有谁知道052C上用的雷达是PESA还是AESA啊……

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/28 23:12:27
反正宙斯盾上用的好像是PESA,要是052C用的是AESA不就超过宙斯盾啦……反正宙斯盾上用的好像是PESA,要是052C用的是AESA不就超过宙斯盾啦……
七十年代的计术。超过了又怎样?
原帖由 fr6zp 于 2008-5-3 09:51 发表
七十年代的计术。超过了又怎样?

好歹是自己造出来了……

再问一个,同类型的东西毛子有吗……
[ZT]水黄水蓝江南专家翻译的文章:
现代化的战争进行的就是高科技的战争,强调速度先发制人,让敌人措手不及,甚至无力还击。今天,材料工艺的进步也代表该国军事科技的是否领先,高科技武器的定义,举凡隐身、精准、先视〈先发现〉、快速、轻巧、威力等综合性能是否先进。
AESA〈Active Electr0nically-Scanned Array〉主动电子扫瞄相控阵列雷达是21世纪主流的军事雷达,全世界第一种实用化AESA相控阵列雷达是AN/SPY-1神盾舰雷达系统,AN/SPY-1系统拥有强大远距侦蒐与快速射控能力,他是专为美军新一代神盾舰载作战系统发展而来的“平板雷达”。
AESA主动电子扫瞄相控阵列雷达,就是一般所称的「相列雷达/相阵控雷达」,美军神盾舰系统就是由AESA+C4指挥、管制〈武器〉、通讯、计算机等整合而成的高效能『海上武器载台』。AESA相阵控雷达最初由美国无线电公司(RCA)研发制造出来,后来该公司由于经营不善被通用航天公司(GE Aer0space)购并成为其集团下之雷达电子部门但往后GE Aer0space又将该部门卖给 洛克希得.马丁公司(L0ckheed Martin)(美国最大的军火供应商),因此SPY-1相控阵列雷达现在是“洛马”的专利技术,如今AESA相控阵列雷达在“洛马”公司的后续改进上,已开发出战机、飞弹、防空等专用的缩小化AESA相控阵列雷达,甚至外销提供全球各神盾舰、各式防空飞弹所需要的雷达〈神盾系统是美国雷神公司的产品〉。
传统雷达介绍在一般人的印象中,旧式雷达就是一个架在旋转基座上的抛物面天线,不停地转动著以搜索四面八方;而AN/SPY-1相位阵列雷达的天线从外观上看,却只是固定在上层结构或桅杆结构表面的大板子。旧式传统的旋转天线雷达必须靠著旋转才能涵盖所有方位,要持续追踪同一个目标时,要等天线完成一个360度旋转周期回到原先位置时才能作目标资料的更新,等到获得足够的资料时,敌方飞弹早已经兵临城下,拦截时间所剩无几,这种力不从心的情况在面对各式新一代高速先进超音速反舰飞弹时,PLA舰队损失会更加惨重;而如果飞弹或战机进行高机动闪避,由机械带动来改变方位的旧式雷达天线很可能会跟不上目标方位变化,难以有效追踪进而被偷袭成功。
传统雷达的雷达波都有一个受限制的波束角,因此雷达波会形成一个扇形查找断层网,距离越远则雷达波对应的弧长越大,换言之,单位面积对应到的能量也随距离拉长而越来越低(雷达波强度随距离的平方成反比),分辨率与反应度自然无法令人满意;加上旧式长程雷达都会使用较长的波长以传递较长的距离,而波长越长分辨率就越低,更使这个问题恶化。例如;传统雷达在搜索第二代掠海反舰飞弹这类低体积讯号的目标时,传统长程搜索雷达即便在目标进入搜索范围后,通常还是得旋转几圈后,才能累积足够的回波讯号来确认目标。
