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你對艦艇雷達(dá)技術(shù)的了解有多少?

 yezhu8888 2015-06-16

你對艦艇雷達(dá)技術(shù)的了解有多少?

2011-08-17 本文行家:帶刺的大理石

定義  雷達(dá)是艦艇上普遍裝備的一種探測設(shè)備。主要由天線、收發(fā)開關(guān)、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、終端設(shè)備(或顯示器)、天線控制設(shè)備和定時器組成。雷達(dá)的工作原理是:發(fā)射機(jī)在定時器的控制下,產(chǎn)生高頻大功率的脈沖串,通過收發(fā)開關(guān)到達(dá)定向天線,以電磁波的形式向外輻射。在天線控制設(shè)備的控制下,天線波束按照指定的方向在空間掃描。當(dāng)電磁波照射到目標(biāo)上時,二次散射電磁波的一部分到達(dá)雷達(dá)天線

 

國產(chǎn)海鷹S C型雷達(dá)國產(chǎn)海鷹S C型雷達(dá)

定義

     雷達(dá)是艦艇上普遍裝備的一種探測設(shè)備。主要由天線、收發(fā)開關(guān)、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、終端設(shè)備(或顯示器)、天線控制設(shè)備和定時器組成。雷達(dá)的工作原理是:發(fā)射機(jī)在定時器的控制下,產(chǎn)生高頻大功率的脈沖串,通過收發(fā)開關(guān)到達(dá)定向天線,以電磁波的形式向外輻射。在天線控制設(shè)備的控制下,天線波束按照指定的方向在空間掃描。當(dāng)電磁波照射到目標(biāo)上時,二次散射電磁波的一部分到達(dá)雷達(dá)天線,經(jīng)收發(fā)開關(guān)至接收機(jī),進(jìn)行放大、混頻和檢波等處理后,送到雷達(dá)終端設(shè)備。
     雷達(dá)技術(shù)是指為實現(xiàn)和完善雷達(dá)的探測功能而開發(fā)的一系列技術(shù)的總和。

[相關(guān)技術(shù)]電子技術(shù);光電技術(shù);電子技術(shù);探測技術(shù);信息系統(tǒng)技術(shù)

[技術(shù)難點]
  艦載雷達(dá)組網(wǎng),實現(xiàn)天/地一體化雷達(dá)探測是艦艇雷達(dá)系統(tǒng)發(fā)展的趨勢,這是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程,目前需要解決的技術(shù)難點有(1)星載雷達(dá)、預(yù)警機(jī)雷達(dá)、雙- 多基地雷達(dá)和超視距雷達(dá)等領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù);(2)時間統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),通常各雷達(dá)天線的掃描是完全異步的,如無統(tǒng)一的時間標(biāo)準(zhǔn),就很難進(jìn)行信息綜合;(3)研究自適應(yīng)極化、頻率綜合控制和能量最佳分配技術(shù);(4)多種誤差(距離誤差、方位誤差、時間誤差和定位誤差等)的校準(zhǔn);(5)雷達(dá)網(wǎng)多頻率的電磁兼容等。


[國外概況]
  一、艦載雷達(dá)的種類
  在現(xiàn)代海戰(zhàn)中,參戰(zhàn)雙方的艦艇通常是以編隊的形式在海上保持存在。海上的艦艇編隊隨時都有可能遭受來自空中、海上和水下的攻擊,為對付這些威脅,艦艇編隊普遍采用"分層防御"的戰(zhàn)術(shù)。由航母艦載機(jī)、各種艦用導(dǎo)彈和火炮承擔(dān)防御任務(wù),而艦艇雷達(dá)系統(tǒng)的使命則是為艦艇編隊提供預(yù)警和確保這些武器威力的正常發(fā)揮。
  艦艇上裝備的主要雷達(dá)有:
  1、艦載多功能相控陣?yán)走_(dá)
