雷达的工作原理及相控阵雷达
问：有源相阵控雷达和无源相阵控雷达的区别是什么？
h t p:/b s.t i e x u e.n e t/]
[ 转自铁
血社区
答：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？您将从本文中得到启发
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。
电子扫描技术的发展
雷达波束天线电子扫描应用的第一步是无源电子扫描阵列（ESA），其主要优点是实现了波束的无惯性扫描，在作战中有助于对辐射能量的控制。现役的此种类型的雷达有美国空军的B1-B和俄罗斯的米格-31装备的雷达，在研的有法国装备其"阵风"战斗机的RBE-2雷达。
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。
h t p:/b s.t i e x u e.n e t/]
血社区
[ 转自铁
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。
作战性能
电子扫描技术，尤其是有源电子扫描阵列，与传统的机械扫描天线相比有以下几个突出的优点：
敏捷波束
由于ESA消除了天线的机械惯性，因此其波束指向速度极为敏捷。例如，在60°的锥形角内，波束的重新定位时间小于1毫秒，因此这就为载机在作战使用的战术上带来了很大的优势：
h t p:/b s.t i e x u e.n e t/]
血社区
[ 转自铁
● 高效的搜索模式（波束扫描时不会浪费时间）；
● 目标的驻留时间和修正时间可以分别达到最优化的状态，同时满足了探测和跟踪的需要；
● 连续探测（警告后确认）技术可极大地增大探测的距离；
● 快速跟踪形式（初探测距离上建立跟踪）；
● 对多目标跟踪的高度精确性（相当于对单目标的跟踪）；
● 独立的搜索和跟踪功能（对搜索区之外的目标进行跟踪）；
h t p:/b s.t i e x u e.n e t/]
血社区
[ 转自铁
● 用主波瓣或近旁波瓣对导弹进行远距离的数据传输；
● 可同时工作在空-空和空-面状态（地形跟踪功能已和空-空搜索状态结合在一起）；
● 高度随机性的搜索模式（减小了雷达信号被敌方截获和利用的机会）。
多功能和高性能
因为有源ESA阵列单元内组合了接收和发射模块，微波能量的损耗大为减少，与行波管相比高效率的砷化镓功率放大器使整个辐射阵元的累加功率很高，对于同一个安装空间（同样的功率和天线罩）来说，有源ESA所辐射的有效功率要比MSA大10dB（距离要远75%）。这样，有源ESA可以"先看到"目标，极大地提高了作战的能力，特别是在目标反射截面（RCS）日益减小的今天。
ESA的另一个很有价值的特点是能够自适应控制发射和接收波束的形状，因此，可以实现一些特殊的功能和模式。
h t p:/b s.t i e x u e.n e t/]
血社区
[ 转自铁
● 模式可选择的波束形状，例如空-空状态使用笔状波束，空-面状态使用余割波束；
● 用方位扇面波束发射，若干个笔状波束接收（见图1），可最大程度地发现高速目标、旋转翼目标产生的桨叶闪烁和隐身目标产生的RCS闪烁；
● 宽的发射波束结合若干个笔状接收波束可有效地产生一种射频"凝视阵列"（见图２），这使得作战搜索模式具有了一种使目标"无法逃脱"的性能。
视场（FOV）
对于ESA，主波束的增益沿着视线的阵列投影面积按比例下降，但对增益的降低可用增加驻留时间的方法来补偿（要以降低扫描效率为代价），最大可用视场通常限制在以视轴为中心的60°锥形角内， FOV的角度越宽越好，要想达到这一目的可使用多个天线阵列。
应用于战术飞机使用环境时，一种可行的配置方式是前视用主阵列，两个较小的侧阵列做补充，这样可以在近距离上覆盖飞机的两侧，增强了对环境的感知能力。
h t p:/b s.t i e x u e.n e t/]
[ 转自铁
血社区
通常，目标在远距离被前向主阵列波束截获，并在转入交战的时间里在较近的距离上交给旁阵列。在超视距距离上的一种常用的作战机动战术叫F形顶点机动，用主阵列波束对目标建立起跟踪后，飞行员推加力使飞机加速，然后发射导弹，再转向规避敌方的反击。导弹的中距离制导要求在命中目标之前保持对目标的照射和目标数据的更新，把这些工作交由旁阵列波束完成，这样飞行员可以选择一个较为安全的宽角度规避。
电子对抗能力强
自适应波束可形成对旁瓣和主波束干扰的一种有效的对抗措施，它要求有源ESA 能分割成多达30个以上的分阵列，每一个分阵列都与一个接收机和模/数转换器相关联，分阵列的数字化输出值以自适应的方式进行组合以形成一个在感兴趣的目标方向取得较高增
益的天线波束，同时，在干扰方向上的增益则很小或为零。有源ESA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主要因素。
有源ESA其他特点还有，它有较宽的工作带宽和瞬时带宽，并有多样化的波形和扫描模式，这些都有助于增强雷达的电子对抗能力。
隐蔽性好
信号管理将是未来战术飞机的一项重要的系统，它要求雷达要采用低截获概率的波形，最大程度地减小雷达信号被敌方接收机探测到的可能性，同时雷达天线在整个飞机的雷达反射截面积（RCS）中不应占据较大部分，在这方面有源ESA有很大的优势。
h t p:/b s.t i e x u e.n e t/]
血社区
[ 转自铁
有效的低截获概率的基础是对雷达辐射信号在时域、空域和频域上的有效管理，能够加以自主运用的方面包括:权衡发射峰值功率和累计时间的能力，权衡旁瓣发射波束水平和发射峰值功率的能力，在最低可接受的距离上探测感兴趣的目标，减小所必需的峰值功率的能力。阵列较宽的瞬时带宽能被用于减小峰值功率，同时，自适应波束控制可以使雷达在已知的有威胁性的方向上不发射电磁信号，这样可有效地减小被敌方接收机截获的可能性。多种伪随机频率、波形和扫描模式将会消弱敌方接收机破译交叠信号和确认雷达辐射信号的能力，特别是在电磁环境复杂的环境中。
双基模式可使机载雷达达到最佳的隐蔽效果，具体运用过程是：装备有高功率发射机和高增益转向天线的飞机在安全的远距离位置对目标进行照射，目标回波信号由一架或
多架飞机的雷达接收和处理，而这些雷达全部工作在无源状态。一个具有多个分阵列和自适应波束控制能力的ESA系统能够产生多重接收波束，它们与发射波束的交叠确定了搜索的范围。频率、时间和波束位置数据可使用旁瓣通过隐蔽的手段传输以在时间上协调发射和接收同步，虽然辐射源会引起敌人的注意（包括定向干扰），但攻击飞机可以在不引起目标警觉和干扰的情况下获得实时的雷达数据。
可靠性好
