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為什麼美國宙斯盾艦用無源相控陣雷達,中國驅逐艦用有源相控陣雷達?
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  • 1 # 新鮮事2019

    普通雷達束掃描是基於雷達天線旋轉的實現也稱為機械掃描雷達。取而代之的是,它使用電氣方法來控制用於掃描的雷達波束方向的變化。這種方法稱為電掃描。儘管相控陣雷達不能像其他雷達那樣依靠旋轉天線來旋轉雷達波束,但是它有自己的“技巧”,即使用“移相器”來實現雷達波束的旋轉。

    相控陣雷達天線它是由大量輻射器(小天線)組成的陣列(正方形,三角形等)。輻射器的範圍從幾百到幾千甚至幾萬。每個輻射器均連線有可控制的相移。每個相移器均由電子計算機控制。當相控陣雷達搜尋遠距離目標時,儘管看不到天線旋轉,但數以萬計的輻射器還是由一臺電子計算機控制著向一個方向發射和偏轉的,即使它們位於數萬公里之外。洲際導彈與衛星相距數萬公里,無法逃脫其“眼睛”。如果要處理較近的目標,則可以將這些輻射器劃分為多個責任,併產生多束光束,進行一些搜尋,進行某些跟蹤以及進行一些引導。正是因為這種雷達已經放棄了通用雷達天線它的工作原理是,人們給了它一個獨特的名稱相控陣雷達,這意味著“相位可控的天線陣”。

    相控陣雷達分為有源(主動)和無源(被動)兩種型別。實際上,活躍和無源相控陣雷達天線陣列是相同的,兩者之間的主要區別是發射/接收元件的數量。無源相控陣雷達只有一箇中央傳送器和一個接收器。發射器產生的高頻能量由計算機自動分配到天線陣列的每個輻射器,目標反射訊號被接收器均勻放大(這與普通雷達沒有太大區別)。有源相控陣雷達每個輻射器都配備有發射/接收元件,每個元件都可以自己產生和接收電磁波,因此它比頻寬,訊號處理和冗餘設計要好。無源相控陣雷達具有很大的優勢。因此,這也使得有源相控陣雷達施工成本昂貴,並且工程變得更加困難。但有源相控陣雷達它在功能上具有獨特的優勢,並且有取代無源相控陣雷達的趨勢。

    有源相控陣雷達的最大困難在於發射/接收元件的製造。相反,無源相控陣雷達的技術難度要小得多。在功率,效率,波束控制和可靠性方面,無源相控陣雷達不如有源相控陣雷達,但其功能明顯優於普通機械掃描雷達。因此,在開發實用的有源相控陣雷達之前,可以將無源相控陣雷達用作過渡產品。而且,即使有源相控陣雷達研製成功之後,無源相控陣雷達作為相控陣雷達系列的低端產品,仍具有很大的實用價值。

    與無源相控陣雷達相比,有源相控陣雷達具有以下明顯優勢(1)由於有源相控陣雷達的發射器直接分佈在陣列表面上,因此傳輸饋線損耗小,無源與相控陣相比,它需要減少4倍以上,因此檢測距離需要大大增加。(2)由於有源相控陣雷達天線陣列上的每個單元等效於一個小型發射機,因此僅當2超過0%的收發器元件只會嚴重影響雷達效能當只有10%的元件發生故障時,雷達的射程僅減少約3%,影響很小。相反,無源相控陣雷達使用集中式發射機。當發射器發生故障時,將導致整個雷達無法工作。由此可見,有源相控陣雷達的任務可靠性比無源相控陣雷達的任務可靠性大大提高(3)有源相控陣雷達可以發射靈活可變的大佔空比發射波形,極大地提高了發射脈衝功率低,不易被敵方偵察機攔截,具有攔截機率低的良好效能無源相控陣雷達受到大功率發射管的限制,工作佔空比受到限制以使其發射脈衝。高功率,易於被敵人發現和攔截並抵抗(4)使用大量砷化微波積體電路的有源相控陣雷達可以顯著減小雷達的尺寸和重量除了降低成本和提高可行性外,它更適合於船舶裝載。(5)有源相控陣雷達更有利於利用先進的數字波形形成技術來實現自適應天線波束控制進行控制,使其零點與耐乾性方向對齊,從而大大提高了耐乾性簡而言之,有源相控陣雷達是現代陣列理論,超大規模積體電路,高速計算機,先進固態技術的結合最先進的裝置和光電技術是整合的新技術產品,充分體現了現代科學的發展水平,遠,高精度,高靈活性,高可靠性和出色的抗干擾能力等。達的發展開闢了新的里程碑。

