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什么是全极化相控阵雷达?
?全极化相控阵雷达天线的极化特性随着波束扫描角度的变化而改变,将给目标极化散射矩阵测量带来两方面的问题:一方面,天线的极化基定义在垂直电磁波传播方向的横截面内,使不同波束指向角度下的雷达观测极化基各不相同,从而导致不同波束指向下对固定姿态目标观测得到的极化散射矩阵不同;另一方面,天线的交叉极化会随着波束扫描角度增大而增大,导致相控阵雷达观测的目标极化散射矩阵元素之间会相互串扰。
多普勒雷达和相控阵雷达的区别?
脉冲多普勒雷达一般用在三代机上,由于利用多普勒雷达能将地面运动目标从地物雷达回波背景中分辨出来,可以使战机拥有下视下射能力,该能力也是区分二代机和三代机的标准。
相控阵雷达通过控制很多按波长一半距离间隔排列的小雷达的相位,达到不需转动天线而控制波束方向的目的。
前三代战机使用的雷达,雷达天线是强反射源,但是相控阵雷达可以将雷达天线反射截面较小的方向朝向目标,从而达到隐身的目的。是四代隐身战机的必备雷达。
有源相控阵雷达每个雷达单元都能自己产生雷达波,而无源相控阵雷达每个发射单元不能产生雷达波,需要从同一行波管获取雷达波,因此有源相控阵雷达可以通过增加雷达单元数量来提高发射功率和探测距离,而无源雷达的功率却受到行波管的限制,探测距离受到限制。
在可靠性上有源雷达也强于无源雷达,因为只要行波管出现故障,无源雷达就废了,但是有源雷达即使有数百个雷达单元损坏,仍然可以依靠其他雷达单元正常工作。
有源雷达与无源的区别?
所谓相控阵雷达,是指采用了相控阵体制的雷达。通过改变阵列天线中每一个天线的馈电相位,从而使天线阵列无需转动,就能实现波束扫描。传统的雷达,要想使雷达波束扫描起来,得给天线加一个伺服器,用机械的方式让天线转动起来。相比这种固定波束的雷达,相控阵雷达扫描周期更短,能实现波束捷变,能从容应对多目标,可靠性也更高。这种天线不动,波束扫描的方式称为电子扫描。值得一提的是,实现电扫描的方式除了控制相位,还有频率扫描、时间延迟法。
相控阵雷达最早采用的是无源相控阵(PESA)体制。简单来讲,就是说每一个阵列天线,后面接一个移相器后,都接至一个发射机/接收机或者几个发射机/接收机。就是发射机/接收机共用的意思,比如典型的无源相控阵雷达如:苏35s使用的雪豹E,宙斯盾系统里的SPY1。
相对而言的有源相控阵(AESA),是一种更为先进与复杂的体制。与无源阵的主要区别是,天线阵列不再共用一个或少数几个发射机,而是每一个阵元后面,都有功率放大器件(T/R组件)。简单来说相当于每一个阵元都有单独的发射机与之对应。这里的“有源”也即指功率放大器件,典型的有源相控阵系统有F22的机载APG77,052C导弹驱逐舰的舰载346型雷达。
有源阵多采用固态功率放大器件,无源阵则多采用电真空器件的发射机。固态器件相比电真空器件,重量轻,体积小,可靠性和可维护性高,但是电真空器件目前在较高频率上,能实现更大的功率。除此之外,在性能上还有以下区别:
1、有源阵易于获得较大的平均功率。这得益于AESA中每个天线单元都有自己的功率源,可以实现功率合成。
2、有源阵效率较高。因为多采用固态器件,消除了馈线系统的损耗,大大提高了发射机功率的有效性。一个典型的大功率发射机馈电系统的损耗大约为5dB,既只有三分之一的功率辐射到空间。而采用了固态AESA后,发射机效率大大提高。
3、有源阵可靠性更高。因为雷达系统中,大功率器件容易损毁,是个薄弱环节。现在通过功率合成技术,可将大功率发射机分割成上千个较小功率的固态器件,故障率大大降低。
4、有源阵移相更方便。由于AESA的相移在发射机上的低电平进行,而且馈线和移相器的损耗对性能没有影响。可以使用成本更低且更精确的低功率移相器。
5、有源阵的馈电能更轻更便宜。因为AESA的功率分配是在低电平进行,所以馈线输入端电压往往只有几十伏,功率也只有几十瓦。在工程上,这很容易实现。未来AESA还可能采用光纤馈电等方式,优势将更为明显。
6、有源阵更容易实现实现数字波束赋形。容易实现真正的多目标跟踪和自适应处理阵列,抗干扰性能更强。有源阵相比无源阵,优势非常突出,所以也成为了主流发展趋势。各军事强国也纷纷积极研发自己的机载、舰载、陆基有源相控阵雷达。
实际上,有源阵与无源阵相比,结构更复杂,更加昂贵,对技术的难度要求也更高。比如有源阵每个天线后面都有的T/R组件,多采用GaAs微波集成电路的形式生产制造,对材料和工艺的要求较高。整体而言,有源阵的性能高于无源阵。但这并不意味着无源阵性能一定更差。任何武器装备的设计,都是工程项目,都应当综合考虑到各方面进而折衷处理问题,是选择有源阵还是无源阵,还得看具体情况。
有源相控阵雷达跟无源相控阵雷达的区别,通俗一点的解释?
