军代表室助理工程师相控阵雷达在导引头中的应用现状与探讨李相平 张 刚 许洪岩 高光磊 摘 要 研制采用相控阵技术的导引头是世界各国目前共同关心的课题,介绍了国外相控阵导引头的发展情况,讨论了相控阵导引头相对于机械扫描导引头的优点,探讨了总体设计方案和相控阵导引头实现中的关键组件和相关技术。
关键词 相控阵雷达 导引头 天线引 言随着微波固态元件和单片微波集成电路(MM I C )的发展,相控阵雷达的生产成本及其体积显著降低,相控阵技术日益广泛地应用于预警雷达、通信、广播、导航、气象、汽车防撞等军事及民用领域。
如何利用相控阵技术的优点,提高导弹导引头的功能,成为世界各国共同关心的问题。
1 相控阵雷达导引头的应用现状相控阵导引头,特别是共形天线相控阵雷达导引头,是当今世界上最前沿、最复杂的雷达导引头之一。
目前,相控阵导引头基本处在积极的试验和研制阶段,据报道,只有少数国家的研究较为成功。
1.1 美国20世纪80年代,美国在实施轻型大气层外导弹(LEAP )计划时,研制了平面相控阵雷达导引头。
该导引头体积小,结构紧凑,工作在W 波段(94GHz ),天线口径为127mm ,共有2208个阵元,4个圆盘状固态发射模块组成发射机,每个圆盘产生7.8W 功率,天线增益40dB ,波束宽度1.7°,噪声系数4dB ,阵元功率100mW (峰值功率),合成功率62W (峰值功率)。
20世纪90年代美国空军研制了共形天线阵列导引头。
天线与弹体共形,以创新的低价格实现了波束控制,波束指向可覆盖从弹轴到140°范围,作用距离的初期指标为25km ,远期指标为60k m 。
1.2 英国据国外媒体2003年5月12日报道,英国Q ine 2ti Q 公司对其相控阵雷达导引头传感器进行了成功的“闭环”试验。
机载有源相控阵雷达技术与应用
机载有源相控阵雷达技术与应用贾 利 郭留河 李 义(防空兵指挥学院,郑州450052)摘 要 本文分析了机载有源相控阵雷达的原理、关键技术及特点,详细介绍了美国空军目前装备的机载有源相控阵雷达。
关键词 空军 机载有源相控阵雷达 作战一、引 言有源相控阵(AESA)技术自上世纪60年代问世以来就孕育着巨大的军事潜力。
经过40余年的发展,该技术终于在机载雷达上取得了成功的应用。
目前,除了F/A222和F235(J SF)等新一代作战飞机装备了有源相控阵雷达外,美国空军已将其第三代现役的战斗机、轰炸机和预警机上的机载雷达列入改装计划,并得到了相应的财政支持。
美国国防部长在近期的一份关于发展空军机载雷达的报告中特别强调,有源相控阵技术可以极大地扩展雷达的功能和提高雷达的性能,提高和丰富作战飞机执行任务的能力和作战模式。
目前美国在机载有源相控阵雷达领域保持着领先优势。
此外,俄罗斯、法国、德国、英国、以色列、印度等国也正在对这一领域进行广泛的开发和合作。
二、机载有源相控阵雷达的原理及其关键技术相控阵雷达的天线是由许多辐射器排列构成的,通过移相器来控制阵列天线中各个辐射器的相位,以得到所需的方向图和波束指向。
有源相控阵雷达的天线是在每一个辐射器的输入端都安置一部发射/接收(T/R)模块,每一个模块都能产生和接收电磁波,因此在频宽、信号处理和冗余度设计上比其它类型的雷达天线具有较大的优势。
当有源相控阵雷达工作时,计算机通过控制移相器的相移量来改变每个T/R模块向空中发射电磁波的相位,从而完成对空搜索任务。
当搜索远距离目标时,成百上千个T/R模块通过计算机控制集中向一个方向发射电磁波,使天线辐射的总功率大大提高,即使是上万千米外的洲际导弹和外层空间的卫星也逃不过它的监控。
如果对付近距离目标,这些T/R模块又可以分工负责,产生多个波束,每个移相器可根据担负的任务向某个方向偏转,有的搜索、有的跟踪、有的接收,最后发现和识别目标。
有源相控阵雷达各模块及其作用
有源相控阵雷达各模块及其作用