  • 2 # Ownerryu

    當然是有源相控陣雷達好!因為有源相控陣雷達是每一個模組都有收發功能!強悍無比!無源相控陣雷達就差勁兒多了!沒這個能力!當然有源相控陣雷達功耗巨大!散熱艱難!經驗!材料技術和電子技術!晶片技術以及整合和製作技術無比高階!一般國家根本無力研發製造並裝備!其工藝之複雜也令絕大多數國家望而卻步!即便日本雖有製造技術但是號稱亞洲第一款機載有源相控陣雷達的F2專用有源相控陣雷達只有區區70公里的探測距離!而且看不清目標!抗干擾能力也不行!總之中看不中用!還不如俄羅斯同期的機載無源相控陣雷達!實際上目前整個世界僅僅只有中美在有源相控陣雷達上是第一梯隊!舉個例子!中國專供出口巴基斯坦的FC-1梟龍的最新改進型裝備的風冷式有源相控陣雷達其能力和美國的F35A所裝備的液冷式有源相控陣雷達能力相當!更別提殲20威龍所用的有源相控陣雷達了!還有艦載式有源相控陣雷達中國更是領先美國!俄羅斯在庫茲涅佐夫航母裝備過!可惜技術不過關拆了!美國呢!有技術!只在朱姆沃爾特級導彈驅逐艦裝備!但是雙波段只有中國萬噸級055型導彈驅逐艦裝備!美國最出名的宙斯盾系統!代表艦隻是阿利伯克級驅逐艦和提康德羅加級巡洋艦!但是是無源相控陣雷達!為什麼呢!美國遍佈全球的衛星不是蓋的!彌補了無源相控陣雷達的缺陷!無源相控陣雷達成本遠低於有源相控陣雷達!實戰能力也很強悍!所以美國也就將就了!中國新一代導彈驅逐艦全面裝備有源相控陣雷達!052C/D型導彈驅逐艦!最新一代的055型萬噸驅逐艦!尤其是055型萬噸驅逐艦!其裝備的雙波段有源相控陣雷達世界獨一無二!世界第一![贊][贊][贊]祖國萬歲![贊][贊][贊]

