机载火控雷达的发展设想(数字有源阵华丽出场)

我对超大的"有容乃大"的理解还不够。眼见少数ID祸乱版面讨论气氛，明目张胆引导于我军政建设不利舆论，技术引用错误，等等现象，使用带有攻击性的言语予以回复，第二次被警告。为了平复自己内心对版面建设理解不到位所引发的小激动，再写一篇硬一点的技术帖，以飨读者。

机载火控雷达在本版引发了很多脱离实际的所谓讨论，其中不乏错误概念的散播。本文为避免概念阐述错误，相关术语尽量采用完整汉语表述，并声明本文使用的数据全部不是真实装备的参数，且往往为了简化计算而采用一些不可能存在于实际装备的数据。数据虽然是虚构的，但用到的理论是尽量保证合情合理的，只要带入实际装备的真实参数就可以直接获得接近真实的指标。

1，作战对象及环境
独立的机载火控雷达，需要独立完成对目标空域的态势感知，获得该空域内的 环境 敌我信息。机载雷达，无外乎探测空中飞行的飞机 导弹 飞鸟 云雨 等飞行物，探测地面 海面 的地海表面位置 人员 车辆 舰船 的存在与外形参数。对于空中区域，由于自然存在物少，雷达回波往往来自于感兴趣的目标的反射，回波很干净，处理难度小，可用到的处理方式多。而对地面海面或者低空进行探测，回波绝大部分来自于地表 树木花草 建筑物 海水的反射，感兴趣的目标的反射是很弱且被淹没其中的，能够用到的处理方式受限严重。

所以设计一个机载火控雷达之前，必先明确是用来做什么的，是否仅仅用于对空截击还是同时需要对地对海打击及面临低空威胁。由于地海杂波干扰的存在，二者设计是完全不同的。当然，作为现代火控雷达，往往强调多功能，所以设计时需要考虑最恶劣的作战环境。其中限制很大的就是地面海面及低空探测，满足这些探测的硬软件条件在对中高空也是适用的，即使有不足，影响也很小。
对付地面海面低空目标，首先在天线设计上需要考虑垂直极化(面杂波少)，低副瓣(进一步减小低仰角反射及其多路径回波干扰)。这些目标的速度往往很低，甚至静止，除了常用的多普勒滤波抑制地面 海面 树木的反射外，宽带合成孔径成像也是可行的信号处理方式。
现代电子战主动式干扰技术发展也快，大范围频率捷变也是抗主动干扰的有效方法之一。由此派生的先进机载火控雷达几乎用尽了x波段的频率资源，甚至延伸至c或ku波段(也有单纯的c波段机载雷达，较少见)。

2，时间资源
由于预设独立遂行作战任务，雷达应独立完成空域搜索及火力引导。假定10G频点，阵面对应1米尺寸，波束宽度约为 57乘以波长除以口径 为一点几度，为了低副瓣加权而展宽到两度，采用平均角度间隔分区扫描，在水平纬度上扫描九十度需要四十五个波束位置。假定俯仰扫描二十度，共十层，总波束数目四百五十个。假定100kHz高重频脉冲多普勒发射波形，1000脉冲积累，探距150千米，每波位耗时为百分之一秒，全空域耗时四点五秒至五秒。多普勒滤波存在盲速，使用互质滤波器设计重频再扫一圈，十秒后可认为完成全空域探测。
这个重频的合理性: 假定两架飞机对飞，均为1.5马赫，相对速度3马赫1000m/s，多普勒频移2*v/lamda=67kHz，留点余量选100kHz是合理的。
至于积累脉冲数，是前两天在某个帖子瞅到的数字，我取了个整。

3，攻击
五秒扫一圈，对机械转动部件来说应该是合理需求。现代雷达采用单脉冲测角，需要进行攻击时盯住单个目标不是难事，但机械结构无法进行波束快速转向，面对敌方一个长僚机配合就歇菜了，故不采用机械扫描体制，用电扫。如果采用波导缝隙一维频扫，在另一维上还是有机械转动，不合适，且频率限制大，抗主动干扰能力弱。故必须二维电扫。有源无源皆可。