有源ESA系统没有像MSA系统那样的运动部件，因而具有极高的使用可靠性。它高度结构化的通用模块，由1000～2000个T／R模块组成的阵元面中，即使其中有5％的模块发生故障，雷达性能只有轻微的损失，不会出现灾难性的故障。其重构及备用能力储备的使用极大地提高了雷达系统执行任务的可靠性。未来有源ESA雷达系统能够实现的一个目标是两次重大故障之间的平均时间要与飞机寿命相当，有效地减少二线和三线维修设施的需要，并在其使用寿命内减少了维护费用。
综合式RF传感器
目前，战斗机使用有若干种RF传感器，它们是分别研制开发的，并"松散地"组合成整个航空电子设备系统，它大致可分为如下类别：
h t p:/b s.t i e x u e.n e t/]
血社区
[ 转自铁
● 宽带电子对抗系统（2-18吉赫并可扩展到35和94吉赫）；
● 雷达（相对来说带宽较窄，即X/Ku波段）；
● 用于导弹遥测的C/ X/Ku波段数据链；
● 雷达高度表（4吉赫）；
● L波段系统（IFF, JTIDS, GPS）；
● V/UHF通信及导航辅助系统。
h t p:/b s.t i e x u e.n e t/]
[ 转自铁
血社区
如果采用综合式机载传感器的原则，就要求使用高度集成化和模块化的组件，在一套综合式RF传感器使用共用孔径的情况下，可将其分为三个主要的系统：
● C/X/Ku波段的综合式雷达、EW、数据链和雷达高度表系统；
● 宽带电子战系统；
● 综合式通信、导航、识别（CNI）系统。
当几个天线共用一个孔径但同时履行多个功能时，就要求这个宽带孔径能独立地提供多个可控波束。虽然这种方法有很大的优势，但在技术实现上有很大的难度，主要难点是系统同时工作时怎样隔离和控制信号间的相互调制，以时分和孔径分割法可以部分解决这些难点。
雷达/电子战主孔径，可以设计成一种支持连续覆盖C波段的高端、X波段和Ku 波段的宽带多功能ESA，它会提供共用的时序或同步的雷达、电子战和数据链工作状态。多重（两个或三个）阵列将会用于所必需的角度覆盖，阵列的大小和形状取决于设备安装空间、雷达旁瓣、角分辨率、增益和发射功率的要求。为满足各种波束形状的需要，每个阵列将分
为多个（30个以上）分阵列以使孔径可以针对某个特定的功能进行较好地调整及支持几项功能同时运作。
血社区
h t p:/b s.t i e x u e.n e t/]
[ 转自铁
技术难点
实现综合式RF传感器关键要依靠：
系统的设计和研制
设计一个复杂的综合式RF传感器系统需要非常强的系统工程设计水平，关键任务包括需求分析、系统论证及配置、子系统功能及性能说明和接口技术标准。与飞机设计人员的密切合作可以把传感器系统与飞机机体结构的确切大小、位置、视场、信号及孔径数量、功率、体积及重量预算、冷却和发电机等因素结合起来，另外，权衡费用、性能和保障性也是极为重要的。正在出现的有助于未来综合式RF传感器设计的系统技术包括：多传感器数据融合、传感器资源管理、自适应信号管理、目标识别和合成环境。
阵元设计
共用孔径必须满足宽带（C到Ku波段）、多极化、大角度波束扫描和低后向散射（隐形）等有冲突的多种需求。
h t p:/b s.t i e x u e.n e t/]
[ 转自铁
血社区
对阵元带宽和双极化的需要（用于电子战）排除了使用普通类型的相控阵列辐射元的可能，因为这些器件通常只能达到所需带宽的30%甚至更小，而对于共用孔径来说则要求达到50%甚至更多才行。一种有前途的的超宽带辐射元称为锥形凹槽。把两个锥形凹槽正交组合起来可以实现信号的双极化，它们分别提供垂直和水平线性极化。
隐身技术
传感器孔径对于整个飞机的RCS具有较大的潜在影响，整个系统的设计要实现较低的系统RCS，需要考虑的因素包括天线阵列、天线罩及相关的频率可选面（FSS）、与机身的接触面及孔径内雷达吸波材料的布置。
砷化镓微波集成电路（MMIC）
高性能砷化镓MMIC技术对于建立下一代以有源ESA为基础的综合式RF传感器起着重要作用。一个典型的X波段T/R模块结构有三个功能部分：高功率放大器、低噪声放大器和多功能增益/相位控制。在T/R模块中把雷达和电子战功能结合起来增加了带宽，因此只有高度的集成化才能容纳下独立的接收通道（窄带、宽带和多重极化）。
微波器件的封装
血社区
h t p:/b s.t i e x u e.n e t/]
[ 转自铁
低成本的微波器件封装技术是满足经济性要求的关键。即使把每一个T/R模块的目标价定为400～500英镑，所有模块的总价值大约要占有源ESA总造价的35%，而要达到这个价格目标还是有困难的，需要微波封装技术的进一步改进。
光-电子器件
在综合式机载传感器结构中使用多个共用孔径依靠的是实用的高性能宽带RF和
数字式分布网络，光纤的使用使整个结构内的孔径和IMA分系统的安装位置有了很大的灵活性，其内在的低传输损耗和噪声排除了以往困扰安装设计的有关长度和线路问题。与多股的铜导线相比，光纤的另一个优点是体积小、重量轻。有源ESA使用光-电子技术的另一个好处是可以获得时间上几乎是无延迟的波束扫描，在瞬时的宽带工作模式下分阵元波束扫描可达500兆赫以上。
射频的处理
要把雷达、电子战和数据链等一些普通的RF模块组合成为一体化的综合式RF系统，所面临的主要挑战是要满足载波频率、信号带宽、调制和动态范围等功能截然不同的各各方面的要求。为最大程度地满足这些不同的要求，开发开放式系统的RF结构和基础结构（如标准化接口、底板、频率方案和控制策略）时，要依据尽量减少专用RF模块类型的原则，例如要使频率转换器、接收机、波形发生器、射频/中频转换等满足整体性能的要求。
软件
h t p:/b s.t i e x u e.n e t/]
[ 转自铁
血社区
现有的新一代雷达系统的软件占有重要地位，例如，"台风"ECR-90雷达的实时控制软件有50万行程序，未来的综合式RF传感器的软件将会更大。目前的软件开发所使用的语言有Ada和军标-2167A，它们都可以在预期的时间内做出高质量的软件，但目前的问题是设计周期长、相关软件的成本很高。另一种很有前景的解决方法是快速样本和自动代码生成技术，它依靠的是新一代的软件工具和开发环境，这种开发环境可以直接从高水平的功能模块和逻辑模型工具中产生出应用目标代码，这种代码还能在高级目标硬件平台模型上运行，以验证所生成软件的可靠性。
从上世纪60年代开始，历经40余年的努力，有源电子扫描阵（AESA），通常也称为有源相控阵技术，终于在机载雷达上取得了成功的应用。
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。除美国之外，俄国、法国、德国、荷兰、瑞典、英国、以色列等西方国家也正在这一技术领域进行广泛的合作开发和大量的资金投入。