  • 3 # 魑魅涅磐

    相控陣雷達作為一種依靠電子掃描的陣列面雷達,相比傳統的旋轉式機械掃描雷達最大的優勢就在於掃描頻率快,更適合當下複雜的作戰環境。而相控陣雷達根據雷達發射單元的不同也被分為主動和被動兩種不同制導型別的雷達,也就是大家更為熟悉的有源和無源相控陣雷達。這兩種雷達最大的區別在哪呢?其實就是在於發射機數量的多少差別上,比如無源相控陣雷達只有一部發射電磁波的發射機,雖然配備的成百上千個接收機可以接收更多的電磁波以判斷是否有空情,但是介於只有一部發射機的限制,所以在效率、功能和可靠性等方面就有所差距了,比如無源相控陣雷達的發射機只有一部,所以只能發射一種形式的電磁波,而且雷達發射機一旦損壞的話那麼整個雷達就得停擺。不過無源相控陣雷達也不是沒有優點,其實最早的時候相控陣雷達提出來的時候是有源相控陣雷達,只是介於當時有源相控陣雷達需要大量能夠在發射、接收之間轉換的快速移相器,但是這種移相器研發難度特別大、研發成本也很高,因此相控陣雷達被簡化為只需要一部發射機的無源被動雷達,所以具有研發難度低、研發成本低的優勢,所以這也是美海軍早在上世紀80年代就提出研製艦載宙斯盾雷達時所遇到的問題,畢竟那個時候更先進的有源相控陣雷達還存在很多需要解決的問題,所以宙斯盾雷達只能使用效能稍差的無源相控陣雷達。那麼更先進的有源相控陣雷達有什麼優勢呢?首先第一點就是相控陣陣面上的每個元件內都包含有一組產生、發射、接收電磁波的收發器,所以雷達不再需要單獨設計獨立的訊號發射機,而且每個單元內都有一組獨立的訊號收發單元元件,所以就算雷達一部分出現問題也不會影響到整個雷達的正常運作,在可靠性上相比無源相控陣雷達更有優勢。其次有源主動相控陣雷達藉助於擁有獨立的收發單元元件優勢,所以電磁波在整個發射過程中集中性更強,探測距離更遠; 不過其最大的難點在於雷達波發射/接收元件的製造上,所以一直以來在成本和技術難度限制下,也使得無源相控陣雷達成為了有源相控陣雷達出現前最好的選擇。當然隨著技術的發展,在氮化鎵被應用於雷達收發器核心材料中後,雷達收發器的製造難度和製造成本也在不斷下降之中,所以越來越大的雷達開始普遍裝備效能更先進的有源相控陣雷達,而我國052C/D型驅逐艦裝備的346有源相控陣雷達研發時間更晚,所以在滿足低成本、低研發難度等前提下裝備了更先進的有源相控陣雷達。其次有源主動相控陣雷達由於每個單元元件都具有雷達波的發射、接收能力,所以在設計的時候可以根據需求將整面雷達分成幾部分,使得每個部分的發射機發射不同型別的電磁波,共同來提升相控陣雷達的多工擴充套件能力,比如X波段雖然具有探測精度高、目標識別能力強的優點,但是介於其波束較窄的限制,X波段的探測距離並不遠,所以一般只用於某些炮射雷達的制導、火控雷達使用,當然X波段如果堅持提升探測距離的話,就得想辦法增加整部雷達發射功率,但是對於相控陣面雷達而言,雷達發射功率的高低核心由雷達收發元件的數量多少決定,但是數量多少又會受到成本、重量和體積的限制,所以現階段全球範圍內也就只有美國海基反導雷達使用了X波段。但是對於艦載相控陣雷達而言,無論是從成本還是體積、重量等方面限制因素而言,X波段並不合適,所以只能選擇S波段或者其他波段。S波段的雷達在制導精度和解析度方面相對X波段都稍差一些,但是具有探測距離遠的優點,所以更適合作為艦載搜尋、對空警戒和雷達制導雷達使用。當然現階段大部分陣面雷達所使用的C波段雷達是一種介於X波段和S波段之間的波段,其恰好融合了兩種雷達的優缺點,雖然其探測距離沒有S波段遠但是卻比X波段遠很多,其探測精度雖然沒有X波段精度高,但是其探測精度卻比S波段探測精度高,所以很多包括陸基野戰防空、海基艦載雷達普遍採用了C波段作為主要雷達來承擔艦隊防空搜尋、警戒等任務雷達使用。但是綜合來說就算是囊括了X波段探測精度高和S波段探測距離遠的C波段也不是完美的選擇,畢竟這種高不成低不就的雷達在實戰中存在很多缺點,比如C波段由於為了兼顧更遠的探測需求,整個雷達整面在探測精度上遠遠不能滿足艦載防、反艦導彈的目標指引、雷達波照射追蹤能力,所以裝備有C波段的雷達都得裝備專用的S波段制導雷達,比如伯克艦雖然裝備了宙斯盾雷達,但是其煙囪後面仍然裝備有用於艦載防空導彈目標指引的火控照射雷達,我國的054A型導彈護衛艦也是這種配置。而有源相控陣雷達卻可以改變這個問題,前面也說過了有源相控陣雷達擁有獨立的雷達波收發單元,所以可以根據需要將整個雷達陣面分成不同的組成部分,比如可以在一個雷達陣面上整合探測距離更遠的S波段發射機和探測精度更高的X波段,這樣不僅大大提升了整個雷達的多工擴充套件能力,而且也降低了不同雷達之間電磁相容的問題還有艦艇的隱身效能需求。當然這種雙波段雷達的研發難度其實相比有源相控陣雷達更難,最大的問題在於不同波段的收發器密集的組合在一起後,除了不同波段的雷達波在工作情況下會相互產生干擾外,還有一個因為將不同雷達波的收發器組合在一起了,那麼控制雷達波的主控系統也要具備隨時控制整個雷達陣面在不同雷達波段之間轉換的能力,所以雖然近幾年有源相控陣雷達湧現了很多,但是這種更先進的雙波段雷達卻幾乎沒有。早幾年前日本海自曾在自家的秋月級護衛艦上裝備了S波段和X波段兩種相控陣雷達,不過因為日本實力不夠,兩部雷達並沒有整合在一部雷達陣面上,這一點可以從其擁有一大一小兩個雷達陣面看出,其中面積更大的是探測距離更遠的S波段雷達,面積較小的則是探測精度更高的X波段雷達。

  • 4 # 狼煙火燎

    肯定是有源相控陣雷達要先進一些,這個應該沒有任何疑問。就比如我國在改進殲10的時候,從殲10A升級到殲10B就是採用了一臺無源相控陣雷達,但是實際使用中空軍並不滿意,殲10B也就僅僅生產了50架後便被叫停繼續改進,之後升級的殲10C最主要的改進就是換裝了一臺更為先進的有源相控陣雷達,目前空軍對殲10C的表現也是相當的滿意。先說說相控陣雷達

    傳統雷達我們可以比喻成一個探照燈,他只能向一個固定方向進行掃描,如果要照射其他方向就得進行轉動。相控陣雷達則是將這個探照燈變成了一板陣列排布的“LED燈”,這裡每個LED燈都是一個小雷達,每個小雷達都能獨立工作並且轉動(當然陣列雷達天線是不轉動的,而是透過透過改變饋電的相位,來實現雷達波束的偏移,從而實現向不同方向發射電磁波)。

    相控陣雷達的優勢就體現在這裡了,所有的小雷達即可以同時照射一個方向,也可以分別照射不同的方向。實際使用中就可以對這些陣列進行分組,例如有100個小雷達,然後按相鄰的10個小雷達為一組,就可以分成10組,每組照射一個方向,也就可以照射10個方向,效率上比起傳統雷達大大增加了,這樣在不轉動雷達情況下就可以實現一定角度內探測全覆蓋,當所有的雷達分組或大部分的雷達分組執行一個方向時,就能實現更為遠距離的探測能力。如果同時部署3臺以上不同朝向的相控陣雷達,自然也就可以實現360°全覆蓋,美國開發的宙斯盾雷達也就是這個原理了。