4，好像该4了，手机不方便回看，多目标及低慢小威胁
由于当代战斗机 导弹都向隐身化设计，雷达为了保持对该类目标的探测能力，应增强自己的能量积累。反隐身没有什么神奇的手段，简单来说就是堆能量: 加峰值功率功率，加时间积累。如果察觉对方有低反射目标，维持脉冲重复周期(保证多普勒滤波不模糊或折叠)及占空比(涉及供电和散热)不变的情况下，只能加脉冲数，比如把一千加到两三千，时间资源消耗相应往上翻。加入对一个隐身飞机进行高更新速率的跟踪及火力引导，对该目标的脉冲数姑且加到两千，跟踪一次耗时百分之二秒，每秒跟踪十次就是零点二秒，只有零点八秒可用于维持其它区域的探测。对方有两架隐身飞机，则每秒钟有零点四秒用于对付这两个目标; 如果对方再有两架一般飞机，又要分配零点二秒去跟踪，跟踪消耗百分之六十，余下百分之四十进行其余搜索。原来五秒搜完，现在十二点五秒才能警戒一圈，如果对方还有漏网之鱼则是非常危险的。相应的，如果一般目标达到六架或隐身目标增至四架，那根本没有时间去照顾漏网之鱼了，等着挨打。或者，隐身目标厉害一点，比如要四千个脉冲才能维持跟踪，那两个目标就消耗了百分之八十的资源，歇了。
由于隐身目标一般威胁过大，需要重点照顾，在它身上的消耗是必须的，只好在其它方面考虑优化资源分配。考虑这么一个办法: 发射峰值功率提升一倍，发射波束展宽一倍覆盖原来需要两个波束才能覆盖的区域，接受波束数字化分为两套，各自照顾原来两个波束照顾的区域，则探距不变，但时间节省一半。相应的跟踪波束不展宽，则探测信噪比提升，相应最大跟踪距离提高，或者较少脉冲积累以节约时间。
在面对隐身目标威胁时，雷达的一个可行办法如上所述。首先就是功率的问题，要维持重频及占空比不变的情况下(受多普勒信号处理及探测盲区限制)只好提高峰值功率，平均功率相应提升，对硬件的需求提高了。而波束展宽，发射端通过有源无源都可以实现，而接收端必须采用数字化以形成对信噪比无影响的多套波束。



手机打字，断断续续打了一下午，已经忘了条理。

不回答某某雷达是否可以探测几百公里这样的问题，因为毫无讨论价值。我对超大的"有容乃大"的理解还不够。眼见少数ID祸乱版面讨论气氛，明目张胆引导于我军政建设不利舆论，技术引用错误，等等现象，使用带有攻击性的言语予以回复，第二次被警告。为了平复自己内心对版面建设理解不到位所引发的小激动，再写一篇硬一点的技术帖，以飨读者。

机载火控雷达在本版引发了很多脱离实际的所谓讨论，其中不乏错误概念的散播。本文为避免概念阐述错误，相关术语尽量采用完整汉语表述，并声明本文使用的数据全部不是真实装备的参数，且往往为了简化计算而采用一些不可能存在于实际装备的数据。数据虽然是虚构的，但用到的理论是尽量保证合情合理的，只要带入实际装备的真实参数就可以直接获得接近真实的指标。

1，作战对象及环境
独立的机载火控雷达，需要独立完成对目标空域的态势感知，获得该空域内的 环境 敌我信息。机载雷达，无外乎探测空中飞行的飞机 导弹 飞鸟 云雨 等飞行物，探测地面 海面 的地海表面位置 人员 车辆 舰船 的存在与外形参数。对于空中区域，由于自然存在物少，雷达回波往往来自于感兴趣的目标的反射，回波很干净，处理难度小，可用到的处理方式多。而对地面海面或者低空进行探测，回波绝大部分来自于地表 树木花草 建筑物 海水的反射，感兴趣的目标的反射是很弱且被淹没其中的，能够用到的处理方式受限严重。

所以设计一个机载火控雷达之前，必先明确是用来做什么的，是否仅仅用于对空截击还是同时需要对地对海打击及面临低空威胁。由于地海杂波干扰的存在，二者设计是完全不同的。当然，作为现代火控雷达，往往强调多功能，所以设计时需要考虑最恶劣的作战环境。其中限制很大的就是地面海面及低空探测，满足这些探测的硬软件条件在对中高空也是适用的，即使有不足，影响也很小。
对付地面海面低空目标，首先在天线设计上需要考虑垂直极化(面杂波少)，低副瓣(进一步减小低仰角反射及其多路径回波干扰)。这些目标的速度往往很低，甚至静止，除了常用的多普勒滤波抑制地面 海面 树木的反射外，宽带合成孔径成像也是可行的信号处理方式。
现代电子战主动式干扰技术发展也快，大范围频率捷变也是抗主动干扰的有效方法之一。由此派生的先进机载火控雷达几乎用尽了x波段的频率资源，甚至延伸至c或ku波段(也有单纯的c波段机载雷达，较少见)。