为了弥补这个弱点,这类长程搜索雷达只好将雷达旋转速度降低(往往需要十秒钟以上才能回转一圈),让天线在同一个位置上停留更久,以接收更多各方位的脉冲讯号,然而这样又会使目标更新速率恶化。至于用来描绘目标轨迹的追踪雷达〈照明雷达〉则拥有较快的天线转速(例如每秒转一周)以及较短的波长,尽量缩短目标更新时间,但也使得天线较难持续接收同一目标传回的讯号,侦测距离大幅缩短。因此,长距离侦测以及精确追踪对传统旋转雷达而言,是鱼与熊掌不可兼得的。AESA相位阵列雷达简介相位阵列雷达的固定式平板天在线装有上千个小型天线单元(又称移相器,Phase Shifter),每个天线都可控制雷达波的相位(发射的先后),各天线单元发射的电磁波以干涉阵列原理合成接近笔直的雷达波束,旁波瓣与波束角都远比传统雷达小,主波瓣则由于建设性干涉而得以强化,故分辨率大为提升;至于波束方位的控制则是依照“海更士”波前原理,透过移向器之间的相位差来完成。
由于移相器的电磁波“相位”改变系由电子“阵列”控制方式进行,相位阵列雷达可在微秒内完成波束指向的改变,因此在极短的时间内就能将天线对应到的搜索空域扫瞄完毕,故能提供极高的目标更新速率。由于波束分辨率高、扫瞄速率极快,目标只要一出现在相位阵列雷达的搜索范围内,大概都能立即被AESA有效搜获(除非是特别小的目标),目标也很难藉由高机动闪躲摆脱追踪,因为飞得再快也比不过天线单元改变相位的速度;而凭借著强大的波束,相位阵列雷达也较不容易遭受电子干扰反制。AESA发现可疑目标后,相位阵列雷达波立刻能在极短时间内朝目标方位进行密集扫瞄,精确地追踪目标航迹,所以能同时达到优秀的搜索与追踪功能;而如果使用波长较短、精确度高的C或X波段,还能直接引导担任武器射控的功能(不过由于短波长电磁波在大气中耗损较快,故搜索距离会有所牺牲)。
总之,AESA相位阵列雷达的多功能性、反应速度、多目标追踪/搜索能力、分辨率、电子反反制能力等都远优于传统雷达,所以现代化的精锐武器系统〈战机、飞弹、防空、空警、军舰〉都以相位阵列的“平板雷达”为标准配备。
AESA相列雷达的天线阵列上的移相器仅负责控制雷达波的相位,本身并不会制造雷达波,而是由天线阵列后方的集中式发射机提供,并透过导波管将电磁波传至天线阵列;而这种模式的相位阵列雷达被称为「被动式相阵控」,较早出现的舰载相位阵列雷达都采用此种设计。简单地说,被动相位阵列雷达的天线象是一个「电磁透镜」,将发射机制造的雷达波以各种不同方向射出去并接收回波,故雷达波的波形、振幅、频率完全取决于发射机。
另外,由于每面相位阵列天线仅由一部发射机提供射频能量,所以在同一时间只会产生一道波束;换而言之,一面被动相位阵列雷达天线不可能在同一时间点进行好几项不同的工作(例如同时照射数个目标或同时进行搜索与追踪工作),只是因为这道波束的方向切换迅速,能在极短时间内改变相位完成空域扫瞄,并轮流「照顾」各个正在进行的目标精确追踪或飞弹中途导引程序,才获得优于传统雷达的目标更新速率与多目标追踪能力,这与CPU藉由分时多工技术在极短时间内轮流执行多个Pr0cess是类似的。为了节省成本,被动相位阵列雷达系统往往是多面天线共享一部发射机,所以共享发射机的天线的波束能量强弱都是相同的。至于较晚开发的「主动式相阵控」相位阵列雷达则是每个小型天线单元本身就同时负责电磁波的制造、接收与相位控制,这才算是真正掌握相位阵列雷达的精髓。他的杰出性能如下:
1.AESA相列雷达能在极短时间内完成监视空域内的扫瞄,目标更新速率极快,拥有极佳的多目标搜索/追踪能力。
2.AESA波束指向的改变相当灵敏快速,而且当目标反射信号的相位角出现变化时雷达便能立刻得知,并在瞬间改变波束指向,从而继续将目标锁定于波束范围内,因此目标就算高速运动且采取剧烈闪避也很难摆脱。
