相控陣技術在機載火控雷達中的應用

許文杰

【摘要】在現代戰爭中，先進的戰斗機對掌握制空權起非常重要的作用。近些年來，隨著對戰斗機遠程打擊能力的要求不斷提高，機載火控雷達作為戰斗機的“千里眼”，其性能也越來越受到重視。為了適應這種需求，人們將相控陣技術與機載火控雷達相結合，實現了戰斗機探測距離的巨大飛躍。本文在簡要介紹相控陣技術的基礎上，主要對其在機載火控雷達中的應用進行了分析。

【關鍵詞】相控陣技術；機載雷達；火控雷達；應用

1.前言

近些年來，隨著各國航空力量的不斷發展，越來越多的先進戰機被研發出來。為了爭奪制空權，人們對戰斗機的作戰性能，特別是遠程探測和遠程打擊能力的要求不斷提高。在發現敵對目標時，為了實現戰斗機攻擊導彈發射后不管的能力，機載火控雷達的性能需要較大幅度的改善。為此，人們將相控陣技術與機載火控雷達相結合，實現了對多目標進行遠程捕獲和攻擊的能力。由于相控陣技術具有抗干擾能力強，探測距離遠、精度高及多目標跟蹤能力好等諸多優勢，因此將其與機載火控雷達結合，戰機性能將得到顯著提升。本文在簡要介紹相控陣技術的基礎上，主要對其在機載火控雷達中的應用進行了分析。

2.相控陣技術簡介

相控陣技術出現的時間較早，早在20世紀30年代后期就已經出現。但它的大規模發展應用還是在70年代以后。作為一種新型的電掃描陣列多功能技術，與傳統的機械掃描天線系統相比具有許多優勢。例如它具有很強的抗干擾能力，探測距離遠，同時能夠快速跟蹤遠程多目標，可靠性高、戰場生存能力強等。所謂相控陣，就是將許多輻射單元按照一定的方式布列在面陣上，通過各輻射單元自發輻射電磁波，形成一個電磁波發生面。其中，每個輻射單元發射的電磁波的頻率和相位都可以通過電子計算機控制移相器來進行改變。因此，相控陣雷達可以實現相掃和頻掃等不同的工作模式。此外，根據發射/接收單元數量的多少，還可以將相控陣雷達分為無源和有源兩種。無源相控陣雷達僅有一個中央發射機和一個接收機，每個輻射單元只負責發射電磁波而不參與反射電磁波的接收。有源相控陣雷達則恰恰相反，其每個輻射單元都配有一個發射/接收組件，能夠自己產生和接收電磁波。因此，其在探測距離、靈敏性、可靠性及信號處理等方面相比無源相控陣雷達具有更大的優勢，代表今后雷達探測技術的發展方向。

3.相控陣技術在機載火控雷達中的作用

由于相控陣技術相對于傳統的機械掃描天線，具有許多得天獨厚的優勢。因此，將相控陣技術應用于機載火控雷達，必將使現有機載雷達的探測性能得到極大的提升。下面從幾個主要方面對此加以說明：

3.1 相控陣技術對提高機載火控雷達作用距離的意義

相控陣技術應用于機載火控雷達后，將顯著提高戰機的探測距離。對于現代空戰中，先敵發現就等于先敵擊落，因此戰機發現敵機的距離越遠越好。為了提高雷達的作用距離，就需要增加其信號功率與天線口徑。將傳統機械掃描天線用相控陣天線代替后，在現有的空間尺寸上，可以實現天線直徑和天線增益的雙重提高。此外利用相控陣技術，其每個輻射單元能夠發射的電磁波的能量都得到極大提高。在保證散熱及部件工作條件限制的情況下，雷達的發射功率有了顯著提升，其探測距離也就更遠。

3.2 相控陣技術對提高多目標跟蹤能力的作用

相控陣技術對提高戰機多目標的跟蹤能力也有十分明顯的作用。由于可以通過電子計算機控制移相器來改變每個輻射單元發射的電磁波的頻率和相位，因此與傳統機械掃描方式相比，它能夠實現在大空域范圍內的連續快速無慣性的掃描。這就保證了雷達在跟蹤目標時的連續性和穩定性，確保目標始終在雷達視線范圍之內。同時，相控陣技術在對多個威脅目標進行探測跟蹤時，還能根據目標的威脅等級自動為其分配不同的掃描波形、掃描頻率及波束駐留時間，從而大大提高了戰機對多目標的跟蹤定位能力。

3.3 相控陣天線對提高機載火控雷達生存能力的影響

所謂道高一尺，魔高一丈，在現代空戰中，攻擊與反攻擊、發現與被發現始終是不變的旋律。雷達在發現目標時，也會因為發射的電磁波而暴露自己的位置。對于相控陣天線來說，其在對目標進行掃描時，天線口面是保持不動的，因此對于敵方發射的探測電磁波不會被原路反射。同時，對于有源相控陣雷達，其接受/發射組件還可以根據要求發射干擾信號，干擾敵方雷達的探測。

3.4 相控陣技術對提高雷達可靠性與可維護性的好處

對于戰機來說，提高裝備的可靠性和可維護性對戰斗的維持非常重要。與傳統機械掃描雷達相比，相控陣雷達將其中的轉動天線部分集成于以密集面陣排列的電磁輻射單元組件上。與機械部件相比，輻射單元的接受/發射組件不僅工作壽命更高（高達20萬小時以上），而且穩定性和可靠性更好。特別是當部分組件發生故障時，可以使用成熟的標準組件進行替換，同時對雷達整體的性能影響不大。因此這顯著的提升的雷達的可靠性和可維護性。

4.總結

隨著戰機性能的不斷提高，相控陣技術逐漸被廣泛應用于機載火控雷達。由于相控陣技術具有抗干擾能力強，探測距離遠、精度高及多目標跟蹤能力好等諸多優勢，因此將其與機載火控雷達結合，戰機性能將得到顯著提升。今后，有源相控陣雷達將是機載火控雷達的發展方向。

參考文獻

[1]賁德，林幼權，王昊.先進戰斗機多功能有源相控陣火控雷達[J].電子科學技術評論，2004（03）.

[2]張光義.相控陣雷