1.天线阵列:天线阵列是有源相控阵雷达的关键组成部分,由一组互相平行分布的小天线组成。
每个小天线都可以独立改变发射和接收的方向和相位,通过调整天线的发射信号相位差构成波束,从而实现目标探测。
天线阵列的设计和布局直接影响雷达的方向和分辨率。
2.发射机:发射机是有源相控阵雷达的电子组件,主要功能是将电能转换为相应的射频信号,并控制信号的相位和功率。
发射机的关键技术包括射频信号的产生、放大和相位控制。
通过控制发射信号的相位和功率,可以形成具有特定方向和波束宽度的射频辐射。
3.接收机:接收机负责接收由目标反射回来的雷达信号,并将其转换为电信号进行处理。
接收机需要具备高增益、低噪声以及高动态范围等特点,在接收过程中还需要进行放大、滤波、混频等信号处理操作。
4.信号处理装置:信号处理装置负责对接收到的雷达信号进行数字信号处理,提取目标信息。
这个模块的主要功能包括信号滤波、脉冲压缩、多普勒速度解算等。
通过对接收到的雷达信号进行复杂的数学运算和算法处理,可以提高雷达系统的探测性能和目标识别能力。
此外,有源相控阵雷达还可以配备其他辅助模块,如目标识别装置、环境监测模块等,以进一步提高雷达系统的性能和功能。
总的来说,有源相控阵雷达通过合理的天线阵列设计、灵活的发射和接收信号控制,以及精确的信号处理,实现对目标的高精度测量和探测。
它具有波束形成灵活、目标探测精确等优点,被广泛应用于航空航天、军事、气象和交通等领域。
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.引言:介绍机载多功能有源相控阵火控雷达的重要性2.主要功能:描述雷达在空中、地面、海面目标探测的优势3.技术特点:列举雷达的高效、精确、抗干扰能力强等特点4.应用场景:阐述雷达在军事、民用领域的广泛应用5.我国发展现状:介绍我国在该领域的研究进展及取得的成果6.未来发展:展望机载多功能有源相控阵火控雷达的发展趋势和挑战7.结论:总结全文,强调雷达在国家安全和国防建设中的重要作用正文:随着科技的飞速发展,我国在雷达技术领域取得了举世瞩目的成果。
机载多功能有源相控阵火控雷达作为一种高精度、高效率的探测设备,已成为现代战争和国际竞争的热点。
它具有强大的空中、地面、海面目标探测能力,为我国国防建设提供了有力保障。
机载多功能有源相控阵火控雷达的主要功能在于集空中、地面、海面目标的探测、跟踪、识别于一体。
在空中,它可以帮助我军迅速发现和跟踪敌方飞行器,为拦截和打击提供精确数据;在地面,它能够监测战场动态,为我军地面作战提供实时情报;在海面,它具备对舰艇、潜艇等目标的探测能力,有效提高我国海上防御能力。
得益于多项先进技术,机载多功能有源相控阵火控雷达具备高效、精确、抗干扰能力强的特点。
在复杂多变的战场环境下,它能够实现快速定位、锁定目标,确保作战效果。
此外,该雷达具备高度集成、轻量化的设计,便于安装和维护,降低了使用成本。
在军事领域,机载多功能有源相控阵火控雷达已成为我国空军、海军航空兵、陆军航空兵等部队的重要装备。
在民用领域,雷达技术也取得了广泛应用,如气象观测、环境监测、交通指挥等。
随着我国雷达技术的不断突破,未来其在国家安全和国防建设中的作用将愈发突出。
面对国际竞争和未来战争的发展趋势,我国将继续加大机载多功能有源相控阵火控雷达的研发力度。
在提高雷达性能、减轻重量、降低成本、增强抗干扰能力等方面取得更多突破。
此外,结合人工智能、大数据等先进技术,实现雷达系统的智能化、网络化、一体化,将为我国国防事业注入新的活力。
有源相控阵雷达各模块及其作用
有源固态相控阵雷达的系统系统框图:
相控阵雷达天线:相控阵雷达天线由许多辐射器构成,通过移相器控制阵列中各辐射器的相位,得到所需的方向图和波束指向。
通过控制移相器的相移,改变发射电磁波的相位,完成对空搜索。
T/R组件:有源相控阵雷达天线每个辐射器后面都安装一个T/R组件,用于产生和接收电磁波。