近50多年来，机载雷达不断注入新的技术成果，性能大幅度提高。新技术是提高雷达探测能力的原动力。在单脉冲跟踪体制未获使用前，圆锥扫描体制的雷达很难对付敌方施放的角度欺骗干扰；没有相参体制的脉冲多普勒雷达，就无法对付借着强大的地杂波掩护的低空入侵的飞机和导弹；没有频率捷变体制的雷达，就很难同现代战争中广泛采用的各种杂
波干扰相抗衡。相控阵技术是近年来正在发展的新技术，它比单脉冲、脉冲多普勒等任何一种技术对雷达发展所带来的影响都要深刻和广泛。进入上世纪80年代，机载相控阵雷达才初获应用。先进的机载有源相控阵雷达是近期，即本世纪初才进入服役。AESA的成功应用是对传统机载雷达的一次革命，她极大地扩展了雷达的应用领域和提高了雷达的工作性能，进而提高和丰富了作战飞机执行任务的能力和作战模式。
采用AESA技术的机载雷达将会至少在以下方面实现巨大的性能突破：
?雷达作用距离大幅度增长：由于AESA雷达T/R模块中的射频功率放大器（HPA）同天线辐射器紧密相连，而接收信号几乎直接耦合到各T/R模块内的射频低噪声放大器（LNA），这就有效地避免了干扰和噪声叠加到有用信号上去，使得加到处理器的信号更为"纯净"，因此，AESA雷达微波能量的馈电损耗较传统机械扫描雷达大为减少。
h t p:/b s.t i e x u e.n e t/]
血社区
[ 转自铁
?解决了可靠性的瓶颈问题：由于信号的发射和接收是由成百上千个独立的收/发和辐射单元组成，因此少数单元失效对系统性能影响不大。试验表明，10%的单元失效时，对系统性能无显著影响，不需立即维修；30％失效时，系统增益降低3分贝，仍可维持基本工作性能。这种"柔性降级"（graceful degradation）特性对作战飞机是十分需要的。
?解决了同时多功能的难题：所谓同时多功能，即指有源相控阵能在同一时间内完成一个以上的雷达功能。它可以用一部分T/R模块完成一种功能，用另外的T/R模块完成其它功能；也可用时间分隔的方法交替用同一阵面完成多种功能。如雷达在进行地图测绘（SAR/GMTI）、地物回避、地形跟随、威胁回避的同时，还可实现对空中目标的搜索和跟踪，并对其进行攻击。由于AESA是由多个子阵组成，而每个子阵又是由多个T/R模块组成，因此，可以通过数字式波束形成（DBF）技术、自适应波束控制技术和射频功率管理等技术，使雷达的功能和性能得到极大的扩展，可以满足各种条件下作战的需要。并能因此而开发出很多新的雷达功能和空战战术。
?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。
目前正在研制和开始装备的有代表性的战斗机AESA雷达主要有：
(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。下图为F-22的雷达AESA阵面照片。
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，预计到2004年11月具备初步作战能力(IOC)，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：
h t p:/b s.t i e x u e.n e t/]
[ 转自铁
血社区
● 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)
血社区
h t p:/b s.t i e x u e.n e t/]
[ 转自铁
● 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)
h t p:/b s.t i e x u e.n e t/]
血社区
[ 转自铁
(1) 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
h t p:/b s.t i e x u e.n e t/]
[ 转自铁
血社区
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）
h t p:/b s.t i e x u e.n e t/]
血社区
[ 转自铁
?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？
h t p:/b s.t i e x u e.n e t/]
血社区
[ 转自铁
(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。
论雷达技术的发展与应用及未来展望
论雷达技术的发展与应用及 未来展望 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
论雷达技术的发展与应用及未来展望 摘要:雷达是用无线电的方法发现目标并测定它们的空间位置的装置。雷达的发展与使用过程，正是电子技术在军事中应用的缩影，而雷达的未来，更与电子技术息息相关。本文介绍了雷达的发展与应用的历史，重点介绍了相控阵雷达与激光孔径雷达两类雷达的原理与特点，并指出雷达的弱点及未来发展方向关键词：雷达；发展；实战应用；种类；弱点；未来
雷达主要用于对远距离物体的方位、距离、高度做精确检测，可以说是现代军事电子技术的代表。随着不断的发展，雷达在战区的警戒、各种新式武器威力的发挥、协同作战的指挥中的地位愈发重要。 1雷达的发展与应用 雷达的基本工作原理是靠发射探测脉冲和接受被照射目标的回波发现目标。百年的时间里，随着新技术的发展和应用，雷达也在不断发展。 1.1雷达的发展史 下面是雷达出现前夜相关理论的一系列突破： 1842年多普勒（Christian Andreas Doppler）率先提出利用多普勒效应的多普勒式雷达。 1864年马克斯威尔（James Clerk Maxwell）推导出可计算电磁波特性的公式。 1886年赫兹（Heinerich Hertz）展开研究无线电波的一系列实验。 1888年赫兹成功利用仪器产生无线电波。 1897年汤普森（JJ Thompson）展开对真空管内阴极射线的研究。 这些与电磁波相关的科技是雷达的最基本理论。1904年克里斯蒂安?豪斯梅耶（Christian Hulsmeyer）宣称他的“电动镜”可以传输音频，并能够接受到运动物体的回应。可以说，就是这位德国人奠定了这项技术。然而，在一战期间，德国军官们所注意的是无线电通讯。 接下来雷达的出现就显得顺理成章了。1933年，鲁道夫?昆德（Rudolf Kunhold）提出毫米波长可能可以探测出水面船只及飞船的位置。两年后，威廉?龙格（Wilhelm Runge）已经能够根据飞机自身所发出的信号计算出50公里以外的飞机位置所在，即使是在夜晚或者有雾的时候。 第二次世界大战中的不列颠战役成为雷达正式登场的舞台。