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。从机载有源相控阵雷达原理可见,其关键技术包括微波/毫米波单片集成电路(MM IC)技术、光电子技术和T/R模块技术。

1.MMIC技术

自从上世纪70年代中期诞生第一个微波单片集成电路以来,MM IC技术就得到了迅速的发展。它将许多晶体管、二极管、电阻、电容、电感集成到一个芯片上,不需外贴分立元件,便可以制成一个或多个功率放大器、低噪声放大器、移相器和开关等,因此只要少量的MM IC芯

片组合在一起就可构成一个T/R模块,且元件数目大量减少,使得T/R模块的体积、重量和成本大大降低,可靠性却大大提高。美国雷声公司已经制造出由6个芯片组成的峰值功率为10W的E/F波段砷化镓T/R模块和用3个芯片构成的峰值功率为1W的D波段T/R模块。MM IC等微电子封装技术对于降低成本致关重要,MM IC及其封装技术的发展将为有源相控阵雷达的大量生产和广泛运用创造条件。

2.光电子技术

光纤主要具有重量轻、易弯曲、损耗低、温度特性优良、抗电磁干扰性能好等优点。近年来,国内外已越来越多地将光纤和光电子技术应用到雷达上。目前可用光纤提供从中央计算机到子阵列中每个辐射器的移相器的控制信号,进而可将光纤用于射频信号的分配。瑞典的Surface雷达已采用光纤通信线路传输数字扫描变换信号;英国的多功能电扫描自适应雷达(M ESAR)中也将光纤用于移相器控制信号的分配与传输。此外,光电子技术在多波束形成和信号处理等方面均具有潜在的应用前景。目前光电子技术在机载有源相控阵雷达中应用的基础是激光源、光调制器、光纤、光功率分配器、光探测器等光电器件,对这些器件进行恰当的系统分析与设计,以及相应的测试仪表、设备、工艺、加工等均是应用本技术的关键。

3.T/R模块

机载有源相控阵雷达的核心是T/R模块,该模块由功率放大器、驱动放大器、移相器、限幅器、低噪声放大器等组成。T/R模块的工作原理是:在发射周期,激励信号被送入T/R模块的发射通道,经T/R开关和移相器到达驱动放大器和功率放大器,信号放大后经输出开关反馈至辐射器;在接收周期,从阵列天线接收到的微弱信号经输出开关转至限幅器和低噪声放大器,再经移相器和输入开关,到达接收机终端。显然,发射通道的任务是雷达射频信号的功率放大,而接收通道则完成接收信号的放大,提高雷达接收前端灵敏度。移相器的作用是使阵列天线电扫描,供两通道共用。输入开关用于移相器。输出开关供两个通道操作转换之用,可采用开关器件,也可采用环流器转换。限幅器对低噪声放大器起保护作用,同时又对功率放大器提供良好的匹配终端,使其不受阵列天线电扫描状态的影响,因此,输出开关的最佳设计应是开关式吸收限幅器。波控激励器受控于雷达计算机,其作用是减少T/R模块的控制线,可以按预先制订的工作方式进行波束指向和波束形状的相位控制。功率放大器和低噪声放大器分别负担发射和接收通道的射频信号放大,它们直接决定T/R模块的性能。对功率放大器的要求是频带宽、增益与效率高、信号质量好、稳定可靠、散热好。对低噪声放大器的要求是频带宽、噪声系数小、增益高且平坦、动态范围大。

三、机载有源相控阵雷达的技术特点

通过50多年的发展,机载雷达的性能大幅度提高。从单脉冲跟踪体制的雷达到相参体制的脉冲多普勒雷达,再到频率捷变体制的雷达,可以说每次机载雷达性能的提高,新技术都是其最根本的原动力。而先进的有源相控阵技术的成功应用则是对传统机载雷达的又一次革命,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,它极大地扩展了雷达的应用领域,提高了雷达的工作性能,而且是唯一可用于对付高动态性能多目标的雷达。与其它机载雷达相比,机载有源相控阵雷达具有以下与众不同的技术特点:

