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日志

简单说说相控阵雷达

已有 363 次阅读2017-1-21 08:51 |系统分类:其他综合

我们知道,蜻蜓的每只眼睛由许许多多个小眼组成,每个小眼都能成完整的像,这样就使得蜻蜓所看到的范围要比人眼大得多。与此类似,相控阵雷达的天线阵面也由许多个辐射单元和接收单元(称为阵元)组成,单元数目和雷达的功能有关,可以从几百个到几万个。这些单元有规则地排列在平面上,构成阵列天线。利用电磁波相干原理,通过计算机控制馈往各辐射单元电流的相位,就可以改变波束的方向进行扫描,故称为电扫描。辐射单元把接收到的回波信号送入主机,完成雷达对目标的搜索、跟踪和测量。每个天线单元除了有天线振子之外,还有移相器等必须的器件。不同的振子通过移相器可以被馈入不同的相位的电流,从而在空间辐射出不同方向性的波束。天线的单元数目越多,则波束在空间可能的方位就越多。这种雷达的工作基础是相位可控的阵列天线,“相控阵”由此得名。

有源相阵控雷达和无源相阵控雷达的区别是就是无源是只有单个或者几个发射机子阵原只能接收,而有源是每个阵原都有完整的发射和接收单元!

相控阵雷达是一种新型的有源电扫阵列多功能雷达。它不但具有传统雷达的功能,而且具有其它射频功能。有源电扫阵列的最重要的特点是能直接向空中辐射和接收射频能量。它与机械扫描天线系统相比,有许多显著的优点。例如、相控阵省略了整个天线驱动系统,其中个别部件发生故障时,仍保持较高的可*性,平均无故障时间为10万小时,而机械扫描雷达天线的平均无故障时间小于1000小时。下面主要介绍先进的相控阵雷达。

相控阵雷达的优点:

(1)波束指向灵活,能实现无惯性快速扫描,数据率高;

(2)一个雷达可同时形成多个独立波束,分别实现搜索、识别、跟踪、制导、无源探测等多种功能;

(3)目标容量大,可在空域内同时监视、跟踪数百个目标;

(4)对复杂目标环境的适应能力强;

(5)抗干扰性能好。全固态相控阵雷达的可靠性高,即使少量组件失效仍能正常工作。

但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°~120°。当需要进行全方位监视时,需配置3~4个天线阵面。

相控阵雷达与机械扫描雷达相比,扫描更灵活、性能更可靠、抗干扰能力更强,能快速适应战场条件的变化。多功能相控阵雷达已广泛用于地面远程预警系统、机载和舰载防空系统、机载和舰载系统、炮位测量、靶场测量等。美国“爱国者”防空系统的AN/MPQ-53雷达、舰载“宙斯盾”指挥控制系统中的雷达、B-1B轰炸机上的APQ-164雷达、俄罗斯C-300防空武器系统的多功能雷达等都是典型的相控阵雷达。随着微电子技术的发展,固体有源相控阵雷达得到了广泛应用,是新一代的战术防空、监视、火控雷达。

一、雷达及其分类

雷达(Radar,即 radio detecting and ranging),意为无线电搜索和测距。它是运用各种无线电定位方法,探测、识别各种目标,测定目标坐标和其它情报的装置。在现代军事和生产中,雷达的作用越来越显示其重要性,特别是第二次世界大战,英国空军和纳粹德国空军的“不列颠”空战,使雷达的重要性显露的非常清楚。雷达由天线系统、发射装置、接收装置、防干扰设备、显示器、信号处理器、电源等组成。其中,天线是雷达实现大空域、多功能、多目标的技术关键之一;信号处理器是雷达具有多功能能力的核心组件之一。

雷达种类很多,可按多种方法分类:

(1)按定位方法可分为:有源雷达、半有源雷达和无源雷达。

(2)按装设地点可分为;地面雷达、舰载雷达、航空雷达、卫星雷达等。

(3)按辐射种类可分为:脉冲雷达和连续波雷达。

(4)按工作被长波段可分:米波雷达、分米波雷达、厘米波雷达和其它波段雷达。

(5)按用途可分为:目标探测雷达、侦察雷达、武器控制雷达、飞行保障雷达、气象雷达、导航雷达等。

二、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-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。

三、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。

相控阵雷达有相当密集的天线阵列。在传统雷达天线面的面积上目前可安装一千多到两千多个相控阵天线 (F-22约有2000个),任何一个天线都可收发雷达波,而相邻的数个天线即具有一个雷达的功能。扫描时,选定其中一个区块(数个天线单元)或数个区块对单一目标或区域进行扫描,因此整个雷达可同时对许多目标或区域进行扫描或追踪,具有多个雷达的功能。由于一个雷达可同时针对不同方向进行扫描,再加之扫描方式为电子控制而不必由机械转动,因此资料更新率大大提高,机械扫描雷达因受限于机械转动频率因而资料更新周期为秒或十秒级,电子扫描雷达则为毫秒或微秒级。因而它更适于对付高机动目标。此外由于可发射窄波束,因而也可充当电战天线使用,如电磁干扰甚至是构想中发射反相位雷达波来抵消探测电波等。

四、相控阵雷达分类

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。

五、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。

当然,相控阵雷达不是十全十美的,也有其缺点。主要是造价贵,典型的相控阵雷达比一般雷达的造价要高出若干倍。此外,相控阵雷达对于短程弹道导弹的袭击可以说是无能为力,这也是美国及台湾为什么担心大陆方面在福建沿海部署东风导弹的原因。而1991年,海湾战争期间,伊拉克用“飞毛腿”导弹袭击以色列的时候,其“爱国者”导弹根本无法有效将其击落,何况短短的台湾海峡呢?

六、有源相阵控雷达和无源相阵控雷达的区别

区别就是无源是只有单个或者几个发射机子阵原只能接收,而有源是每个阵原都有完整的发射和接收单元!机载雷达经历了从机械扫描形式到相控阵电子扫描,再到最新的保形"智能蒙皮"天线的发展过程,电子扫描雷达在作战使用中的优势在哪里?未来的综合式射频(RF)传感器系统的总体特点和关键技术是哪些?

近50多年来,机载雷达不断采用新的技术成果,性能不断提高,其中重要的有全向多脉冲射频(MPRF)模式和高分辨率多普勒波束锐化(DBS)技术在雷达中的实际应用。目前,由于在信号处理和砷化镓、氮化镓微波集成电路领域技术的进步,雷达作为战术飞机主传感器的地位仍然会继续保持下去。有源ESA的出现是技术上的又一进步。它的每一个阵元中都有一个RF发射机和灵敏的RF接收机,在各个发射/接收(T/R)模块内都有一个功率放大器、一个低噪声放大器和用砷化镓、氮化镓技术制造的相位振幅控制装置。有源ESA雷达技术放弃了传统的中心式高功率发射机,除了具有无源相控阵雷达的优点外,还提高了能量的使用效率并具有自适应波束控制、强抗干扰能力和高可靠性等优点。

西方国家第一代有源相控阵雷达系统接近定型的有美国装备F-22和日本装备FS-X的雷达。英、法和德国共同研制的AMSAR项目也确定使用先进的有源相控阵雷达技术,为其后续的欧洲战斗机雷达的升级改装做准备。从今天的角度来看,雷达技术未来的下一个发展方向是保形"智能蒙皮"阵列,它把有源ESA技术和多功能共用RF孔径结合了起来,在天线阵元的安排上,与飞机机身的结构巧妙地配合,实现宽波段和多功能。保形天线阵列有高性能的处理器并使用空-时自适应处理技术有效地抑制了外部的噪声、干扰和杂波并能以最优化的方式来探测所感兴趣的目标。虽然有许多相关的技术问题需要解决,但保形"智能蒙皮"技术并非是个不切实际的解决方案,预计在20~25年的时间内就可以达到实用阶段。