3.AESA相阵控雷达能够同时追踪大量目标,并以分时的方式同时支持发射后的防空飞弹进行中途导引。AESA反应时间快,能取得目标精确位置,舰上照明雷达只需根据这些参数便能在一开始就进入飞弹导控程序,直接朝目标发射照明波束,引导飞弹攻击目标。
4.能根据所搜获的目标,决定是否需要进行追踪,并消除背景杂波,提高低空目标侦测能力。当AESA测得目标的距离、高度、速度和方向等资料之后,经过神盾系统的计算机处理之后,适合的防御性反应措施便会自动选择出来,接下来就由神盾系统操控舰上武器与射控雷达进行接战。
5.AESA相列雷达在恶劣的天候追踪目标与进行电子反反制(ECCM)。根据测试证明,敌方的干扰信号无法进入雷达的侧波瓣;就算敌方干扰系统能有效地对付AESA相列雷达的雷达狭波束,可是其它的波束仍能正常作,因此在雷达显示幕上只能看到一条单线干扰闪光带,但是干扰波束周围的一切东西都能清晰地看到。此时,AESA相列雷达可用最大功率发射出一连串强力波束,使其烧穿(Burn-Thr0ugh)干扰波而抵达目标,继续正常运作。由于AESA相列雷达的功率强大,敌方的干扰电磁波通常是奈何不了它的。
6.AESA相列雷达能同时追踪大量目标,但是同时发射飞弹交战的目标数目仍取决于照明雷达数量的多寡。不过在防空飞弹进入终端导引阶段时,AESA相列雷达系统还是能将目标资料提供给照明雷达,协助其导引各式飞弹追击目标。AESA相列雷达的高功率特性虽然使其拥有一流的性能,但也使其比较容易被敌方电子支持系统侦知而暴露己方位置,甚至遭受敌方反辐射飞弹的攻击,因此在某些场合例如遭到攻击时会采取雷达静默措施。
7.AESA相列雷达关闭后能有效防御反辐射飞弹攻击,AESA雷达波束可在不到一秒的时间内从空中完全消失;当威胁消失而重新启动雷达时,首批讯号将于一秒之后传回;接著计算机根据原来的讯号档案,迅速扫瞄85公里外的海平面,以重新寻找所有的水面敌军目标,然后再对整个半球体空间实施过滤,在18秒内过滤完所有的目标,据以修正原有的档案,20秒之后恢复所有战术画面与正常功能。
8.最新的AESA能应付陆地上复杂地形造成的回波干扰、低空陆上目标的侦测、强烈电子反制环境下的操作等能力,过滤海面杂波、侦测掠海反舰飞弹的能力,通讯连结信号处理能力以及计算机的运算速度提升数倍,负责的战术运算工作。美军AESA神盾系统军舰采用四面平板状固定式相位阵列天线,每面天线涵盖90度方位角搜索照射,因此采用四面就能涵盖所有的空间方位角;其天线形状为八边形,长、宽都是3.65公尺,每面天线拥有4350个小型天线单元,并与神盾系统的C4计算机连接。计算机负责控制平板天在线小型天线单元阵列的雷达波束功率、指向与战术任务判断等。纯就AESA相位阵列雷达的性能而言,SPY-1这类采用四面固定式阵列天线能无时无刻涵盖所有方位角。另外由于没有传动部分,容易保养维修,在外型上也只是一块装在舰体上层结构的板子,外观简洁风阻小,对于增加搜索可靠度、减少舰体突出物以增加匿踪能力等,都有很大的助益
舰载相控阵雷达
从美国海军的宙斯盾系统开始,大型平面阵列雷达装舰已有数十年,现在欧洲也正在进行多个类似项目。由此,许多防务分析家都认为这样的雷达系统已经不仅仅是海军的标准,而且也在不同的军事领域中成为标准。
但观察家和纳税人经常有这样一个共同的问题:既然传统的机械旋转雷达已经在半个多世纪的应用中满足了军事需要,我们为什么还要如履薄冰地去采用如此昂贵的小发明?对此有必要对过去、现在和未来的PAR系统进行“零距离接触”。 技术概论对现代舰载防空系统(AAW)的最苛刻的要求是成功对抗饱和攻击。这种攻击可能来自于大批多方位的飞机和反舰导弹,其数量和能力将对防御方形成压制性优势。