 擔(dān)任航母編隊區(qū)域防空主力艦的典型代表是美國的"提康德洛加"級導(dǎo)彈巡洋艦。該艦上的"宙斯盾"武器系統(tǒng)是美海軍先進(jìn)的綜合性區(qū)域防空系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了AN/SPY-1相控陣?yán)走_(dá)與垂直發(fā)身的"標(biāo)準(zhǔn)-2"對空導(dǎo)彈相配合的體制。"標(biāo)準(zhǔn)-2"導(dǎo)彈發(fā)射后,先由SPY-1進(jìn)行指令制導(dǎo),使導(dǎo)彈按一條節(jié)能的軌道接近目標(biāo),直到導(dǎo)彈飛近目標(biāo)的最后數(shù)秒時,SPY-1才轉(zhuǎn)交給SPG-62照射雷達(dá)進(jìn)行制導(dǎo)。這樣,照射雷達(dá)就不必在導(dǎo)彈的整個飛行期間跟蹤目標(biāo),從而使艦上的4部SPG-62可用來對付一次來襲的18個目標(biāo)(以往的系統(tǒng)智能只能對付2-4個目標(biāo)),而導(dǎo)彈的發(fā)射速率可達(dá)每秒1發(fā)。該系統(tǒng)的心臟就是SPY-1多功能相控陣?yán)走_(dá)。
  美國除了研制SPY-1艦載多功能相控陣?yán)走_(dá)外,還研制了SPQ-11雙孔徑透鏡相控陣?yán)走_(dá)、FAST、FARS、AAR等型號眾多的適合于裝備不同艦艇的艦載相控陣?yán)走_(dá)。其它國家也相繼研制和裝備了艦載相控陣?yán)走_(dá),如法國的ARABEL和TRISKEL,俄羅斯的"天空哨兵"、CCB-33和CCB- 501,英國的MESAR、TRISAR和TRIXSAR,意、英、法聯(lián)合研制的EMPAR,荷蘭的EXPAR和SMART,日本的OPS-24,瑞典的 ELSA等艦載相控陣?yán)走_(dá),共30余種型號。
  2 遠(yuǎn)程對空警戒雷達(dá)
  這種雷達(dá)用于探測中、高空遠(yuǎn)距離目標(biāo),測定空中目標(biāo)的方位和距離坐標(biāo),為三坐標(biāo)雷達(dá)或其它艦載武器系統(tǒng)雷達(dá)提供目標(biāo)指示,要求相當(dāng)遠(yuǎn)的作用距離(最好略大于三坐標(biāo)雷達(dá)數(shù)十公里)。因此,天線尺寸較大,發(fā)射功率也高。這種雷達(dá)過去主要工作在米波波段,目前已趨向L波段.
  美國的AN/SPS-49、AN/SPS-40和AN/SPS-43,英國的RN965和S1022,俄羅斯的"大網(wǎng)"、"頂網(wǎng)A"和"頂網(wǎng)B",法國的 DRBV-23、DRBV-26和DRBV-27,意大利的RAN-3L,荷蘭的LW08等均屬這類雷達(dá)。
  3 中程對空對海雷達(dá)
  這種雷達(dá)主要用于探測海上及中低空中程目標(biāo),為艦載武器指揮系統(tǒng)提供目標(biāo)指示信息。美國的AN/SPS-58/65系列和AN/SPS-67(V),意大利的RAN-10S、RAN11L/X和RAN12L/X,俄羅斯的"細(xì)網(wǎng)"和"方形結(jié)",英國的RN1030、RN1800、AWS-4和AWS-5,法國的"海虎"Ⅱ,荷蘭的DA08,瑞典的"海上長頸鹿"和以色列的EL/M-2207等均屬這類雷達(dá)。
  4 導(dǎo)彈制導(dǎo)雷達(dá)和炮瞄雷達(dá)
  導(dǎo)彈制導(dǎo)(攻擊)雷達(dá)的任務(wù)是為艦空或艦艦導(dǎo)彈提供發(fā)射諸參數(shù),在導(dǎo)彈飛行中提供波束制導(dǎo)或制導(dǎo)指令,以提高導(dǎo)彈命中目標(biāo)的概率,并減少導(dǎo)彈受干擾的程度。如英國的RN909、RN910和ST805,美國的AN/SPG-51和AN/SPG-55,俄羅斯的"前燈"、"突現(xiàn)群"、"活門板"和"十字劍",法國的DRBR-51,意大利的RAN-30X和瑞典的9LV-200MK2等均屬這類雷達(dá)。