在10~15年内,对战术飞机射频传感器(包括雷达)未来所执行的任务来说,最迫切的需要是增加功能、提高性能,并且还要注重经济性和可维护性。美国的"宝石路"计划已经证明,航空电子系统通过采用通用模块、资源共享和传感器的空间重构(重构的设备包括雷达、电子战及通信-导航-识别等射频传感器)可以做到系统的造价和重量减小一半,而可靠性提高三倍。它所确立的综合模块化航空电子的设计原则已用于JSF战斗机的综合传感器系统(ISS)和多重综合式射频传感器工程的设计中,欧洲类似的用于未来战术飞机的综合式射频传感器项目也正在实施。

七、各国机载相控阵雷达的发展

隐身飞机和现代空战需要相控阵雷达:隐身飞机配装相控阵雷达(PESA 或者是AESA)几乎是唯一的选择。迄今为止还没有出现使用机械扫描雷达的隐形飞机,也说明了这一点。低拦载概率(LPI)和低观测特性(LO)是隐身飞机能否实现隐身和顺利完成作战任务的关键。在当前极为严峻的电子干扰环境中,"LPI",即机载雷达辐射的电磁波被敌方拦截概率的高低是一项重要的性能指标。在攻击有专用电子干扰飞机掩护的机群或单机时,强烈的电磁干扰将使传统的雷达无法正常工作。AESA天线口径场的幅度和相位都可以随意控制,可使天线旁瓣的零值指向敌方干扰源,使之不能收到足够强度的雷达信号,从而无法实施有效干扰。通过数字波束形成(DBF)技术,可以使主波束分离成两个波束,使其零值对准敌方干扰源;若干扰源位于雷达旁瓣方向,则在该方向也可以形成零值,使敌方收不到雷达信号,从而无法实行有效干扰。AESA的自适应波束形成能力是机载雷达在复杂的电磁环境中得以保持其作战能力的重要因素。

美国篇:

美国国防部国防科学委员会主席的一份关于发展美国军用机雷达的建议报告中特别强调了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, 21世纪美国的战斗机雷达、预警与监视飞机的雷达都应是AESA体制的。事实上,除了F-22和F-35等新一代战机都毫无例外地装备AESA雷达外,美国对第三代现役战斗机、轰炸机、预警和监视飞机的AESA改进都已列入计划,并得到了相应的财政支持。业内一种普遍的观点认为:从现在起再过十年,不掌握AESA雷达制造能力的厂商将没有立足之地。
接下来就具体的介绍一下美国的几种试验中或者已经取得稳定进展的机型!

1) F-22 机载雷达(AN/APG-77):

人们常常问什么是第四代战斗机F-22令人印象最深的特性?它在什么领域具有最重要的技术突破?通常的回答是它的隐身和超音速巡航特性。但这些特性实际上在以前的战斗机上已经分别在F-117和SR-71上实现了。谈不上突破。业内人士和F-22飞行员们则普遍认为F-22最大的突破是它的航空电子系统实现了更高程度的综合,AESA雷达首次在战斗机上采用。它使飞机具有更为锐利的眼睛,更为丰富的作战功能。对战斗机目标的作用距离超过200km。可以实现"先敌发现、先敌发射、先敌命中"。F-22雷达可以进行脉间变频、快速扫描,敌方很难检测和定位。同时还可以用时分的方法进行电子情报搜集、实施干扰、监视或通信。这些是以前战斗机雷达所无法实现的。