如果AAW系统对这样的每个目标都要成功防御的话,就要求其具有精确跟踪每个目标的能力,以保证舰载作战系统获得有用的火控数据。传统的机械扫描两坐标或三坐标雷达采用相关连续回波来进行每个目标的跟踪,这种功能常被称为“边扫描边跟踪”(Track-While-Scan,TWS),只要系统的计算能力足够的话,就可以用于同时跟踪多目标。显而易见,雷达的旋转速率越高,每个被跟踪目标的数据特征就越容易分辨。
对于机械扫描雷达,天线转速和目标数据更新率(常被称为“数据率”)是一致的。但防空武器控制用的数据质量所要求的数据率往往远高于传统的机械扫描雷达的转速。如果数据率不提高,对高速或高机动目标将无能为力。明显的对策就是提高天线转速。
对于脉冲和脉冲多普勒雷达(大多数机械扫描雷达系统都是),对远距离目标的探测是和从目标反射回接收机的总的电磁能量直接相关的(即:和发射机的脉冲频率以及目标在发射波束的主波束中的存在时间成比例)。当天线转速提高后,接收机就没有足够的时间来得到足够的反射信号强度。因此,目标探测距离也将大打折扣,特别是对那些雷达反射面积较小的或处于海杂波干扰中的目标。这使得AAW系统的设计者们不得不面对两难选择:要么探测距离小,要么火控质量差。能被当时大多数舰船所接受的方案就是另外装备用于目标跟踪的雷达。
这样就明确了不同的任务:搜索雷达完成初始目标探测和粗略跟踪,把数据传送给跟踪雷达,后者完成精确跟踪和火控,也常作为雷达制导武器的照射器。但这种能够成功对付单个目标的方案在对付饱和攻击时显得先天不足。由于同时对付目标的最大数量和跟踪、照射雷达的数量相当,而这些雷达装舰的数量极为有限(典型的配备是驱护舰2个,巡洋舰4个),因此同时发起的多次攻击将很容易使舰艇防御处于下风。很明显,合理的方案应能够同时为对付大批目标提供高质量的目标跟踪数据(足够满足武器制导需要),而且不牺牲远距离探测能力。
这样的要求在本质上需要打破机械扫描的桎梏。高数据率意味着雷达波束必须瞬时地在不同的目标间切换,以利于快速更新目标状态,这对机械天线几乎是不可能的。反之,如果天线是由多个独立发射机按照规定的间隔排列组成,那就为雷达波束的管理提供了可能性。
要理解这一点,必须涉及一些简单的电磁物理学。假设,我们有一个由规则排列的发射机组成的平面雷达天线,所有发射机发射同样的信号;每个发射机的信号都是典型的正弦波形,有一个最大和最小的幅值。由于发射机单元是紧挨着的,在它们发射的波束之间形成很强的干涉。在我们的假设中,这样的干涉是有意形成的,也是我们所希望的。
根据干涉原理,当多个紧密排列的辐射单元的电磁波以某个相位同时达到空间某点时,电磁能量将达到最大值。这些“脉冲干涉”点集中起来就形成了一个空间平面,发射脉冲的主瓣(即雷达主波束)的矢量轴垂直于这个电磁场平面。
现在,当所有的发射单元设定同一相位(就像机械扫描天线一样),这个电磁场平面就平行于天线,而主瓣则形成向前的凝视。通过切换发射顺序(调整每个发射单元的电磁脉冲的相对相位,如使某些发射机的脉冲略微超前于其他),可以使电磁场平面旋转,主瓣也随之进动,直到天线的最大扫描极限。由于是电子而非机械的,因此主波瓣的操纵几乎是瞬时的,这样就满足了目标间快速切换的要求。
开始时在三坐标雷达上应用了这个原理,其天线是有许多水平槽形波导组成,每个波导都有独立的发射单元。通过调整每个波导的射频脉冲相位,波束在垂向进行扫描,提供多目标的高度数据,但水平扫描仍通过天线的机械旋转进行。采用这种技术的雷达包括E-3预警机的APY-1/3雷达,70~80年代装备美国海军舰船的大多数三坐标对空搜索雷达(最著名的就是SPS-48系列)以及大部分的现代对空警戒雷达。由于当时小型独立发射机的高成本和技术上的不成熟性,因此这种一维相扫只是作为过渡的技术手段。