1.可靠性高

对于机载有源相控阵雷达,信号的发射和接收是由成百上千个独立的T/R模块和辐射器完成的,由于其超常的模块化并避免了电与热应力的集中,因此少数辐射器失效对系统性能的影响不大。试验表明,10%的辐射器失效时,系统无需修理仍能降低功率继续使用;30%的辐射器失效时,系统增益降低3dB,但仍可维持基本工作性能。这种“柔性降级”(graceful degra2 dation)特性对作战飞机是十分必要的。

2.效费比高

对于机载有源相控阵雷达,MM IC等技术的迅速发展以及便于充分利用规模化生产的特点将会促使其制造成本大幅度地下降。T/R模块与天线构成一体,从而使发射模块和天线之间以及天线和接收模块的射频损耗减到最小。另外,由于有源相控阵雷达的可靠性高且具有可提高系统效率的特点,因此其寿命也将大大增加,故效费比也得到提高。

3.作用距离远

由于机载有源相控阵雷达的T/R模块中的射频功率放大器(HPA)同辐射器紧密相连,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在有用信号上,使得叠加到处理器的信号更为清晰,因此,机载有源相控阵雷达微波能量的馈电损耗较传统机载雷达大为减少,所以雷达作用距离大幅度增长。

4.抗干扰和自适应能力强

由于有源相控阵雷达的扫描速度可以在毫秒、甚至微秒级,而且利用T/R模块可不断地变换波束位置来控制波束和降低瓣电平,所以能满足低截获概率要求,数字波束形成和天线阵列信号处理易于实现,从而大大提高了机载有源相控阵雷达的抗干扰能力和自适应能力。

5.同时多功能工作方式

所谓同时多功能,是指有源相控阵雷达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,用另外一部分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、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。由于机载有源相控阵雷达由多个子阵组成,而每个子阵又由多个T/R模块组成,因此可以通过数字式波束形成、自适应波束控制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。

四、有源相控阵雷达在现代战机上的应用

近来的几场局部战争表明,在攻击有预警机掩护的机群或单机时,强烈的电磁干扰会使传统的机载雷达无法正常工作,而机载有源相控阵雷达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,使敌方不能收到足够强度的雷达信号,从而无法实施有效干扰。若干扰源位于天线旁瓣方向,则在该方向也可以形成零值,使敌方收不到雷达信号。以美国为例,其空军目前装备的机载相控阵雷达如下:

1.F/A222战斗机机载雷达

美国空军第四代战斗机F/A222装备的机载雷达AN/AP G277采用了有源相控阵体制,共有2000个T/R模块,每个T/R模块内部都有一个功率放大器、一个低噪声放大器和相位控

制电路。有源相控阵技术和以计算机的强大处理能力为基础的多传感器数据融合技术赋予了一架隐身飞机众多射频功能。由于有源相控阵天线孔径能同时产生多个波束,因此可用一组波束来探测和定位目标,并引导另一组波束对目标进行干扰,还可用第三组波束与友军的协同资源进行通信。也就是说,以前分别由飞机上雷达天线、通信天线、干扰天线在计算机控制下完成的射频功能,现在几乎可由有源相控阵雷达同时完成。AN/AP G277雷达对目标的作用距离超过200m,可以实现“先敌发现、先敌发射、先敌命中”,可以进行瞬间变频、快速扫描,敌方很难检测和定位,同时还可以进行电子情报搜集、干扰实施,以及监视或通信,这些是以前战斗机雷达所无法实现的。

AN/AP G277雷达由美国诺斯罗普?格鲁曼公司和雷声公司共同研制。1998年4月,诺斯罗普?格鲁曼公司已向波音飞机公司的F/A222战斗机航空电子综合实验室交付了第一套AN/AP G277雷达的硬件和软件,由波音公司对F/A222战斗机的航空电子设备进行系统综合测试和鉴定试验。全尺寸的AN/AP G277雷达自1999年开始生产,2004年11月具备初步作战能力,2005年开始服役。

