从无源相控阵到有源相控阵雷达

从无源相控阵到有源相控阵雷达

作者：朱林珍

来源：《中学物理·高中》2013年第11期

1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.

无源相控阵雷达仅有一个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. 2什么是有源相控阵雷达

相控阵雷达是60年代发展起来的一种新型舰载雷达，有源相控阵雷达的天线采用的是一种称为T/R模组的接受与发射装置，每一块T/R模组都能产生电磁波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，这是结构上的区别.有源相控阵雷达的收发装置只有T/R模组，所以重量较轻，故障率较低，即使几个T/R模组损坏了，也不会影响到整台机器的使用，而无源相控阵雷达就不具有这种优势，这是性能上的差别. 相控阵雷达（PAR）已在各种战略、战术雷达中得到广泛使用，成了当今雷达发展的主流.采用有源相控阵天线（APAA）的雷达称为有源相控阵雷达（APAR）.有源相控阵天线的重要组成部分是安置在每一天线单元上的发射/接收组件（T/R组件）.实际上，一个T/R组件就是一部雷达的发射/接收前端.有的T/R组件还包括本振信号输入和中频、视频输出.基于直接频率综合（DDS）的T/R组件，可称为数字T/R组件.先进工艺支

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撑的T/R组件的批量生产能力和成本的不断降低，给有源相控阵雷达的发展提供了有力的技术推动. 国内外先进的相控阵雷达均采用了有源相控阵天线，如美国AN/FPS-115（PAV PAWS）相控阵预警雷达，以色列“箭式”（ARROW）战区导弹防御系统（TBM）中的EL/M-2080相控阵雷达，美国用于高层防御的GBR相控阵雷达，美海军AN/SPY-2远程多功能相控阵雷达，美、欧、日等在研制的多种机载有源相控阵雷达及各国已研制成功的多种有源相控阵战术雷达等.

3有源相控阵雷达的优点

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. 3.1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.

3.2功能多，机动性强

相控阵雷达能够同时形成多个控制的波束，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. 3.3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. 3.4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（如飞机），还可提高抗反辐射导弹的能力. 3.5可靠性高

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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.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.