有源相控阵雷达技术展望
      发布人员:网站管理人员     发布时间:2018-09-14 16:33:24    浏览量:99

              来源于“雷达与测控”微信公众号

      由于军事上的需求, 在第二次世界大战中诞生了机载雷达, 此后的技术进步又促进了机载雷达的高速发展。机载雷达的未来取决于需求牵引和技术推动。客观要求使机载火控雷达面临许多新的挑战, 由于隐身飞机的出现, 要看的目标变小了;电子战技术的不断进步, 使其所处的电磁环境更为复杂, 在实战中为何提高生存能力;为何使雷达更适合装机要求;雷达如何更可靠等。综合起来对未来机载火控雷达的要求是:
      a、威力大, 可先敌发现, 掌握战场主动权, 可对付隐身目标
      b、对空、对地功能更完善;
      c、在战争环境下生存能力强;
      d、体积小、重量轻、适用于不同平台结构形式的安装。
      e、高的可靠性。
      根据对机载火控、雷达的高要求, 未来的机载火控雷达要采用更多的先进技术。同时也应该看到, 基础工业的进步也为雷达性能提高创造了条件, 在未来的机载火控雷达上, 将利用性能更优越新材料、新器件、新工艺, 研制出性能更优良的雷达, 下面列出主要的技术发展趋势。
      1)共形天线技术
      如果想要雷达具有大的威力和高的角分辨率, 就需要大的天线, 但大的天线在飞机上安装成了问题, 机头空间有限, 背在机背上影响飞机的气动性能, 比较好的解决办法是把天线和机身融在一起, 把天线嵌入飞机蒙皮内, 即所谓的"敏感蒙皮", 这是今后要研究的课题。
      2)双/多基地工作方式
      是一种多机联合工作方式, 一架飞机提供射频大功率照射, 目标回波则由处于无源工作状态的战斗机雷达所接收, 这种工作方式的好处是有于抗干扰, 避免及辐射导弹攻击, 更有意义的是这种工作方式有利于对隐身目标的探测。
      3)无源探测工作方式
      雷达发射机不工作, 由接收机接收目标的电磁辐射, 测到的目标信息与载机自身的运动轨迹参数进行数据处理, 可获得目标的坐标参数及运动轨迹。
      4)时空自适应处理(STAP)技术
      时空自适应处理(STAP)技术有效地从杂波和干扰背景中提取有用的目标回波信号, DPCA是STAP的特例。
      5)多功能共用孔径天线
      超宽带阵列天线可使雷达、电子干扰(ECM)、电子支援(ESM)、通信、导航等功能一起实现。
      6)光控技术
      为了提高距离分辨率, 要求雷达信号带宽不断加大, 当前X波段信号带宽可达1GHz, 对应的信号脉冲宽度为0.001 μs。此时, 如果天线的口径相对较大, 在大角度扫描时, 口径的渡越时间可能大于信号脉宽, 相控扫描技术受到限制, 而要用延时扫描技术或称实时扫描技术, 需要用光纤做可控延迟线。另外微波信号的传输和分配也可用光纤完成。
      7)宽禁带半导体器件的应用
      宽禁带半导体材料有氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)和铝镓氮(AlGaN), 用这些材料做成的器件具有结温高(可达600℃)、效率高(可高达70%以上), 极高的功率密度(比砷化镓提高10 倍)以及高的击穿电压(可达50 V)等性能, 对于雷达工程师而言, 这些指标可谓是大喜讯, 可大大减轻T/R组件和雷达系统设计上的压力。
      8)微电子机械系统(MEMS)技术的应用
      在相控阵天线中, MEMS可用于移相器的研究中,MEMS的优点是具有极宽的频带, 插入损耗小, 驱动功率小, 成本低, 重量轻, 对改进相控阵天线的性能具有非常重要的意义。
      9)“瓦片”形式的T/R组件
      从结构形状上T/R组件可分为“砖头状” (长条形)和“瓦片”状(薄片形)两种, 当前有源相控阵天线所用的T/R组件为长条形, 而今后要发展共形阵, 特别是要研制“敏感蒙皮”这样的相控阵天线, 薄片形的T/R组件将是关键技术。就是把薄片形的T/R件用于通常的阵列, 也会有减小体积和减轻重量的好处。要研制薄片形T/R组件, 要涉及新工艺的采用和新的设计方法, 会有诸多技术问题要解决。
      有源相控阵已成为成熟可用的技术, 它具有机械扫描雷达不可比拟的优越性, 是现代机载火控雷达的发展方向。随着技术进步的推动和实际需求的牵引,有源相控阵机载火控雷达将会采用更多的新技术、新材料、新器件, 雷达的性能会提高到更高的水平。
      内容节选自:机载有源相控阵火控雷达的新进展及发展趋势,贲德, 现代雷达, 2008.
      贲德院士简介:1938年2月生,中国工程院院士,历任南京电子技术研究所专业组长、总体室主任、机载雷达部主任, 副所长,贲德院士一直从事雷达系统工程研究与设计工作,对相控阵雷达和机载脉冲多普勒雷达有较深造诣,是我国PD火控雷达领域的奠基者和学科带头人,成功主持研制了我国第一部超远程相控阵雷达,为突破相控阵体制的尖端技术、填补我国相控阵雷达的空白作出了重大贡献。
      文章已于2018-09-14修改