    以上便是相控陣雷達的原理,他的優勢主要體現在探測距離遠、多目標、全覆蓋等等,另外加上積體電路和電子技術的飛速發展,以及相控陣雷達陣列模組單元數量可以靈活調整,相控陣雷達相比原始的雷達,體積可以做得變小,重量變輕了,安裝到戰鬥機上也是輕鬆加愉快,應用也就越來越廣了。而且相控陣雷達還有一個特點,就是可靠性更高,因為每個相控陣雷達木塊都是獨立工作,所以壞上一部分也不會影響雷達的工作,現實的相控陣雷達有成千上萬的小雷達模組組成的,壞一小部分根本沒事。

    有源與無源的區別、優劣

    接下來就和大家說一說相控陣雷達的有源(主動)和無源(被動)區別。區別就在:無源相控陣雷達系統只有一個雷達訊號源,產生訊號後被分到各個雷達模組,整個雷達系統只有一個雷達訊號源,產生訊號後,被分到各個雷達模組。沒有數量眾多的發射組建意味著其造價將會大大降低,製造工藝簡單化,戰時可以快速補充;同時可以採用不同波段的發射機進行工作,工作方式比有源相控陣雷達更靈活。但是他最大的缺點就是發射機本身就很嬌貴,一旦這個發射機損壞就會導致整個雷達癱瘓,可靠性上差很多。

    而有源的,每一個雷達模組,都有自己的雷達波發射源,有源相控陣雷達是由數百到上千個不等的發射/接收單元組成的,簡稱其為T/R模組。這些T/R模組都可以獨立發射、接受雷達波訊號,並在先進計算機加持下進行協同工作;有源相控陣雷達採用平板式雷達陣面,雷達波的損耗量較小;更重要的是可靠性更強,即使部分T/R組建損壞時,其仍舊能照常工作,在T/R組建報廢10%的情況下基本不會影響到雷達的效能,即使報廢30%仍能進行可靠的工作。

    但相比較無源的,有源的結構更為複雜,生產維護難度更大一些;T/R元件的採用的原料也較為稀缺,且報廢率高,導致造價和使用費用十分高昂;但不得不說,有源相控陣雷達在效能上更為先進,而且抗干擾能力更強,所以目前主流的相控陣,都是有源主動的,無源被動的慢慢被淘汰了,當然無源的在某些領域,還是可以繼續發揮功能的。

    至於為何美國的宙斯盾採用無源相控陣雷達的問題,美國宙斯盾艦發展時間較早,那時候的世界上主流的雷達還是傳統的機械掃描雷達,用更為先進的無源相控陣雷達就已經夠用了。而且在那個年代電子產品小型化還不成熟,再加上有源相控陣雷達當時也並不是很成熟,加上無比昂貴的成本,美國自然優先選擇了無源相控陣雷達了,而之後一直到伯克IIA驅逐艦為何都沒有換有源相控陣雷達呢?這主要是伯克級的電不夠用了,現在美國新生產的伯克III的對策就是打補丁,安裝羅羅公司的新發電機取代就發電機,讓發電量提高50%,可即便如此,伯克III的電量仍不夠用,於是那個所謂的雙波段雷達也就被不斷的縮水成猴版的了。至於中國的052D為何一開始就採用有源相控陣雷達,這個當然是我國軍艦發展較晚,典型的後發優勢,這時候的有源相控陣雷達技術已經很成熟了,而且軍艦的個頭也足夠大,自然我海軍在發展的時候就選擇更為先進的有源相控陣雷達技術了。

  • 5 # 九品侍衛

    當然是有源相控陣雷達更好,艦載多功能相控陣雷達將發揮越來越重要的作用,是區域防禦和近程點防禦的核心。目前已經服役的艦載多功能相控陣雷達是無源相控陣雷達,為了降低成本,甚至採用旋轉相控陣天線。在方位360°的覆蓋範圍,旋轉陣面天線雷達的效能要比固定陣面天線雷達的效能差,無源相控陣雷達的效能不如有源相控陣雷達的效能好。

    由於具有效能穩定可靠、作用距離遠、抗干擾能力強等特點,艦載多功能有源相控陣雷達是未來艦載雷達的發展方向。 有源相控陣雷達   有源相控陣是未來雷達發展的一個重點方向。有源相控陣雷達內有大量的收/發元件代替了傳統型的獨立的發射機和接收機。

    這些元件安在平面陣上,形成了天線。如同垂直面內的電掃描可用移相進行,有源陣的電掃描可在方位和仰角上控制。每個元件都有自已的發射和接收天線,因此發射的脈衝訊號各自獨立,這樣相位控制也是各自獨立,達到整個波束能指向所需的目標。該雷達能量以筆形波束聚焦,在方位和仰角上執行一般警戒掃描,或直接指向特別重要的區域,如有大量目標的區域或有干擾的區域。

