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航天电子技术概论期末论文论相控阵雷达技术相控阵雷达（PAR）的概况相控阵雷达又称作相位阵列雷达，是一种以改变雷达波相位来改变波束方向的雷达，因为是以电子方式控制波束而非传统的机械转动天线面方式，故又称电子扫描雷达。相控阵雷达有相当密集的天线阵列，在传统雷达天线面的面积上可安装上千个相控阵天线，任何一个天线都可收发雷达波，而相邻的数个天线即具有一个雷达的功能。扫描时，选定其中一个区块(数个天线单元)或数个区块对单一目标或区域进行扫描，因此整个雷达可同时对许多目标或区域进行扫描或追踪，具有多个雷达的功能。由于一个雷达可同时针对不同方向进行扫描，再加之扫描方式为电子控制而不必由机械转动，因此资料更新率大大提高，机械扫描雷达因受限于机械转动频率因而资料更新周期为秒或十秒级，电子扫描雷达则为毫秒或微秒级。因而它更适於对付高机动目标。此外由於可发射窄波束，因而也可充当电子战天线使用，如电磁干扰甚至是构想中发射反相位雷达波来抵消探测电波等。 相控阵技术，早在30年代后期就已经出现。1937年，美国首先开始这项研究工作。但一直到50年代中期才研制出2部实用型舰载相控阵雷达。60年代，美国和前苏联相继研制和装备了多部相控阵雷达，多用于弹道导弹防御系统，如美国的AN/FPS-46、AN/FPS-85、MAR、MSR，前苏联的“鸡笼”和“狗窝”等。这些都属于固定式大型相控阵雷达，其共同点：采用固定式平面阵天线，天线体积大、辐射功率高、作用距离远。其中美国的AN/FPS-85和前苏联的“狗窝”最为典型，70年代，相控阵雷达得到了迅速发展，除美苏两国外，又有很多国家研制和装备了相控阵雷达，如英、法、日、意、德、瑞典等。其中最为典型的有：美国的AN/TPN-25 、AN/TPQ-37和GE-592、英国的AR-3D、法国的AN/TPN-25、日本的NPM-510和J/NPQ-P7、意大利的RAT-31S、德国的KR-75等。这一时期的相控阵雷达具有机动性高、天线小型化、天线扫描体制多样化、应用范围广等特点。80年代，相控阵雷达由于具有很多独特的优点，得到了更进一步的应用。在已装备和正在研制的新一代中、远程防空导弹武器系统中多采用多功能相控阵雷达，它已成为第三代中、远程防空导弹武器系统的一个重要标志。从而，大大提高了防空导弹武器系统的作战性能。在21世纪，相控阵雷达随着科技的不断发展和现代战争兵器的特点，其制造和研究将会更上一层楼。 相控阵雷达的原理我们知道，蜻蜓的每只眼睛由许许多多个小眼组成，每个小眼都能成完整的像，这样就使得蜻蜓所看到的范围要比人眼大得多。与此类似，相控阵雷达的天线阵面也由许多个辐射单元和接收单元（称为阵元）组成，单元数目和雷达的功能有关，可以从几百个到几万个。这些单元有规则地排列在平面上，构成阵列天线。利用电磁波相干原理，通过计算机控制馈往各辐射单元电流的相位，就可以改变波束的方向进行扫描，故称为电扫描。辐射单元把接收到的回波信号送入主机，完成雷达对目标的搜索、跟踪和测量。每个天线单元除了有天线振子之外，还有移相器等必须的器件。不同的振子通过移相器可以被馈入不同的相位的电流，从而在空间辐射出不同方向性的波束。天线的单元数目越多，则波束在空间可能的方位就越多。这种雷达的工作基础是相位可控的阵列天线，“相控阵”由此得名。 