F-22雷达采用AESA体制,它由美国诺·格公司(Northrop Grumman Corp)和雷神公司(Raytheon Systems Company)共同研制。该雷达将用于21世纪初在美国空军服役的F-22先进战术战斗机,目前F-22是世界最先进的战斗机。F-22能在多种威胁环境下,以低可观测性、高机动性和高灵活性对超视距敌机进行攻击,也能进行近距格斗空战。1998年4月,诺·格公司已交付第一套APG-77雷达硬件和软件给波音飞机公司F-22航空电子综合实验室,对F-22的航空电子设备进行系统综合测试和鉴定试验。作为APG-77计划的工程发展(EMD)阶段的首批11部雷达已交付给诺·格公司马里兰州测试实验室进行系统级综合与测试。全尺寸雷达自1999年开始生产,2005年开始服役。AN/APG-77雷达是一部典型的多功能和多工作方式的雷达,其主要的功能有:
  远距搜索(RS)
  远距提示区搜索(cued search)
全向中距搜索(速度距离搜索)(velocity range search)
  单目标和多目标跟踪
AMRAAM数传方式(向先进中距空空导弹发送制导修正指令)
  目标识别(ID)
  群目标分离(入侵判断)(RA)
  气象探测
  雷达可能扩展的功能有:
  空/地合成孔径雷达(SAR)地图测绘
  改进的目标识别
  扩大工作区(通过设置旁阵实现)

2) F-35(JSF)机载雷达(AN/APG-81):

2000年,美国国防部JSF项目办公室授予诺·格公司4200万美元合同为JSF 设计、开发和试飞AESA雷达,它是多功能综合射频系统/多功能阵MIRFS/MFA)计划的一部分。雷达系统采用最先进的AESA天线、高性能的接收机/激励器、商用的处理机(货架产品)。由于采用了最新的技术成果,大量减少了元器件和内部连接器数目,所以JSF雷达的成本和重量都较其前辈(F-22雷达)有大幅度地降低,重量和价格降低了约3/5,制造和维修也比较简单。MIRFS/MFS 计划要求T/R模块能够实现全自动化生产;可靠性比传统的机械扫描雷达提高一个数量级;后勤保障和全寿命费用降低50%。APG-81采用开放式结构,为将来性能增长提供极大空间。JSF的AESA雷达设计的一条重要原则是必须满足JSF对隐身特性的要求。同时强调必须满足军方提出对JSF的"四性"要求,即:经济承受性、致命性、生存性和保障性。
3) F/A-18E/F 雷达AESA改进型(AN/APG-79):
F-18D/C/E/F原来配装雷达APG-65/73,其AESA改进型编号为 APG-79。该雷达仍由APG-65/73雷达的制造商雷神公司研制。APG-79采用先进的AESA体制,于2003年7月30日在美国中国湖(China Lake)海空作战中心配装在F/A-18上进行成功首飞。新雷达可以同现有F/A-18机载武器相匹配,同时,设计留有日后充分扩展的余地。APG-79 AESA雷达极大地降低了载机的雷达可观测性,即提高了飞机的隐身特性。雷达的可靠性和维护性也得到了根本的改善。雷神公司将于2005年向波音正式交付装机的APG-79雷达。APG-79 AESA雷达具有下述功能和特点:
  空对空:
  攻击远距目标
  通过资源管理器减轻飞行员工作负荷
  空对面:
  防区外远距高分辨率地图测绘
  同时具有多工作方式工作能力
  可靠性和成本:
  系统可靠性增加5倍
  自检系统可以把故障隔离到外场可更换模块(LRM)
  通过T/R模块的特殊设计实现系统"完美"降级
  运营成本大幅度降低
  装备F/A-18E/F的3部AESA雷达系统于2004年6月份开始在中国湖的海空作战中心进行新一轮的试验,并通知试飞小组制定一个有特种作战部队、埃格林空军基地等单位参与的试验计划。还要求演示试验飞机和指挥船之间的通信链路,研究F/A-18E/F和EA-18G可以向指挥船提供什么信息。海军已经建立了一个工作小组,目前要做的是同空军的F-15和JSF方面的人员接触,深入讨论联合试验和性能鉴定等问题以及建立一个工作小组评审有关标准、结构和规约。美国海军和空军目前都在研究AESA究竟能为未来战争带来一些什么变化和收益?他们正在寻求几个关键问题的答案:
目前,AESA雷达的作用距离已经是传统机械扫描雷达的一倍,可供选用的雷达功能已极大地丰富,这样我们可以创造一些什么新的战术?
一个双机或4机编队怎样分工完成空对空和空对地的攻击任务?  如何由一架装有AESA的战机引领一批没有装载AESA的普通战斗机提高他们的战斗能力。

