廣義上來講,相控陣雷達就是許多小型傳統(tǒng)雷達的“集合體”,里面每一個小型傳統(tǒng)雷達就是一個“陣元”。
我們可以將它比作“蜻蜓之眼”。眾所周知,蜻蜓的眼睛是復(fù)眼,每個復(fù)眼由很多個小眼組成,每個小眼都能完整成像。這就使蜻蜓的眼睛比人眼能看到的范圍大了許多,從而為自身提供更廣闊的眼界。
與之相似,相控陣雷達的天線陣面也是由很多個發(fā)射單元和接收單元組成的,很多個小雷達“綁”在一起,構(gòu)成陣列天線。同時,與傳統(tǒng)機械雷達依靠天線面上的機械轉(zhuǎn)動進行掃描不同,相控陣雷達可以發(fā)射出很多電滋波束,邊掃描邊跟蹤,故而具有了許多機械雷達無可比擬的優(yōu)越性能。
第一,目標容量大。相控陣雷達具有掃描靈活、快速等特點,可以“眼觀八方”,同時捕捉到多批目標,敵方在其“火眼金睛”下很難遁形,其可控制多枚導(dǎo)彈對多個目標進行打擊。第二,功能多、機動性強。相控陣雷達能同時發(fā)射并形成多個獨立控制的電磁波束,分別完成搜索、探測和制導(dǎo)導(dǎo)彈等功能。一部相控陣雷達就能完成多部專用機械雷達的工作,大大提升了系統(tǒng)的機動能力。第三,指向靈活、數(shù)據(jù)率高。相控陣雷達天線一般無須做指針式圓周轉(zhuǎn)動,擺脫了傳統(tǒng)意義的天線掃描方式。用電子控制的掃描方式使其電磁波束指向靈活,大大縮短了對目標信號檢測、接收、信息傳遞等所需的時間,因此具有更高的數(shù)據(jù)率。第四,抗干擾能力強。相控陣雷達發(fā)射單元多,發(fā)射功率高,能夠合理地管理能量,根據(jù)方向的不同分配不同的能量并進行發(fā)射,易于對抗各種干擾。第五,可靠性高。相控陣雷達的陣列組較多,即使有少量組件失效,也能正常工作。
當然,相控陣雷達也有一些缺點。一方面,相控陣雷達造價昂貴,典型的相控陣雷達造價是普通雷達的10倍左右;另一方面,相控陣雷達掃描范圍有限,如果要做到360度全范圍掃描,需要幾部相控陣雷達才能實現(xiàn)。
目前,多功能相控陣雷達已廣泛應(yīng)用于機載系統(tǒng)、艦載系統(tǒng)和地面遠程預(yù)警系統(tǒng)等。
就像從“功能手機”到“智能手機”的跨越,相控陣雷達也實現(xiàn)了從無源相控陣雷達到有源相控陣雷達的升級。
二戰(zhàn)時期,最初的相控陣雷達誕生,笨重又復(fù)雜,未能發(fā)揮出其優(yōu)越性能。
20世紀70年代初,無源相控陣雷達誕生,其發(fā)展進入了高潮。美國和蘇聯(lián)相繼研制和裝備了多部地面無源相控陣雷達,多用于彈道導(dǎo)彈防御、外空目標監(jiān)測及衛(wèi)星觀測。
從20世紀70年代開始,隨著人們對相控陣雷達技術(shù)的不斷研發(fā),相控陣雷達得到更廣泛的應(yīng)用。之后,相控陣雷達的發(fā)展突飛猛進,并漸漸地開始從無源相控陣雷達走向有源相控陣雷達。
從外表上看,有源相控陣雷達和無源相控陣雷達并沒有太大的區(qū)別,都由很多小單元組成,每一個小單元也都能通過電磁干涉來控制電磁波束的方向,高速掃描目標區(qū)域。但從“無源”到“有源”,有源相控陣雷達的優(yōu)勢顯而易見。
首先,性能進化。無源相控陣雷達只有一個發(fā)射器和接收器,列陣單元不能獨立發(fā)射信號,只能通過迅速轉(zhuǎn)移電磁波束掃描目標,而且精度較差。如果發(fā)射和接收環(huán)節(jié)出了問題,整部雷達就不能使用。而有源相控陣雷達則是每個發(fā)射器都安裝了發(fā)射和接收的組件,整部雷達可以擁有成千上萬個這樣的發(fā)射器,就算其中有些發(fā)射器壞了,也不會影響其他發(fā)射器的正常運行。同時,有源相控陣雷達的每個天線元件發(fā)射和接收信號都有單獨的控制開關(guān),當工作任務(wù)量不大的時候,可以只啟動部分天線元件,從而降低雷達功耗。
其次,戰(zhàn)略威懾性強。無源相控陣雷達工作時必須啟動所有的天線元件,系統(tǒng)功耗相對較高;信息處理能力相對較弱,一般只能在同一時間執(zhí)行單一任務(wù)。有源相控陣雷達的組件既能獨立發(fā)射電磁波束,也能接收返回的電磁波束信號,大幅提高了掃描速度。除了傳統(tǒng)的搜索等功能,有源相控陣雷達還具有更加強大的跟蹤目標能力,可以同時跟蹤多個方向的多個目標,具有進行電子對抗干擾和遠程通信等功能。
有源相控陣雷達在技術(shù)層面上比無源相控陣雷達更加先進,在提高掃描精度和壓縮雷達體積等方面,都具有無可比擬的優(yōu)勢。
(節(jié)選自《解放軍報》2023年12月8日,有刪改)
[導(dǎo)讀]
你能分析一下第二段的作用嗎?