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1 # 志博雲天
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2 # 豆豆拍
為了讓大家能清楚瞭解有源相控陣雷達,我從普通雷達開始概括介紹一下:
中國jy-26遠端有源相控陣雷達有源相控陣雷達是相控陣雷達的一種。有源相控陣雷達的每個輻射器都配裝有一個發射/接收元件,每一個元件都能自己產生、接收電磁波,因此在頻寬、訊號處理和冗度設計上都比無源相控陣雷達具有較大的優勢。正因為如此,也使得有源相控陣雷達的造價昂貴,工程化難度加大。但有源相控陣雷達在功能上有獨特優點,有可能取代無源相控陣雷達。
普通雷達的波束掃描是靠雷達天線的轉動而實現的,又稱為機械掃描雷達。
普通雷達而相控陣雷達是用電的方式控制雷達波束的指向變化進行掃描的,這種方式被稱為電掃描。相控陣雷達雖然不能像其他雷達那樣依靠旋轉天線來使雷達波束轉動,但它自有自己的“絕招”,那就是使用“移相器”來實現雷達波束轉動。相控陣雷達天線是由大量的輻射器(小天線)組成的陣列(正方形、三角形等),輻射器少則幾百,多則數千,甚至上萬,每個輻射器的後面都接有一個可控移相器,每個移相器都由電子計算機控制。當相控陣雷達搜尋遠距離目標時,雖然看不到天線轉動,但上萬個輻射器透過電子計算機控制集中向一個方向發射、偏轉,即使是上萬千米外的洲際導彈和幾萬千米遠的衛星,也逃不過它的“眼睛”。如果是對付較近的目標,這些輻射器又可以分工負責,產生多個波束,有的搜尋、有的跟蹤、有的引導。正是由於這種雷達摒棄了一般雷達天線的工作原理,人們給它起了個與眾不同的名字———相控陣雷達,表示“相位可以控制的天線陣”的含義。
中國產jy-11b高機動低空三座標無源相控陣雷達系統相控陣雷達又分為有源(主動)和無源(被動)兩類。其實,有源和無源相控陣雷達的天線陣相同,二者的主要區別在於發射/接收元素的多少。無源相控陣雷達僅有一箇中央發射機和一個接收機,發射機產生的高頻能量經計算機自動分配給天線陣的各個輻射器,目標反射訊號經接收機統一放大(這一點與普通雷達區別不大)。有源相控陣雷達的每個輻射器都配裝有一個發射/接收元件,每一個元件都能自己產生、接收電磁波,因此在頻寬、訊號處理和冗度設計上都比無源相控陣雷達具有較大的優勢。正因為如此,也使得有源相控陣雷達的造價昂貴,工程化難度加大。但有源相控陣雷達在功能上有獨特優點,大有取代無源相控陣雷達的趨勢。
有源相控陣雷達最大的難點在於發射/接收元件的製造上,相對來說,無源相控陣雷達的技術難度要小得多。無源相控陣雷達在功率、效率、波束控制及可靠性等方面不如有源相控陣雷達,但是在功能上卻明顯優於普通機械掃描雷達,不失為一種較好的折中方案。因此在研製出實用的有源相控陣雷達之前,完全可以採用無源相控陣雷達作為過渡產品。而且,即使有源相控陣雷達研製成功以後,無源相控陣雷達作為相控陣雷達家族的一種低端產品,仍具有很大的實用價值。 -
3 # 日月晚霞
傳統機械掃描雷達只有能個發射機、1個接收機,發射機用於產生電磁波,並且透過天線輻射出去,電磁波遇到目標返回,接收機接收,送給訊號處理機進行處理,由於只有1個發射機和效能個接收機,出現問題意味著雷達就失去作用,雷達可靠性較低
有源相控陣雷達把發射機和接收機分散成許多個發射/接收模組,也就是我們常說的T/R模組,1個T/R模組就相當於是1個發射機和1個接收機,這樣好處就是當部分T/R模組出現故障的時候,雷達還可以正常工作,並且還可以實現功率在空間疊加和合成,提高雷達探測距離。
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4 # 兵工科技
圖注:有源相控陣雷達相比無源相控陣雷達而言,具有可靠性高、功能強、效率高等諸多優點