4) F-16(UAE)雷达AESA改进型(AN/APG-80):

F-16原来配装APG-66/68,APG-80为其AESA改型,仍由诺·格公司研制。该公司还同时为F-16UAE研制电子战系统。F-16UAE是为阿联酋研制的F-16第60批产品,计划生产80架。2004年到2007年完成交付。由于诺·格公司在此期间几乎同时得到了F-22和F-35的配套雷达研制合同,因此大部分AESA技术和模块都可以移植到APG-80中来。这使其研制周期可以大为缩短。预计2004年7月,雷达可以交付到飞机承包商洛·马公司进行雷达的验收试验。APG-80雷达具有先进的对空和对地两种工作模式,这也是采用诺·格公司第4代发射/接收机模块化技术的第一种产品。APG-80可以连续搜索和跟踪出现在它扫描范围内的多个目标。此外飞行员还可以同时进行空对空的搜索与跟踪、空对地的目标瞄准以及地形匹配飞行。
  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。
5) F-15改进型雷达(AN/APG-63V2)
F-15原来配装AGP-63/70,APG-63V2为其改进型,采用有源相控阵体制。雷神公司已完成向波音飞机公司的最后18架F-15C的APG-63(V)2 AESA雷达的交付。这是世界上首次进入空军服役的战斗机AESA雷达。该雷达消除了原来F-15雷达笨重的液压天线驱动系统,雷达的快速扫描和多目标跟踪能力都得到了数量级的增长。提高了飞行员对战场环境的认知能力。该型雷达能够同现有的飞机武器系统很好地兼容。由于作用距离的增加,使得增程的AIM-120的性能得到充分的发挥,并能在更大的视场范围内(方位和俯仰)制导多枚空空导弹,同时攻击多个目标,包括雷达截面积很小的隐身目标,如巡航导弹等。

俄罗斯篇

俄罗斯Tikhomirov NIIP设计局和印度雷达开发实验室(LRDE)联合开发了Irbis有源相控阵机载雷达,雷达研制成本1.6亿美元。2010年前,该雷达将装备于印度的苏-30MKI战斗机,取代现有的NO11M Bars相控阵雷达(一种无源相控阵雷达)。
Zhuk-MSF(Sokol)是法兹特隆设计局设计的新型雷达。设计局表示,Sokol采用非等距的雷达阵元分布,它不同于传统的等距阵元三角形栅格排列,是传统相控阵雷达成本的1/5。雷达天线直径980mm(增益37dB),重275公斤;可同时跟踪24至30个目标,并攻击其中的6至8个。在水平/垂直方向,雷达电子波束扫描的覆盖范围均为±70

o
。雷达峰值输出功率为8kW,平均功率为2~3kW。Sokol雷达具备高可靠性、低截获概率、反电子干扰和频率捷变功能。法兹特隆设计局称,Sokol雷达可在空空和空地模式实现隔行扫描。作用距离的相关数据如下:
速度搜索:245km(迎头战斗机目标)
边测距边搜索,上视模式:180至190km(迎头战斗机目标)
80km(尾追战斗机目标)
下视模式:170km(迎头战斗机目标)
60km(尾追战斗机目标)
边跟踪边扫描模式:150km(迎头战斗机目标)
轰炸机或AWACS飞机等大型目标,Sokol雷达的探测距离超过300km。
Koyopo-F AESA雷达仍在研制中,成本有望比Koyopo-M降低50%。
Koyopo-F的重量更轻、可靠性更高,共有3种型别,分别提供小/中/大探测距离。天线直径40mm,适用于头部较小的飞机或作为苏-30/苏-34系列战斗机的后向探测雷达。雷达发射机的峰值输出功率为4kW,平均功率为0.4kW。据报道,俄罗斯已经将Koyopo-F雷达提供给了印度LCA(轻型战斗机)。
以色列
Elta公司的EL/M-2052雷达特征如下:
a) 多于1500个T/R模块(F-22雷达有2000个)
b) 跟踪多达64个目标
c) 使用空海模式时,能够探测并跟踪160海里以外的地面目标