2.F235(JSF)联合攻击战斗机机载雷达

2000年,美国国防部F235联合攻击战斗机项目办公室授予诺斯罗普?格鲁曼公司4200万美元的合同,为F235战斗机设计和开发AN/AP G281机载有源相控阵雷达,这是多功能综合射频系统/多功能阵(M IRFS/MFA)计划的一部分。M IRFS/MFA计划要求AN/G281雷达的一条重要设计原则是必须满足F235战斗机对隐身特性的要求,同时强调必须满足军方提出的对F235的“四性”要求,即经济承受性、致命性、生存性和保障性。因此,雷达系统采用了最先进的有源相控阵天线和高性能的接收机/激励器。由于采用了最新的T/R模块结构技术方案,大量减少了元器件和内部连接器的数目,因而雷达的成本和重量都较F222战斗机的机载雷达有大幅度的降低。

AN/AP G281雷达新的T/R模块结构采用了可用来开发雷达超高频集成电路的MM IC 技术,将发射模块集成到一个元件中,这可以降低有源相控阵天线的尺寸、重量和造价。模块的表面用来发射和接收电磁波,这个表面为针状突起,易于冷却。针状突起还能减少天线系统的有效散射面积,并最终提高飞机的隐身性。除此之外,模块中电路数量的减少降低了产生的热能,提高了设备的可靠性,同时也极大地降低了模块连接点的温度,从而使研制的冷却系统的性能超过了系统的散热需求。由于AN/AP G281雷达采用了C++语言来设计开放式系统软件,所以为将来雷达性能的提高提供了很大的空间。

3.F/A218E/F战斗机机载雷达

F/A218E/F战斗机原来配装了AP G265/73雷达,该雷达的有源相控阵改进型为AN/ AP G279,由雷声公司研制。AN/AP G279雷达采用先进的有源相控阵体制,极大地提高了载机的隐身特性,同时还能够增大雷达的作用距离和提高发现移动目标和巡航导弹的能力,从而使战机的总体作战能力有了突破性的提高。AN/AP G279雷达包含数百个小型T/R模块,所以该雷达可以在一定的频率范围内作为干扰源使用。雷达图像可以进入网络,先进的网络中心战能力将可以使该雷达的高分辨率图像与其他各类平台共享,形成由众多信息源构成的总的战场图像的一部分。目前已经实现的工作方式有高分辨率合成孔径雷达(SAR)图像、地面动目标(GM T)探测和跟踪、海面目标搜索、空对空跟踪、空对空和空对面目标交替搜索、合成孔

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参数的设计提供了参考依据。

参考文献

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7　向敬成,张明友.雷达系统(第一版).北京:北京电子工业出版社,2001

(上接第11页)

径雷达与动目标合成搜索(动目标包括直升机和巡航导弹)等。

AN/AP G279雷达于2003年7月30日在美国加州的海空作战中心配装在F/A218E/F战斗机上并成功首飞。雷声公司准备为波音公司共生产415部AN/AP G279雷达,其中一部分用于装备新生产的飞机,另一部分用于改装已在海军服役的123架F/A218E/F战斗机。雷声公司有关AN/AP G279雷达的交付时间表大体为:2005年7月交付8部;2006年7月交付12部;2007年7月交付22部;之后每年交付42部,直到F/A218E/F项目完成。

五、结束语

21世纪机载雷达发展的总体趋势是以有源相控阵技术为核心并综合应用有关高新技术,从而使机载有源相控阵雷达的潜力得到更充分的发挥。今后的关键是在机载有源相控阵雷达与计算机相结合的基础上,发展新型的计算机自适应软件来控制雷达,使雷达能够随着瞬息万变的复杂战场环境迅速改变发射频率、波形和天线极化等,从而实现对目标快速正确的探测、识别和跟踪。随着有源相控阵、数字波束形成、超低天线旁瓣、大容量实时处理、光电子技术和MM IC等高新技术的迅速发展,必将把机载有源相控阵雷达的发展推向一个崭新的阶段。