  炮瞄雷達(dá)用于給火炮提供精確的坐標(biāo)(舷角、距離、仰角),以使火炮迅速而準(zhǔn)確地捕獲目標(biāo),從而提高火炮命中率。為了滿足戰(zhàn)術(shù)技術(shù)上的要求,炮瞄雷達(dá)總是選用X頻段工作。炮瞄雷達(dá)有圓錐掃描和單脈沖兩種體制。圓錐掃描雷達(dá)結(jié)構(gòu)較簡單,但測量精度較低,且抗干擾能力差;單脈沖雷達(dá)雖然結(jié)構(gòu)和技術(shù)上較復(fù)雜,且造價高,但可獲得較高的系統(tǒng)精度、分辨率、數(shù)據(jù)率、信號帶寬及良好的抗干擾性能。
  美國的AN/SPG-34和AN/SPG-35,俄羅斯的"鷹叫"和"梟叫",英國的RN912,法國的"波里克斯",意大利的RTN-10X等屬圓錐掃描體制;美國的AN/SPG-55和AN/SPG-56,俄羅斯的"鳶叫"和"歪椴樹",法國的"海貍"和"海貍"-II,荷蘭的"西格納爾"M20系列等屬單脈沖體制。
  另外,在航空母艦及其艦載機(jī)上還裝備有預(yù)警機(jī)雷達(dá)、對空引導(dǎo)兼目標(biāo)指示雷達(dá)、艦載機(jī)著艦引導(dǎo)雷達(dá)等。
  二、艦載雷達(dá)的作用和關(guān)鍵技術(shù)
  艦載雷達(dá)發(fā)展已相當(dāng)成熟,其關(guān)鍵技術(shù)主要體現(xiàn)在雷達(dá)的新體制(或特殊體制)和新技術(shù)中。
  1 艦載相控陣?yán)走_(dá)的作用及其關(guān)鍵技術(shù)
 艦載相控陣?yán)走_(dá)在艦艇編隊雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮了極大的作用:增強(qiáng)了網(wǎng)內(nèi)雷達(dá)功能的綜合性,不但可解決原先船上各種功能的眾多雷達(dá)天線密集架設(shè)和信號相互干擾的矛盾,更重要的還在于有利于信息顯示、數(shù)據(jù)處理與縮短反應(yīng)時間,從而能有效地對付高密度的飽和攻擊;能實現(xiàn)極靈活的波束掃描和能量的自適應(yīng)管理,有利于抗干擾和抗反輻射導(dǎo)彈;可獲得最大功率孔徑積,有利于反隱身目標(biāo);是實現(xiàn)探測和武器控制一體化的重要途徑,從而可大大提高艦艇對空防御的實時性和有效性;具有超帶寬收/發(fā)組件的有源相控陣火控雷達(dá),除具有雷達(dá)探測功能外,還可完成電子偵察和電子干擾等多種功能,這種雷達(dá)和電子戰(zhàn)設(shè)備的一體化,大大提高了雷達(dá)的電子對抗能力,是雷達(dá)武器化的一個重要途徑。艦載相控陣?yán)走_(dá)的發(fā)展十分迅速,但尚存在下列關(guān)鍵問題需解決。
  (1)研制廉價、高性能的固態(tài)收/發(fā)組件。艦載有源相控陣?yán)走_(dá)代表了艦載相控陣?yán)走_(dá)的發(fā)展方向,其性能和成本主要取決于收/發(fā)組件的性能和成本,因此,如何研制出性能優(yōu)良而廉價的固態(tài)收/發(fā)組件,是迫切需要解決的關(guān)鍵問題。
  (2)數(shù)字波束形成及實時自適應(yīng)處理。數(shù)字波束形成(DBF)技術(shù)是采納用數(shù)字技術(shù)實現(xiàn)瞬時多波束及實時自適應(yīng)處理的一種新的雷達(dá)技術(shù)。一方面,艦載相控陣?yán)走_(dá)采用有源體制后易于實現(xiàn)DBF,另一方面,DBF技術(shù)與有源陣列結(jié)合又給雷達(dá)領(lǐng)域帶來一場新的革命,因而使得DBF技術(shù)成了艦載有源相控陣?yán)走_(dá)的關(guān)鍵技術(shù)之一。但是,DBF本身又有許多關(guān)鍵問題有待解決。
  (3)模塊化設(shè)計。由于艦載相控陣?yán)走_(dá)的固有特點,使其模塊化設(shè)計的重要性和難度均大于一般的艦載雷達(dá)。
  (4)低副瓣和極低副瓣陣列天線。通過補(bǔ)償互耦對單元口徑電流分布的影響、減少陣列天線的緩變誤差、隨機(jī)誤差、系統(tǒng)誤差和改進(jìn)測試技術(shù)等來達(dá)到,目前的水平已能達(dá)到-40dB(在10%帶寬內(nèi))。
