弹载有源相控阵雷达的应用

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有源相控阵雷达原理

有源相控阵雷达原理

有源相控阵雷达原理有源相控阵雷达(Active Electronically Scanned Array,AESA)是一种先进的雷达技术,它采用了相控阵天线和主动相控技术,具有较高的抗干扰能力和快速目标搜索、跟踪能力。

相比传统的机械扫描雷达,有源相控阵雷达具有更快的响应速度和更灵活的目标探测能力,因此在现代军事应用中得到了广泛的应用。

有源相控阵雷达的原理基于相控阵天线和主动相控技术。

相控阵天线是由大量的单元阵列组成的,每个单元阵列都可以独立控制,通过改变每个单元阵列的相位和幅度,可以实现对雷达波束的灵活控制。

而主动相控技术则是通过对每个单元阵列的相位和幅度进行实时调控,以实现对雷达波束的实时调整和目标跟踪。

这种灵活的波束控制能力使得有源相控阵雷达可以快速地对多个目标进行跟踪和搜索,极大地提高了雷达的性能和效率。

有源相控阵雷达的原理还体现在其发射和接收的方式上。

传统的雷达通常采用单一的天线进行发射和接收,而有源相控阵雷达则采用了多个单元阵列,可以实现多波束的同时发射和接收。

这种多波束的发射和接收方式可以大大提高雷达的搜索速度和目标跟踪能力,同时也增强了雷达的抗干扰能力和隐身目标的探测能力。

除此之外,有源相控阵雷达还采用了先进的信号处理和数据处理技术。

相控阵天线可以实现对雷达波束的快速调整,同时也可以实现对雷达信号的实时处理和分析。

这种高效的信号处理和数据处理技术使得有源相控阵雷达可以实现对多个目标的快速跟踪和搜索,同时也可以实现对复杂环境下的抗干扰和隐身目标的探测。

总的来说,有源相控阵雷达的原理基于相控阵天线和主动相控技术,通过灵活的波束控制、多波束发射和接收以及先进的信号处理和数据处理技术,实现了对多个目标的快速跟踪和搜索,具有较高的抗干扰能力和快速响应的特点。

在现代军事应用中,有源相控阵雷达已经成为了主流的雷达技术,其在提高雷达性能和效率方面发挥着重要的作用。

有源相控阵雷达在预警机上的应用及发展趋势

有源相控阵雷达在预警机上的应用及发展趋势

有源相控阵雷达在预警机上的应用及发展趋势3072007035 余鹏作为预警机的主要探测手段,预警机载雷达在单脉冲、数字式信号和数据处理、脉冲压缩、合成孔径以及脉冲多普勒等技术上已经取得较大的发展,然而随着未来战场环境的日益复杂化对抗和反对抗、干扰和反干扰技术的不断升级,预警机雷达面临的挑战也日渐严峻。

只有在技术上不断发展才能够适应未来战争需求。

有源相控阵技术建立在天线阵列技术、信号和数据处理技术以及微电子技术等多学科综合成果的基础上,是近年来正在发展的雷达新技术,将对预警机载雷达的发展带来深刻又广泛的影响。

1 有源相控阵雷达有源相控阵雷达采用分布式发射机,即天线是由许多辐射单元排成阵列形式构成的,且在天线阵面上的每个或数个辐射单元后面均接有固态收发组件。

由于天线阵面上存在着数千个直接向空间辐射能量的功率源器件,所以称为有源相控阵雷达。

1. 1 有源相控阵雷达的特点有源相控阵是按一定规律控制各个辐射单元的相位差,利用电磁波的干涉现象控制波束的方向。

由于相控阵雷达波束的方向是通过对每个辐射单元上信号的相对相位的改变进行电子控制而实现的,因而天线不用机械转动,只通过改变天线各辐射单元的相位差,就能实现波束在空间的扫描。