法国的迅速陷落，使希特勒有理由相信只需通过空袭便能征服英国。在这一大规模的空战中，纳粹德国空军拥有的飞机数量远远超过了英国皇家空军——2670架对1475架。而英国在雷达方面有优势。1936年1月英国W.瓦特在索夫克海岸架起了英国第一个雷达站。1938年，为保卫英格兰，用七部雷达组成"Chain Home"雷达网，雷达频率30兆赫。雷达网使德国轰炸机还没到达英吉利海峡即被发现，英国也因此取得了英伦空战的胜利。这场胜利也是第二次世界大战中较大的转折点之一。 之后四十年人们更加意识到雷达的重要作用，雷达也因此得到了不断发展，也分出了不同种类。本节余下部分将有选择地概括各个年代的重大进展。 1.1.1四十年代 四十年代初期(在二次大战期间)，由于英国发明了谐振腔式磁控管，从而在先驱的VHF雷达发展的同时，产生了微波雷达发展的可能性。它开拓了发展L波段(23q厘米波长)和S波段(10厘米波长)大型地面对空搜索雷达和X波段(3厘米波长)小型机载雷达的美好前景。1941年苏联最早在飞机上装备预警雷达。两年后美国麻省理工学院研制出机载雷达平面位置指示器，预警雷达。时至今日，雷达已成为各式飞机不可缺少的组成部分，是实施精确打击和自身防护的必要手段。 1.1.2五十年代
弹载有源相控阵雷达的应用
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 Knowledge 54 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
有源相控阵雷达的发展
有源相控阵雷达的发展 机载有源相控阵雷达的发展水平以美国最为先进。在20世纪60年代末即研制出有604个单元的X波段有源阵列天线。在1988年到1991年完成了配装F22战斗机的AN/APG-77雷达的飞行试验，该雷达有2000个T/R组件，对雷达反射面积为1平方米的目标，探测距离设计要求为120—220KM。综合了探测、敌我识别、电子侦察和电子干扰等多种功能于一体，具有低截获概率（也就是说不易被对方雷达告警器发现）。可以说美国在机载有源相控阵火控雷达技术上已经比较成熟。除了APG-77雷达以外，美国还在原有的PD雷达上进行改进，换装相控阵天线，例如计划给F18E战斗机换装APG79雷达和给F15换装的APG63（V）3雷达等除此之外，英、法、德三国联合研制机载固态多功能有源相控阵雷达，2001年已经完成具有1200个T/R组件的全尺寸样机的试验工作，但是离实用化还有一定的距离。 前苏联在八十年代初即研制出无源相控阵雷达，装备于米格31战斗机上，搜索距离200千米，对战斗机的跟踪距离达到90千米以上，可以同时跟踪10个目标并攻击其中的4个，这在当时已经是比较先进的了。目前俄罗斯正在努力发展有源相控阵雷达，但离实用化也有很大的距离。 目前世界上另一种装机实用化的有源相控阵雷达为日本F-2战斗机所采用的火控雷达，这反映了日本在电子工业上的技术实力。该雷达包含800个T/R 组件，公开的探测距离为80KM（中等战斗机目标）。如果这个数据属实的话，则说明日本虽然在半导体生产技术上比较先进，但是在雷达系统设计上的能力仍嫌不足。 我国从六十年代开始即开展相控阵技术的研究，并于七十年代研制成功7010大型远程相控阵雷达，曾出色的完成了观测美国天空试验室和苏联核动力卫星殒落任务，引起世界重视(相关资料可查阅中国科学技术协会网站文章)。在九十年代又研制出YLC-2全固态相控阵远程警戒雷达(第二届中国国际国防电子展览会上展出)。这些成果都反映了我国在相控阵雷达研制上的进步。不过，相对于一些陆基和舰载的大型雷达来说，机载相控阵雷达的技术难度要大得多，主要难度又集中在小体积T/R组件的研制上。据介绍，607所和电子部14所在机载相控阵雷达的研制上处于国内领先地位，目前，相控阵雷达的数据处理部分已经比较成熟，但是在T/R组件的生产，尤其是成本控制上仍然有相当大的差距。据顾诵芬院士在前不久的介绍，国内目前单个T/R组件的生产成本要达到数万人民币，这样，光雷达天线的造价就已经是天价了，而美国目前已经将T/R组件的生产成本控制在四五百美元以下，因此我们的差距还是相当大的。对比美国的发展历程，我们要研制出AN/APG-77级别的雷达，可能要到2010年以后。相对来说，无源相控阵雷达的技术难度要小得多，因此在研制出实用的有源相控阵雷达之前，完全有可能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一种低端产品，仍然具有很大的使用价值。 我国在航空电子产品上起步晚，发展慢，一度和西方先进国家的差距拉得
雷达原理复习
1、雷达的任务：测量目标的距离、方位、仰角、速度、形状、表面粗糙度、介电特性。 雷达是利用目标对电磁波的反射现象来发现目标并测定其位置。 当目标尺寸小于雷达分辨单元时，则可将其视为“点”目标，可对目标的距离和空间位置角度定位。目标不是一个点，可视为由多个散射点组成的，从而获得目标的尺寸和形状。采用不同的极化可以测定目标的对称性。 任一目标P所在的位置在球坐标系中可用三个目标确定：目标斜距R，方位角，仰角 在圆柱坐标系中表示为：水平距离D，方位角，高度H 目标斜距的测量：测距的精度和分辨力力与发射信号的带宽有关，脉冲越窄，性能越好。目标角位置的测量：天线尺寸增加，波束变窄，测角精度和角分辨力会提高。 相对速度的测量:观测时间越长，速度测量精度越高。 目标尺寸和形状：比较目标对不同极化波的散射场，就可以提供目标形状不对称性的量度。 2、雷达的基本组成：发射机、天线、接收机、信号处理机、终端设备 3、雷达的工作频率：220MHZ-35GHZ。L波段代表以22cm为中心，1-2GHZ;S波段代表10cm，2-4GHZ；C波段代表5cm，4-8GHZ；X波段代表3cm，8-12GHZ；Ku代表，12-18GHZ；Ka代表8mm，18-27GHZ。 第二章雷达发射机 1、雷达发射机的认为是为雷达系统提供一种满足特定要求的大功率发射信号，经过馈线和收发开关并由天线辐射到空间。 雷达发射机可分为脉冲调制发射机：单级振荡发射机、主振放大式发射机；连续波发射机。 2、单级振荡式发射机组成：大功率射频振荡器、脉冲调制器、电源 触发脉冲 脉冲调制器大功率射频振荡器收发开关 电源高压电源接收机 主要优点：结构简单，比较轻便，效率较高，成本低；缺点：频率稳定性差，难以产生复杂的波形，脉冲信号之间的相位不相等 3、主振放大式发射机：射频放大链、脉冲调制器、固态频率源、高压电源。射频放大链是发射机的核心，主要有前级放大器、中间射频功率放大器、输出射频功率放大器 射频输入前级放大器中间射频放大器输出射级放大器射频输出固态频率源脉冲调制器脉冲调制器 高压电源高压电源电源 脉冲调制器：软性开关调制器、刚性开关调制器、浮动板调制器 4、现代雷达对发射机的主要要求：发射全相参信号；具有很高的频域稳定度；能够产生复杂信号波形；适用于宽带的频率捷变雷达；全固态有源相控阵发射机 5、发射机的主要性能指标： 工作频率和瞬时带宽：雷达发射机的频率是按照雷达的用途确定的。瞬时带宽是指输出功率变化小于1bB的工作频带宽度。 输出功率：雷达发射机的输出功率直接影响雷达的威力范围以及抗干扰的能力。雷达发