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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

传感器技术与应用第3版习题答案

《传感器技术与应用第3版》习题参考答案习题1 1.什么叫传感器？它由哪几部分组成？答：传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。传感器通常由敏感元件和转换元件组成。其中敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分；转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。 2. 传感器在自动测控系统中起什么作用？答：自动检测和自动控制技术是人们对事物的规律定性了解、定量分析预期效果所从事的一系列技术措施。自动测控系统是完成这一系列技术措施之一的装置。一个完整的自动测控系统，一般由传感器、测量电路、显示记录装置或调节执行装置、电源四部分组成。传感器的作用是对通常是非电量的原始信息进行精确可靠的捕获和转换为电量，提供给测量电路处理。 3. 传感器分类有哪几种？各有什么优、缺点？答：传感器有许多分类方法，但常用的分类方法有两种，一种是按被测输入量来分，如温度传感器、湿度传感器、压力传感器、位移传感器、流量传感器、液位传感器、力传感器、加速度传感器、转矩传感器等；另一种是按传感器的工作原理来分，如电学式传感器、磁学式传感器、光电式传感器、电势型传感器、电荷传感器、半导体传感器、谐振式传感器、电化学式传感器等。还有按能量的关系分类，即将传感器分为有源传感器和无源传感器；按输出信号的性质分类，即将传感器分为模拟式传感器和数字式传感器。按被测输入量分类的优点是比较明确地表达了传感器的用途，便于使用者根据其用途选用；缺点是没有区分每种传感器在转换机理上有何共性和差异，不便使用者掌握其基本原理及分析方法。按工作原理分类的优点是对传感器的工作原理比较清楚，有利于专业人员对传感器的深入研究分析；缺点是不便于使用者根据用途选用。 4. 什么是传感器的静态特性？它由哪些技术指标描述？答：传感器测量静态量时表现的输入、输出量的对应关系为静态特性。它有线性度、灵敏度、重复性、迟滞现象、分辨力、稳定性、漂移等技术指标。 5. 为什么传感器要有良好的动态特性？什么是阶跃响应法和频率响应法？答：在动态（快速变化）的输入信号情况下，要求传感器能迅速准确地响应和再现被测信号的变化。因此，需要传感器具有良好的动态特性。测试和检验传感器的动态特性有瞬态响应法和频率响应法。阶跃响应法即瞬态响应法，是给传感器输入一个单位阶跃函数的被测量，测量其输出特性。动态特性优良的传感器的输出特性应该上升沿陡，顶部平直。频率响应法是给传感器输入各种频率不同而幅值相同，初相位为零的正弦函数的被测量，测量其输出的正弦函数输出量的幅值和相位与频率的关系。动态特性优良的传感器，输出的正弦函数输出量的幅值对于各频率是相同的，相位与各频率成线性关系。

有源噪声控制报告

有源噪声控制调研报告一、噪声即噪音。是一类引起人烦躁、或音量过强而危害人体健康的声音。噪音污染主要来源于交通运输、车辆鸣笛、工业噪音、建筑施工、社会噪音如音乐厅、高音喇叭、早市和人的大声说话等。我们国家制定的《中华人民共和国环境噪声污染防治法》中把超过国家规定的环境噪声排放标准，并干扰他人正常生活、工作和学习的现象称为环境噪声污染。声音的分贝是声压级单位，记为dB。用于表示声音的大小。《中华人民共和国城市区域噪声标准》中则明确规定了城市五类区域的环境噪声最高限值：疗养区、高级别墅区、高级宾馆区，昼间50dB、夜间40dB；以居住、文教机关为主的区域，昼间55dB、夜间45dB；居住、商业、工业混杂区，昼间60dB、夜间50dB；工业区，昼间65dB、夜间55dB；城市中的道路交通干线道路、内河航道、铁路主、次干线两侧区域，昼间70dB、夜间55dB，（夜间指22点到次日晨6点）。按照国家标准规定，住宅区的噪音，白天不能超过50分贝，夜间应低于45分贝，若超过这个标准，便会对人体产生危害。那么，室内环境中的噪声标准是多少呢？国家《城市区域环境噪声测量方法》中第5条4款规定，在室内进行噪声测量时，室内噪声限值低于所在区域标准值10dB。二. 城市环境噪声的来源现代城市中环境噪声有四种主要来源: ①交通噪声:主要指的是机动车辆、飞机、火车和轮船等交通工具在运行时发出的噪声。这些噪声的噪声源是流动的，干扰范围大。 ②工业噪声:主要指工业生产劳动中产生的噪声。主要来自机器和高速运转设备。