但随着这种发射机成本的快速下降使得在天线上同时安装水平和垂向单元成为可能,这就意味着雷达波束可以同时在两轴上扫描,因此不必要同时进行机械旋转。电扫阵列的优势不仅仅在于提供足够远的大批目标的高数据率,而且由于波束的近实时变向能力使一套系统就可以同时完成多种任务,包括远程对空警戒、对不明目标的低速率跟踪、对敌方目标的高速率跟踪和目标照射。如前所述,这些功能在以前必须由一些不同的机械扫描雷达无缝地共同工作才能达到,而很明显舰船尺度限制了装备的传感器的数量,因此,这种功能的合并对于规定尺度的舰船而言是至关重要的。
当机械扫描的雷达系统探测到一个潜在的目标时,一般会等待下一次搜索的回波,通过关联两次回波,就可以得到方位和速度信息,然后再开始新的一轮跟踪。受扫描速率的限制(一般远程警戒雷达都不会太快),在对抗入侵的敌机或武器时会浪费宝贵的时间;而且,不管是什么原因导致了一个或多个回波的丢失(如:目标飞机临时降到了地平线以下或在岛屿山脉后消失了几秒钟),雷达一般都无法保持跟踪,只能以同样的固有延迟从头来过(许多雷达采用“跟踪记忆”功能来解决这个问题,有时当丢失跟踪后,雷达继续在可能的威胁空域搜索,试图重新捕获目标;但这只在目标重新出现的前提下才有效)。这意味着,敌方的飞机和武器只要时不时地甩掉跟踪(从雷达视线内消失,干扰等),就有很好地接近目标的机会而免遭目标成功地跟踪和防御。
由于相控阵雷达可以连续地向目标发射波束而不用等待下一个周期,因此雷达在探测到目标的同时就能转入跟踪。而且,即使雷达同样遭遇到跟踪丢失的情况,也有足够的能力来对付。例如:主波束可以在威胁消失的方向上保持较长时间(代价是减少在威胁程度小的方向上的扫描时间),当目标最后终于再现时就会被立刻探测到,跟踪也随之开始。所有的机械扫描雷达在生成主波束的同时必然要产生旁瓣,这些旁瓣特别不受欢迎,因为它很容易被敌方的电子侦察设备捕获并成为干扰的对象。
而电扫阵列的旁瓣的信号强度相对较低,因此在一定程度上弥补了弱点。就像大多数的机电设备一样,机械旋转雷达存在振动问题,其运动部分的维护要求也很严格。而电扫阵列没有运动部件,也不受自身振动影响,对船体的运动有固有的稳定补偿能力。机械天线通常需要复杂的多轴稳定系统(本身就是一个需要维护和可靠性较差的部分),而电扫阵列只需要简单地把主波束指向探测方向。
机械扫描雷达系统在设计中总有一些固有的缺点。如果旋转驱动马达失效,雷达就没用了;如果稳定伺服机构失效,跟踪数据质量就得不到保证;如果天线本身弯曲超过一定程度,即使是部分地,雷达也会失效;这样的例子还有很多。电扫雷达就不受子系统失效或破坏的影响(特别是射频脉冲行波管部分)。这也部分源于天线本身的结构模块化和独立发射单元的自由组合性。如果任一发射单元失效,其他的能接管其功能;即使单元阵列的很大一部分遭到破坏(如:遭到反辐射导弹的爆炸破坏),也还能继续降功能使用。机械扫描雷达天线的设计都是基于许多使用假设的,这些假设反过来决定了技术规格。如:雷达将会发射这种频率和功率的脉冲,给定了脉冲重复频率,形成了给定宽度的波束(天线的物理尺寸和形状正好能够满足这些条件),天线只能在给定的几个转速下旋转,等等。
