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首页 » 军工信息 » 电子 » [转帖]相控阵雷达简介(三)-相控阵的雷达的分类和国内外研制现状[转贴清华BBS精华贴]
yangyan - 2007-11-27 9:20:00
需要特别说明的是,本节和以后提到所有我国研制的相控阵雷达都出自科学出版社出版的
《空间探测相控阵雷达》和《相控阵雷达技术》,都是公开的。最新的信息这里不敢介绍
,只说一点,就是:国内从事雷达研制的科研院所,不少因为合作研制的关系,都曾经和
他们交往过,我觉得他
们都是非常有事业心,而且都是在很努力的工作着,接触到的多数单位,科研人员都在加
班加点的工作,科技人员的待遇已经有了显著的提高,可以说,我们在努力的工作,虽然
和先进水平有差距,但是我们会追赶上的。

战术上,雷达有作为目标指示和不作为目标指示的区别。(雷达按照战术要求分类,可以
专门写好长,有机会再慢慢写吧)。一般目标指示这个概念,是把雷达放在一个大的武器
系统中而言的,比如把一个舰艇整个看成一个武器系统,其中的雷达可能有很多部,有的
作用距离远一些,但是
精度不高,机械转动,提供远程预警,不做目标指示用,有的则提供很强的目标处理能力
,能够提取高精度的目标三维坐标信息(距离、方位和俯仰),这样的雷达可以作为舰艇
的目标指示,因此战术上可以成为目标指示雷达。目标指示的三坐标雷达(当然,近程的
二坐标精密搜索雷达也
可以做目标指示,),采用相控阵体制就有很大的优势,因此,从战术上讲,一般提供目
标指示的多为相控阵雷达。
相控阵雷达的分类(主要根据战术要求,天线和相关的馈电、扫描控制、发射接收方式等
和相控阵直接相关的技术因素等分类):

1、扫描方式
  前面说过,相控阵雷达的扫描方式可以是电控的,但是从天线设计的原理上说,用电
控扫描的方式实现作战要求空域的覆盖需要用大量的阵元数目实现。比如一个面阵天线可
以覆盖大于+-45度(就是大于90度的范围)空域,那么要覆盖360度全空域,就
有两种方式,一种是做
四个同样的阵面,摆成四面阵(当然考虑到各个覆盖空域的交迭,所以每个阵面覆盖的要
大于90度)。显然系统的成本至少增加了四倍。另外一种思路就是让这个面阵可以旋转
,这样就也能覆盖360度空域,优点是成本低,缺点当然是性能差一些,机械转动的天
线都有这个问题。所以
相控阵雷达也不都是完全靠电控改变波束指向实现空域覆盖的,必须要考虑成本和战术要
求等多方面因素。可以用全空域相扫,即雷达战术要求覆盖的全部空域,都用相位扫描的
方法实现,阵列天线固定安装。比如AN/SPY-1A等多面阵的雷达。另外一类就是
很多的面阵雷达,为有
限相扫的,即天线不能直接覆盖战术要求的空域,还需要机械转动装置配合。比如167
上安装的面阵相控阵雷达,即为有限相扫。另外以前曾专文介绍的AN/APY-6美国
最新战场侦察雷达,采用的也是有限相扫。
2、天线各阵元排列方式不同
  我们目前常见的多为平面相控阵天线的雷达,这种雷达有一定的缺点,主要是相扫能
够覆盖的空域不超过+-60度即120度,而且天线波束指向和阵面夹角变化时,波束
宽度也在随着变化,夹角越小,波束展宽越严重。另外一种天线阵形式是共形天线阵,理
论上可以克服这些平面
阵列天线的缺点,但是目前技术上比较困难,还在实验中。共形天线的概念,我也不是很
清楚,就不乱讲了。
3、有源相控阵和无源相控阵,
  这是朋友们谈的最多的区分方式。无源相控阵和非相控阵天线雷达采用相同的发射和
接收体制,即集中的发射和接收体制。无源相控阵雷达与机械扫描的雷达区别只是在于它
有多个天线单元,每个单元都接一个移相器,发射信号和普通雷达一样是一个集中的发射
机,发射功率通过馈电
网络和移相器从阵面上辐射出去,接收的信号从阵面各个阵列单元进入移相器再通过馈电
网络进入集中的接收机。无源相控阵雷达的天线阵面是天线单元和移相器等无源器件组成
,所以叫无源相控阵。
  有源相控阵和无源相控阵的根本区别就是在于将原来的集中式单个发射机改变为多个
子阵发射机,每个子阵发射机和对应的子阵和无源相控阵形式差不多,极端来讲,可以每
个天线单元都接有一个移相器、一个馈电装置,一个发射模块、收发转换开关、接收前端
模块等。当然由于每个
阵元都接自己的“发射机”,功率自然就小的多,也就可以用很小的甚至是固态集成的功
率器件实现,接收前端的器件也可以做的体积很小,转换开关的耐功率要求也不高,这样
,将“小发射机”,接收前端,和转换开关可以做成一个小的模块,就是我们常说的“T
/R模块”或者说收发
模块/组件。一个S波段、P波段或者X波段的相控阵天线,可能有几千甚至上万个阵元
,不一定每个阵元都接收发模块,可以分为若干个子阵,每个子阵还包含几十到几百个阵
元,每个子阵有自己的发射机、馈电网络、收发开关和接收前端。
  国外的有源相控阵包括很多,比如我们常提到的AN/APG-77(F22)用的
雷达,还有AN/SPY-1A等。我国在90年代初南京电子技术研究所做了一些关于
有源相控阵的实验研究,并取得了相当的成果。
4、馈电方式不同,
  什么是馈电?简单说,发射时馈电就是将发射机提供的功率分别送到各个对应的阵元
发射出去。如果用强制馈电,就是用导线、微带线波导等硬连接的手段,把功率分配到各
个单元的分配方式,接收时也是一样。空间馈电就是各个阵元在内部通过空气(或者别的
介质)收集发射机发射
的功率,然后辐射出去,在空间再合成功率,接收时也是相反。

南京电子技术研究所已经完成了L波段的有源相控阵雷达实验系统的工作,并且在200
M带宽的模式下对A320飞机成像做了多次实验,效果良好。(〈科学出版社〉〈空间
探测相控阵雷达〉第114页)。
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