    掃描角一般在±60°以上,雖然天線口徑的減小會引起雷達效能隨著角度增加而下降。相控陣系統有一個或多個陣列面,每個陣列面有幾千個獨立的收/發單元,每個單元用數字相位控制作波束掃描。用三個或四個陣列面,就可指向不同方向,所以天線不需作機械移動就可達到整個方位的覆蓋。

    方位和仰角覆蓋角達60°以上時,任意兩個方向間的波束轉換僅需重新作相位控制的時間限制,比典型的無源陣列的0。25ms小的多。換句話說,如果天線以傳統方式旋轉,那麼電掃描方式就加長了對有嚴重雜波或干擾的目標的探測,提取的資訊量就加大了。 在海上應用中,可用電控制捲動和調節,這就減小了機械複雜性和重量。這點對安裝在船桅上的裝置來說是很重要的。

    1緩慢降級:傳統型雷達有一發射機,它需要大的電壓來產生大功率輸出,如果發射機出故障,那麼整個系統就失效了。同樣,垂直面內的相控陣其發射機也常是唯一的,因此,仰角波束就可以透過相對少的接收通道形成。

    2多波束:有源相控陣應用於多目標和強幹擾情況下有其突出優點。變化的脈衝方向圖和捷變頻發射可用以對抗敵方的ECM和建立詳細的警戒區域方向圖。先進的波束形成技術就可達到多波束接收,並可對主波束和旁瓣間的噪音進行自適應對消。天線陣可對多個子陣同時作波束形成,每個子陣饋電給相應的接收機。

    即同相又正交的輸出訊號就可以數字化,並且經複數加權產生和、差及旁瓣波束輸出。那麼在這些接收通道內就可確定出可能的干擾源,並在每個干擾源處產生零點波瓣。例如:有15個接收機通道,那麼在主波束和旁瓣間為了有最佳對消,干擾源可達到15個。

    多功能有源陣列雷達適用於密集型干擾環境中對橫截面積很小的導彈的探測。對現代化的武器系統,雷達可提供大量的火控通道,同時跟蹤敵方的防禦導彈,對一般的武器,還可提供中程控制。

  • 6 # 陸家梧桐棲小鳳

    有源相控陣雷達系統相當耗熱耗電,直接功率大,探測距離更遠,目標跟蹤精度更高,從而更利於戰場協調指揮。缺點就是容易自我暴露,很容易遭遇空對空/地對空/反艦/反輻射導彈的攻擊目標。

    無源相控陣雷達系統,是相對有源相控陣雷達系統的說法/名稱。其實還是需要電力供應的,只不過功率相對小了不少,節能熱量相對也不太高。探測距離相對近,目標跟蹤精度沒有有源相控陣雷達系統強大,而是更加依賴於戰機/導彈二次修正火控。優點就是隱蔽性相對好了很多。尤其是在茫茫大海上,隱蔽性尤為重要。暴露自己等於就是活靶子……因為船速比戰機慢了n多倍……

    目前先進點的相控陣雷達,尤其是戰機/轟炸機上的,都是有源/無源模式可根據實際戰場行情切換的。這又不是啥新技術,上世紀60年代以後的多種戰飛機上都有。例如美帝的sr-71系偵察機、b1系b2系轟炸機、e2系e3系預警機等等。戰鬥機上f15、16、18系中後期改型直到最新的f22系、f35系。

    美帝在80年後陸續將AN/SPY-1雷達安裝在提康德羅加級巡洋艦及阿利.伯克級驅逐艦上。另外藍嶺戰鬥指揮艦、美國級兩棲攻擊艦、尼米茲級後期的里根號上就安裝了AN/SPQ-9B,這是另一樣神器。

    因為相控陣雷達也不是萬能的,超低空區域的搜尋與跟蹤就是它的短板,AN/SPQ-9B雷達可以相輔相成,取長補短。

    以至於更後來的朱姆沃爾特級及瀕海戰鬥艦,還有福特級上的貨更先進。最新的已經發展到EASR和EXI(企業X波段照射雷達)的結合將是另一種雙波段組合。事實上在此之前,美國還有兩款雙波段雷達系統:一款是VSR和MFR雷達,裝備了“朱姆沃爾特”級驅逐艦和“福特”號航母;一種是AMDR系列雷達,用於“伯克3”驅逐艦。

    主要研發機構——西屋、雷神、休斯,都十分厲害狠角色。

    我國雖然師從俄羅斯、以色列在雷達領域取得了不小的成績。但人家也沒閒著等你啊,而且還發展的比你快,質量更穩定!我有穿雲箭,你就有過牆梯……雷達技術我們基本落後了美帝不少,這一點到今天也沒怎麼根本性的趕超,這是事實。所以不要再為了自己取得的成績而自我膨脹了,埋頭苦修、追趕,縮短差距是正經。