  (5)縮小體積、減輕重量??赏ㄟ^使用固態(tài)收/發(fā)組件、微帶線、在信號分配網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用光纖技術(shù)、采用技術(shù)和組裝的系統(tǒng)研究法、采用新體制、廣泛采用集成電路和微波集成電路等達(dá)到此目的。
  (6)降低成本。通過利用最優(yōu)化成本公式,以及陣列稀化技術(shù)、整體子陣組件方法、具有單片芯片插件的混合組件、自動化生產(chǎn)和組裝技術(shù)、設(shè)計和組裝相控陣的系統(tǒng)研究法等,達(dá)到降低成本的目的。
  (7)提高可*性和可維修性。通過采用固態(tài)技術(shù)、設(shè)計和組裝的系統(tǒng)研究法、實行標(biāo)準(zhǔn)化、確定元件額定值方法、選用已確認(rèn)的可*性元件、確定驗收試驗和分類及驗收要求、負(fù)載均分法、有選擇的在線備份法、功能模塊化、重新配置法等來提高可*性;通過采用模塊化、自動故障診斷、智能維修設(shè)備、關(guān)鍵元器件的可接近設(shè)計、過載保護(hù)裝置等來達(dá)到可維修性要求。
  2 雙-多基地雷達(dá)的作用及其關(guān)鍵技術(shù)
  收、發(fā)分開,并且收發(fā)分置的距離和目標(biāo)探測距離相當(dāng)?shù)睦走_(dá)才能真正成為雙-多基地雷達(dá)。它有多種配置方式,其中接收機(jī)裝艦,而發(fā)射機(jī)置于同步衛(wèi)星上是未來艦載雙-多基地雷達(dá)的理想工作模式。
  雙-多基地雷達(dá)有如下優(yōu)點:
  (1)反隱身:目前的隱身飛行器主要是減小鼻錐方向DangerCode;45度范圍之內(nèi)的雷達(dá)散射截面積(RCS),而目標(biāo)的RCS隨著雙基地角度增大而增大,當(dāng)雙基角在130~180度時,被探測目標(biāo)的RCS值會顯著增大。
  (2)抗反輻射導(dǎo)彈(ARM):接收站是無源的,可部署在前沿陣地,使導(dǎo)彈無尋的源;而發(fā)射站置于安全地帶或衛(wèi)星或飛行器上,使ARM難以接近。
  (3)抗電子干擾:接收站是無源的,能被偵察和定位的只有發(fā)射站,因而大功率定向干擾及各種欺騙干擾只能針對發(fā)射站;現(xiàn)代干擾飛機(jī)在方位上采用了先進(jìn)的干擾功率管理技術(shù),這恰好能被雙-多基地雷達(dá)利用而明顯降低雷達(dá)接收站的干擾電平。
  (4)抗低空突防:置于預(yù)警機(jī)或衛(wèi)星上的發(fā)射機(jī),可根據(jù)要求探測低空目標(biāo)區(qū)域;盡可能將接收機(jī)放在前沿陣地,可有效地改善低空探測范圍;對空/空配置的雙基系統(tǒng)還可利用雜波調(diào)諧效應(yīng)有效地探測低空目標(biāo)。
  雙-多基地雷達(dá)必須重點突破的關(guān)鍵技術(shù)有:
  (1)空間同步:使接收波束始終能覆蓋發(fā)射波束的探測脈沖所照射的空域。解決空間同步的方法有步進(jìn)掃描、泛光波束和脈沖追趕法等,其中脈沖追趕法是目前完成空間同步的優(yōu)選方案。所謂脈沖追趕法,就是用窄的接收波束去追趕發(fā)射脈沖在不同時間的空間位置,把空間濾波和時間濾波結(jié)合起來,這樣不僅避免了雷達(dá)能量的損失,而且降低了因采用多波束接收而引入的昂貴費用,同時具有針形波形波束掃描和多波束接收方案所具備的優(yōu)點。
  (2)時間同步:測量距離時,在發(fā)射站和接收站之間需要時間同步。同步系統(tǒng)直接將發(fā)射觸發(fā)送至接收站并與接收站自己產(chǎn)生的相同形式的主觸發(fā)進(jìn)行時差判別,時差大于一定值(如0.2us)時由發(fā)射站發(fā)來的觸發(fā)同步一次。
  (3)相位同步:有兩種手段,一是將發(fā)射站的原子鐘的輸出直接送至接收站作為接收站的頻率源的基準(zhǔn)實現(xiàn)相位同步:二是兩站分別設(shè)置一臺原子鐘,由原子鐘的高頻率穩(wěn)定度及系統(tǒng)的相參體制來保證相參,從而實現(xiàn)相位同步。