有源相控陣雷達,是相對於無源相控陣雷達而言的,兩者都是相控陣雷達的一種。所謂相控陣雷達,是指採用了相控陣體制的雷達,即透過改變陣列天線中每一個天線產生電磁波的相位與幅度,以此強化電磁波在指定方向上的強度,並壓抑其他方向的強度,從而實現天線陣列無需機械轉動,就能實現波束掃描。
相比於傳統的機械掃描雷達而言,相控陣雷達無需機械轉動,具有掃描週期短、可靠性高、安裝簡便、多目標追蹤能力強等眾多優點,現已成為各國雷達主流發展方向之一。
相控陣雷達最早採用無源相控陣體制,即所謂的無源相控陣雷達,其只有一箇中央發射機和接收機,發射的能量由計算機分配到天線上的每一個輻射器。有源相控陣雷達則採用了更為先進和複雜的體制,其不再共用一箇中央發射器和接收機,而是採用數量眾多的發射/接收模組,每個陣列天線都與一個發射/接收器件相連,具備獨立發射或者接收電波訊號的功能。簡而言之,有源相控陣雷達的每一個陣元,就是一個雷達。
相比於無源相控陣雷達,有源相控陣雷達在技術上更為複雜和先進,相應的,也有眾多優勢:首先,無源相控陣雷達共用一個發射/接收器,其一旦發生故障,整個雷達將無法使用;但有源相控陣雷達採用獨立的發射/接收單元,其中一個出現故障,其他的也能正常工作,可靠性較高。其次,有源相控陣雷達波束指向靈活、迅速,可同時實現搜尋、識別、跟蹤、制導等多種功能,功能強大,抗干擾能力也較強。最後,有源陣效率較高,由於其多采用固態器件,消除了饋線系統的損耗,大大提高了發射機功率的有效性。
當然,有源相控陣雷達由於結構複雜,相比於無源相控陣雷達而言,技術要求較高,成本高昂,這也是有源相控陣雷達的一大缺陷。
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5 # 惠忠說科技
有源相控雷達,全稱為有源相控陣電子掃描陣列雷達。
相控陣雷達(PAR)分為兩類:即被動無源相控陣雷達(PESA)和主動有源相控陣雷達(AESA)。它們各自定義、慨念、作用功能,用網路搜尋即知其詳。現慨述有源相控雷達特點回答問題。
一、有源和無源相控陣雷達天線陣列相同,主要區別是功率來源和發射/接收元件數量差異。有源相控陣雷達由上萬個含發射器、移相器、功率放大器等元件的T/R元件系統整合發射模組,計算機透過饋線網路進行相位控制後,將高能量電磁波根據不同方向、距離和高度透過陣列天線發射,並在空間區域進行功率合成,形成精準的波束指向。
有源相控陣雷達因每個天線單元都配置T/R元件,自接功率源、自行產生和接收電磁波。在實現波束旋轉同時具有快速轉換波束能力,在計算機控制下可實現對多方向、不同距離、不同高度眾多目標的同時發現和靈活追蹤,因而可同時制導多枚導彈對多目標進行攻擊。
無源相控陣雷達因只有一箇中央功率傳送器和一個接收器,發射器發出的高頻能量由計算機平均分配在天線陣列的每一個輻射器上,訊號發射和接收是被均衡放大。所以頻寬稍窄、訊號處理慢、冗餘備份不足。
二、有源比無源相控陣雷達具有明顯優勢。有源相控陣雷達是現代眾多高科技整合的產品。具有探測距離遠、空間廣、精度高和高靈敏、高可靠及出色的抗干擾能力,具體表現在:
1、有源相控陣雷達有很大功率,天線陣元直接連線發射器可進行合理排程。饋線密度高,雷達效能受饋源和移相器損耗影響減小4倍,降低了饋線系統承受高功率要求。
2、天線陣列均設有T/R元件、等效如小型發射機,大幅提升了可靠性。即使不超過20%收發元件損壞仍可正常使用。而無源相控陣雷達為集中式開機,故障時整個雷達則無法工作。
3、採用MMIC和HMIC提高了天線頻寬效能,實現頻譜共享、波形靈活多變的多功能天線陣列,可同時形成獨立控制的多個波束,為電子資訊新系統(包括雷達、通訊和ESM)的整合提供了條件。
4、採用的砷化微波積體電路、顯著減小雷達尺寸和重量,適合配置於海陸空各種武器裝備上和野外機動。