  • 7 # 職場有備無患

    如果要是以有源相控陣雷達和無源相控陣雷達的技術先程序度上來講的話,那當然是有源相控陣雷達更先進,可是在有源相控陣雷達無法裝備的基礎上,無源相控陣雷達卻是還可以依舊裝備的一款更老式的相控陣雷達,就好比我們所使用的電工工具,你說是插電源的方便?還是自備電池的更方便?它們的不同之處大概是以下三點:

    首先無源相控陣雷達功率會小很多,有源相控陣雷達在頻寬、訊號處理和冗度設計上會具有絕對的優勢。無源相控陣雷達僅有一箇中央發射機和一個接收機,而有源相控陣雷達的每個輻射器都會有一個發射與一個接收元件。有源相控陣雷達每一個元件都能自己產生、接收電磁波,而無源相控陣雷達發射機產生的高頻能量只能經計算機再分配給天線陣的各個輻射器,再將目標反射訊號經接收機統一放大才能接收電磁波。

    然後有源相控陣雷達的製造技術難度會比無源相控陣雷達大,造價會比較貴一些,而無源相控陣雷達的製造技術難度要小得多,造價就會相對便宜的多。

    最後在當今全世界選用相控陣雷達的選擇上,大家所研製的艦載雷達、機載雷達、彈道導彈防禦雷達以及星載雷達,都採用的是有源相控陣雷達陣列。無源相控陣雷達只能作為有源相控陣雷達普之前的一種過渡產品,並沒有被廣泛所採用。

    無源相控陣雷達該適用於哪些地方呢?如果你在沒有電源可提供的地方,或者產生的電力不能足夠提供相控陣雷達正常使用的地方安裝相控陣雷達,你還能選擇有源相控陣雷達嗎?答案顯然是不可以了,為了能讓相控陣雷達能正常工作,唯有選擇無源相控陣雷達來部署了。

    因此,我還是要說無源相控陣雷達絕對也算得上一款效能非常卓越的好裝備,只不過在能裝備有源相控陣雷達的情況下,部署無源相控陣雷達就成了一種多餘。對此,你們怎麼看呢?

  • 8 # 雷姐的機械空間

    相控陣雷達的技術發展最早可以追溯到1937年,二戰末期,世界首款透過移相方式進行指向,而非機械轉向控制雷達陣面指向的相控陣雷達“猛獁”由納粹德國推出。儘管,對於“猛獁”是有源相控陣還是無源相控陣,甚至是否是相控陣雷達,國外一直都存在諸多爭議。但是,就該雷達具備多個獨立的收發單元特徵和“猛獁”應用的,“靈活”波束控制技術,“猛獁”雷達符合有源相控陣雷達的定義。事實上,美國國家檔案和記錄管理局也認為,二戰德國設計製造的“猛獁”早期預警雷達是已知世界最早的相控陣雷達。

    而相控陣雷達中的另一種類,無源相控陣雷達的技術起步則相對較晚,直到上世紀60年代,以AN/SPS-33為代表的無源相控陣雷達才開始在“長灘”級核動力巡洋艦和“企業”號核動力航母上裝備。不過,雖然無源相控陣雷達的發展較晚,理論上無源相控陣雷達應該在時代技術的加持下擁有更好的效能。

    然而,這裡也必須提及,有源相控陣雷達雖然更早投入使用,但是現代意義的有源相控陣雷達技術其實直到20世紀80至90年代上也才被廣泛用於遠端預警雷達和艦載雷達上。而且,相比剛剛開始投入使用不久的無源相控陣雷達,得到相同時代技術加持的有源相控陣雷達,在由美蘇等國繼續完善結構設計以及材料後,後者在效能上表現出了全面優勢。這裡,需要先提及下無源相控陣和有源相控陣雷達的工作方式,由於相關理論涉及大量學術用語,作者將使用通俗易懂的話語進行講解。

    (無源相控陣雷達如何工作的原理)

    無源相控陣雷達和有源相控陣雷達都使用電掃描方式控制雷達波束指向,但是,不同的是,無源相控陣雷達往往只安裝有一個發射訊號和一個接受反饋訊號的裝置。對比之下,無源相控陣雷達就像獨目的人,而有源相控陣就像蜻蜓的複眼,前者只要瞳孔或者視神經被破壞就顯然不可能再看見任何東西,而後者即使部分小眼被破壞,但剩下的數量足夠的多的小眼仍能夠維持對事物的觀察,這就是無源相控陣雷達和有源相控陣雷達的區別。

    (有源相控陣雷達如何工作的原理)