③建筑施工噪声:主要指建筑施工现场产生的噪声。在施工中要大量使用各种动力机械，要进行挖掘、打洞、搅拌，要频繁地运输材料和构件，从而产生大量噪声。 ④社会生活噪声:主要指人们在商业交易、体育比赛、游行集会、娱乐场所等各种社会活动中产生的喧闹声，以及收录机、电视机、洗衣机等各种家电的嘈杂声，这类噪声一般在80分贝以下。如洗衣机、缝纫机噪声为50--80分贝，电风扇的噪声为30～65分贝，空调机、电视机为70分贝。三．有源噪声控制的提出传统的控制噪声的声学措施只要有吸声、隔声、以及使用消声器等方法，这些方式统称为“无源”噪声控制，一般来说，塔门仅对中高频噪声的控制有效。 1933年，德国物理学家PaulLeug分别向德国和美国的专利局提出专利申请：名称“消除声音震荡的过程”，开创了有源噪声控制（Active Noise Control）研究的先河。管道中的噪声由A产生，传声器M检测信号并将其转化为电信号，电信号由V放大并实现一定的相位移，然后激励L发声，图中S1、S2分别是由A和L产生的。 Leug原理图示意图

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

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

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

浅析歼15舰载机火控系统配有源相控阵雷达

浅析歼15舰载机火控系统配有源相控阵雷达近日，网上出现了国产舰载机部队的报道，从相关报道来看歼-15已经设计定型，批量生产装备部队，从而结束中国海军和航空工业无舰载机的历史。根据中国航空技术发展报告《2012-2013》，歼-15舰载战斗机配备了电子扫描雷达，显现它是第一批配备相控阵火控雷达的国产战斗机。不过从立项的时间来看(歼-15在2009年试飞，立项应该在21世纪初)，所以它配备应该是无源相控阵雷达。目前作战飞机配备的机械扫描火控雷达，受到机械控制精度及惯性的限制，因此在快速扫描的时候，雷达探测精度较差，所以难以对付多个方向、多批次目标。因此虽然现在机械扫描的雷达性能介绍也有可以跟踪数十批目标，同时攻击数目标的说法，但是它的角度范围非常小，所以通常认为机械扫描雷达多目标能力象征意义大于实际。中国海军歼15飞鲨舰载机陆上集结，至少出现7架。中国海军歼15飞鲨舰载机陆上集结，至少出现7架。为了提高作战飞机的多目标攻击能力，就需要电子扫描雷达，电子扫描的优点就是波束指向迅捷，精度高，二维电子扫描雷达还可以在探测到目标之后，迅速调头确认，而不象机械扫描雷达那样必须等下一个扫描周期。从而在大大提高了雷达对于目标的目标能力和速度，电子扫描雷达分为有源相控阵和无源相控阵两种，有源相控阵雷达的每个辐射器都配装有一个发射/接收组件，因此损耗小，可靠性好，但是系统比较复杂，成本高，无源相控阵雷达只有一个中央发射机和接收机。发射的能量由计算机分配到天线上的每一个辐射器，技术比较简单，成本和费用较低，不过可靠性较低，另外在频宽、信号处理等方面低于有源相控阵雷达，所以现在有源相控阵雷达是趋势，而无源相控阵雷达被视为前者的过渡。国产机载无源相控阵雷达的发展始于上世纪60年代，甚至比脉冲多普勒雷达还要早，当时为了给水轰-5配套，国内有关部门研制了采用一维无源相控阵天线的698侧视对海搜索雷达。 70年代末研制出样机，虽然这个雷达没有设计定型，但是却为国产机载无源相控阵雷达的发展积累了经验，打下了基础。进入80年代，着眼于新型歼击机的配套，国产机载火控雷达的攻关重点放在了机械扫描脉冲多普勒雷达的研制上面，相控阵雷达作为技术发展方向，也进行了技术预研，开展了无源相控阵雷达样机的研究。从相关图片来看，国产无源相控阵雷达样机采用的空馈方式，主要是回避加工难度高的高频微波器件，从而降低雷达的造价、重量和成本，不过它的缺点就是馈源及其支撑对于天