d) 具有高可靠性、同时多功能、良好的抗干扰能力等特点
e) 可以配装F-15、幻影2000、米格-29、苏-27/30和印度的LCA

以色列的"费尔康"(PHALCON)是全球技术最为先进的机载预警和控制系统。系统由Elta公司生产,采用有源相控阵技术。"费尔康"预警机系统的基本组成包括4个传感器系统:相控阵雷达、相控阵IFF(敌我识别)系统、ESM(电子支援措施)/ELINT(电子情报)和CSM(通信支援措施)/COMINT(通信情报)。独特的融合技术能够连续处理来自不同传感器的数据。当其中一个传感器发现目标后,系统自动启动其它传感器进行搜索。

相控阵雷达系统提供360o的探测范围,能够跟踪高机动目标。雷达可全天候、昼夜探测几百公里外的低空飞行目标。波束灵活性降低了雷达虚警率。跟踪启动时间也由原来的20~40秒降低为2~4秒。

IFF系统采用固态相控阵技术,具备询问、解码、目标探测和跟踪功能。系统将单脉冲技术应用于方位角测量。IFF数据与相控阵雷达数据能够自动融合。
ESM/ELINT系统接收、分析并定位雷达信号,覆盖范围360o;具备高截获概率,方位角测定精度高。系统采用窄带超外差接收机和宽带瞬时测频(IFM)技术,提供高精度、高概率对机载/地面发射机信号截获功能。通过到达时间差(DTOA)测量,系统可提供全部接收信号的高精度方位角信息;还可以搜集并分析电子情报数据。CSM/COMINT系统可接收超高频、甚高频和高频信号,快速搜索和锁定机载、舰载或地面目标信号。DF(定向)功能可定位目标。探测到的敌方信号能够瞬间传输给监听接收机。系统大量使用了计算机技术,减少了飞行员的工作负荷。

欧洲篇
欧洲国际合作

1993年,为弥补"台风"战斗机现有CAPTOR雷达的诸多缺陷,英、法、德三国联合启动了机载多模固态有源相控阵雷达(AMSAR)项目。AMSAR将装备于"台风"和"阵风"(目前"阵风"装备的是RBE-2无源雷达)战斗机。随后,三方成立了GTDAR(GEC-汤姆森-DASA机载雷达)合资公司专门从事AMSAR的研发工作。

AMSAR项目的开发分为3个阶段,预计11年完成。前两个阶段将分析新一代有源阵的可行性和需求以及生产MMIC模块的新方法。模块的目标价格定为400至500欧元(目前为几千欧元)。GTDAR公司通过建造小型相控阵以论证项目的总体可行性。1998年,GTDAR公司完成了144个模块阵列的测试,标志着项目前两个阶段的顺利完成。144个模块阵列的演示非常成功,投资方随即宣布项目进入第3阶段。该阶段采用装备1000个模块的全尺寸设备,在BAE系统公司的航空电子测试机上进行飞行测试。第3阶段目前仍在进行之中,如果项目进展顺利且成本适中,AMSAR即可装备战斗机。系统将极大地改进"台风"战斗机的性能,并降低"台风"被敌方探测到的概率。此外,项目还引进了几个欧洲的合作伙伴(如英国的FOAS项目),加强阵列与飞机的综合,即所谓的保形智能蒙皮(smart skin)阵列。由于使用了高速宽带光学链路和中央处理系统,整个飞机更像一个巨型的综合传感器。尽管这对"台风"战斗机意义不大,但对于项目的深入进展和FOAS项目实现可能会有些帮助。