2，时间资源
由于预设独立遂行作战任务，雷达应独立完成空域搜索及火力引导。假定10G频点，阵面对应1米尺寸，波束宽度约为 57乘以波长除以口径 为一点几度，为了低副瓣加权而展宽到两度，采用平均角度间隔分区扫描，在水平纬度上扫描九十度需要四十五个波束位置。假定俯仰扫描二十度，共十层，总波束数目四百五十个。假定100kHz高重频脉冲多普勒发射波形，1000脉冲积累，探距150千米，每波位耗时为百分之一秒，全空域耗时四点五秒至五秒。多普勒滤波存在盲速，使用互质滤波器设计重频再扫一圈，十秒后可认为完成全空域探测。
这个重频的合理性: 假定两架飞机对飞，均为1.5马赫，相对速度3马赫1000m/s，多普勒频移2*v/lamda=67kHz，留点余量选100kHz是合理的。
至于积累脉冲数，是前两天在某个帖子瞅到的数字，我取了个整。

3，攻击
五秒扫一圈，对机械转动部件来说应该是合理需求。现代雷达采用单脉冲测角，需要进行攻击时盯住单个目标不是难事，但机械结构无法进行波束快速转向，面对敌方一个长僚机配合就歇菜了，故不采用机械扫描体制，用电扫。如果采用波导缝隙一维频扫，在另一维上还是有机械转动，不合适，且频率限制大，抗主动干扰能力弱。故必须二维电扫。有源无源皆可。

4，好像该4了，手机不方便回看，多目标及低慢小威胁
由于当代战斗机 导弹都向隐身化设计，雷达为了保持对该类目标的探测能力，应增强自己的能量积累。反隐身没有什么神奇的手段，简单来说就是堆能量: 加峰值功率功率，加时间积累。如果察觉对方有低反射目标，维持脉冲重复周期(保证多普勒滤波不模糊或折叠)及占空比(涉及供电和散热)不变的情况下，只能加脉冲数，比如把一千加到两三千，时间资源消耗相应往上翻。加入对一个隐身飞机进行高更新速率的跟踪及火力引导，对该目标的脉冲数姑且加到两千，跟踪一次耗时百分之二秒，每秒跟踪十次就是零点二秒，只有零点八秒可用于维持其它区域的探测。对方有两架隐身飞机，则每秒钟有零点四秒用于对付这两个目标; 如果对方再有两架一般飞机，又要分配零点二秒去跟踪，跟踪消耗百分之六十，余下百分之四十进行其余搜索。原来五秒搜完，现在十二点五秒才能警戒一圈，如果对方还有漏网之鱼则是非常危险的。相应的，如果一般目标达到六架或隐身目标增至四架，那根本没有时间去照顾漏网之鱼了，等着挨打。或者，隐身目标厉害一点，比如要四千个脉冲才能维持跟踪，那两个目标就消耗了百分之八十的资源，歇了。
由于隐身目标一般威胁过大，需要重点照顾，在它身上的消耗是必须的，只好在其它方面考虑优化资源分配。考虑这么一个办法: 发射峰值功率提升一倍，发射波束展宽一倍覆盖原来需要两个波束才能覆盖的区域，接受波束数字化分为两套，各自照顾原来两个波束照顾的区域，则探距不变，但时间节省一半。相应的跟踪波束不展宽，则探测信噪比提升，相应最大跟踪距离提高，或者较少脉冲积累以节约时间。
在面对隐身目标威胁时，雷达的一个可行办法如上所述。首先就是功率的问题，要维持重频及占空比不变的情况下(受多普勒信号处理及探测盲区限制)只好提高峰值功率，平均功率相应提升，对硬件的需求提高了。而波束展宽，发射端通过有源无源都可以实现，而接收端必须采用数字化以形成对信噪比无影响的多套波束。



手机打字，断断续续打了一下午，已经忘了条理。

不回答某某雷达是否可以探测几百公里这样的问题，因为毫无讨论价值。