相位控制可采用相位法、实时法、频率法和电子馈电开关法。在一维上排列若干辐射单元即为线阵，在两维上排列若干辐射单元称为平面阵。辐射单元也可以排列在曲线上或曲面上这种天线称为共形阵天线。共形阵天线可以克服线阵和平面阵扫描角小的缺点，能以一部天线实现全空域电扫。通常的共形阵天线有环形阵、圆面阵、圆锥面阵、圆柱面阵、半球面阵等。综上所述，相控阵雷达因其天线为相控阵型而得名。例如，美国装备的“铺路爪”相控阵预警雷达在固定不动的圆形天线阵上，排列着15360个能发射电磁波的辐射器和2000个不发射电磁波的辐射器。这15360个辐射器分成96组，与其他不发射电磁波的辐射器搭配起来。这样，每组由各自的发射机供给电能，也由各自的接收机来接收自己的回波。所以，它实际上是96部雷达的组合体。如果我们把通常的雷达称作“个体户”，那么相控阵雷达就相当于一个“合作社”了。 相控阵雷达的特点 相控阵雷达之所以具有强大的生命力，因为它优胜于一般机械扫描雷达。它具有以下特点：（1）能对付多目标。相控阵雷达利用电子扫描的灵活性、快速性和按时分割原理或多波束，可实现边搜索边跟踪工作方式，与电子计算机相配合，能同时搜索、探测和跟踪不同方向和不同高度的多批目标，并能同时制导多枚导弹攻击多个空中目标。因此，适用于多目标、多方向、多层次空袭的作战环境。 （2）功能多，机动性强。相控阵雷达能够同时形成多个独立控制的波束，分别用以执行搜索、探测、识别、跟踪、照射目标和跟踪、制导导弹等多种功能，一部相控阵雷达能起到多部专用雷达的作用，而且还远比它们能够同时对付的目标多。因此，可大大减少武器系统的设备，从而提高系统的机动能力。 （3）反应时间短、数据率高。相控阵雷达可不需要天线驱动系统，波束指向灵活，能实现无惯性快速扫描，从而缩短了对目标信号检测、录取、信息传递等所需的时间，具有较高的数据率。相控阵天线通常采用数字化工作方式，使雷达与数字计算机结合起来，能大大提高自动化程度，简化了雷达操作，缩短了目标搜索、跟踪和发控准备时间，便于快速、准确地实施畦达程序和数据处理。因而可提高跟踪空中高速机动目标的能力。 （4）抗干扰能力强。相控阵雷达可以利用分布在天线孔径上的多个辐射单元综合成非常高的功率，并能合理地管理能量和控制主瓣增益，可以根据不同方向上的需要分配不同的发射能量，易于实现自适应旁瓣抑制和自适应抗各种干扰，有利于发现远离目标和小雷达反射面目标（如隐形飞机），还可提高抗反辐射导弹的能力。 （5）可靠性高。相控阵雷达的阵列组较多，且并联使用，即使有少量组件失效，仍能正常工作，突然完全失效的可能性最小。 此外，随着固态器件的发展，格控阵雷达的固态器件越来越多，甚至已生产出全固态儿控阵雷达，如美国的。“爱国者”雷达，其天线的平均故障间隔时间高达15万小时，即使有10单元损坏也不会影响雷达的正常工作。（6）当然，相控阵雷达不是十全十美的，也有其缺点。主要是造价贵，典型的相控阵雷达比一般雷达的造价要高出若干倍。此外，相控阵雷达对于短程弹道导弹的袭击可以说是无能为力，这也是美国及台湾为什么担心大陆方面在福建沿海部署东风导弹的原因。而1991年，海湾战争期间，伊拉克用“飞毛腿”导弹袭击以色列的时候，其“爱国者”导弹根本无法有效将其击. 相控阵雷达的分类及比较相控阵雷达有两种，一种是有源相控阵雷达（APAR），一种是无源相摔阵雷达。