而现在一旦敌人使用了没有预估到的新的干扰技术或采用了不同的技术参数,这时该怎么办?如果陆地或海面杂波比预计的要强烈又怎么办?如果战术环境所要求的数据率超过了“标准”,又该怎么办?如果多年的实际操作表明需要的技术规格不符合现有的硬件,怎么办?发生上述任一问题,都可能导致硬件重新设计和制造。电扫雷达本身也有物理限制,如发射功率、扫描覆盖范围等,但这些限制范围内的操作是相当灵活的。系统的技术参数多半是由控制软件而不是硬件来决定的。
这意味着只需要改变软件代码,硬件功能就可以改进或增强到能适应新的威胁环境。系统的软件驱动的特性也增加了服役期内的战术灵活性。发射波束的精确性使指挥员对整个战术态势了如指掌,比基于不完善智能的糟糕假设要强多了。上述技术说明假设系统包括了很多发射模块但只有一个接收模块,只能形成单一主波束。这样的天线经常被称作被动电扫阵列。下一步改进的技术就是为每个发射单元配备独立的接收单元,这样天线就由成千上万个独立的收-发模块(T/R)组成。这样的系统常被称作主动电扫阵列(AESAs)。
该技术要求很高的电子集成度,这也是很晚才实用的原因之一。而且,伴随着的是额外的成本和复杂度。不同于单个主波束在空间扫描的方式,采用多个T/R可以形成多个独立的主波束,每个可以赋予不同的任务。因此,单个主波束执行不同任务(搜索、跟踪、火控等)的时候只能采用分时的办法,从一个目标切换到另一个;而多波束时可以对某个波束指定功能或者固定到某个指定目标,而其他的功能或目标则由其他的波束完成。这种多功能性也显示了其他的潜在用途。例如,由于可以同时存在多个完全不同特性的信号,雷达天线可以用作强有力的有源干扰设备。另外,每个T/R模块发射的是低能量的电磁脉冲,而波束是由脉冲干涉形成的,因此总的能量消耗较低(相比较被动电扫阵列需要很强大的功率支持),这对于功率有限的平台有着极其重要的意义。Mk-8第二次世界大战末期装备美国海军主力舰,作为主炮火控雷达。S波段,采用42单元的介质阵列天线,方位上靠机械移相器完成相扫,扫描范围±9度,扫描速率10度/秒。
PG-59/Typh0n这种相控阵雷达的第一次试验在1958年开始,当时被看作是美国海军的一次冒险。试验目的是研制一种非常先进的地对空系统,定名为Typh0n。该系统将比现役的Terrier(小斗犬)、Tartar(鞑靼人)和Tal0s(黄铜骑士)等系统拥有显著增强的多目标能力。3T系统虽然在自身技术方面已经相当先进,但其设计从来就没有考虑到要对付苏联海军航空兵大批量的轰炸机和反舰导弹。
计划中的解决方案是研究TVM(Track-Via-Missile)制导体制(很久以后才在陆基的爱国者防空导弹上成功应用),TVM体制下雷达信号被导弹接收,但需要传送给载舰并由舰载高性能计算机进行处理。系统架构应能够满足多任务雷达的要求(包括同时进行火控、多目标末段照射)。因此这个项目被明智地看作是使用多功能相控阵雷达(PAR)的第一次冒险。系统的核心是具有多目标跟踪能力的SPG-59大型电扫跟踪雷达。
与之配套的是一种相当先进的导弹,能够拦截110哩远的高速飞机和导弹。当研发真正开始时,技术障碍也随之显现。当时的科技发展水平还没有达到要求的能力。为了在传统的三坐标雷达上实现高度方向的扫描,准备采用多重平行波导,但制造小型独立的发射单元成本太高,其生产率也太低,难以满足批量生产的需要,而且模块本身饱受可靠性问题的困扰。制造一套即使是单块完整的PAR天线的成本也是高得不可承受。
更糟糕的是,从一个海军工程师的角度来看,系统的功率要求如同梦魇。那时唯一可以满足雷达功率要求的动力只能是核动力,而核动力水面舰船是当时的一大热点,尽管“企业”号航空母舰和唯一的大型巡洋舰“长滩”号已被批准建造,但不菲的价格招致了一场大辩论。综合上述因素,再加上技术研发的困难有增无减,最后在1963年12月该项目被迫下马。主要参数:C波段,天线使用直径6~7米的龙伯透镜,有2000个辐射单元,单元输出功率14Kw,天线重200吨。 SPG-32/SPG-33 SPG-32和SPG-33系统是美国海军在PAR上的又一次试验,在Typh0n项目取消之时起着手研发。
