相控陣雷達之弊端

1、-作者xxxx-日期xxxx相控陣雷達之弊端【精品文檔】相控陣雷達之弊端 艦載多功能相控陣雷達是艦載雷達的一個主要發(fā)展方向，具有探測目標精度高、抗干擾能力強、可靠性高、隱身性能好等諸多優(yōu)點。相控陣雷達采用電子穩(wěn)定平臺，通過自適應調度雷達時間和能量資源，改變天線表面陣列所發(fā)出波束的合成方式來改變波束掃描方向，可同時完成搜索警戒、精確跟蹤、目標敵我識別、導彈制導、目標引導等多種功能。相控陣雷達使用電子掃描方式，通過改變頻率或者是改變相位的方式，將合成的波束發(fā)射的方向加以變化。電子掃描掃描速率高、改變波束方向的速率快、對于目標測量精確度高于機械掃描雷達。目前，中、美、日、俄、法、意、德、英等國家都裝

2、備或正在研制相控陣雷達，其中較為著名的有中國裝備于052C導彈驅逐艦和“遼寧”號航空母艦上的346相控陣雷達和裝備于052D型導彈驅逐艦上的346A型相控陣雷達；美國裝備于阿利?伯克級驅逐艦上的SPY-1系列相控陣雷達；日本海軍裝備在“日向”級“護衛(wèi)艦”上的FCS-3型相控陣雷達等。 多功能相控陣雷達雖然有著諸多的優(yōu)點，但其與任何武器裝備一樣，有其利也有其弊。從造價上來說，相控陣雷達的造價普遍偏高，往往是普通雷達的數(shù)十倍乃至數(shù)百倍，這使得多功能相控陣雷達一般只能裝備在一些高端主戰(zhàn)艦艇上；從適裝艦艇方面來說，由于多功能相控陣雷達的重量一般較重而體積較大，故此，只能裝備于大型艦艇上。從能耗上來說，

3、多功能相控陣雷達的功率較大，長時間開機對艦艇上寶貴的能源資源耗費厲害。在性能上，多功能相控陣雷達也有一些不足之處，如對雜波特別是海雜波抑制能力不足、探測隱身目標能力不足、在對抗自衛(wèi)式噪聲干擾能力不足、探測低空及掠海目標能力不足、在強雜波背景時性能下降等。 艦載多功能相控陣雷達既有預警雷達的遠程警戒能力，又具有火控雷達的高精度。其警戒預警距離超過300千米，全空域搜索數(shù)據率在10至20秒。為滿足艦載武器系統(tǒng)制導及火控的精度要求，雷達跟蹤測量精度不能超過10分，而一般艦載警戒雷達的跟蹤測量精度往往在幾度以內。綜合多方面性能上的考慮及目前的科技水平和經濟性，艦載相控陣雷達雷達一般都以S頻段作為工作頻

4、段。S頻段與C頻段和X頻段相比較而言，波束寬，可用帶寬窄，對海雜波的抑制能力不強。為了進行三坐標測量，該類型雷達都采用針狀波束，為了提高可靠性，一般都采用工作在飽和放大模式的固態(tài)發(fā)射機。由于發(fā)射機輸出功率不可調，故不能象普通對海雷達那樣對發(fā)射波束進行賦形，導致在低空或掠海工作模式時海雜波更加強烈。在近岸工作時，如果蒸發(fā)波導等異常傳播效應明顯，會有大量遠距陸地、島嶼等雜波出現(xiàn)，距離上的多重折疊會進一步增加雜波抑制的難度。而為了保證多任務和多目標能力，此時一般不采用MTD或PD等大量耗費雷達時間資源的工作方式，這就限制了雷達的雜波抑制效果。 雷達的對海探測為直線傳輸式，受地球曲率影響，探測距離一般

5、為視距。俗話說，站得高看得遠，要加大對海探測距離最好的辦法是將雷達架高，但由于相控陣雷達的體積較大重量較重，架設高度對艦艇的初穩(wěn)心影響較大，必須在架設高度和艦艇的穩(wěn)性之間取得平衡，故此其對海探測距離是有限的。鑒于相控陣雷達的架設高度通常較低，工作波長較長，其盲區(qū)也更近更寬，故此會發(fā)生對海面目標跟蹤不連續(xù)現(xiàn)象，因為雷達的工作帶寬有限，故此也難以通過寬帶工作減少這一現(xiàn)象。隨著各國海軍超音速反艦導彈的廣泛使用，低空掠海導彈已經成為艦艇所面臨的重大威脅，超音速和高超音速反艦導彈的出現(xiàn)，這種威脅顯得更為嚴重，對艦載武器系統(tǒng)的反應時間要求更高，這就要求相控陣雷達具有更遠的對海探測距離、更高的搜索數(shù)據率和更

6、好的跟蹤航跡精度，來滿足武器系統(tǒng)反應時間和對火控數(shù)據質量的要求。這對于艦載多功能相控陣雷達已經難以勝任，有必要設置專用的、架設跟高的對海雷達并采用對海性能更優(yōu)的頻段，采用最佳的信號形式和處理方式，降低海雜波干擾，改善對掠海目標的觀測性能。如2013年10月份下水的美國朱姆沃特級新型驅逐艦上，不但安裝了SPY-3型多功能相控陣雷達，還安裝了X頻段的三坐標雷達，以解決低空掠海目標的探測問題。中國海軍在安裝了國產346型相控陣雷達的052C及052D導彈驅逐艦上也安裝了366型多波段超視距雷達，其對海超視距探測距離可達100千米至數(shù)百千米。 艦載多功能相控陣雷達對隱身目標的搜索并沒有優(yōu)勢，但在發(fā)現(xiàn)目

