雷達及其分類
雷達(無線電探測和測距)是指無線電搜索和測距。它是壹種使用各種無線電定位方法來探測和識別各種目標並確定目標坐標和其他信息的設備。在現代軍事和生產中，雷達的作用越來越重要，尤其是二戰中英國空軍與納粹德國空軍的“不列顛”空戰，使得雷達的重要性非常明顯。雷達由天線系統、發射機、接收機、抗幹擾設備、顯示器、信號處理器、電源等組成。其中，天線是雷達實現大空域、多功能、多目標的關鍵技術之壹；信號處理器是多功能雷達的核心部件。雷達有很多種，可以有很多種分類方式:(1)按照定位方式，可以分為有源雷達、半有源雷達和無源雷達。(2)按安裝位置可分為:地面雷達、艦載雷達、航空雷達、衛星雷達等。(3)根據輻射類型，可分為脈沖雷達和連續波雷達。(4)按工作可分為長波波段:米波雷達、分米波雷達、厘米波雷達和其他波段。(5)可分為:目標探測雷達、偵察雷達、武器控制雷達、飛行支援雷達、氣象雷達、導航雷達等。相控陣雷達是壹種采用有源電掃描陣列的新型多功能雷達。它不僅具有傳統雷達的功能，還具有其他射頻功能。有源電掃描陣列最重要的特點是可以直接向空中輻射和接收射頻能量。與機械掃描天線系統相比，它有許多顯著的優點。例如，相控陣省略了整個天線驅動系統，當單個部件出現故障時，仍保持高可靠性，平均無故障時間為65438+百萬小時，而機械掃描雷達天線的平均無故障時間小於1000小時。下面主要介紹先進的相控陣雷達。
相控陣雷達概況
相控陣技術早在20世紀30年代末就出現了。1937年，美國首先開始了這項研究工作。但直到20世紀50年代中期，才研制出兩種實用的艦載相控陣雷達。20世紀60年代，美國和前蘇聯先後研制裝備了幾種相控陣雷達，多用於彈道導彈防禦系統，如美國的AN/FPS-46、AN/FPS-85、MAR和MSR，前蘇聯的“雞舍”和“狗窩”。這些都是固定式大型相控陣雷達，它們的相似之處是:采用固定式平面陣列天線，尺寸大，輻射功率高，作用距離遠。其中以美國的AN/FPS-85和前蘇聯的“狗窩”最為典型。20世紀70年代，相控陣雷達迅速發展。除了美國和蘇聯，還有許多國家研制並裝備了相控陣雷達，如英國、法國、日本、意大利、德國和瑞典。最典型的有:美國的AN/TPN-25，AN/TPQ-37和GE-592，英國的AR-3D，法國的AN/TPN-25，日本的NPM-510和J/NPQ-P7，意大利和德國的RAT-31s。這壹時期的相控陣雷達具有機動性高、天線小型化、天線掃描系統多樣化、應用範圍廣等特點。80年代，相控陣雷達因其許多獨特的優點而得到進壹步應用。多功能相控陣雷達廣泛應用於已經裝備和正在研制的新壹代中遠程防空導彈武器系統，成為第三代中遠程防空導彈武器系統的重要標誌。從而大大提高了防空導彈武器系統的作戰性能。21世紀，隨著科學技術的不斷發展和現代戰爭武器的特點，相控陣雷達的制造和研究將更上壹層樓。
相控陣原理
相控陣是由排列成陣列的許多輻射單元組成的定向天線，單元間的輻射能量和相位閉合可以控制。典型的相控陣是用計算機控制移相器改變天線口徑上的相位分布來實現空間的波束掃描，即電子掃描，簡稱電掃描。相位控制可采用相位法、實時法、頻率法和電子饋電開關法。在壹個維度上排列幾個輻射單元是線性陣列，在兩個維度上排列幾個輻射單元是平面陣列。輻射元件也可以布置在曲線或曲面上。這種天線叫做* * *陣列天線。* * *陣列天線可以克服線陣和面陣掃描角度小的缺點，可以用壹根天線實現全空域電掃描。常見的* * *形陣列天線有圓形陣列、圓形陣列、圓錐形陣列、圓柱形陣列、半球形陣列等。綜上所述，相控陣雷達因其天線為相控陣而得名。
