相控阵雷达(与其他雷达相比,相控阵雷达有什么
我们先来看下相控阵雷达的定义:相控阵雷达即相位控制电子扫描阵列雷达,是由大量可以单独收发雷达波的T/R组件排列成的天线阵面雷达。
▲典型的相控阵雷达
相控阵雷达天线通常是一个面阵,面阵由很多行很多列排列起来的T/R组件组成(每一个T/R组件均可以独立发射核接受雷达波,其实就是一部微型雷达)。
相控阵雷达分为有源和无源两种。二者的区别主要在于发射机和接收机的数量。
无源相控阵雷达仅有一个总的发射机和一个接收机。发射机产生的雷达波按照计算机的计算自动分配给天线阵的各个T/R组件,然后在天线的前面组合或叠加,从而产生沿特定方向行进的平面波。通过计算机控制改变相移,从而改变波束的指向角度。 ▲无源相控阵雷达的工作原理
▲俄制36D6M1-1型无源相控阵雷达
有源相控阵雷达的每一个T/R组件均可以独立发射核接受雷达波,其实就是一部微型雷达。首先可靠性要比无源高很多,只要不是所有的发射机和接收机同时出问题,雷达就能正常工作,无源相控阵雷达一旦唯一的一套发射机和接收机出问题,整个雷达就瘫痪。由于有源阵每一个T/R组件都是一个小雷达,因而通过计算机控制,每一个T/R组件可以同时执行不同的工作,比如同时执行测距,测角,测速,测高,敌我识别,电子对抗和通讯等任务。执行效率远远高于无源相控阵雷达。
▲国产JY-26型有源相控阵警戒雷达
此外在功率,信号处理,抗干扰方面都比无源相控阵雷达具有更大的优势。不过缺点就是有源相控阵雷达技术更加复杂,造价昂贵。
相对于有源相控阵雷达,无源相控阵雷达的技术难度要小得多。而且在精度和探测距离上要好于有源相控阵。
相控阵雷达的优点
第一个优点就是一部雷达便可实现搜索、识别、跟踪、制导等多种功能
通过火控计算机,可以控制每个T/R组件按照预先设定好的相位进行移动,这样就实现了控制天线波束按照设定的方式进行扫描。在天线阵面不动的条件下,天线波束能做到正负60度范围内的扫描,而且扫描速度极快,高速模式可达微秒级,正常模式也在毫秒级,瞬间就能获取目标的基本信息。在工作模式上也更加灵活,对已经发现的目标,只需要测出速度值,雷达波束就不再需要连续照射,只需要间或照射并进行跟踪修正就可以了,多出来的时间和资源可以用于探测其它目标,极大地提高了雷达的多目标探测,跟踪和识别能力。一部相控阵雷达至少可以同时探测跟踪300~400个空中目标。
▲相控阵雷达多目标能力非常强悍
第二个优点是总功率大,探测距离远
单个T/R组件功率并不大,不过由于数量多,发射后的雷达波在空间合成波束,多个组件的合成功率就变得比较大。而且相控阵雷达的每个T/R组件很小,可以直接做在天线阵面上,雷达波的发射,接收都在天线上,传输损耗非常小。总的发射功率就非常大,探测距离比普通类型雷达超出不少。比如,中美俄的洲际导弹预警雷达都采用了相控阵体制,探测距离高达数千公里。
▲相控阵体制的洲际导弹预警雷达探测距离高达数千公里
第三个优点就是相控阵雷达的整体可靠性非常高
打个比方,普通的机械雷达相当于把所有鸡蛋都放在了一个篮子里(只有一部天线单元),一旦天线出现损坏,整部雷达就瘫痪。而相控阵雷达的T/R组件的数量高达成千上万,相当于把鸡蛋每一个都放在一个小篮子里,即使少量T/R组件损坏,整个雷达功能不会受损,性能也损失很小,对作战影响不大。而且,相控阵雷达的天线的平均故障间隔时间高达15万小时。
▲红圈处为相控阵雷达的T/R组件,看见数量非常多
缺点方面
相控阵雷达技术难度相对较高,结构十分复杂,耗电量大且造价昂贵。
此外,相控阵雷达的波束扫描范围有限,最大扫描角为90°~120°。一般使用时,需要配置3~4个天线阵面,或者在水平面采用机械扫描(即水平面进行360度转动),才能实现全方面监控。
最后,由于相控阵雷达的功率都非常大,除了对电力系统负荷更大之外,更加容易遭到反辐射导弹的攻击!
▲英国“阿拉姆”空射反辐射导弹