  3 . 超視距雷達(dá)的作用及其關(guān)鍵技術(shù)
  超視距雷達(dá)(OTHR)在艦艇編隊雷達(dá)網(wǎng)中的作用,主要體現(xiàn)在為艦艇編隊提供水面目標(biāo)的超視距探測手段(當(dāng)然還能增強(qiáng)反隱身和抗ARM能力),以便充分發(fā)揮反艦導(dǎo)彈的威力(常規(guī)艦艇雷達(dá)受視距的限制)。
  OTHR有天波OTHR(利用電離層對短波的反射效應(yīng)使電波傳播到遠(yuǎn)方)、地波OTHR(利用長波、中波和短波在地球和海表面的繞射效應(yīng)使電波沿曲線傳播)和利用大氣波導(dǎo)的微波OTHR。前一種天線尺寸太,只適用于架設(shè)在海岸,后兩種適用于艦載。
 艦載地波OTHR不僅能提供早期預(yù)警(低空性能好,能提供全時域覆蓋,成本又比機(jī)載預(yù)警系統(tǒng)低一個數(shù)量級),而且對探測隱身目標(biāo)具有潛在的效能(存在使隱身失效的頻率),還能有效地抗ARM,且超視距探?br>   艦載雷達(dá)系統(tǒng)是確保艦艇及編隊實現(xiàn)對空中、水面、水下和岸上威脅的分層防御的重要保證。隨著技術(shù)的發(fā)展,艦載雷達(dá)系統(tǒng)將能夠擁有更強(qiáng)的抗電子干擾、抗反輻射導(dǎo)彈、抗雷達(dá)探測、抗高速反艦導(dǎo)彈的低空和超低空打擊的能力,實現(xiàn)所有艦艇之間的信息資源共享,從而更好地滿足艦艇編隊的防御要求。 
四、艦載相控陣?yán)走_(dá)發(fā)展趨勢
1.固態(tài)有源陣是艦載相控陣?yán)走_(dá)的發(fā)展方向
  多功能相控陣?yán)走_(dá)的技術(shù)體制有2種基本類型:一種是集中饋電的無源陣技術(shù)體制,即雷達(dá)的發(fā)射機(jī)是一個整體式分機(jī),集中向天線陣面饋電;另一種是固態(tài)有源陣技術(shù)體制,其發(fā)射機(jī)是分布式,在天線陣面上的每個或數(shù)個輻射單元后面均接有固態(tài)收發(fā)組件,由于天線陣面上存在著數(shù)千個直接向空間輻射能量的功率源器件,所以稱為有源相控陣?yán)走_(dá)。
  有源相控陣?yán)走_(dá)與無源相控陣?yán)走_(dá)相比,存在以下明顯的優(yōu)點:
 ?。?)由于有源相控陣?yán)走_(dá)的發(fā)射機(jī)直接分布在陣面上,因此發(fā)射饋線損耗小,與無源相控陣?yán)走_(dá)相比,減少4倍以上,則使雷達(dá)的探測距離明顯增大;
  (2)由于有源相控陣?yán)走_(dá)的天線陣面上的每一個單元相當(dāng)于一部小發(fā)射機(jī),只有當(dāng)20%以上的收發(fā)組件失效后才會嚴(yán)重影響雷達(dá)性能。當(dāng)僅有 10%組件失效時,雷達(dá)的作用距離僅減少3%左右,影響甚小。相反,無源相控陣?yán)走_(dá)是采用一部集中式發(fā)射機(jī),當(dāng)發(fā)射機(jī)出現(xiàn)故障時,會導(dǎo)致整部雷達(dá)不能工作。由此可見,有源比無源相控陣?yán)走_(dá)的任務(wù)可*性有較大提高;
 ?。?)有源相控陣?yán)走_(dá)可發(fā)射靈活易變的大占空比發(fā)射波形,使其發(fā)射的脈沖功率大大降低,不易被敵方偵察機(jī)截獲,具有良好的低截獲概率性能。而無源相控陣?yán)走_(dá)因受大功率發(fā)射管的制約,雷達(dá)工作占空比受到限制,使其發(fā)射的脈沖功率較大,易被敵方偵察和截獲并受到干擾;
 ?。?)采用大量砷化鎵微波集成電路的有源相控陣?yán)走_(dá),可明顯減小雷達(dá)的體積、重量以及降低成本和提高可行性,更適于裝艦;
 ?。?)有源相控陣?yán)走_(dá)更有利于采用先進(jìn)的數(shù)字波束形成技術(shù),實現(xiàn)天線波束自適應(yīng)控制,使其零點對準(zhǔn)干擾方向,大大提高了抗干擾能力。