分類
相控陣雷達大致可以分為兩類，即全電子掃描相控陣和有限電子掃描相控陣。全電掃描相控陣也可以叫固定相控陣，即方位和仰角都采用電掃描，天線陣是固定的。有限電掃描相控陣是壹種混合設計的天線，即結合兩種以上的天線技術來獲得所需的效果。它首先將相位掃描技術和反射面天線技術結合起來，電掃描角度小，只需要很少的輻射單元，因此可以大大降低設備成本和復雜度。
根據掃描情況，天線陣列可分為相位掃描、頻率掃描、相位/相位掃描、相位/頻率掃描、機/相掃描、機/頻掃描、有限掃描等系統。相位掃描系列利用移相器改變相位關系實現束流電掃描。頻率掃描是通過改變工作頻率來實現波束掃描。相位/相位掃描是利用移相器控制平面陣列的兩個角坐標來實現波束電掃描。相頻掃描利用移相器控制面陣的壹個坐標，利用變頻控制實現波束電掃描。機器/相位掃描在方位角上使用機器掃描，在仰角上使用相位掃描。機/頻掃描采用方位機掃和俯仰頻掃。
相控陣雷達的特點
相控陣雷達具有強大的生命力，因為它優於壹般的機械掃描雷達。它具有以下特點:
(1)可以對付多個目標。相控陣雷達利用電子掃描的靈活性和快速性，利用時分或多波束原理，可以同時搜索和跟蹤。與計算機配合，可同時搜索、探測和跟蹤不同方向、不同高度的多個目標，可引導多枚導彈同時攻擊多個空中目標。因此適用於多目標、多方向、多層次空襲的作戰環境。
(2)多功能靈活。相控陣雷達可以同時形成多個獨立控制的波束，用於執行搜索、探測、識別、跟蹤、照射目標、跟蹤和制導導彈等多種功能。壹部相控陣雷達可以扮演幾部特種雷達的角色。比如愛國者的壹部多功能相控陣雷達，就可以完成相當於鷹式和Nike-2的9部雷達的功能，而且遠遠多於它們同時可以對付的目標。因此，可以大大減少武器系統的裝備，從而提高系統的機動性。
(3)反應時間短，數據率高。相控陣雷達不需要天線驅動系統，波束指向靈活，可以實現無慣性快速掃描，從而縮短目標信號探測、記錄和信息傳輸所需的時間，數據率高。相控陣天線通常采用數字化工作方式，將雷達和數字計算機結合起來，可以大大提高自動化程度，簡化雷達操作，縮短目標搜索、跟蹤和發射控制的準備時間，便於快速準確地實施捕獲程序和數據處理。因此可以提高對空中高速機動目標的跟蹤能力。
(4)抗幹擾能力強。相控陣雷達利用分布在天線口徑上的多個輻射單元，可以合成很高的功率，並且可以合理管理能量和控制主瓣增益，可以根據需要在不同方向分配不同的發射能量，易於實現自適應旁瓣抑制和自適應抗各種幹擾，有利於發現遠離目標和雷達反射面小的目標(如隱身飛機)，也可以提高反輻射導彈的能力。
(5)可靠性高。相控陣雷達有很多陣列組，並行使用。即使少數部件出現故障，仍能正常工作，突然全面故障的可能性最小。另外，隨著固態器件的發展，柵格陣列雷達的固態器件越來越多，甚至已經產生了全固態的兒童陣列雷達，比如美國。愛國者雷達天線平均無故障時間高達150000小時，即使10%單元損壞，也不會影響雷達的正常工作。
當然，相控陣雷達並不完美，也有其缺點。主要原因是貴。典型的相控陣雷達的成本要比壹般的雷達高出好幾倍。另外，相控陣雷達對近程彈道導彈的攻擊可以說是無能為力，這也是美國和臺灣省擔心大陸在福建沿海部署東風導彈的原因。1991海灣戰爭期間，伊拉克用飛毛腿導彈攻擊以色列時，其愛國者導彈根本無法有效打擊。