相对于一般机械扫描雷达和无源相控阵雷达,有源相控阵雷达具有以下特点:(1)能对付多目标。

相控阵雷达利用电子扫描的灵活性、快速性和按时分割或多波束原理,可实现边搜索边跟踪工作方式。

通过电信号控制波束,可以实现瞬间捷变,在探测的同时进行目标识别、电子侦察甚至电子干扰等,适用于多目标、多方向、多层次空袭的作战环境。

(2)系统功率效率高。

机械扫描的雷达,发射机产生的射频功率由馈线网络送到天线阵面辐射出去,这个过程中的损耗较大,而有源相控阵雷达直接由天线阵元发射和接收射频信号,经过的路程短,功率损耗低,可以增大雷达的发射功率。

(3)功能多,机动性强。

有源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。

使用相控阵雷达进行目标探测的步骤和原理

使用相控阵雷达进行目标探测的步骤和原理

使用相控阵雷达进行目标探测的步骤和原理相控阵雷达是一种基于相控技术的雷达系统,它能够实现多波束的发射和接收,具有高分辨率、高精度和多目标探测等特点。

在现代军事和民用领域广泛应用。

本文将介绍使用相控阵雷达进行目标探测的步骤和原理。

一、相控阵雷达的基本原理相控阵雷达由许多天线组成,这些天线被组织成一个二维或三维阵列。

每个天线都可以独立进行发射和接收信号。

通过控制相位差,可以实现波束的相应调控。

相控阵雷达主要通过以下原理实现目标探测:1. 多波束形成:相控阵雷达可以同时形成多个波束,每个波束可以独立指向不同的方向。

通过调整每个波束的发射相位差,可以实现对不同方向的目标同时探测。

2. 自适应波束形成:相控阵雷达可以根据环境和目标的变化,实时调整波束形成参数,提高雷达的性能。

例如,可以通过自适应波束形成技术,抑制多径效应和杂波干扰,提高探测的信噪比。

3. 高精度测角:相控阵雷达可以利用相控阵的几何结构,实现高精度的目标测角。

通过测量每个波束的相位差,可以计算出目标相对于雷达的方位和俯仰角。

4. 捷联测量:相控阵雷达可以利用多波束的测量结果,实现对目标位置的捷联测量。

通过将多个波束的测量结果进行融合,可以提高目标位置的准确性和可靠性。

二、相控阵雷达目标探测的步骤相控阵雷达进行目标探测的步骤主要包括以下几个环节:1. 发射信号:相控阵雷达首先需要发射一组电磁波信号。

这些信号会经过射频与微波电路的处理,形成合适的脉冲信号。

2. 波束形成:发射的信号进入相控阵雷达的阵列天线,通过调控每个天线的发射相位和幅度,形成多个波束。

每个波束可以独立指向不同的方向。

3. 目标回波接收:当发射的信号遇到目标时,会被目标反射回来,形成回波。

相控阵雷达的阵列天线接收并采集回波信号,并将其传送到接收机。

4. 信号处理:接收机对接收到的回波信号进行放大、滤波和混频等处理。

然后,利用自适应波束形成技术,抑制干扰信号和杂波,提取目标信号。

相控阵技术的应用领域

相控阵技术的应用领域

相控阵技术的应用领域
相控阵技术的应用领域非常广泛,包括但不限于以下几个方面:
1.通信领域:相控阵技术可以用于实现高速数据传输和无线通信,特别是在5G和6G网络中有很大的应用潜力。

2.雷达和测距领域:相控阵技术可以实现高分辨率成像和精确探测,可以应用于安防、交通、航空航天等领域。

3.医疗领域:相控阵技术可以用于超声成像和磁共振成像等医学影像技术。

4.激光雷达:在激光雷达领域,相控阵技术可以实现高效的信号处理和较高的功率输出。

5.空间光通信:在空间光通信领域,相控阵技术可以用于实现高速、高效的数据传输。

6.高亮度激光产生:在高亮度激光产生领域,相控阵技术可以实现高效、稳定的激光输出。

7.合成孔径探测:在合成孔径探测领域,相控阵技术可以实现高分辨率的成像和探测。

随着科技的不断发展和应用场景的不断扩大,相控阵技术的应用领域将会越来越广泛。

机载有源相控阵预警雷达及应用

机载有源相控阵预警雷达及应用

机载有源相控阵预警雷达及应用作者:孔挺,宫芳,谢彦宏,张源原来源:《现代电子技术》2010年第17期摘要:基于日益复杂的现代战场环境对预警机所带来的挑战,将有源相控阵雷达装备于预警机是一个提高预警机性能的有效途径。