5、高密度整合的光控相控陣天線及系統,能對大功率能量合理控制,使主瓣增益根據方向、距離分配不同的能量。利用數字波形技術實現自適應的波束旁瓣更易抑制,極大提高了抗干擾性能。在既可以快速發現遠、近不同目標同時,增強了對反輻射導彈的扺抗能力。
雖然有源相控陣雷達也有缺點,如:製造成本昂貴、每個發射器/接收器元件需單獨製造,工藝要求高、難度大,且探測距離遠、功耗較大。
但作為多功能、數字化、資訊化為主要特徵的有源相控陣雷達已被人們廣泛接受和使用,並放揮著巨大的作用。
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有源相控陣雷達採用數量眾多的發射/接收模組,每一個輻射器都是一個發射/接收模組,每一個輻射器都自己產生和接收電波(這是有源與無源的區別,無源相控陣雷達只有一箇中央發射機和接收機,發射的能量由計算機分配到天線上的每一個輻射器。),而且採用電掃描方式。根據電掃方式,相控陣雷達大體可分為全電掃相控陣和有限電掃相控陣兩大類,全電掃相控陣又可稱固定式相控陣,即在方位上和仰角上都採用電掃,天線陣是固定不動的。有限電掃相控陣是一種混合設計的天線,即把兩種以上天線技術結合起來,以獲得所需要的效果,起初把相掃技術與反射面天線技術相結合,其電掃角度小,只需少量的輻射單元,因此可大大降低裝置造價和複雜程度。天線陣,根據掃描情況可分為相掃、頻掃、相/相掃、相/頻掃、機/相掃、機/頻掃、有限掃等多種體制。相掃系列利用移相器改變相位關係來實現波束電掃。頻掃是利用改變工作頻率的方法來實現波束電掃。相/相掃是利用移相器控制平面陣兩個角座標實現波束電掃。相/頻掃是利用移相器控制平面陣一個座標而另一座標利用頻率變化控制來實現波束電掃.機/相掃是在方位上採用機掃、仰角上採用相掃。機/頻掃是在方位上採用機掃、仰角上採用頻掃。有源相控陣雷達波束指向非常靈活、迅速;一個雷達可同時形成多個獨立波束,同時實現搜尋、識別、跟蹤、制導、無源探測等多種功能;多目標接戰能力強,能同時監視、跟蹤多個目標;抗干擾性能好。另外,相控陣雷達的可靠性高,即使少量發射/接收模組失效仍能正常工作。不過,相控陣雷達裝置複雜、造價昂貴,且波束掃描範圍有限,最大掃描角為90°到120°,歷經40餘年的努力,有源電子掃描陣(AESA),通常也稱為有源相控陣技術,終於在機載雷達上取得了成功的應用。美國國防部國防科學委員會主席的一份關於發展美國軍用機雷達的建議報告中特別強調了有源相控陣技術可以極大地擴充套件雷達的功能和提高雷達的效能, 21世紀美國的戰鬥機雷達、預警與監視飛機的雷達都應是AESA體制的。事實上,除了F-22和F-35等新一代戰機都毫無例外地裝備AESA雷達外,美國對第三代現役戰鬥機、轟炸機、預警和監視飛機的AESA改進都已列入計劃,並得到了相應的財政支援。業內一種普遍的觀點認為:從2008年起再過十年,不掌握AESA雷達製造能力的廠商將沒有立足之地。除美國之外,俄國、法國、德國、荷蘭、瑞典、英國、以色列等西方國家也正在這一技術領域進行廣泛的合作開發和大量的資金投入。近50多年來,機載雷達不斷注入新的技術成果,效能大幅度提高。新技術是提高雷達探測能力的原動力。在單脈衝跟蹤體制未獲使用前,圓錐掃描體制的雷達很難對付敵方施放的角度欺騙干擾;沒有相參體制的脈衝多普勒雷達,就無法對付藉著強大的地雜波掩護的低空入侵的飛機和導彈;沒有頻率捷變體制的雷達,就很難同現代戰爭中廣泛採用的各種雜波干擾相抗衡。相控陣技術是正在發展的新技術,它比單脈衝、脈衝多普勒等任何一種技術對雷達發展所帶來的影響都要深刻和廣泛。進入上世紀80年代,機載相控陣雷達才初獲應用。先進的機載有源相控陣雷達是21世紀初才進入服役。AESA的成功應用是對傳統機載雷達的一次革命,它極大地擴充套件了雷達的應用領域和提高了雷達的工作效能,進而提高和豐富了作戰飛機執行任務的能力和作戰模式。