羅 丹

（中國電子學會，北京 100036）

0 引言

頻控陣雷達是從傳統(tǒng)相控陣雷達發(fā)展而來，可以視為是相控陣的升級版。相控陣具有的優(yōu)勢在于能夠自由地運用波束進行空間掃描，所以在目標探測和雷達成像方面有著很廣泛的應用[1]。相控陣的每個陣元發(fā)射與接收的為同樣的信號，通過在雷達陣元的輸出端接入移相器來實現(xiàn)波束方向控制，調(diào)整移相器的相移量就可以對空域進行波束掃描。除此之外，還有一種頻率掃描天線，可以通過改變雷達的工作頻率來控制波束掃描空域[2]。頻控陣技術可以使得波束的指向能夠隨距離的變化而變化，從而能夠實現(xiàn)在同一快拍內(nèi)以相同的角度指向不同的距離。

1 頻控陣技術介紹

頻控陣技術于 2006年首次提出，并申請注冊了美國專利。頻控陣自從提出以來便受到了相關學者的廣泛關注，從而幫助頻控陣相關理論的不斷完善和發(fā)展[3]。頻控陣雷達的全稱為頻率復用陣列，簡稱為頻控陣。頻控陣和相控陣的相同點為發(fā)射的同樣是相參信號，但是不同點在于頻控陣發(fā)射的信號之間具有很小的頻率偏移，頻率偏移遠遠小于發(fā)射信號的載頻。通過附加頻偏使得信號的頻率中心出現(xiàn)偏移，但是發(fā)射信號額主要頻率成分是具有重疊部分的。由此可見，頻控陣與相控陣的物理特性非常相近，從而可以將頻控陣視為相控陣的擴展升級版，相控陣則可以視為發(fā)射信號頻率相同的一種特殊頻控陣[4]。由于頻控陣的獨特優(yōu)勢，其中，一個重要的應用方向便是對目標距離和方位角進行二維聯(lián)合估計。

2 頻控陣技術特點

頻控陣在波束形成和控制方面為陣列天線提供了一種新的設計思路。相控陣的波束指向方向與遠場目標的時間和距離無關，然而頻控陣在陣列的每個陣元發(fā)射的信號上附加了一段頻率的偏移，這樣 使得波束圖方向會隨著距離、角度和時間相關的函數(shù)[5]。但是頻控陣雷達和頻率掃描雷達是有一定區(qū)別的，頻率掃描雷達的頻偏在同一時刻附加的，所以相同時刻頻率掃描雷達的頻偏是相同的，而頻控陣是在同一時刻附加不同的頻偏[6]。除此之外，頻控陣雷達的頻偏是在發(fā)射信號的時候附加的，而不是陣列本身發(fā)射的多頻率信號。頻控陣發(fā)射的正交信號本身與相控陣是一類相參信號，只是經(jīng)過附加的頻偏控制使得發(fā)射的信號頻率具有差異。

3 頻控陣未來的應用方向

因為頻控陣獨特的優(yōu)勢，波束表現(xiàn)為遠場目標的時間、距離和角度的函數(shù)，這一特性是傳統(tǒng)相控陣雷達所不具有的，所以在很多的領域頻控陣都有著非常廣泛的應用。

（1）遠場目標的距離 -方位角二維聯(lián)合估計。傳統(tǒng)相控陣的波束方向與遠場目標的方位角有關，頻控陣的波束方向圖與遠場目標的距離和方位角有關，所以頻控陣在遠場目標的距離與方位角二維聯(lián)合估計領域有很大的作用。從目前研究情況來看，這種應用方向已經(jīng)成為了現(xiàn)實，有多篇研究文獻和算法已經(jīng)完成了對遠場目標的距離和方位角估計，并且很多學者在對這方面的研究進行不斷深入以及對相關算法進行深度優(yōu)化。

（2）射頻隱身雷達[4]。如今，雷達電子對抗技術在飛速進步，雷達面臨的環(huán)境越來越惡劣，目前，無源探測技術的各種反雷達措施讓雷達的工作環(huán)境受到了嚴重的威脅。為了提高雷達的抗干擾能力，可以運用雷達的橫截面積縮減技術，也可以使用射頻隱身技術?；陬l控陣的射頻隱身雷達可以提高雷達的突防能力，并且可以提升雷達的生存能力與作戰(zhàn)性能。

（3）新體制聚束合成孔徑雷達成像應用[7]。頻控陣除了可以估計遠場目標的距離和角度外，與傳統(tǒng)相控陣的區(qū)別還有一點，即頻控陣發(fā)射波束具有距離依賴性，能夠對遠場目標保持更長的掃描時間，同時對于空間掃描的頻率也更高，所以通過頻控陣聚束合成孔徑雷達，能夠在傳統(tǒng)相控陣聚束合成孔徑雷達的基礎上，具有更大的方位側向帶寬和更高的合成孔徑雷達圖像信噪比。

（4）前視探測和成像應用[8]。傳統(tǒng)的相控陣存在方位向圖像左右對稱模糊問題，因此，當下基于相控陣的前視雷達探測不是很完善。當基于相控陣的前視雷達需要進行雜波抑制預處理，在距離模糊時，目前的雜波抑制方法會失效?；陬l控陣的前視雷達可以很好地克服這些問題，頻控陣波束的距離依賴性和主瓣走動特性，可以在一定程度上解決距離模糊問題。

4 結束語

本文對頻控陣技術的概念和技術特點進行了概述，并且分析了頻控陣雷達在遠場目標的距離 -方位角二維聯(lián)合估計、新體制聚束合成孔徑雷達成像應用、前視探測和成像應用和射頻隱身雷達等方面的應用前景。頻控陣雷達作為相控陣雷達的擴展，不僅擁有相控陣雷達的優(yōu)勢，并且還對相控陣雷達進行了升級，能夠使得雷達波束指向具有距離依賴性。目前，頻控陣雷達依然存在一定的問題，但是隨著越來越多的關注和持續(xù)投入研究，這些技術問題將會被逐漸解決，將具有廣闊的技術前景和運用遠景。