对相控阵雷达原理做了简要介绍,通过总结和分析有源相控阵雷达的特点,列举有源相控阵雷达在国外预警机上的应用实例和相关参数,指出机载有源相控阵预警雷达使预警机在时间能量管理、扫描跟踪速度、多目标处理能力、测量精度、抗干扰能力以及可靠性等方面都有了根本性的改善,可有效提高预警机现代战场上的生存能力和作战效能。

关键词:机载预警雷达; 有源相控阵; 雷达原理; 雷达特点; 应用实例中图分类号:TN959-34文献标识码:A文章编号:1004-373X(2010)17-0020-03Airborne Active Phased-array Early-warning Radar and Its Application-hong1,ZHANG Yuan-yuan1(1. Teaching and Research Department, Naval Flying College, Huludao 125001, China;2. College of Information and Communication Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China)Abstract: Based on the fact that the early-warning aircraft is challenged by the increasingly complex environment of the modern battlefield, it is an effective way to equip the early-warning aircraft with the active phased-array radar so as to improve it performance. Therefore, the principle of the phased-array radar isintroduced briefly.By summarizing and analyzing the characteristics of the active phased-array radar, and citing the applications of active phased array radar on early-warning aircraft in foreign countries and relevant parameters, it is pointed out that the airborne active phased-array early-warning radar can fundamentally improve the performance of the early-warning aircraft, such as time-energy management, scanning-tracking speed, multi-target handling capacity, detection accuracy, anti-jamming capability, reliability and so on. It can eventually embody the effective improvement of the survivability and fighting efficiency of early-warning aircraft in the modern battlefield.Keywords: AEW radar; active phased array; radar principle; radar characteristic; application instance0 引言海湾战争和科索沃战争表明,制空权是赢得现代高技术局部战争最后胜利的关键因素。