  總之,有源相控陣?yán)走_(dá)是集現(xiàn)代陣列理論、超大規(guī)模集成電路、高速計算機(jī)、先進(jìn)固態(tài)器件及光電技術(shù)為一體的新技術(shù)產(chǎn)物,充分體現(xiàn)了現(xiàn)代化科學(xué)的發(fā)展水平,它具有多功能、遠(yuǎn)距離、高精度、高靈活性、高可*性以及優(yōu)良的抗干擾能力等鮮明特征,為艦載雷達(dá)的發(fā)展開辟了新的里程。
  鑒于上述優(yōu)點,世界上很多國家競相研制固態(tài)有源相控陣?yán)走_(dá),并取得了可喜成果。英國普萊賽雷達(dá)公司和海軍科學(xué)研究中心共同研制的 MESAR(多功能電掃自適應(yīng)雷達(dá))雷達(dá)是固態(tài)有源相控陣?yán)走_(dá)的典型代表。它采用了砷化鎵微波集成電路有源收發(fā)模塊、數(shù)字波束形成、部分自適應(yīng)陣列、數(shù)字脈壓、可編程波形產(chǎn)生、可編程信號處理以及光纖傳輸?shù)刃录夹g(shù)。該雷達(dá)能同時跟蹤多達(dá)50個目標(biāo),并能有效對付飽和攻擊和嚴(yán)重的電子干擾,最大作用距離可達(dá)幾百公里。該型雷達(dá)的研制,為艦載固態(tài)有源陣相控陣?yán)走_(dá)的發(fā)展指明了方向。
2.廣泛應(yīng)用自適應(yīng)技術(shù)
  未來的復(fù)雜、多變海戰(zhàn)環(huán)境要求艦載相控陣?yán)走_(dá)能在各種條件下自適應(yīng)工作,使雷達(dá)與使用環(huán)境始終處于最佳的匹配狀態(tài)。目前艦載相控陣?yán)走_(dá)開始研究和應(yīng)用下列幾種技術(shù)。
  (1)自適應(yīng)波束形成和調(diào)零
  在波控計算機(jī)的控制下,自適應(yīng)形成雷達(dá)主瓣波束。根據(jù)輸入特性,按照一定的算法準(zhǔn)則進(jìn)行自適應(yīng)加權(quán)控制,使方向圖零位自動對準(zhǔn)干擾方向,從而最大限度地提高信噪比,有效抑制干擾。
 ?。?)自適應(yīng)波束控制
  其目的是完成雷達(dá)資源的自適應(yīng)分配,它要求艦載相控陣?yán)走_(dá)按一定的準(zhǔn)則檢測到目標(biāo)后,用高的增益(窄波束)或長的駐留時間去確認(rèn)并跟蹤目標(biāo);對于受干擾的區(qū)域,根據(jù)干擾和雜波干擾的嚴(yán)重程度,分別采用相應(yīng)的更高增益和更長的駐留時間去對抗干擾和抑制海雜波;跟蹤狀態(tài)(特別是低角跟蹤狀態(tài))采用比搜索狀態(tài)更高的數(shù)據(jù)率。
  (3)自適應(yīng)旁瓣對消
  設(shè)置按一定規(guī)律排列的N個輔助天線,對輔助天線收到的干擾信號進(jìn)行自適應(yīng)加權(quán)處理,使之與主瓣收到的干擾信號相對消,達(dá)到抑制干擾的目的。要實現(xiàn)自適應(yīng)旁瓣相消,需解決相消器權(quán)集的自適應(yīng)處理。目前提出的權(quán)集自適應(yīng)處理方法有:最陡下降法(迭代公式簡單,易于數(shù)字電路實現(xiàn));共軛梯度法(運算量較小和收斂速度較快);矩陣直接求逆法(可適用于變化極快的干擾環(huán)境)。
 ?。?)自適應(yīng)波形
  對于不同的環(huán)境采用不同的波形(不同脈沖寬度和不同脈沖重復(fù)頻率)以獲得最佳的探測性能。如美國的FLEXAR艦載相控陣?yán)走_(dá),采用 14000種不同的信號波形,通過可編程信號處理機(jī)與多模發(fā)射機(jī)及三通道接收機(jī)有機(jī)結(jié)合,自適應(yīng)地改變雷達(dá)波形,使其與雷達(dá)工作環(huán)境匹配。
 ?。?)極化自適應(yīng)
  所謂極化自適應(yīng)是適時地調(diào)整天線發(fā)射電磁波的極化,使它與干擾環(huán)境相適應(yīng)(如抗雨雜波采用右旋極化,抗海雜波適用水平極化),從而達(dá)到有效抑制雜波干擾的目的,提高雷達(dá)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)和跟蹤目標(biāo)的能力。