相控阵雷达之弊端
相控阵雷达之弊端 舰载多功能相控阵雷达是舰载雷达的一个主要发展方向，具有探测目标精度高、抗干扰能力强、可靠性高、隐身性能好等诸多优点。相控阵雷达采用电子稳定平台，通过自适应调度雷达时间和能量资源，改变天线表面阵列所发出波束的合成方式来改变波束扫描方向，可同时完成搜索警戒、精确跟踪、目标敌我识别、导弹制导、目标引导等多种功能。相控阵雷达使用电子扫描方式，通过改变频率或者是改变相位的方式，将合成的波束发射的方向加以变化。电子扫描扫描速率高、改变波束方向的速率快、对于目标测量精确度高于机械扫描雷达。目前，中、美、日、俄、法、意、德、英等国家都装备或正在研制相控阵雷达，其中较为著名的有中国装备于052C导弹驱逐舰和“辽宁”号航空母舰上的346相控阵雷达和装备于052D型导弹驱逐舰上的346A型相控阵雷达；美国装备于阿利?伯克级驱逐舰上的SPY-1系列相控阵雷达；日本海军装备在“日向”级“护卫舰”上的FCS-3型相控阵雷达等。多功能相控阵雷达虽然有着诸多的优点，但其与任何武器装备一样，有其利也有其弊。从造价上来说，相控阵雷达的造价普遍偏高，往往是普通雷达的数十倍乃至数百倍，这使得多功能相控阵雷达一般只能装备在一些高端主战舰艇上；从适装舰艇方面来说，由于多功能相控
阵雷达的重量一般较重而体积较大，故此，只能装备于大型舰艇上。从能耗上来说，多功能相控阵雷达的功率较大，长时间开机对舰艇上宝贵的能源资源耗费厉害。在性能上，多功能相控阵雷达也有一些不足之处，如对杂波特别是海杂波抑制能力不足、探测隐身目标能力不足、在对抗自卫式噪声干扰能力不足、探测低空及掠海目标能力不足、在强杂波背景时性能下降等。舰载多功能相控阵雷达既有预警雷达的远程警戒能力，又具有火控雷达的高精度。其警戒预警距离超过300千米，全空域搜索数据率在10至20秒。为满足舰载武器系统制导及火控的精度要求，雷达跟踪测量精度不能超过10分，而一般舰载警戒雷达的跟踪测量精度往往在几度以内。综合多方面性能上的考虑及目前的科技水平和经济性，舰载相控阵雷达雷达一般都以S频段作为工作频段。S频段与C频段和X频段相比较而言，波束宽，可用带宽窄，对海杂波的抑制能力不强。为了进行三坐标测量，该类型雷达都采用针状波束，为了提高可靠性，一般都采用工作在饱和放大模式的固态发射机。由于发射机输出功率不可调，故不能象普通对海雷达那样对发射波束进行赋形，导致在低空或掠海工作模式时海杂波更加强烈。在近岸工作时，如果蒸发波导等异常传播效应明显，会有大量远距陆地、岛屿等杂波出现，距离上的多重折叠会进一步增加杂波抑制的难度。而为了保证多任务和多目标能力，此时一般不采用MTD或
雷达原理复习
第一章绪论 1、雷达的任务：测量目标的距离、方位、仰角、速度、形状、表面粗糙度、介电特性。 雷达是利用目标对电磁波的反射现象来发现目标并测定其位置。 当目标尺寸小于雷达分辨单元时，则可将其视为“点”目标，可对目标的距离和空间位置角度定位。目标不是一个点，可视为由多个散射点组成的，从而获得目标的尺寸和形状。采用不同的极化可以测定目标的对称性。 β任一目标P所在的位置在球坐标系中可用三个目标确定：目标斜距R，方位角α，仰角 在圆柱坐标系中表示为：水平距离D，方位角α，高度H 目标斜距的测量：测距的精度和分辨力力与发射信号的带宽有关，脉冲越窄，性能越好。目标角位置的测量：天线尺寸增加，波束变窄，测角精度和角分辨力会提高。 相对速度的测量:观测时间越长，速度测量精度越高。 目标尺寸和形状：比较目标对不同极化波的散射场，就可以提供目标形状不对称性的量度。 2、雷达的基本组成：发射机、天线、接收机、信号处理机、终端设备 3、雷达的工作频率：220MHZ-35GHZ。L波段代表以22cm为中心，1-2GHZ;S波段代表10cm，2-4GHZ；C波段代表5cm，4-8GHZ；X波段代表3cm，8-12GHZ；Ku代表2.2cm，12-18GHZ；Ka代表8mm，18-27GHZ。 第二章雷达发射机 1、雷达发射机的认为是为雷达系统提供一种满足特定要求的大功率发射信号，经过馈线和收发开关并由天线辐射到空间。 雷达发射机可分为脉冲调制发射机：单级振荡发射机、主振放大式发射机；连续波发射机。 2、单级振荡式发射机组成：大功率射频振荡器、脉冲调制器、电源 触发脉冲 脉冲调制器大功率射频振荡器收发开关 电源高压电源接收机 主要优点：结构简单，比较轻便，效率较高，成本低；缺点：频率稳定性差，难以产生复杂的波形，脉冲信号之间的相位不相等 3、主振放大式发射机：射频放大链、脉冲调制器、固态频率源、高压电源。射频放大链是发射机的核心，主要有前级放大器、中间射频功率放大器、输出射频功率放大器 射频输入前级放大器中间射频放大器输出射级放大器射频输出固态频率源脉冲调制器脉冲调制器 高压电源高压电源电源 脉冲调制器：软性开关调制器、刚性开关调制器、浮动板调制器 4、现代雷达对发射机的主要要求：发射全相参信号；具有很高的频域稳定度；能够产生复杂信号波形；适用于宽带的频率捷变雷达；全固态有源相控阵发射机 5、发射机的主要性能指标：
雷达发展史
雷达发展史 雷达的基本概念形成于20世纪初。但是直到第二次世界大战前后，雷达才得到迅速发展。早在20世纪初，欧洲和美国的一些科学家已知道电磁波被物体反射的现象。 1922年，意大利G.马可尼发表了无线电波可能检测物体的论文。美国海军实验室发现用双基地连续波雷达能发觉在其间通过的船只。1925年，美国开始研制能测距的脉冲调制雷达，并首先用它来测量电离层的高度。30年代初，欧美一些国家开始研制探测飞机的脉冲调制雷达。1936年，美国研制出作用距离达40公里、分辨力为457米的探测飞机的脉冲雷达。1938年,英国已在邻近法国的本土海岸线上布设了一条观测敌方飞机的早期报警雷达链。 第二次世界大战期间，由于作战需要，雷达技术发展极为迅速。就使用的频段而言，战前的器件和技术只能达到几十兆赫。大战初期，德国首先研制成大功率三、四极电子管,把频率提高到500兆赫以上。这不仅提高了雷达搜索和引导飞机的精度，而且也提高了高射炮控制雷达的性能，使高炮有更高的命中率。1939年，英国发明工作在3000兆赫的功率，地面和飞机上装备了采用这种磁控管的微波雷达,使盟军在空中作战和空-海作战方面获得 优势。