荷兰

荷兰的TNO物理和电子实验室开发了一种很有特色的、采用AESA体制的小型合成孔径雷达(SAR)如图所示,该雷达体积小、重量轻、精度高,并具有对地面慢动目标检测(GMTI)能力,可用于环境监测和各种军事用途。分辨力达5cm(spotlight)。工作模式:带状地图、Spotlight、GMTI、干涉SAR。
主要参数如下:
* 为低高度无人机和有人驾驶平台使用
* 分辨力:0.3~1 m (带状地图);0.05 m (spotlight)
* 最低检测速度(MDV):3km/h;精度为:0.7km/h
* 同时SAR和GMTI,为其它探测传感器提示目标位置
* 提供地形图:精度为 0.4m(垂直)×1m(水平)
* 重量小于50kg
* 采用有源相控阵体制,工作在X波段天线由3块印制板组成(每块宽度为15cm),可以根据不同需求增减尺寸。
有源相控阵T/R模块采用的功率放大器:
* 两级放大器:输出平均功率:6.1 W;效率(PAE):36%;增益:21 dB;X-波段相对带宽:40%;
* 三级放大器:输出平均功率:6.5W;效率(PAE):29%;增益:29 dB;X-波段相对带宽:30%

瑞典
瑞典的有源相控阵(AESA)计划命名为NORA, 其英文含义即"不仅仅是雷达",NORA还同时具有电子战和数据通信的功能。还将采用最新的空时自适应信号处理(STAP)技术。在瑞典国防部支持下于1994年项目启动;一个约有1000个T/R模块的AESA计划2004年进行试飞。研制成功后极有可能对本国的主力战斗机"鹰狮"目前装载的雷达PS-05进行改装。

事实上,瑞典研制的有源相控阵体制的预警雷达PS-890早在1994年即已开始在其空军的小型运输机Saab 340上装备,共装备4架。雷达工作在S波段,相控阵由200个固态收发模块组成,对战斗机目标的探测距离可达300km。长9m的平衡木形状的相控阵天线重达900kg。
法国

在西北欧新一代三大主力战机中,"阵风"战斗机是唯一迄今未在外销战场上有任何斩获,法国为了增加自家宝贝的卖点与吸引力以向外推销,可以说无所不用其极,也因此成为欧洲各国中,最积极、也是最早一批进入研究发展战斗机AESA火控雷达行列的国家。

目前装备"阵风"战斗机配装的雷达型号是RBE-2,采用无源相控阵体制。可以在进行地形回避或地形跟随(TA/TF)的同时,同时搜索和跟踪空中目标;或是在搜索特定空域区域的同时,跟踪位於另外空域的空中目标。

Thales集团于1999年正式提出RBE-2 雷达AESA升级方案,并于2002年4 月间在RBE-2 雷达上开始研制DRAA有源相控阵雷达技术演示样机,该样机采用从美国引进的技术,由1000个GaAs T/R模块组成的AESA天线。2002年12月,欧洲第一部战斗机载AESA火控雷达原型技术演示样机装在一架试验机上进行测试,并且在2003年5月间正式安装于"阵风" B301 上试飞。主要目地是验证未来把RBE-2换装AESA天线时,能达到"即插即用" 。即将RBE-2 雷达的原有的无源相控阵天线拆下换成 DRAA有源相控阵天线,只需要不到3个小时,这是一个其他还在使用机械扫描雷达的竞争者所难以达到的成就;除此之外,根据当时参加测试的试飞员还表示:"换装DRAA AESA天线后,极大幅度地提高了RBE-2 雷达的探测距离"。

不过DRAA验证样机所使用的GaAs T/R模块是自美国引进的,无论是自用还是外销竞标都不适宜,因此DGA 与Thales集团签协,于2004年7月间正式开展新一阶段的DRAAMA(D émonstrateur Radar àAntenne Active Modes Avancés,or Advanced Modes Active Array Radar Demonstrator)演示计划,将采用全新的AESA制作工艺,且所有元器件均由欧洲自主独立开发,预定在2007至2008年间完成验证,如有需要,可以自2010年以后起进行AESA阵列天线的换装升级,预计届时其阵列天线上将会拥有1000 至1200 个GaAs T/R模块,对空探测距离可望较目前的无源相控阵雷达RBE-2提高至少50% 以上,雷达水平搜索角度则可从±60度提高至±70度,整体雷达性能水准当与AN/APG-79 相当。