  此外,在艦載相控陣?yán)走_(dá)中,還采用自適應(yīng)頻率捷變、自適應(yīng)動目標(biāo)顯示、自適應(yīng)工作方式選擇、自適應(yīng)恒虛警接收、自適應(yīng)航跡相關(guān)等技術(shù),提高了艦載相控陣?yán)走_(dá)發(fā)現(xiàn)、跟蹤、抗干擾、可*性等綜合能力。
  近幾年來,數(shù)字波束形成的應(yīng)用和實時自適處理的發(fā)展使艦載相控陣?yán)走_(dá)的自適應(yīng)能力提高到一個新水平。數(shù)字波束形成是采用數(shù)字技術(shù)實現(xiàn)瞬時多波束,并能對干擾源自適應(yīng)瞄零,有很強(qiáng)的自適應(yīng)處理能力,并可獲得超分辨率和超低旁瓣性能。
3.光電技術(shù)廣泛應(yīng)用
  光纖與波導(dǎo)、同軸電纜、微帶線相比具有傳輸性能好,可實現(xiàn)多信號的多路傳輸,光功率分配網(wǎng)絡(luò)可以很好避免電磁干擾及各路信號之間的串?dāng)_,光纖對溫度變化的敏感較之同軸電纜與微帶線低一個數(shù)量級,光纖的傳輸速率高、損耗低等優(yōu)點,可使艦載相控陣?yán)走_(dá)的性能得到較大改善。因此,光電技術(shù)在艦載相控陣?yán)走_(dá)中的應(yīng)用越來越廣泛。
 ?。?)在相控陣天線中的應(yīng)用
  為了保證相控陣?yán)走_(dá)中各路發(fā)射信號在-40 dB旁瓣電平時的幅度與相位一致性,其性能分別要求達(dá)到0.1 dB(幅度)和1DangerCode;(相位),從而給微波功率分配網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)設(shè)計、安裝和調(diào)整等帶來一系列困難。如果用光分配網(wǎng)絡(luò)來取代微波功率分配網(wǎng)絡(luò),就能解決上述問題。美國羅姆航空發(fā)展中心已成功研制利用光纖傳輸?shù)墓庑盘杹砜刂聘呔认嗫仃囂炀€。如果使用集成的單片光電器件,就能使相控陣天線達(dá)到更高的精度(11位)。
 ?。?)在波束形成網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用
  傳統(tǒng)的波束形成網(wǎng)絡(luò)是用饋線功率分配器、功率相加器和固定移相器等來實現(xiàn)的,如用光纖代替時,光纖既可作為傳輸信道,又可作為光信號分配器和實時信號延時所需的調(diào)節(jié)器,可獲得很高的相加網(wǎng)絡(luò)的相位精度且抗電磁干擾性能好,溫度穩(wěn)定性也高。
 ?。?)在數(shù)字波束形成網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用
  艦載相控陣?yán)走_(dá)有多達(dá)數(shù)千個收發(fā)組件,因此數(shù)字波束形成處理器與收發(fā)組件之間的接口以及射頻、中頻的控制信號的傳輸,若用一般的導(dǎo)線和電纜,不但會出現(xiàn)陣列空間無法容納的困難,而且還會導(dǎo)致射頻接口處引入的幅相誤差更難解決。光纖有較大的帶寬,一根光纖上能運載許多信號(全部信息與收/發(fā)組件的對接可用一根光纖來完成),而且重量輕、體積小,這無疑是解決數(shù)字波束形成的一種有效而實用的技術(shù)。
 ?。?)采用光纖傳輸相控陣?yán)走_(dá)的控制信號
  為了實現(xiàn)相控陣天線波束的高速靈活掃描,需要向成千上萬個數(shù)字式移相器提供大量的波束控制信號;為了完成變極化控制,也需對成千上萬個天線單元提供極化控制信號;為了獲得超低旁瓣天線,除用移相器進(jìn)行相位補(bǔ)償外,往往還需對各單元的信號幅度實施補(bǔ)償和調(diào)整,同樣也需要向各單元提供控制信號;將這些信號從計算機(jī)送至上述有關(guān)部分,也需要一個控制信號的分配系統(tǒng)。采用光纖傳輸這些控制信號,就可利用光纖的高傳輸速率來簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、節(jié)省設(shè)備量、縮小體積、減輕重量,提高抗電磁干擾能力。
