有源相控阵技术

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有源相控阵技术【有源相控阵技术】从上世纪60年代开始，历经40余年的努力，有源电子扫描阵(AESA)，通常也称为有源相控阵技术，终于在机载雷达上取得了成功的套用。国际线上报导：美国国防部国防科学委员会主席的一份关于发展美国军用机雷达的建议报告中特彆强调了有源相控阵技术可以极大地扩展雷达的功能和提高雷达的性能， 21世纪美国的战斗机雷达、预警与监视飞机的雷达都应是AESA体制的。
基本介绍中文名：有源相控阵技术
隶属：有源电子扫描阵
简称：AESA
开始研究：上世纪60年代
属性：军事技术
分类事实上，除了F-22和F-35等新一代战机都毫无例外地装备AESA雷达外，美国对第三代现役战斗机、轰炸机、预警和监视飞机的AESA改进都已列入计画，并得到了相应的财政支持。业内一种普遍的观点认为：从现在起再过十年，不掌握AESA雷达製造能力的厂商将没有立足之地。除美国之外，俄国、法国、德国、荷兰、瑞典、英国、以色列等西方国家也正在这一技术领域进行广泛的合作开发和大量的资金投入。近50多年来，机载雷达不断注入新的技术成果，性能大幅度提高。新技术是提高雷达探测能力的原动力。在单脉冲跟蹤体制未获使用前，圆锥扫描体制的雷达很难对付敌方施放的角度欺骗干扰；没有相参体制的脉冲都卜勒雷达，就无法对付借着强大的地杂波掩护的低空入侵的飞机和飞弹；没有频率捷变体制的雷达，就很难同现代战争中广泛採用的各种杂波干扰相抗衡。相控阵技术是近年来正在发展的新技术，它比单脉冲、脉冲都卜勒等任何一种技术对雷达发展所带来的影响都要深刻和广泛。进入上世纪80年代，机载相控阵雷达才初获套用。先进的机载有源相控阵雷达是近期，即本世纪初才进入服役。AESA的成功套用是对传统机载雷达的一次革命，她极大地扩展了雷达的套用领域和提高了雷达的工作性能，进而提高和丰富了作战飞机执行任务的能力和作战模式。性能突破採用AESA技术的机载雷达将会至少在以下方面实现巨大的性能突破：·雷达作用距离大幅度增长：由于AESA雷达T/R模组中的射频功率放大器（HPA）同天线辐射器紧密相连，而接收信号几乎直接耦合到各T/R模组内的射频低噪声放大器（LNA），这就有效地避免了干扰和噪声叠加到有用信号上去，使得加到处理器的信号更为"纯净"，因此，AESA雷达微波能量的馈电损耗较传统机械扫描雷达大为减少。·解决了可靠性的瓶颈问题：由于信号的发射和接收是由成百上千个独立的收/发和辐射单元组成，因此少数单元失效对系统性能影响不大。试验表明，10%的单元失效时，对系统性能无显着影响，不需立即维修；30%失效时，系统增益降低3分贝，仍可维持基本工作性能。这种"柔性降级"(graceful degradation）特性对作战飞机是十分需要的。·解决了同时多功能的难题：所谓同时多功能，即指有源相控阵能在同一时间内完成一个以上的雷达功能。它可以用一部分T/R模组完成一种功能，用另外的T/R模组完成其它功能；也可用时间分隔的方法交替用同一阵面完成多种功能。如雷达在进行地图测绘（SAR/GMTI）、地物迴避、地形跟随、威胁迴避的同时，还可实现对空中目标的搜寻和跟蹤，并对其进行攻击。由于AESA是由多个子阵组成，而每个子阵又是由多个T/R模组组成，因此，可以通过数字式波束形成（DBF）技术、自适应波束控制技术和射频功率管理等技术，使雷达的功能和性能得到极大的扩展，可以满足各种条件下作战的需要。并能因此而开发出很多新的雷达功能和空战战术。·隐身飞机和现代空战需要相控阵雷达：隐身飞机配装相控阵雷达（PESA 或者是AESA）几乎是唯一的选择。迄今为止还没有出现使用机械扫描雷达的隐形飞机，也说明了这一点。低拦载机率(LPI）和低观测特性（LO）是隐身飞机能否实现隐身和顺利完成作战任务的关键。在当前极为严峻的电子干扰环境中，"LPI"，即机载雷达辐射的电磁波被敌方拦截机率的高低是一项重要的性能指标。在攻击有专用电子干扰飞机掩护的机群或单机时，强烈的电磁干扰将使传统的雷达无法正常工作。AESA天线口径场的幅度和相位都可以随意控制，可使天线旁瓣的零值指向敌方干扰源，使之不能收到足够强度的雷达信号，从而无法实施有效干扰。通过数字波束形成（DBF）技术，可以使主波束分离成两个波束，使其零值对準敌方干扰源；若干扰源位于雷达旁瓣方向，则在该方向也可以形成零值，使敌方收不到雷达信号，从而无法实行有效干扰。AESA的自适应波束形成能力是机载雷达在複杂的电磁环境中得以保持其作战能力的重要因素。主要分类目前正在研製和开始装备的有代表性的战斗机AESA雷达主要有：⑴ F-22 机载雷达（AN/APG-77）：人们常常问什幺是第四代战斗机F-22令人印象最深的特性？它在什幺领域具有最重要的技术突破？通常的回答是它的隐身和超音速巡航特性。但这些特性实际上在以前的战斗机上已经分别在F-117和SR-71上实现了。谈不上突破。业内人士和F-22飞行员们则普遍认为F-22最大的突破是它的航空电子系统实现了更高程度的综合，AESA雷达首次在战斗机上採用。它使飞机具有更为锐利的眼睛，更为丰富的作战功能。对战斗机目标的作用距离超过200km 。可以实现"先敌发现、先敌发射、先敌命中" 。F-22雷达可以进行脉间变频、快速扫描，敌方很难检测和定位。同时还可以用时分的方法进行电子情报蒐集、实施干扰、监视或通信。这些是以前战斗机雷达所无法实现的。下图为F-22的雷达AESA阵面照片。