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【馆藏精品系列介绍】相控阵雷达

发布时间:2016/12/12浏览次数:

      相控阵雷达(Phased Array Radar,简称PAR)的全称是相位控制电子扫描阵列雷达。它利用大量个别控制的小型天线元件排列成天线阵面,每个天线单元都由独立的开关控制,基于惠更斯原理(行进中的波阵面上任一点都可看作是新的次波源,而从波阵面上各点发出的许多次波所形成的包络面,就是原波面在一定时间内所传播到的新波面)通过控制各天线元件发射的时间差,就能合成不同相位(指向)的主波束,并且在两个轴向上均可进行相位变化。它的原理与与托马斯·杨的双缝实验相似。随着科技的发展,时至今日,相控阵雷达这一名称已经常常出现在军事领域的新闻报道上,接下来,我们就来了解一下相控阵雷达的工作原理和应用。


米波相控阵雷达


      相控阵雷达的天线阵面由许多个辐射单元和接收单元(称为阵元)组成,单元数目随着相控阵雷达的功能不同从几百个到几万个不等。这些单元有规则地排列在平面上,构成阵列天线。利用电磁波相干原理,通过计算机控制馈往各辐射单元电流的相位,就可以改变波束的方向进行扫描,故称为电扫描。接收单元把接收到的回波信号送入主机,完成雷达对目标的搜索、跟踪和测量。天线的单元数目越多,则波束在空间可能的方位就越多。这种雷达的工作基础是相位可控的阵列天线,于是“相控阵”由此得名。在单元的排列中,在一维上排列若干辐射单元即为线阵,在两维上排列若干辐射单元称为平面阵,辐射单元也可以排列在曲线上或曲面上,这种天线称为共形阵天线,可以克服线阵和平面阵扫描角小的缺点,通常包括环形阵、圆面阵、圆锥面阵、圆柱面阵、半球面阵等。例如,美国装备的“铺路爪”相控阵预警雷达在固定不动的圆形天线阵上,排列着15360个能发射电磁波的辐射器和2000个不发射电磁波的辐射器。这15360个辐射器分成96组,与其他不发射电磁波的辐射器搭配起来。这样,每组由各自的发射机供给电能,也由各自的接收机来接收自己的回波。


“铺路爪(PAVEPAWS)” AN/EPS-115相控阵雷达


      相控阵雷达的出现,从根本上解决了传统机械扫描雷达的种种先天问题。其具有许多优势:

        能对付多目标。相控阵雷达利用电子扫描的灵活性、快速性和按时分割原理或多波束,可实现边搜索边跟踪工作方式,与电子计算机相配合,能同时搜索、探测和跟踪不同方向和不同高度的多批目标,并能同时制导多枚导弹攻击多个空中目标。因此,特别适用于多目标、多方向、多层次空袭的作战环境。

         功能多,机动性强。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,可大大减少武器系统的设备,从而提高系统的机动能力。

         反应时间短、数据率高。相控阵雷达可不需要天线驱动系统,波束指向灵活,能实现无惯性快速扫描,从而缩短了对目标信号检测、录取、信息传递等所需的时间,具有较高的数据率。并且相控阵天线通常采用数字化工作方式,使雷达与数字计算机结合起来,可以大大提高跟踪空中高速机动目标的能力。

         抗干扰能力强。相控阵雷达可以根据不同方向上的需要分配不同的发射能量,易于实现自适应旁瓣抑制和自适应抗各种干扰,有利于发现远离目标和小雷达反射面目标(如隐形飞机),还可提高抗反辐射导弹的能力。

         可靠性高。相控阵雷达的阵列组较多,且并联使用,即使有少量组件失效,仍能正常工作。此外,随着固态器件的发展,相控阵雷达的固态器件越来越多,甚至已生产出全固态相控阵雷达。


无源相控阵雷达


       虽然相控阵雷达性能优异,但是相对而言则付出了更加昂贵、技术要求更高、功率消耗与冷却需求更大等代价,所以它多用于军事领域。在已装备和正在研制的新一代中、远程防空导弹武器系统中多采用多功能相控阵雷达,它已成为第三代中、远程防空导弹武器系统的一个重要标志,从而大大提高了防空导弹武器系统的作战性能。在21世纪,相控阵雷达随着科技的不断发展和现代战争兵器的特点,将向着全面提升电子对抗能力,增强弹道导弹侦测能力等方向继续发展和进步。


装备EL/M2075相控阵雷达的费尔康707预警机


编辑:肖尧  / 审核:董婷婷  / 发布者:董婷婷

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