    從技術角度來看,有源相控陣雷達無疑更加先進,無論是雷達結構重量,還是雷達探測範圍探測精確度或是雷達的可靠性,有源相控陣雷達都擁有顯著的優勢。不過,與此同時,從上述的獨目人和蜻蜓的例子也能注意到,蜻蜓的複眼雖然可以在損失部分小眼的情況下仍能繼續維持觀察。然而假如是同樣體積的單眼和複眼,複眼代表的有源相控陣在結構上明顯更復雜,對相關的相控陣雷達技術要求也更高,這也是為什麼二戰結束後的30年內,現代有源相控陣雷達的成熟相較現代無源相控陣雷達的大範圍應用要更晚。

    目前,無源相控陣雷達雖然在技術性能上不如有源相控陣雷達,但是,由於無源相控陣雷達結構簡單,技術要求較低,無源相控陣雷達在某種程度上其實也具備一些有源相控陣雷達所不具備的可靠性,畢竟,設計結構更簡單。最重要的是,無源相控陣雷達的製造維護成本也更低,再加上上述提到的那些設計特點,使得即使在國際已經廣泛認為有源相控陣雷達將取代無源相控陣雷達的上世紀80至90年代,無源相控陣雷達也仍有一席之地。

    而美國阿利伯克級驅逐艦之所以選擇使用無源相控陣雷達,就是很大程度上考慮到當時無源相控陣雷達的成本低廉和維護上的優勢。眾所周知,阿利伯克級驅逐艦建造數量極大,目前的服役數量已經超過60餘艘,美國海軍首批下單的數量高達27艘,如此巨大的數量,若使用當時技術雖然已經成熟的有源相控陣雷達,但造價十分昂貴(主要是當時我國還未向美國出口製造T/R模組的重要資源-稀土)的有源相控陣雷達,估計阿利伯克級的數量也得像朱姆沃爾特級驅逐艦一樣因為成本閹割。

  • 9 # 科羅廖夫

    在軍事領域彎道超車的成功案例,要數中國052D驅逐艦裝備的海之星雷達,有源相控陣秒殺無源相控陣,中華神盾超越美製宙斯盾。

    隨著軍事技術的不斷髮展,效能更加可靠、掃描更靈活、抗干擾能力更強的相控陣雷達基本上已經在關鍵位置取代了傳統機械掃描雷達。比如說地面遠端預警系統、艦載和機載雷達等,基本都是採用了相控陣雷達。

    與以往的機械掃描雷達相比較,相控陣雷達主要特點是可以同時對付多個目標、功能性更強以及反應時間短。但這並不是說相控陣雷達就一定很好,也有其缺點,比如說造價很昂貴,而且對於短程彈道導彈的襲擊幾乎無用。

    我們都知道,相控陣雷達又總體被分為無源相控陣雷達和有源相控陣雷達。在海軍領域,最明顯的對比,是美國海軍的宙斯盾系統為無源相控陣雷達,而中國海軍的052D驅逐艦採用更先進的有源相控陣雷達。

    簡單來說,兩者的區別就是,無源相控陣只有單個或者幾個發射機陣原能夠接收,只要單個或者幾個發射機陣原出現故障,整個雷達基本也就廢了。所以無源相控陣雷達的最大特點就是機身非常的嬌貴,一個發射機的損壞就可能導致整個雷達癱瘓,在可靠性上差了許多。

    無源相控陣雷達的缺點,剛好是有源相控陣雷達的優勢。在有源相控陣雷達中,每一個獨立的原都有自己的發射機,所以我們大概可以認為有源相控陣雷達是由成百上千個發射/接收機組成的,我們一般將這種簡稱為T/R模組。

    除此之外,由於有源相控陣雷達採用平板式雷達陣面,所以它的能量損失要比無源相控陣雷達小的多。這都不是重要的事情,重要的是這種雷達更加可靠一些。即使部分元件出現問題或者損壞,都不會影響整個雷達的工作。有資料稱,一部有源相控陣雷達在T/R組建報廢30%的情況下仍然可以進行工作,優勢由此可見。那麼,為何美國海軍依然堅持使用比較落後的無源相控陣雷達呢?

    有源相控陣雷達並不見得都是好的,比如說它的技術要求比較高,而且耗電量巨大,一般能力國家根本玩不轉。我們可以看到,美國宙斯盾艦早期就是採用的是無源相控陣雷達,這並不是說當時美國人不知道有源相控陣雷達的好處,只是那個年代技術根本沒有發展到有源相控陣雷達那一步。

    所以,最成熟可靠的無源相控陣雷達才是符合美國艦艇來使用的。另外,有源相控陣的日常維護相對要求更高,那時候我們才整體接受相控陣雷達沒有多長時間,操作升級版顯然不是明智之舉。況且當時也很短缺製造T/R元件的基本原材料。

    所以從當時來看,美國宙斯盾艦在一幫使用機械掃描雷達的艦艇中已經屬於最先進。而我國的052D驅逐艦由於發展時間比較晚,技術成熟度和原材料獲得上也遠遠比美國上世紀要好的多,因此有源相控陣雷達自然也就上艦了。