法国在2000年初期竞标韩国与新加坡的F-X 未来攻击战机计划时,曾想效法美国替阿联酋开发F-16E/F BLOCK60 的先例,提出所谓的"阵风" MK2超级战斗机计划:但要求用户出资7亿美元协助开发,到了2006年后,达索便能将使用AESA雷达,M88-3 涡扇的超级"阵风"战机双手奉上。
可惜法国的面子远没美国大,韩国与新加坡都不愿冒此风险,"阵风" MK2超级战机计划最后无疾而终,THALES集团也只好静待法国政府出资,完成所有研发与测试计划后,于2010年以后起开始推动"阵风"战斗机雷达的AESA换装升级。
法国的机载AESA雷达计划显得平实无华。雷达就是雷达,不去追求兼有电子战和通信等其它先进功能,也不去搞加装驱动马达或侧视阵列等新潮花样(如瑞典的NORA),换装机体也不搞任何结构大改工程,只是单纯的把旧天线拆下,再换上新的AESA天线就大功告成了。这样的设计方法,不免在无法充分发挥AESA应有潜力有遗憾,不过其好处也显而易见:技术风险小,研发成本低,换装快且方便,日后飞行员和后勤维护人员在操作/维修训练上也可以大多沿用原有教材与经验,对于大多数中、小国家空军而言,也许这样简单就是美的理念设计才能真正符合其国情所需。

八、雷神公司四种导弹防御相控阵雷达

1. 铺路爪 AN/FPS-132地基预警雷达

雷达型号:AN/FPS-132

工作频段:420MHz~450MHz

功率:峰值功率582.4kW,平均功率145kW

探测距离:5000Km

单次扫描时间:6s

MTBF:450h

阵面尺寸:直径30m

阵源数量:2000个

用途:探测从预警卫星无法连续监测的地区所发射的导弹

特点:具备早期发现、跟踪中段与再入段导弹和弹头的能力

2、AN/TPY-2雷达

雷达型号:AN/TPY-2

工作频段:X波段(9.5GHz)

探测距离:对雷达反射截面积为1㎡的目标探测距离达1000km

机械转动范围:方位角 -178°~+178°;俯仰角 0°~90°

电扫范围:方位角0°~50°;俯仰角0°~50°

阵面尺寸:天线阵面积为9.2 ㎡

阵元数量:30464个

用途:主要部署在美国本土外的重要战略区域

特点:系统体积小,可高速机动,分辨精度高,能识别诱饵

3、新型爱国者雷达

雷达型号:新型爱国者雷达(型号尚未得知)

探测距离:相比旧式AN/MPQ-53/65雷达探测距离增加约5倍,(AN/MPQ-53/65雷达搜索距离约为100千米)

用途:让爱国者导弹系统获得360°监控范围.并提升其多目标交战性能

特点:雷达的芯片采用了氮化镓材料,功率会相应的大幅度增加.新型有源相控阵雷达改变了工作方式,提高了性能

其他指标:其他指标尚不明确

4、“宙斯盾”舰载AN/SPY-1多功能相控阵雷达

雷达型号:AN/SPY-1

工作频段:S波段3.1GHz~3.5GHz

探测距离:450km

电扫范围:方位角360°;仰角90°

单阵面尺寸:3.65×3.65 ㎡(共4面天线)

阵元数量:4×4490个

用途:是美国海军“宙斯盾”防空反导作战系统的核心,对空中和海面目标进行自动搜索、检测、跟踪并对SM-2导弹进行中段制导

特点:可同时监视上百个目标,跟踪几十个威胁目标,并对发射的导弹进行制导。

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