为了避免SPG-59/Typh0n的缺陷和重蹈其宿命的覆辙,一些功能需求被放宽。例如,不要求承担SARH的目标照射功能而使之专注于目标指示,而且额外的搜索功能也由其他机械扫描的雷达系统承担(而SPG-59被定位为舰载的唯一雷达系统)。
同时精确跟踪多目标的要求完全保留,但复杂电子战环境的要求仍使得系统复杂化,这种ECCM功能要求能够对抗当时苏联的各种有源和无源干扰。尽管在十几年内电子元器件的成本显著下降,但总的成本还是相当高。相关的技术也刚步入成熟阶段;晶体管还不能批量生产,使系统不得不大量使用真空管元件。在这样的条件下,系统的研发还是顺利进入了实用阶段,并在“企业”号和“长滩”号上安装。系统能够安装在美国海军仅有的两艘核动力战舰(也是排水量最大的战舰中的两艘)上决不是偶然的。就像之前的SPG-59,这样的系统简直是能量的吞噬者。被动电扫系统对高功率的要求是系统的固有弱点之一,而在这个系统中,真空管阵列也同样要消耗大量的能量。
此外,尽管50年代后期电子元器件逐渐小型化,但天线还是非常庞大和笨重。如果把它们安装到小一些的战舰上必然会引起严重的稳性问题,除非安装位置非常接近水线(那将几乎完全限制其探测范围)。即使在“企业”号上,安装的高度也仅仅刚好超过飞行甲板上舰载机的垂尾高度。
“企业”号上的PAR的作用是提供实时的清晰的空域景象。广域搜索和指定目标跟踪也在功能需求中,但真正达到是在相应的略有差别的两种波束特性的研究之后。这也最终导致了两种异形天线的同时装舰:SPG-32采用宽的矩形天线进行对空搜索;SPG-33采用垂直放置的方形天线进行目标跟踪。同样的安装方式也用于“长滩”号,但增加了向照射雷达传送精跟数据的功能。两艘舰都使用各覆盖90度的四对阵面。
系统服役期内的使用证明这套系统并不完善。即使工作的时候(更何况不常开机),也不能达到预期的战术效果。这主要是大量使用模拟或模数设备造成的,而不全是系统本身基本设计缺陷的后果。而且在这两艘载舰上的额外维护负担的弊病也远超过所带来的战术效果。因此,两舰上的PAR系统都在70年代末80年代初的现代化改装中撤除,改用其它常规雷达。
N0TS为探索性项目,雷声公司1965年开始研制,用作小型舰载武器控制系统的多目标跟踪雷达,未列装。主要参数:X波段,天线直径1.6米,由4638个辐射单元组成,为单脉冲前向馈电,波束宽度1.5度。 FLEXAR(灵活性自适应雷达)用于水面舰艇的中近程导弹和火炮的火力控制系统中,主要完成搜索、跟踪和武器控制等功能。
休斯飞机公司从1981年起作了多次试验,1983年成功地作了鉴定,原定80年代中期交付使用,但至今未见装舰。主要参数:X波段,二维相扫平面阵,天线直径约1米,由2400个辐射单元组成,转速60转/分,能覆盖至天顶,雷达总重约2500千克,可实时自适应地瞬时变换和选择14000种波形,具有ECCM好,多普勒分辨率高和能抗多目标饱和攻击等优点。
FAST(侧波束相控阵转换技术)装备中型舰艇,完成对空搜索、精密跟踪、中段制导和目标照射等功能。由通用电气公司研制,1982年完成样机。主要参数:S、C波段,背靠背双面阵,每一阵面有5376个单元。因只在仰角上相扫,故仅用224个移相器。有8个同时波束,波束宽度1.4×2度,脉冲宽度0.6~200微秒。C波段:6×10英尺,重3500磅(雷达总重18000磅),平均功率10Kw,峰值功率1MW,作用距离143海里;S波段:9×15英尺,重7000磅(雷达总重18000磅),平均功率20Kw,峰值功率2MW,作用距离246海里。该雷达采用了脉冲压缩(搜索)、可变数据率(跟踪)、MTI、FFT和CFAR等技术。