大战后期，美国进一步把磁控管的频率提高到10吉赫，实现了机载雷达小型化并提高了测量精度。在高炮火控方面，美国研制的精密自动跟踪雷达SCR-584,使高炮命中率从战争初期的数千发炮弹击落一架飞机，提高到数十发击中一架飞机。 40年代后期出现了动目标显示技术，这有利于在地杂波和云雨等杂波背景中发现目标。高性能的动目标显示雷达必须发射相干信号，于是研制了功率、、前向波管等器件。50年代出现了高速喷气式飞机，60年代又出现了低空突防飞机和中、远程导弹以及军用卫星，促进了雷达性能的迅速提高。60～70年代，电子计算机、、和大规模数字集成电路等应用到雷达上，使雷达性能大大提高，同时减小了体积和重量，提高了可靠性。 在雷达新体制、新技术方面，50年代已较广泛地采用了动目标显示、单脉冲测角和跟踪以及脉冲压缩技术等；60年代出现了；70年代固态相控阵雷达和脉冲多普勒雷达问世。 在中国，雷达技术从50年代初才开始发展起来。中国研制的雷达已装备军队。中国已经研制成防空用的二坐标和三坐标警戒引导雷达、地－空导弹制导雷达、远程导弹初始段靶场测量雷达和再入段靶场测量与回收雷达。中国研制的大型雷达还用于观测中国和其他国家发射的人造卫星。 在民用方面，远洋轮船的导航和防撞雷达、飞机场的航行管制雷达以及气象雷达等均已生产和应用。中国研制成的机载合成孔径雷达已能获得大面积清晰的测绘地图。中国研制的新一代雷达均已采用计算机或微处理器，并应用了中、大规模集成电路的数字式信息处理技术，频率已扩展至毫米波段。① 尽管雷达在二战时发展迅速，但追根溯源，此前的科学家运用他们的智慧为此创造了必要的条件。让我们来看下面的简史： 1842年多普勒（Christian Andreas Doppler）率先提出利用多普勒效应的多普勒式雷达。 1864年马克斯威尔（James Clerk Maxwell）推导出可计算电磁波特性的公式。 1886年赫兹（Heinerich Hertz）展开研究无线电波的一系列实验。1888年赫兹成功利用仪器产生无线电波。
相控阵雷达系统的仿真_王桃桃
计算机与现代化 2014年第2期 JISUANJI YU XIANDAIHUA 总第222期 文章编号：1006- 2475（2014）02-0209-04收稿日期：2013-09-29作者简介：王桃桃（1989-），女，江苏沭阳人， 南京航空航天大学自动化学院硕士研究生，研究方向：雷达系统仿真；万晓冬（1960-），女，江苏南京人， 副研究员，硕士生导师，研究方向：分布式仿真技术，实时分布式数据库技术，嵌入式软件测试技术；何杰（1988- ），男，安徽铜陵人，硕士研究生，研究方向：机载红外弱小目标检测，三维视景仿真。相控阵雷达系统的仿真 王桃桃，万晓冬，何 杰 (南京航空航天大学自动化学院，江苏南京210016) 摘要：雷达的数字仿真及雷达仿真库的建立已经成为近年来雷达领域研究的热点。本文主要进行相控阵雷达系统的仿真研究。首先根据相控阵雷达的组成和原理，建立相控阵雷达的仿真模型与数学模型。然后选择Simulink 作为仿真平台，对相控阵雷达系统进行仿真与研究。仿真的模块主要有天线模块、信号环境模块、信号处理模块以及GUI 人机交互界面模块。最终在Simulink 库中生成自己的雷达子库，形成相控阵雷达系统，为后续相控阵雷达的研究奠定基础。关键词：雷达;相控阵;信号处理中图分类号：TP391．9 文献标识码：A doi :10．3969/j．issn．1006-2475．2014．02．047 Simulation of Phased Array Ｒadar Systems WANG Tao-tao ，WAN Xiao-dong ，HE Jie （College of Automation Engineering ，Nanjing University of Aeronautics and Astronautics ，Nanjing 210016，China ）Abstract ：The digital simulation of radar and the establishment of radar simulation libraries has become research hot spot in radar field in recent years．This paper mainly focuses on phased array radar system simulation．According to the composition and prin-ciple of phased array radar ，it establishes the simulation model and mathematical model of phased array radar．Then ，the paper does simulation and research on phased array radar system by choosing Simulink as the simulation platform．The simulation mod-ule mainly includes the antenna module ，the signal environment module ，the signal processing module and GUI man-machine in-terface module．Eventually it generates radar sub-libraries and forms phased array radar system ，which lay the foundation for fol-low-up phased array radar study． Key words ：radar ；phased array ；signal processing 0引言 计算机仿真技术应用于雷达源于20世纪70年代，国内雷达仿真起步较晚，仿真主要是基于SPW 、Matlab 、Simulink 、ADS 、HLA 等平台，其中Simulink 是一种在国内外得到广泛应用的计算机仿真工具，它支持线性系统和非线性系统，连续和离散事件系统，或者是两者的混合系统以及多采样率系统。ADS （Ad-vanced Design System ）软件可以实现高频与低频、时域与频域、噪声、射频电路、数字信号处理电路的仿真等。SPW （Signal Processing Workspace ）是用于信号处理系统设计的强有力的软件包，在雷达领域有着广泛的应用。HLA （High Level Architecture ）提供了基于分布交互环境下仿真系统创建的通用技术支撑框架， 可用来快速地建造一个分布仿真系统。比较4种仿 真平台，SPW 比较昂贵，只能在Unix 操作系统下使用，HLA 通信协议复杂，不同版本的ＲTI 可能有无法通信的问题。Simulink 应用于雷达仿真比ADS 广泛并易于推广，所以本文采用Simulink 作为仿真平台。 为了进行后期雷达与红外的数据融合，首先需要建立雷达模块以产生雷达数据源，本文根据相控阵雷达的工作原理，采用数字仿真的方法，仿真雷达模块。首先提出相控阵雷达的仿真结构图以及给出各个模块的数学模型，然后根据数学模型，利用Simulink 仿真平台，仿真实现雷达的各组成模块，从而构建一个完整的雷达系统。同时，也可以通过使用S 函数将各个模块封装，然后建成自己的雷达仿真库，从而可以形成不同类型的雷达系统，便于更好地进行雷达系统