 ?。?)在信號處理和數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用
  采用光纖和光電集成電路處理雷達(dá)信號,比用電子線路、聲表器件或電荷耦合器件的性能優(yōu)越得多。用光纖可有效地構(gòu)成寬帶延遲線(能達(dá)1 ms的延遲時間,時間帶寬積可達(dá)106,超過常規(guī)和其它發(fā)展中的延遲線的3個數(shù)量級)自適應(yīng)橫向濾波器和匹配濾波器。目前已研制出用鈮銨鋰化合材料作襯底的光集成電路元件,預(yù)計近期可研制出3 000 Hz采樣速率的光電集成A/D變換電路,可用于雷達(dá)信號和數(shù)據(jù)處理。
  (6)在相控陣校準(zhǔn)系統(tǒng)中的應(yīng)用
  為了使相控陣?yán)走_(dá)的性能達(dá)到最佳狀態(tài),必須對其監(jiān)控和校準(zhǔn)。由于幅相控制的要求更加嚴(yán)格,將有源陣單元全部置于開環(huán)控制狀態(tài)是不現(xiàn)實的,需要實現(xiàn)一種通用的內(nèi)置校準(zhǔn)和監(jiān)控,這就需要注入一個校準(zhǔn)信號。校準(zhǔn)信號注入精度的要求是很嚴(yán)格的,用光纖分支接頭能滿足其需求。這種分支接頭具有很高的插入相位穩(wěn)定度,并可把一路參考信號分配給多個帶有小探針或其它射頻注入耦合器的光電檢測器。
4.進(jìn)一步縮小體積、減輕重量、降低成本和提高可*性及維修性
  (1)縮小體積、減輕重量、降低成本
  由于艦艇的空間有限,要求艦載相控陣?yán)走_(dá)應(yīng)盡可能做到體積小和重量輕,降低造價。目前,可采取如下措施:在微波集成電路技術(shù)上力爭有所突破,研制質(zhì)優(yōu)、價廉的收/發(fā)組件;采用微帶線和光電技術(shù);采用設(shè)計和組裝的系統(tǒng)研究法;采用新體制,如螺旋移相單元和圓頂天線相結(jié)合的新體制等;利用最優(yōu)成本公式及陣列稀化技術(shù),減少艦載相控陣組成單元的數(shù)量,采用整體子陣組件方法;采用具有單片芯片插件的混合組件;采用組件的自動化生產(chǎn)和組裝技術(shù)等。
 ?。?)提高可*性和可維修性
  艦載相控陣?yán)走_(dá)所處的工作環(huán)境條件及艦船對雷達(dá)系統(tǒng)性能的特殊要求,使艦載相控陣?yán)走_(dá)的可*性設(shè)計比陸用相控陣?yán)走_(dá)更為重要,也更加困難。因此,在提高艦載相控陣?yán)走_(dá)可*性方面需采用固態(tài)技術(shù),特別是采用固態(tài)有源收/發(fā)組件;實行標(biāo)準(zhǔn)化,最大限度地減少元件品種;降低元件額定值,選用已確認(rèn)的可*元件;采用負(fù)載分配法、有選擇的在線備份法;采用功能模件化、重新組合法等。
  為了提高艦載相控陣?yán)走_(dá)的可維修性,可采取以下措施:盡量采用模塊化技術(shù);使用智能維修設(shè)備,提高故障定位精度;進(jìn)行設(shè)備內(nèi)部關(guān)鍵元器件的可接近性設(shè)計,使那些最容易出故障的部件最容易接近;盡量減少每個可更換單元對外連接線的數(shù)目;采用標(biāo)準(zhǔn)化部件、插入式單元;采用過載保護(hù)裝置等。
五、結(jié)束語
  總之,艦載相控陣?yán)走_(dá)發(fā)展的總趨勢是以固態(tài)有源陣和數(shù)字波束形成為核心,綜合應(yīng)用有關(guān)高新技術(shù),使其潛力得到更充分的發(fā)揮。隨著有源陣列、數(shù)字波束形成、超低旁瓣天線、大容量實時處理、光電技術(shù)和MMIC等高新技術(shù)的迅速發(fā)展,將把艦載相控陣?yán)走_(dá)的發(fā)展推向一個嶄新的階段。 

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