相控陣?yán)走_之弊端

1、相控陣?yán)走_之弊端艦載多功能相控陣?yán)走_是艦載雷達的一個主要發(fā)展方向，具有探測目標(biāo)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?yán)走_采用電子穩(wěn)定平臺，通過自適應(yīng)調(diào)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(biāo)敵我識別、 導(dǎo)彈制導(dǎo)、 目標(biāo)引導(dǎo)等多種功能。相控陣?yán)走_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(biāo)測量精確度高于機械掃描雷達。目前，中、美、日、俄、法、意、德、英等國家都裝備或正在研制相控陣?yán)走_，其中較為著名的有中國裝備于

2、052C 導(dǎo)彈驅(qū)逐艦和“遼寧”號航空母艦上的346相控陣?yán)走_和裝備于052D 型導(dǎo)彈驅(qū)逐艦上的346A 型相控陣?yán)走_；美國裝備于阿利?伯克級驅(qū)逐艦上的SPY-1 系列相控陣?yán)走_；日本海軍裝備在“日向”級“護衛(wèi)艦”上的FCS-3型相控陣?yán)走_等。多功能相控陣?yán)走_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?yán)走_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?yán)走_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?yán)走_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，多功能相控陣?yán)走_的功率較大，長時間開機對艦艇

3、上寶貴的能源資源耗費厲害。在性能上，多功能相控陣?yán)走_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(biāo)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(biāo)能力不足、在強雜波背景時性能下降等。艦載多功能相控陣?yán)走_既有預(yù)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(yù)警距離超過 300 千米，全空域搜索數(shù)據(jù)率在10 至 20 秒。為滿足艦載武器系統(tǒng)制導(dǎo)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(nèi)。綜合多方面性能上的考慮及目前的科技水平和經(jīng)濟性，艦載相控陣?yán)走_雷達一般都以 S 頻段作為工作頻段。 S 頻段與 C 頻段和

4、 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(biāo)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(diào)，故不能象普通對海雷達那樣對發(fā)射波束進行賦形，導(dǎo)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(dǎo)等異常傳播效應(yīng)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(wù)和多目標(biāo)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， 探測距離一般為視距。

5、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?yán)走_的體積較大重量較重，架設(shè)高度對艦艇的初穩(wěn)心影響較大，必須在架設(shè)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?yán)走_的架設(shè)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(biāo)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(dǎo)彈的廣泛使用，低空掠海導(dǎo)彈已經(jīng)成為艦艇所面臨的重大威脅，超音速和高超音速反艦導(dǎo)彈的出現(xiàn)，這種威脅顯得更為嚴(yán)重，對艦載武器系統(tǒng)的反應(yīng)時間要求更高，這就要求相控陣?yán)走_具有更遠的對海探測距離、更高的搜索數(shù)據(jù)率和更好的跟蹤

6、航跡精度，來滿足武器系統(tǒng)反應(yīng)時間和對火控數(shù)據(jù)質(zhì)量的要求。這對于艦載多功能相控陣?yán)走_已經(jīng)難以勝任，有必要設(shè)置專用的、架設(shè)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(biāo)的觀測性能。如2013 年 10 月份下水的美國朱姆沃特級新型驅(qū)逐艦上，不但安裝了SPY-3 型多功能相控陣?yán)走_， 還安裝了 X 頻段的三坐標(biāo)雷達，以解決低空掠海目標(biāo)的探測問題。中國海軍在安裝了國產(chǎn)346 型相控陣?yán)走_的052C 及 052D 導(dǎo)彈驅(qū)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?yán)走_對隱身目標(biāo)的搜索并沒有

7、優(yōu)勢，但在發(fā)現(xiàn)目標(biāo)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(yīng)時間。隱身目標(biāo)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(biāo)而言，戰(zhàn)場透明度要遠遠強于非隱身的一方。當(dāng)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(jù)距離時，己方艦艇已沒有足夠多的武器反應(yīng)時間，而對方早已可以實施導(dǎo)彈攻擊。目前對隱身目標(biāo)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(biāo)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

8、RCS 雷達截面積約為 1 平方米。但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(dǎo)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(biāo)背側(cè)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?yán)走_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(diào)工作時序。多功能相控陣?yán)走_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(jīng)利用X 頻段多功能相控陣?yán)走_成功進行了寬帶通訊試驗，實現(xiàn)了高達2Gbps 的數(shù)據(jù)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

9、的發(fā)揮， 故此，一般在多平臺協(xié)同工作發(fā)現(xiàn)隱身目標(biāo)后，利用相控陣?yán)走_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(shè)備為艦載多功能相控陣?yán)走_提供隱身目標(biāo)的引導(dǎo)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(biāo)的發(fā)現(xiàn)和跟蹤距離。自衛(wèi)式噪聲干擾由導(dǎo)彈或直接執(zhí)行進攻任務(wù)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(shè)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

10、應(yīng)副瓣對消、自適應(yīng)空間濾波 (DBF) 等方法提高反副瓣干擾性能；也可以通過隨機掃描、回波信號統(tǒng)計與鑒別等手段應(yīng)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(yīng)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(guān)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(biāo)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?yán)走_可以

11、采用有源和無源方式同時對干擾源進行探測，在目標(biāo)施放干擾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(biāo)的三坐標(biāo)信息。而一般采用自衛(wèi)式干擾的導(dǎo)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(dǎo)彈對其進行打擊。如果沒有反輻射導(dǎo)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(biāo)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(dǎo)彈差得多。如果艦艇配備了反輻射導(dǎo)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?yán)走_具備同時完成多種任務(wù)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(biāo)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(jù)率、跟蹤目標(biāo)批次數(shù)等性能都將有明顯下降。當(dāng)采用集能“燒穿”工作方式對付隱身目標(biāo)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(jù)率和跟蹤目標(biāo)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?yán)走_的工作負(fù)荷，從而保證相控陣?yán)走_在重點