7、標后可采用集能“燒穿”工作方式提高跟蹤距離，為艦載武器系統(tǒng)提供更多的反應時間。隱身目標使艦載雷達的威力降低，使自己暴露在對方武器系統(tǒng)的威脅之下，對隱身目標而言，戰(zhàn)場透明度要遠遠強于非隱身的一方。當警戒雷達發(fā)現(xiàn)并提供滿足武器系統(tǒng)精度要求的跟蹤數(shù)據距離時，己方艦艇已沒有足夠多的武器反應時間，而對方早已可以實施導彈攻擊。目前對隱身目標探測常用的手段是采用米波雷達、毫米波雷達或雙/多基地雷達，利用隱身目標在某些頻段和視角時隱身效果下降的特點，增加對其探測距離。比如美軍的F-117隱身戰(zhàn)斗機，對于2至3厘米波長的雷達，其RCS雷達截面積約為0.1平方米，而對于米波雷達，其RCS雷達截面積約為1平方米。但

8、由于米波雷達天線龐大，其旋回半徑容易遮擋艦載武器的射界，導致有效射界減小，而毫米波雷達的威力有限等原因，雙/多基地雷達成為主要選擇。雙/多基地雷達探測方式是利用隱身目標背側向反射面積顯著增加的特點，增加對其發(fā)現(xiàn)距離，以發(fā)揮艦載多功能相控陣雷達的優(yōu)勢。多平臺協(xié)同工作即各平臺進行實時信息交互、協(xié)調工作時序。多功能相控陣雷達除了具備各種雷達功能外，還具有實時寬帶通信功能，為解決這一問題創(chuàng)造了條件。美國已經利用X頻段多功能相控陣雷達成功進行了寬帶通訊試驗，實現(xiàn)了高達2Gbps的數(shù)據傳輸速率。多平臺協(xié)同探測會引入新的誤差因素，影響探測精度，進而影響到武器系統(tǒng)效能的發(fā)揮，故此，一般在多平臺協(xié)同工作發(fā)現(xiàn)隱身

9、目標后，利用相控陣雷達集能“燒穿”工作方式，改由單平臺對其實施跟蹤，在保證精度的情況下，增加跟蹤距離。由于地球曲率影響，各艦載平臺間的直線通訊距離為視距，或者在不具備多個艦載平臺協(xié)同觀測的條件時，也可由機載或地面觀測設備為艦載多功能相控陣雷達提供隱身目標的引導信息，再由其采用集能“燒穿”工作方式對重點區(qū)域進行搜索和跟蹤，增加對隱身目標的發(fā)現(xiàn)和跟蹤距離。 自衛(wèi)式噪聲干擾由導彈或直接執(zhí)行進攻任務的飛機施放，用于破壞對方的警戒探測系統(tǒng)，提高突防概率。相控陣體制雷達除了采用通常的低截獲設計、副瓣匿影、重頻抖動、頻率捷變等手段進行干擾對抗外，還可通過自適應副瓣對消、自適應空間濾波(DBF)等方法提高反副

10、瓣干擾性能；也可以通過隨機掃描、回波信號統(tǒng)計與鑒別等手段應對主副瓣欺騙式干擾，但對從主瓣進入的自衛(wèi)式噪聲干擾并沒有優(yōu)勢。即使采用“燒穿”工作方式，通過耗費時間資源對干擾源進行連續(xù)照射，其對典型干擾源所能實現(xiàn)的自衛(wèi)距離也只有數(shù)十公里。這一距離己不能滿足艦載武器系統(tǒng)反應時間的需要。由于干擾從虛瓣進入，雷達和干擾形成了直接的能量對抗關系。由于自衛(wèi)距離和干擾功率的平方成反比，干擾機只要很低的輻射功率就可以完全掩蓋目標回波，造成雷達難以對其實施正常跟蹤。但因為自衛(wèi)式噪聲干擾主動輻射能量，故此可以通過無源探測，對干擾源進行連續(xù)的角度跟蹤。相控陣雷達可以采用有源和無源方式同時對干擾源進行探測，在目標施放干擾

11、時利用無源探測獲得角度信息，在其暫停干擾時，利用有源探測獲得目標的三坐標信息。而一般采用自衛(wèi)式干擾的導彈或飛機距離不會太遠，有了角度信息就可以利用反輻射導彈對其進行打擊。如果沒有反輻射導彈，也可使用多個平臺上獲得的干擾源角度跟蹤信息對其進行交叉定位，為我方其它武器系統(tǒng)提供目標信息，以實施打擊。但是這種定位方式精度不高，不能充分發(fā)揮武器系統(tǒng)的效能，在反制效果要比反輻射導彈差得多。如果艦艇配備了反輻射導彈，敵方將被迫放棄自衛(wèi)式干擾這種引火燒身的做法。 艦載多功能相控陣雷達具備同時完成多種任務的能力，但其總的時間能量資源是固定的。在強雜波和干擾背景下，造成雷達波束在每個波位的駐留時間增加，能達到正常情況的數(shù)倍，為了保持對目標的檢測概率需要采用多脈沖工作方式，以致消耗的時間資源成倍增加，雷達的數(shù)據率、跟蹤目標批次數(shù)等性能都將有明顯下降。當采用集能“燒穿”工作方式對付隱身目標或自衛(wèi)式干擾時，消耗的時間能量資源將更為可觀。這將造成其整體性能的顯著下降，搜索數(shù)據率和跟蹤目標容量都將明顯惡化。此時，需要利用艦載其他傳感器的工作以降低多功能相控陣雷達的工作負荷，從而保證相控陣雷達在重點方向和高威脅等級