控制移相器的相移,改变发射电磁波的相位,改变的就是T/R组件发射电磁波的相位。
此外,无源阵与有源阵的区别也在这里。
无源阵,收发共用一个或几个发射机和接收机。
有源阵,每个阵元都连有可提供所需辐射功率的收发(T/R)固态组件,即都是有源的
波束控制:控制相控阵雷达波束指向,
频率综合器:提供雷达所需的全相参信号以及信号波形。
相参信号:各PRT之间相位关系相对固定。
相参处理的意义在于脉冲积累时提高信噪比,提高多普勒频率的准确度。
信号发射:各阵元辐射功率在空间进行合成,各阵元的相位和振幅分布可按要求控制。
发射出去的是球形波,各个通道进行合成,改变了信号的传输方向。
点源发出去的是球形波。
发射的调制信号:发射信号只发射上边带,下边带要虑去,否则接收回来,虑不掉。
进行载波的时候,是cosf1*cosf2,将信号调制到9.4Ghz。
接收校准、发射校准:校准的是各个通道之间幅相不一致性。
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相控阵雷达又被称为相位控制阵列,是通过改变雷达波相位来改变雷达波束方向,也被称为电扫雷达。
相控阵雷达目前分为整体馈源的无源相控阵,和子阵带独立馈源的有源相控阵。
有源相控阵被通称为AESA ,也是电扫相控阵雷达技术的高端产品。
相控阵的优点是可以取消机械方向指向机构,波束依靠电控偏转的指向灵活,无惯性,数据更新速率快,适合与数字式信号处理系统综合,还具有功能转换速度快,可靠性高和抗干扰能力强的优点,但也存在工艺技术难度比较大,阵面成本较高的弱点。
AESA 现在已经成为机载雷达应用的尖端技术,弹载AESA 的很多技术也已经接近或达到实用标准,美国、日本、俄罗斯和西欧国家均已开始具体应用项目的研究。
中国作为军用航空电子技术的后起之秀,也逐步具备了第二梯队的技术实力。
主动雷达导引头的技术特征主动雷达是第四代雷达制导空空导弹的代表特征,是现代战术导弹雷达导引头的主流,也是实现复合制导和全向搜索功能的技术基础。
现有采用主动雷达导引头的战术导弹,导引头大都是由天线、机械位标器和发射机组成,雷达天线依靠机械位标器运动实现扇面扫描。
常规机扫雷达的技术成熟,重量轻,成本较低,机械扫描的工作角度范围大,弹体轴线大偏角扫描的距离衰减率也较低。
机械扫描的优点不少,但机扫天线需要结构复杂的方向和滚转稳定装置,天线运动时还要克服惯性的影响。
同时,雷达罩内必须留出够天线自由转动的半球形空间,致使雷达罩的尺寸和外形都受到限制,无法根据气动要求进行最优化处理。
雷达天线机械扫描的覆盖范围大,天线阵面不透波的技术特点,也限制了不同导引方式的集成。
现有采用复合制导技术的雷达制导战术导弹,大都将雷达作为主要导引措施,红外制导则大都安装在弹体侧面以避开雷达天线(如“标准”Ⅱ和“雄风”Ⅱ),或采用缩小天线/光学窗口尺寸的方式,将两种导引头集中安装在弹头的不同位置,结果就是要么限制辅助导引系统的工作视场,要么影响导引系统的可用窗口面积,最终都要限制复合制导技术的综合效果。
相控阵天线的技术特点AESA 天线的优点是采用集中式收/发机模块,天线阵面可以集成大量功能单元体,功率密度比平板缝隙天线要高得多,并可依据电扫描方式实现较大的天线尺寸。
如果用通俗的对比描述雷达的原理,可以用电筒作为例子。
常规的平板缝隙雷达类似于用灯泡的普通电筒,灯泡就等同于雷达的馈源。
灯泡发出的光通过反射镜头(波导管)反射,由点形成面后产生等镜头的光束前向照射,照射的光(雷达波)是集中的光/波束。
普通的平板缝隙雷达天线是这样,无源相控阵则是采用背光板的方式,把集中的能源分配给排列成阵的无源反射体。
有源相控阵雷达则类似平板背板上密集安装着LED 灯的电筒,每个灯都有独立的光源和反射体,密集排列的点光源共同组成等镜头的照射波束。