相控阵雷达功能特点及其应用分析

相控阵雷达功能特点及其应用分析

相控阵雷达功能特点及其应用分析摘要:相控阵具备迅速扫瞄与灵活波束的能力,支持同时进行多目标搜索、追踪与其他多种任务。

相控阵雷达的出现,在非常大程度之上克服了一般雷达的问题。

相控阵雷达的优势是极大的,但是它也是基于极大的资本投入。

必需融合改良技术,减少输入与输出,展现相控阵雷达的极大优势。

本文对于其特点与应用作了详细的论述。

关键词:相控阵雷达;功能特点;应用分析1 相控阵雷达原理相控阵雷达天线阵由若干辐射单元与接收单元(称作阵元)构成。

单位的数量取决雷达的性能,自几千到几万不等。

这些细胞有规律地排序于一个平面之上,产生一个阵列天线。

通过电磁波相干原理,通过计算机掌控输入到各紫外线单元的电流的相位,可变化波束的扫描方向,故称为电扫描。

天线单元将接收到的回波信号传送到主机,完成雷达对于目标的搜索、追踪与测量。

除天线紫外线元件之外,每个天线单元也具备比如移相器之类的装置。

不一样的振子可通过移相器获得不一样的相电流,进而在空间之中紫外线出不一样方向的光束。

天线的单元数愈多,频带于空间之中产生的波束便愈多。

该雷达以此相控阵天线为基础,并且以此相控阵天线取名。

振幅掌控可通过相位法、频率法与电子馈电开关法来构建。

在一维中布局多个辐射单元作为线阵,在二维中布局多个辐射单元称为面积阵。

紫外线元件也可布局于曲线或是曲面之上。

这种天线称作保角阵列天线。

该共形阵天线消除了线阵与面阵扫描角度的缺乏,构建了单天线全空气电扫。

共形阵天线包含圆形阵、圆锥阵、圆柱阵、半球形阵等。

综上所述,调压阵雷达是以此其天线为相控阵因而取名的。

2 相控阵雷达的特点相控阵雷达和其他雷达相比,具备比较强的生命力与灵活性。

它远高于采用机械扫描的普通雷达。

其特点重要有以下几点。

(1)天线波束形状变动快的能力:依据天线图综合理论,在维持计算机掌控的条件之下,对于每个天线单元相控阵的幅值与振幅原产展开干涉与变化,波束形状发生变化。

其次是相对比较低的速度(宽度,副瓣的位置,副瓣电平与数字,天线副瓣的位置)。

相控阵雷达技术在目标探测中的应用研究

相控阵雷达技术在目标探测中的应用研究

相控阵雷达技术在目标探测中的应用研究第一章:引言相控阵雷达技术是一种现代化的雷达探测技术,其优越的性能和灵活性在目标探测方面得到了广泛的应用。

本文将重点探讨相控阵雷达技术在目标探测中的应用研究。

第二章:相控阵雷达技术概述相控阵雷达技术是利用多个单独的天线元件,通过控制这些元件的相位差异来实现雷达波束的方向和形状控制。

相比传统的雷达技术,相控阵雷达可以更好地控制波束方向和形状,提高雷达探测的精度和灵活性。

第三章:相控阵雷达技术在目标探测中的应用3.1 多目标跟踪相对于传统雷达技术,相控阵雷达可以在短时间内跟踪多个目标。

通过应用自适应波束形成算法,可以迅速定位多个目标的位置和速度信息,实现多个目标的跟踪。

3.2 高精度目标测量相控阵雷达可以通过波束形成算法优化波束方向,降低噪声干扰,提高目标测量的精度。

同时,相控阵雷达的波束形状可根据目标的形状和特征自动调整,使目标测量更加灵活和准确。

3.3 高角度解析度目标探测相控阵雷达技术可通过相位控制实现较高的角度解析度,使雷达信号能够准确地检测和定位高速运动的目标。

利用多天线阵列接收信号,可实现对目标物在距离、方位和俯仰角等方面的全方位探测。

3.4 低威胁探测相控阵雷达系统配备的自适应波束形成技术可以有效地降低噪声、杂波等干扰信号的影响。

相比传统雷达系统,相控阵雷达可以更加快速和精准地探测目标,并有效提高雷达系统的威胁检测能力。

第四章:应用案例4.1 监测交通拥堵相控阵雷达技术可以应用于城市交通管理系统中,通过实时跟踪车辆的移动和位置信息,智能识别路段交通量,提供实时路况信息,为交通拥堵解决方案提供重要参考。

4.2 海上目标探测相控阵雷达技术在舰艇雷达系统中的应用特别明显。

基于良好的波束形成技术,相控阵雷达可在岸线和海上使用,有效地探测海面上的船只、飞机、自由一体机等目标,并支持实时风浪修正,及时提供更准确的海况信息。

第五章:总结与展望相控阵雷达技术在目标探测中的应用是一项极具发展前景的领域。

相控阵和有源相控阵

相控阵和有源相控阵

相控阵和有源相控阵相控阵(Phased Array)是一种基于波束形成技术的天线阵列系统,它利用电子器件实现对发射和接收的信号进行相位和幅度的控制,从而实现对天线阵列辐射和接收波束方向的控制。