一、发射与接收单元数量:
无源相控阵雷达仅有一个中央发射机和一个接收机,发射机产生的高频能量经计算机自动分配给天线阵的各个辐射单元,目标反射信号经接收机统一放大(这一点与普通雷达区别不大)。
有源相控阵雷达的每个天线单元都配装有一个发射/接收组件,每一个组件都能自己产生、接收电磁波,因此在频宽、信号处理和冗度设计上都比无源相控阵雷达具有较大的优势。相控阵雷达之所以具有强大的生命力,因为它优胜于一般机械扫描雷达。它具有以下特点:
(1)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,适用于多目标、多方向、多层次空袭的作战环境。
(2)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,一部相控阵雷达能起到多部专用雷达的作用,而且还远比它们能够同时对付的目标多。因此,可大大减少武器系统的设备,从而提高系统的机动能力。
(3)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。
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,能大大提高自动化程度,简化了雷达操作,缩短了目标搜索、跟踪和发控准备时间,便于快速、准确地实施雷达程序和数据处理。因而可提高跟踪空中高速机动目标的能力。
(4)抗干扰能力强。
相控阵雷达可以利用分布在天线孔径上的多个辐射单元综合成非常高的功率,并能合理地管理能量和控制主瓣增益,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。
(5)可靠性高。
相控阵雷达的阵列单元较多,且为并联使用,即使有少量单元失效,仍能正常工作,突然完全失效的可能性最小。
多普勒脉冲火控雷达和相控阵雷达有何区别?
雷达是利用电磁波传播的直线性、匀速性及目标对电磁波的反射现象来发现目标并测定其位置的。其中,脉冲多普勒雷达和有源相控阵雷达就是两种性能比较突出、应用比较广泛的雷达。
脉冲多普勒雷达,简称PD雷达,是一种应用多普勒效应在强背景(地、海面)杂波下发现运动目标,并测量其位置和相对速度的脉冲雷达。所谓多普勒效应是指相对运动物体回波与雷达发射波之间存在着频移,频移的大小与相对速度成正比。20世纪70年代的局部战争中,低空、超低空入侵成为主要威胁。由于地面杂波的严重干扰,采用一般脉冲雷达很难探测和发现低空入侵敌机或巡航导弹。脉冲多普勒雷达较好地解决了这一难题。正是由于它具有较强的抑制地物杂波干扰和测速能力,目前已广泛用于机载火控雷达、预警雷达以及战场侦察、靶场测量等雷达中。第三代战斗机中,如F-15、F-16、苏-27等机载火控雷达大都采用了这种技术,使飞机具有“下视”、“下射”能力。
相控阵雷达技术的使用稍后于脉冲多普勒雷达。雷达在搜索目标时,需要不断改变波束的方向。改变波束方向的传统方法是转动天线,使波束扫过一定的空域、地面或海面,称为机械扫描。把天线做成一个平面,上面有规则地排列许多个辐射单元和接收单元,称为阵元。利用电磁波的相关原理,通过计算机控制输往天线各阵元电流相位的变化来改变波束的方向,同样可进行扫描,称为电子扫描。接收单元将收到的雷达回波送入主机,完成雷达的搜索、跟踪和测量任务。
相控阵雷达可监视、跟踪的目标达数百个,对复杂目标环境的适应能力强,大型相控阵雷达作用距离远,可达7000千米。但相控阵雷达设备复杂、造价昂贵,且波束扫描范围有限,最大扫描角为90度~120度,当进行全方位监视时,需配置3个~4个天线阵面。
随着科学技术的发展,制约相控阵雷达技术发展的难点已逐渐被解决。以色列为智利研制的“费尔康”预警机是世界上第一架相控阵雷达预警机,已于1995年5月交付智利空军。美国的F-22、F-35战斗机分别装备了AN/APG-77、AN/APG-81相控阵雷达。美军还计划对部分F-15、F-16、F-18战斗机改装相控阵雷达,以提高其技战术性能。