通过类比描述的过程,现有的雷达系统,无论是平板缝隙还是相控阵,形成的雷达波束都是集中的,相控阵虽可利用不同的单元形成多个照射波束,但波束分解后单独波束的功率是降低的,探测距离显然无法和集中波束相比。
相控阵天线阵组件的数量取决于波长和天线面积,单独T/R 模块的功率则由材料决定。
现有相控阵天线T/R 组件大都采用传统的GaAs (砷化镓),该材料技术和生产工艺相对比较成熟,应用广泛,综合性能还有提高的潜力,近年来已找到更适合的新材料。
弹载雷达的T/R 组件如果采用GaN (氮化镓)和SiC (碳化硅)替代目前的GaAs ,T/R 组件可输出的功率理论上能提高近10倍(甚至超过10倍),雷达的探测和稳定跟踪距离都将有很大的提高。
材料的改进可以获取很大的性能收益,但对空间和能源供应条件不好的弹载雷达,高性能材料往往还要受其它因素限制。
同时,雷达性能的改善程度往弹载有源相控阵雷达的应用文/中秋◎日本AAM-4B 空空导弹,由于采用的主动相控阵雷达比较耗电,导弹需要增加燃料而导致体积重量加大Ordnance Knowledge54往无法与材料单纯的性能平衡。
按照正常的技术原理计算的结果,AESA 的功率与探测距离的变化并不等同。
用现有AESA 天线技术作为依据,雷达天线辐射的总功率增加10倍后,集中波束的探测距离只能增加0.87倍。
正是考虑到地球曲面和远距离角测量精度的影响,机载雷达的功率与搜索距离之间必须找到最佳平衡点。
增大搜索距离对作战平台有价值,但付出的电源和冷却代价,却限制了相控阵雷达增加功率的实用条件,工作环境更恶劣的弹载雷达面对的困难显然要比机载雷达更大。
相控阵主动雷达导引头的发展常规雷达需要进行方向和俯仰扫描,这就要给雷达天线提供机械扫描的驱动装置,盘形天线的两轴运动会形成一个半球形空间。
如果将雷达用于高速运动的飞行器,就需要为天线提供一个低阻力的空腔透波结构。
飞机的雷达天线罩和导弹的导引头舱,都采用了低阻力的尖顶或卵形回转体外形。
雷达罩的截面积要明显大于包容的天线面积,前向收缩的曲面也要受天线旋转的球面限制。
如果用飞机作为例子去对比,追求雷达全向扫描的战术飞机大都采用轴对称外形的雷达,专用的对地攻击飞机(如图-22M 和F-111)不需要雷达有大的上视扫描范围,雷达罩上方可采用接近平面的非对称外形。
现有战术导弹雷达导引头大都采用单脉冲体制,现役先进空空导弹的雷达导引头基本都采用了平板缝隙天线,下一代或现役改进型则会选择AESA 天线。
相控阵雷达用固定阵面就能实现高于±45度的扫描范围,这就有条件通过对固态天线阵面的设计,省下机械扫描装置和天线活动的空间,更好的利用导弹全弹径的截面积,使雷达天线形状尽可能与气动外形相适应。
现有导弹雷达制导天线大都是轴对称的正圆形,这是为了适应弹体的结构和简化气动控制,也是为满足导弹大过载俯仰和滚转时雷达天线的稳定要求。
如果实现固定阵面的全电扫,雷达天线将成为弹体结构的一部分,这就能依据导弹的特点和控制要求,采用扁圆甚至碟形截面的升力弹体,实现中、远距导弹小/无翼的高升力气动布局,为导弹选择低阻力和低信号特征的异形天线罩,最◎主动相控阵雷达T/R 组件数量,“阵风”的RBE-2雷达(左)约840个,“台风”的Captor-E 雷达(右)接近1500个,但雷达性能并非简单由此决定◎F-111(左)和图-22M (右)不需要雷达有大的上视扫描范围,雷达罩上方可采用接近平面的非对称外形兵器知识2016年2期55往无法与材料单纯的性能平衡。
按照正常的技术原理计算的结果,AESA的功率与探测距离的变化并不等同。
用现有AESA天线技术作为依据,雷达天线辐射的总功率增加10倍后,集中波束的探测距离只能增加0.87倍。
正是考虑到地球曲面和远距离角测量精度的影响,机载雷达的功率与搜索距离之间必须找到最佳平衡点。
增大搜索距离对作战平台有价值,但付出的电源和冷却代价,却限制了相控阵雷达增加功率的实用条件,工作环境更恶劣的弹载雷达面对的困难显然要比机载雷达更大。