两者的区别存于：有源相控阵雷达的天线是一种称为TR模组的接收与发射装置，每一块TR模组都能产生电磁波；而无源相控阵雷达则是使用统一的发射机和接收机，外加具有相位控制能力的相控阵天线而成，天线本身不能产生雷达波。有源与无源相控阵雷达在功能上无太大的区别。不过有源相控阵的收发装置只有TR模组，所以结构重量轻，故障率低，即使几个相邻阵元出现故障和损坏，也不会对整个系统的性能造成影响，因此在频宽信号处理和冗度设计上都比无源相控阵雷达具有较大的优势，有源相控阵雷达是未来战斗机机载雷达的发展方向。而无源相控阵雷达与传统雷达一样有天线及处理系统的差别，结构重量、生存率等均不能与有源相控阵雷达相比，因此有源相控阵雷达大有取代无源相控阵雷达的趋势。有源相控阵雷达最大的难点在于发射接收组件的制造上，而且天线阵面上密着数百上千个TR模组，热功率相当高，如何对其冷却是保证有源相控阵雷达的达可靠、正常工作的条件，技术难点较多，而无源相控阵雷达相对来说技术难度较小，装备比较容易，在功能上却明显优于普通机械扫描雷达，作为有源相控阵雷达的替代品或机载雷达的低端产品，不失为一种首选方案世界相控阵雷达的应用及发展方向相控阵雷达的军事应用十分广泛，在地面远程预警、机载和舰载预警、地面和舰艇防空系统、机载和舰载火控系统、炮位测量、靶场测量等领域，都已经使用相控阵雷达。 有代表性的相控阵雷达有美国的“丹麦眼镜蛇”和ANEPS115战略预警雷达、“爱国者”防空导弹系统用的ANMPQ53多功能相控阵雷达、“宙斯盾”指挥控制系统的相控阵雷达等。以色列为智利研制的“费尔康”预警机是世界上第一架相控阵雷达预警飞机，于1995年5月交付智利空军。国内外先进的相控阵雷达均采用了有源相控阵天线，如美国AN/FPS-115（PAV PAWS）相控阵预警雷达，以色列“箭式”（ARROW）战区导弹防御系统（TBM）中的EL/M-2080相控阵雷达，美国用于TMD高层防御的GBR相控阵雷达，美海军AN/SPY-2远程多功能相控阵雷达，美、欧、日等在研制的多种机载有源相控阵雷达及各国已研制成功的多种有源相控阵战术雷达1等，我国南京电子技术研究所研制的YLC-6，YLC-2等也都是采用有源相控阵天线的三坐标雷达。可以说，有源相控阵雷达已成了当今相控阵雷达发展的一个重要方向。采用集中的大功率发射机（多为电真空发射机）或若干部大功率发射机和无源相控阵天线的雷达称为无源相控阵雷达。在很多情况下，特别是在波长较短，如在C、X、Ku、mmw波段，又要求高发射功率的情况下，无源相控阵雷达与采用众多T/R组件的有源相控阵雷达相比，仍有其优点。我国相控阵雷达技术的现状.中国研制相控阵雷达已有多年，在地对空导弹系统、炮兵侦测系统和新型驱逐舰上已有实际应用。中华神盾装备了美国“宙斯盾”系统相当的相控阵雷达平板天线。布置方式与美国装备“宙斯盾”系统的“伯克”级导弹驱逐舰极为相似.使我国成为继美俄荷日之后第五个掌握该技术的国家.该系统由4面雷达发射面成四边形安装在舰桥的四个方向上，雷达搜索距离在450500公里之内，工作模式为有源式，外形为箱体，通过前后左右四个面固固定安装起来，以格栅固定。波段为主动的s波段，阵面于舰体侧切平面结合成的角度为80度左右，总重在1.251.3吨左右，荷重比系数为3。系统由指控系统、探测与跟踪系统、火控系统、导弹发射系统、作战准备系统与测试系统组成。 但是机