相控阵在通信、雷达、无线电导航等领域都有广泛应用。

有源相控阵是相控阵的一种特殊形式,它在阵列单元上集成了功率放大器,能够实现对信号的发射和接收。

相比于传统的被动相控阵,有源相控阵具有更高的灵活性和性能。

相控阵的核心是阵列单元,每个阵列单元都包含一个天线和一个相控器。

相控器通过调节天线的相位和幅度来控制阵列单元的辐射和接收方向。

相控阵可以通过改变相控器的控制信号来实现波束的形成和指向的控制。

相控阵的工作原理是利用阵列单元之间的相位差来形成波束。

当阵列单元的相位差为零时,阵列单元的辐射和接收方向就是波束的指向方向。

通过改变相位差,可以改变波束的指向,从而实现对目标的定向辐射和接收。

相控阵的优点之一是能够实现波束的电子扫描,即通过改变相控器的相位和幅度来改变波束的指向,从而实现对不同方向的目标的辐射和接收。

这种电子扫描比传统的机械扫描更快速、灵活。

相控阵还具有波束锁定和波束跟踪的能力,可以实时跟踪目标并对其进行定向辐射和接收。

有源相控阵在相控阵的基础上集成了功率放大器,具有更高的发射功率和接收灵敏度。

有源相控阵的功率放大器可以提供足够的发射功率,使得信号可以远距离传输,同时还可以提高接收信号的灵敏度,增强系统的接收能力。

有源相控阵在军事和民用领域都有广泛的应用。

在军事方面,有源相控阵可以用于雷达系统,实现对目标的高精度定位和跟踪;在民用方面,有源相控阵可以应用于通信系统和卫星导航系统,提供高速、高容量的通信和导航服务。

总之,相控阵和有源相控阵是一种基于波束形成技术的天线阵列系统,能够实现对发射和接收信号的相位和幅度的控制,从而实现对波束指向和形成的控制。

有源相控阵在相控阵的基础上集成了功率放大器,具有更高的灵活性和性能。

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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 Knowledge54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◎俄部分空空导弹上的脉冲多普勒雷达,左为R-27R/ER 上的9B-1101K 单脉冲半主动雷达,中为R-77上的9B-1348E 主动雷达,右为R-27AE 上的9B-1103K 主动雷达大限度解决天线口径和天线罩的限制。

按照AESA 雷达天线的设计,T/R 单元体安装在平面上的叫平面阵,安装在曲面上的称为曲面阵,与安装平台外形一致的则称为共形阵(CPA )。

研制中的弹载AESA 主要采用两种天线形式,扫描夹角较小的普遍采用平板电扫,扫描角要求比较高的则侧重采用共形阵,使天线单元不仅集中在前向,在侧向也可以提供比较好的指向性。

平面阵的各单元处于相同平面,波束方向和成形技术最简单,信号处理难度也最小,目前已经应用的弹载AESA ,基本都选择了平面单天线阵面结构。

现有共形阵方案主要有筒形、曲面和球形这几类。

按照国外公开专利的设计方案,AESA 共形阵天线的电扫范围可达±150度,最佳扫描范围约±120度,接近无搜索空白区的全向搜索和跟踪技术要求。

柱形阵和锥台阵天线的单元覆盖面积大,单元数量较多,总功率大。

但是,共形阵的单元体空间布局比平面阵复杂,各单元的指向轴向存在角度差,必须用软件消除曲面上各单元T/R 空间位置形成的波束差异,并在信号处理中消除反射信号的误差,信号处理软件设计复杂,技术难度很大。

根据统计数据,电子设备故障的55%是由高温引起,雷达也不例外。

弹载AESA 相对其它平台AESA 的主要难题,是在小弹体空间和高气动加热(超音速战术导弹)的环境中,如何保证全电扫天线阵面的温度控制和热管理。

雷达在工作时会产生很高热量,AESA 的整个天线是由T/R 组件构成的“热”板,天线又处于封闭的天线罩内,散热难度很大。

弹载天线的尺寸小,弹体空间非常紧张,常规机载AESA 的液冷技术难以用于弹载,也缺乏风冷系统必须的循环管道和散热片的空间。

散热系统效能直接关系弹载AESA 的效果甚至成败。

考虑到战术导弹使用时的雷达工作时间短,雷达的高温周期大都在150秒以内,AESA 天线可利用弹载低温冷却系统整体浸入液冷,或结合固态石蜡/石墨复合(PCM )储/散热的循环液体强冷装置。

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