机载有源相控阵雷达特征分析
中图分类号:TN958.92 文献标志码:A 文章编号:1674-2230(2010)04-0010-02 收稿日期:2010-02-24;修回日期:2010-04-02 作者简介:张成伟(1971 ),男,高级工程师;李登(1978 ),男,工程师;孙时珍(1965 ),高级工程师。 机载有源相控阵雷达特征分析 张成伟1,李 登1,孙时珍2 (1.电子信息控制重点实验室,成都610036;2.海装航技部,北京100071) 摘要:以美军F/A-22飞机的AN/APG-77机载有源相控阵雷达为代表,对机载有源相控阵雷达的典型特征等进行了简要介绍,阐述了有源相控阵雷达信号特征带来的挑战和影响。关键词:机载有源相控阵雷达;波形特征;发射功率;灵敏度;侦收;干扰 The Challenge from Airborne AESA Z HANG Cheng -wei 1,LI Deng 1,S UN Sh-i zhen 2 (1.Science and Technology on Electronic Information Control Laboratory,Chen gdu 610036,China; 2.Aviation Technology Guaran tee Department of Navy Equipmen t,Beijing 100071,China) Abstract:Taking AN/APG-77airborne phase -array radar on F/A-22aircraft as typical example, a brief introduction on typical characteristics of airborne active phase -array radar is introduced,both challenges and influence brought by the signal characteristics of active phase -array radar on detection and jamming are elaborated. Key words:airborne active phase array radar;waveform characteristics;transmitting power;sensitiv -ity;detection;jammin g 1 引言 美国空军2005年12月15日宣布F/A -22 猛禽 战斗机正式服役,标志着世界上最先进的第四代空中优势战斗机进入美国空军战斗序列[1,2] 。继F/A-22以后,F-35 闪电 II 战斗机是美国联合英国、意大利、澳大利亚、土耳其、挪威、荷兰、丹麦和加拿大等八个国家正在研制的一种低成本多功能第四代战斗机,预计2012年和2013年形成初始作战能力,将成为未来数十年中装备国家和装备数量最大、使用最广泛的第四代战斗机。以F/A-22、F-35为代表的第四代战斗机具有低可探测性、高度综合化的航电系统、高杀伤性、高生存力等特征,可在恶劣环境条件下昼、夜执行精确对地攻击、制空和防空作战任务,这种以信息技术为特征的第四代战斗机将逐渐成为空中力量的主宰。 实现第四代战斗机强大功能的是以机载有源相控阵雷达(AESA)为核心的综合航空电子系统,其中,F/A-22战斗机的AN/APG-77和F-35战斗机的AN/APG-81多功能雷达不但具有强大的雷达功能,还具有电子战和通信功能,是第四代机战斗机优异性能的集中体现。机载有源相控阵雷达已经成为下一代机载火控雷达发展的必然趋势,是第四代战斗机的主要标志。 近年来,经过航电系统升级的第三代主力战斗机F/A-18E/F 装备了AN/APG-79有源相控阵雷达,F-15C 装备了AN/APG-63(V)2有源相控阵雷达,法国的 阵风 战斗机也装备了RB E2有源相控阵雷达,欧洲 台风 战斗机、瑞典JAS-39 鹰狮 战斗机等欧洲三代半战斗机以及俄罗斯的苏-35战斗机也将装备有源相控阵雷达。进入21世纪,F/A-22、F-35以及经过航电升级的 10 张成伟,李 登,孙时珍机载有源相控阵雷达特征分析 电子信息对抗技术 第25卷 2010年7月第4期
国产机载有源相控阵火控雷达
机载有源相控阵火控雷达-AESA是机载雷达的发展方向，图为美国 AN/APG-79雷达，注意其天线呈仰角安装 近日，有新闻报道中航雷电院张昆辉同志的先进事迹，其中提到张院长从“2001年开始着手相控阵雷达的研发，2008年完成飞机验证试飞，雷电院向部队机关和集团公司做了汇报，在军方引起了强烈反响，并受到军方各级领导的高度关注。空军景文春副司令专程到无锡了解情况、听完汇报后说：“当初×代机立项时，我有两点担忧，一是发动机问题，二是相控阵雷达问题。今天看来，雷达问题已经解决了，我们已经有了自己的相控阵雷达”。空军首长和空装首长的关注，给了雷电院极大鼓舞和鞭策。该项目在完成它机验证试飞后，原国防科工委在北京组织召开了成果鉴定会，与会专家在认真了解试飞情况后给与了高度评价：“相控阵雷达研制，开创了国内机载火控雷达的新纪元，填补了国内X波段相控阵火控雷达的空白，为我国×代机的研制打下了坚实基础，标志着我国第×代战斗机提升战斗力的时机已经到来”。此项目还荣获该年度国家国防科技成果一等奖。“字里行间，透露出国家和空军对该型雷达的重视，从空军首长的话和国防科工委专家组的话分析；该雷达应试是X波段有源相控阵雷达，既可以用于正在研制的我国第四代战斗机配套，也可以用于现役的第三代战机的升级。其意义非凡，是建国60周年收获的又一大喜讯。