有源消声技术与应用

有源消声技术与应用摘要：近十几年来，有源消声技术成为噪声控制领域一个多学科交叉、渗透、延伸的研究热点，它以其体积小、重量轻、低频消声效果好等优点获得普遍的关注。本文简述有源消声的基本原理，对有源消声理论研究、实现技术、产品应用三个方面的国内外研究现状、进展和难点进行了详细的阐述和分析，较为完整地展示了当前该研究领域的全貌，最后进一步分析了有源消声走向工程化过程中存在的一些主要问题，提出了有源消声技术的几个重点发展方向。关键词：噪声控制；有源消声；降噪；自适应控制噪声作为环境污染的第三大公害，一直困扰着人们。研究[1]表明，噪声在50~60dB 范围，会使人感觉烦恼，在60~65dB ，会使烦恼度大大增加，在65dB 以上，则人体健康有可能受到危害。对于厂矿企业的工作人员，应保证不超过85dB。噪声影响人们的身心健康、损伤听力及相关的系统、降低工作效率，严重的甚至造成安全事故。因此，人们探索出“多管齐下”的噪声综合治理方法[2][3]：首先是从声源着手，改进结构设计，减少声源发出的噪声等级，这是最为有效的方法，但有时由于技术、成本等方面的限制，还不能从根本上杜绝噪声源；其次是隔声、吸声等被动消除噪声的方法（也称为无源法），它对高频噪声的消声效果很好，但是对低频噪声效果不明显，而且消声装置体积庞大，安装维护困难；其三是有源消声技术，它对低频噪声效果很好，相对被动消声方法而言，还具有系统小、重量轻、控制易等优点，随着现代控制技术的发展和控制芯片成本的下降，有源消声的实现也越来越容易，已成为噪声控制的一个研究热点。有源消声[3]也称有源降噪、有源噪声控制、有源噪声抵消、有源声衰减，英文名称也有多种，含义相差不大。目前学术界用得最多的还是有源消声（ANC）这一说法。就是根据两个声波相消性干涉或声辐射抑制的原理，通过抵消声源（次级声源）产生与被抵消声源（初级声源）的声波大小相等、相位相反的声波辐射，相互抵消，从而达到降低噪声的目的[2]。有源消声的概念是由德国人Paul Lueg 提出，1934年申请专利，1936年撰文阐明其基本原理，但是由于电子技术等方面的限制，制造不出所需的电子控制系统，因此该技术长期得不到发展，直到60年代末，随着电子技术的发展，ANC的研究才又重新兴起。有源消声的研究主要分为有源消声的理论研究、实现技术和产品应用三部分。下面本文将就这三个方面的国内外研究现状和难点分别进行述评。一．有源消声理论研究有源消声理论研究可以大致分为四个方面：有源消声机理的研究、管道有源消声的理论研究、空间有源消声的理论研究、次级声源和传声器的最优化研究。有源消声的机理研究随着有源消声研究的发展，对有源消声机理的认识要求也越来越迫切，希望以此从声场理论方面对有源消声给予指导，另外消声效果的进一步提高，也有待于人们对有源消声机理的更为深刻的理解。一般认为存在三种消声机制：声辐射抑制机制、声能量吸收机制、抗性能量存储机制。不过除了能量吸收机制在管道有源消声中得到验证之外，其余两种机制在学术界尚未统一认识[4]。管道中的噪声控制，以往主要采用阻性和抗性消声器的方法：阻性消声器对低频噪声效果很差；随着噪声频率的降低，抗性消声器的体积变得庞大，造价随之增加。管道中安装了上述两种消声器后，会产生一定的阻力，引起压力损失，影响出力和供风，给风机增加额外的负载，反而使风机的噪声升高。有源消声在低频段性能优越，以很小的体积就可以获得很好的消声效果，而且不会造成气流