    有人可能會有這樣的疑問,為什麼美國人在後續宙斯盾艦升級中並沒有很快裝備先進的有源相控陣雷達。並不是說美國人不想,而是根本做不到。最主要的一個原因,原有安裝宙斯盾系統的艦艇根本沒有足夠的發電量來支撐耗電量巨大的有源相控陣雷達。

    總的來講,有源相控陣雷達是集現代化陣列理論、高速計算機以及超大規模積體電路等為一體的高新技術產物。在某種意義上,它已經超越了以往任何一種雷達。高精度、遠距離、多功能以及高度靈活性和可靠性,是有源相控陣雷達最顯著的特點和優勢,這也必將不斷提升艦載雷達的探測效能,從而提升軍艦整體偵探水準,進而做到早發現早防禦,提升戰鬥力。就未來發展來說,有源相控陣雷達一定會全面取代無源相控陣。

  • 10 # 梁老師說事

    這個問題老梁來回答。

    有源相控陣雷達和無源相控陣雷達的優劣?咱想把和玩意整明白了,首先咱的明白嘛叫相控陣雷達,有這個基礎,咱再聊題主的問題,就能明明白白的了。

    相控陣雷達

    咋說呢?過去一說雷達,就是那種頂半個鍋一樣的天線,嗡嗡!嗡嗡!像個撥浪鼓一樣玩命的轉,實現三百六十度無死角的全面掃描。

    這樣的咱叫機械掃描,挺費事了。

    這玩意出現有些年頭了,這麼些年下來,這就有了對抗,你拿雷達當眼睛沒事整個偷看啥的,他就用別的電子裝置戳瞎你這眼睛,這就是電子對抗,電子干擾啥的,想著法的不讓你瞅。

    所以這眼睛就有待升級,不然這樣下去的話,人家拉開架勢,一頓戳戳還真就瞎了,這不就要壞菜了嗎?

    這麼的之後雷達的升級了,出現了相控陣雷達,這其實是微電子技術發展出來的產物。

    專業的術語咱就不說了,畢竟大傢伙都是瞅著個開心,知道就成,不是專業搞這個的,非要整的那麼明白。

    在這裡就必須採用比喻了。

    他這就相當於把具有雷達功能的裝置,給微縮了一下,整成指頭大一個東西,在相控陣雷達上這就叫一個單元。

    然後把這些指頭大的單元,積攢個幾十幾百或者闊氣一點弄上萬個,裝到一塊,哎,這就是相控陣雷達了。

    當然咱這麼說太過粗糙,在專業人士的眼裡頭,這話壓根就不對,但作為非專業人士來說,您是可以這麼理解的。

    畢竟什麼單元,列陣,輻射,回波聽著就頭大,咱不是說了嗎,就是一比喻,有不恰當的地方,大傢伙海涵。

    所以單個的一個單元不是簡單的那種大腦袋微縮,他每個單元是不轉動的。

    那麼這麼一準備,大傢伙想哇,這麼多一塊發射,抗干擾的效能當然是槓槓的,裝的越多就越來勁,你戳瞎一個,還有一堆等著呢?

    那麼為了方便控制,他後邊跟著一臺發射機和接收機,這些發射和回收回來的東西再經過最後一關電腦的辨識,透過螢幕就展現在了人們的眼跟前了。

    整個過程他是透過電力來驅動掃描,也不存在轉腦袋的現象,所以這就叫電掃描。

    但他有一個缺點,因為不能轉,只能透過電腦的調節,用電流控制他的掃描方向,所以他只能掃一百二十度,他就跟眼珠子一樣,不可能瞅到後腦勺的東西。

    當然這不是啥問題,咱裝他三塊,您要是樂意裝四塊也成,這不就能實現三百六十度無死角了嗎?

    而且相比你那機械掃描速度還快,畢竟機械掃描在轉動的時候,總會有死角掃不到的地方,而三塊相控陣雷達這麼一裝,基本上每一秒都在朝各個方向掃射。

    而這種升級出來的雷達,咱就叫他為無源相控陣雷達。當然這造價比那機械掃描的大腦袋不是一個量級的,何止是貴呀!

    後來這不就又升級了嗎?這就是有源相控陣雷達。

    那麼這有源相控陣雷達又是咋幹活呢?他其實和無源的一樣,只不過他每一個單元的身子後邊都掛著一個發射機和接收機。

    這效率是不是就更加高了,弄出來的影象也就更加的清晰,抗干擾的特性會進一步的加強。

    而無源相控陣雷達,如果有30%的遭遇了干擾,他的工作就會真的被幹擾了。

    而有源就不存在這個問題了。

    但想比較來說有源相控陣雷達的耗電量更加的驚人,畢竟一個單元后邊就跟倆機器,再多的電量都撐不住不是。

    所以在一些無法提供大量電力的地方,無源的比有源的還是有優勢的。

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