AESA除了用于新机、新雷达外，还可用于现役飞机和雷达的升级，图为美国的AN/APG-63V2，其用AESA替代了原来的机械扫描天线(下图) 我们知道二战一个重要的发明就是雷达的运用，1935年为了对付德国的潜艇，英国开始研制机载雷达-空海搜索雷达，1937年该机进行首次试验，1939年装备部队，1940年英国人发明了磁控管，为研制微波机载雷达打下了技术基础，由于当时英国经济技术实力已经衰落，因此将这个技术转让给了美国，美国麻省理工学院福射试验室很快在其基础上研制了厘米波机载雷达SCR-520，并
雷达发展史
雷达的基本概念形成于20世纪初。但是直到第二次世界大战前后，雷达才得到迅速发展。早在20世纪初，欧洲和美国的一些科学家已知道电磁波被物体反射的现象。 1922年，意大利G.马可尼发表了无线电波可能检测物体的论文。美国海军实验室发现用双基地连续波雷达能发觉在其间通过的船只。1925年，美国开始研制能测距的脉冲调制雷达，并首先用它来测量电离层的高度。30年代初，欧美一些国家开始研制探测飞机的脉冲调制雷达。1936年，美国研制出作用距离达40公里、分辨力为457米的探测飞机的脉冲雷达。1938年,英国已在邻近法国的本土海岸线上布设了一条观测敌方飞机的早期报警雷达链。 第二次世界大战期间，由于作战需要，雷达技术发展极为迅速。就使用的频段而言，战前的器件和技术只能达到几十兆赫。大战初期，德国首先研制成大功率三、四极电子管,把频率提高到500兆赫以上。这不仅提高了雷达搜索和引导飞机的精度，而且也提高了高射炮控制雷达的性能，使高炮有更高的命中率。1939年，英国发明工作在3000兆赫的功率，地面和飞机上装备了采用这种磁控管的微波雷达,使盟军在空中作战和空-海作战方面获得优势。大战后期，美国进一步把磁控管的频率提高到10吉赫，实现了机载雷达小型化并提高了测量精度。在高炮火控方面，美国研制的精密自动跟踪雷达SCR-584,使高炮命中率从战争初期的数千发炮弹击落一架飞机，提高到数十发击中一架飞机。 40年代后期出现了动目标显示技术，这有利于在地杂波和云雨等杂波背景中发现目标。高性能的动目标显示雷达必须发射相干信号，于是研制了功率、、前向波管等器件。50年代出现了高速喷气式飞机，60年代又出现了低空突防飞机和中、远程导弹以及军用卫星，促进了雷达性能的迅速提高。60～70年代，电子计算机、、和大规模数字集成电路等应用到雷达上，使雷达性能大大提高，同时减小了体积和重量，提高了可靠性。 在雷达新体制、新技术方面，50年代已较广泛地采用了动目标显示、单脉冲测角和跟踪以及脉冲压缩技术等；60年代出现了；70年代固态相控阵雷达和脉冲多普勒雷达问世。 在中国，雷达技术从50年代初才开始发展起来。中国研制的雷达已装备军队。中国已经研制成防空用的二坐标和三坐标警戒引导雷达、地－空导弹制导雷达、远程导弹初始段靶场测量雷达和再入段靶场测量与回收雷达。中国研制的大型雷达还用于观测中国和其他国家发射的人造卫星。 在民用方面，远洋轮船的导航和防撞雷达、飞机场的航行管制雷达以及气象雷达等均已生产和应用。中国研制成的机载合成孔径雷达已能获得大面积清晰的测绘地图。中国研制的新一代雷达均已采用计算机或微处理器，并应用了中、大规模集成电路的数字式信息处理技术，频率已扩展至毫米波段。① 尽管雷达在二战时发展迅速，但追根溯源，此前的科学家运用他们的智慧为此创造了必要的条件。让我们来看下面的简史： 1842年多普勒（Christian Andreas Doppler）率先提出利用多普勒效应的多普勒式雷达。 1864年马克斯威尔（James Clerk Maxwell）推导出可计算电磁波特性的公式。 1886年赫兹（Heinerich Hertz）展开研究无线电波的一系列实验。1888年赫兹成功利用仪器产生无线电波。 图1赫兹图 2 无线电的产生1897年汤普森（JJ Thompson）展开对真空管内阴极射线的研究。 1904年侯斯美尔（Christian Hülsmeyer）发明电动镜（telemobiloscope），是利用无线电波回声探测的装置，可防止海上船舶相撞。 1906年德弗瑞斯特（De Forest Lee）发明真空三极管，是世界上第一种可放大信号的主动
雷达简介及分类
雷达简介及分类 英文中的“radar”（雷达）一词来源于缩略语（RADAR），表示“radio detection and ranging”（无线电检测与测距）。现如今，由于它已经成为一项非常广泛实用的技术，“radar”一词也变成一个标准的英文名词。它是利用目标对电磁波的散射来发现，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。 雷达的分类： 雷达种类很多，分类方法也很复杂，以下列举部分分类方法： （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（雷达信号形式）可分为：脉冲雷达和连续波雷达、脉部压缩雷达和频率捷变雷达等。 （4）按照角跟踪方式可分为：单脉冲雷达、圆锥扫描雷达和隐蔽圆锥 扫描雷达等。 （5）按工作频段可分为：米波雷达、分米波雷达、厘米波雷达和其它波段雷达、超视距雷达、微波雷达、毫米波雷达以及激光雷达等。 （6）按照目标测量参数可分为：测高雷达、二坐标雷达、三坐标雷达 和故我识对雷达、多站雷达等。 （7）按照天线扫描方式可分为：分为机械扫描雷达、相控阵雷达等。 （8）按照雷达采用的技术和信号处理的方式可分为：相参积累和非相参 积累、动目标显示、动目标检测、脉冲多普勒雷达、合成孔径雷达、边扫描 边跟踪雷达。 (9)按用途可分为：空中监视雷达（如远程预警、地面控制的拦截等）、 空间和导航监视雷达（弹道导弹告警、卫星监视等）、表面搜索和战场监视 雷达（地面测绘、港口和航道控制）、跟踪和制导雷达（表面火控、弹道制
雷达的工作原理及相控阵雷达
问：有源相阵控雷达和无源相阵控雷达的区别是什么？ h t p:/b s.t i e x u e.n e t/] [ 转自铁 血社区 答：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？您将从本文中得到启发 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。 电子扫描技术的发展 雷达波束天线电子扫描应用的第一步是无源电子扫描阵列（ESA），其主要优点是实现了波束的无惯性扫描，在作战中有助于对辐射能量的控制。现役的此种类型的雷达有美国空军的B1-B和俄罗斯的米格-31装备的雷达，在研的有法国装备其"阵风"战斗机的RBE-2雷达。 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。 h t p:/b s.t i e x u e.n e t/] 血社区 [ 转自铁 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