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

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

机载相控阵雷达模拟器设计与实现

仿真技术机载相控阵雷达模拟器设计与实现* 梁红1,高遐2 (1.南京电子技术研究所, 南京210013; 2.空军装备部, 北京100843) 摘要机载相控阵雷达模拟器可实现操作员在地面训练空中科目。该文介绍了机载相控阵雷达模拟器的运行计算机网络结构、功能(模拟功能、可控功能、用户界面功能),重点介绍了雷达探测功能仿真软件的模块组成和逻辑流程,着重分析了基于高层体系结构的架构、雷达横截面积和干扰对作用距离的影响等关键技术,最后指出了机载相控阵雷达模拟器今后的研究方向。关键词机载相控阵雷达;模拟器;设计;实现中图分类号:TN958、TN955 文献标识码:A D esi gn and Imp l e m entation for Sim ul ator of A irborne Phased Array R adar LI A NG H ong1,GAO X ia2 (1.Nan ji n g Research I nstitute o fE lectron ics Technology, N anjing210013,Ch i n a) (2.The Equ i p m ent Depart m en,t PLAAF, Be iji n g100843,Ch i n a) Ab stract The s i m u l a t o r o f a irbo rne phased a rray radar can be used t o tra i n the radar operator on ground.Th i s pape r i n troduces the net wo rk arch itecture of the compu ter t hat the s i m u l a t o r run in the f uncti ons(S i m u l a ti on、Contro l、U I)of si m ulato r of a i r borne phased a rray radar,and also i ntroduces the consisti ng of t he m odule and log ica l flo w cha rt o f the s i m u l ation so ft w are o f radar detecti ng,focuses on t he key technology o fHLA(H i gh L evel A rch itecture)a rchitec t ure,the i m pact of RCS(R adar Corss Section) and i n terference on range,a l so i nd i cates the direc ti on o f the research o f the airborne phased array radar si m u lator. K ey w ords airborne phased array radar;si m ulato r;design;i m p l em enta tion 0 引言利用模拟器替代实装开展训练,可以实现地面训练空中科目,节省费用、安全可靠,其效果与空中训练相近,在特殊情况处置和高强度训练方面甚至超过实装训练。任务训练模拟器就是任务电子系统在地面的仿真模拟训练系统,用于对任务电子系统的操作人员在地面进行技术、战术训练等,以及对任务电子系统记录的数据进行重放、分析和辅助评估。机载相控阵雷达模拟器是任务训练模拟器中的一部分,该模拟器实时模拟机载相控阵雷达在各种工作方式下对空中、海面各类目标的探测功能,实现操作员在地面训练空中科目。本文介绍了机载相控阵雷达模拟器的功能、设计和关键技术。 1 机载相控阵雷达模拟器的设计机载相控阵雷达模拟器运行的计算机网络如图1所示。它由以下各部分组成: (1)RADARS:雷达探测级模拟器; (2)MCS:任务计算机; (3)OW S:操作员工作站; (4)I FF/SSR:敌我识别/二次雷达设备模拟器; (5)I N S:惯性导航设备模拟器; (6)ES M:电子对抗设备模拟器; (7)COM:通信设备模拟器; (8)TCD:训练管理台, 其上运行训练管理软件。图1 雷达模拟器运行计算机网络结构 105 第30卷第8期 2008年8月现代雷达 M ode rn R adar V o.l30 N o.8 A ugust2008 *收稿日期:2008 04 12 修订日期:2008 07 28