相控阵主动雷达导引头的发展常规雷达需要进行方向和俯仰扫描,这就要给雷达天线提供机械扫描的驱动装置,盘形天线的两轴运动会形成一个半球形空间。
如果将雷达用于高速运动的飞行器,就需要为天线提供一个低阻力的空腔透波结构。
飞机的雷达天线罩和导弹的导引头舱,都采用了低阻力的尖顶或卵形回转体外形。
雷达罩的截面积要明显大于包容的天线面积,前向收缩的曲面也要受天线旋转的球面限制。
如果用飞机作为例子去对比,追求雷达全向扫描的战术飞机大都采用轴对称外形的雷达,专用的对地攻击飞机(如图-22M和F-111)不需要雷达有大的上视扫描范围,雷达罩上方可采用接近平面的非对称外形。
现有战术导弹雷达导引头大都采用单脉冲体制,现役先进空空导弹的雷达导引头基本都采用了平板缝隙天线,下一代或现役改进型则会选择AESA天线。
相控阵雷达用固定阵面就能实现高于±45度的扫描范围,这就有条件通过对固态天线阵面的设计,省下机械扫描装置和天线活动的空间,更好的利用导弹全弹径的截面积,使雷达天线形状尽可能与气动外形相适应。
现有导弹雷达制导天线大都是轴对称的正圆形,这是为了适应弹体的结构和简化气动控制,也是为满足导弹大过载俯仰和滚转时雷达天线的稳定要求。
如果实现固定阵面的全电扫,雷达天线将成为弹体结构的一部分,这就能依据导弹的特点和控制要求,采用扁圆甚至碟形截面的升力弹体,实现中、远距导弹小/无翼的高升力气动布局,为导弹选择低阻力和低信号特征的异形天线罩,最◎主动相控阵雷达T/R组件数量,“阵风”的RBE-2雷达(左)约840个,“台风”的Captor-E雷达(右)接近1500个,但雷达性能并非简单由此决定◎F-111(左)和图-22M(右)不需要雷达有大的上视扫描范围,雷达罩上方可采用接近平面的非对称外形兵器知识2016年2期55◎俄部分空空导弹上的脉冲多普勒雷达,左为R-27R/ER 上的9B-1101K 单脉冲半主动雷达,中为R-77上的9B-1348E 主动雷达,右为R-27AE 上的9B-1103K 主动雷达大限度解决天线口径和天线罩的限制。
按照AESA 雷达天线的设计,T/R 单元体安装在平面上的叫平面阵,安装在曲面上的称为曲面阵,与安装平台外形一致的则称为共形阵(CPA )。
研制中的弹载AESA 主要采用两种天线形式,扫描夹角较小的普遍采用平板电扫,扫描角要求比较高的则侧重采用共形阵,使天线单元不仅集中在前向,在侧向也可以提供比较好的指向性。
平面阵的各单元处于相同平面,波束方向和成形技术最简单,信号处理难度也最小,目前已经应用的弹载AESA ,基本都选择了平面单天线阵面结构。
现有共形阵方案主要有筒形、曲面和球形这几类。
按照国外公开专利的设计方案,AESA 共形阵天线的电扫范围可达±150度,最佳扫描范围约±120度,接近无搜索空白区的全向搜索和跟踪技术要求。
柱形阵和锥台阵天线的单元覆盖面积大,单元数量较多,总功率大。
但是,共形阵的单元体空间布局比平面阵复杂,各单元的指向轴向存在角度差,必须用软件消除曲面上各单元T/R 空间位置形成的波束差异,并在信号处理中消除反射信号的误差,信号处理软件设计复杂,技术难度很大。
根据统计数据,电子设备故障的55%是由高温引起,雷达也不例外。
弹载AESA 相对其它平台AESA 的主要难题,是在小弹体空间和高气动加热(超音速战术导弹)的环境中,如何保证全电扫天线阵面的温度控制和热管理。
雷达在工作时会产生很高热量,AESA 的整个天线是由T/R 组件构成的“热”板,天线又处于封闭的天线罩内,散热难度很大。
弹载天线的尺寸小,弹体空间非常紧张,常规机载AESA 的液冷技术难以用于弹载,也缺乏风冷系统必须的循环管道和散热片的空间。
散热系统效能直接关系弹载AESA 的效果甚至成败。
考虑到战术导弹使用时的雷达工作时间短,雷达的高温周期大都在150秒以内,AESA 天线可利用弹载低温冷却系统整体浸入液冷,或结合固态石蜡/石墨复合(PCM )储/散热的循环液体强冷装置。