VxWorks操作系统在多功能相控阵雷达中的应用

V x W o rk s操作系统在多功能相控阵雷达中的应用Ξ 黄银园 (南京电子技术研究所　南京210013) 【摘要】　提出了把抢占式实时多任务操作系统V x W o rk s引入到雷达系统,特别是多功能相控阵雷达中的必要性;分析了V x W o rk s操作系统的优点;针对其图形功能弱的缺点和现有雷达显示系统的硬件条件,作者提出了在V x W o rk s操作系统下实现高分辨率光栅图形显示的方法及具体的实现过程。此方法适用性广,能应用于以Tm s34010(或Tm s34020)图形芯片为核心的任何雷达系统。【关键词】　抢占式实时操作系统,多任务,相控阵雷达,高分辨率光栅显示 A pp licati on of V x W o rk s O p erating System in M u ltifuncti onal Phased A rray R adar HUANG Y i n-yuan (N an jing R esearch In stitu te of E lectron ics T echno logy　N an jing210013)【Abstract】　T he paper p resen ts V x W o rk s,a p reemp tive real2ti m e m u ltitask operating system(R TO S)app lied in radar system,especially emphasizes the essen tial of the app licati on of V x W o rk s operating system in m u ltifunc2 ti onal phased anay radar.It analyzes the good qualities of the V x W o rk s operating system;po in ted to V x W o rk s’s sho rtcom ing in graph ics p rocessing and ex isting hardw are conditi on of radar disp lay system,th is paper po in ts ou t the techn ique and its detailed i m p lem en tati on of h igh reso lu ti on raster graph ics disp lay in V x W o rk s operating sys2 tem.T h is m ethod can be w idely u sed in any radar system w ho se graph ics board CPU based on TM S34010o r TM S34020. 【Key words】　p reemp tive real2ti m e operating system,m u ltitask,phased array radar,h igh reso lu ti on raster disp lay 1　引　言多功能相控阵雷达集搜索、跟踪、制导等功能为一体。它具有如下特点:1)搜索与跟踪功能兼备,具有多目标的跟踪能力;2)能对多枚导弹发出制导指令;3)反应时间短。这些任务都是相对独立的且不需要串行完成的。而且任务也有优先级之分,优先级高的任务需立即响应,而其它的一些任务可以迟后一些完成。这就要求计算机系统必须具备实时处理多任务的能力。整个相控阵雷达都要在系统软件统一管理指挥下运行。合理调度,管理各雷达资源以保证优先级高的任务能实时完成,而其它的任务也能在一定的时间限内完成则必须引入多任务抢占式实时操作系统。以往的单任务模式的操作系统(如DO S)和以时间片为调度基础的多任务操作系统已根本不能满足相控阵雷达的要求。在众多的实时多任务操作系统中,V x W o rk s以其优良的功能和卓越的性能成为多功能相控阵雷达的首选。2　V x W o rk s操作系统的特点 V x W o rk s操作系统是由美国W indR iver公司推出的嵌入式实时操作系统。厂商对系统的实时性、高可靠性等进行了精巧设计;而且还提供了独立而完备的系统开发和性能测试工具。主要有以下优点: 1)高性能的微内核结构:W ind Kernal最小时才几K,提供了很大的灵活空间和裁剪空间,满足各个嵌入式应用的要求。它的主要特点是: a1高效的任务管理:无限数目多任务,具有256个优先级。 b1快速灵活的任务间通讯: 三种信号灯(Sem ap ho re):二进制、计数、有优先级继承特性的互斥信号灯。管道(P i p e)、消息队列(M essage queue)、信号(Signal)。网络套接字(Sock2 et)。共享内存(Shared M em o ry)。 2)多任务环境:因为外部事件是离散的、并发的,事件发生的顺序是不可预测的。多个事件可以 2001年8月现代雷达第4期Ξ