双孔径相控阵透镜雷达装备中型舰艇,提供对空搜索和跟踪。主要参数:S波段,在舰前后成直角配置的背靠背相控阵列形成半球覆盖。每一阵面5000个辐射单元,14×14英尺,最大扫描角±60度,波束宽度1.7×1.7度。峰值功率75Kw,平均功率25kW,分布是固态T/R组件为2个阵面所共用,使生产成本明显降低。另外,还有低旁瓣、功耗小、效率和可靠性高等特点。
SPQ-11(朱迪眼镜蛇)装在0bservati0n Island级测量船后部,用作数据采集和跟踪空间弹道导弹。由雷声公司从1977年开始研制,1981年完成试验和鉴定,1981年底投入使用。为提高数据采集能力,添加了一个X波段的抛物面天线。主要参数:S波段(窄带1215~1250MHz,宽带1175~1375MHz),作用距离1000海里,可同时跟踪100个目标。天线直径约7米,呈八角形,有12288个有源单元,方位可机械转动,峰值功率15.4MW,整个雷达系统约重2500磅。
AAR(有源孔径相控阵雷达)由ITT-吉尔弗兰公司研制,1991年进行试验和鉴定。之后研制了L、S、C、X波段AAR系统。装备新型护卫舰(3500吨左右),能在各种威胁和严重ECM下探测、识别、跟踪不同类型的小目标,而且通过能量管理又可探测远程或隐身目标。主要特点:采用了先进的MMIC、VHSIC、宽带光线馈电网络和光线波束形成与控制技术,特别是MMIC MSAG(自校正门电路)技术,能使T/R组件的功率增加大于30%,噪声系数小于2分贝,制造成本降低50%,寿命周期成本降低约10%,重量和体积减少1/2,可靠性提高7倍,利用率达到100%。
SPY-1/Aegis(宙斯盾)1969年,RCA电子公司(现在属于洛克希德 马丁公司)和美国海军签署了宙斯盾和其核心部件SPY-1雷达系统的研发合同。这套系统和RIM-66标准导弹的最新改型配套使用。在Typh0n研发过程中的教训,以及SCANFAR作为一种新鲜的理念,都使设计者意识到需要大量的努力才能保证系统是一种真正有效的系统而不是“纸老虎”。例如,在设计的开始阶段,重点是主波束和旁瓣控制和操纵的全数字单元的集成以及接收信号的并发处理。这保证了系统工作得能跟宣传的一样好,比它的前辈有高得多的运转率。还有一个同样重要的特性就是天线重量可以大大减轻,也降低了功率要求(后来的实践证明了这是至关重要的)。硬件层和控制软件的相互隔离也简化了以后的系统升级。最重要的是,系统研发中就注意了可维性和可靠性,在很多项目中常常为了保证系统的正常运行时间甚至牺牲了重要性能。
1974年天线样机已经就绪,在试验舰N0rt0n S0und号(AVM-1)的上层建筑上安装了一个单面阵,整套系统的样机,包括一个完整的CIC“盒”、信号处理计算机、显示终端、火控模块、导弹照射器等,也在舰上安装完毕。在1974年到1979-80年间,进行了广泛的测试和试验,以对基本概念进行测试和改进。
试验结果给人留下了深刻的印象。许多现代化电子元件(大规模集成电路)的采用不仅仅保证了系统的性能也大幅提高了可靠性。系统的待机率从来不低于96%,而且操作人员也都只是试验舰上的普通船员,比原来想象的对操作人员的要求来的低。多目标作战能力在1977年底一次证明。当时,试验舰发射了2枚标准-2(RIM-66C)导弹,目标是两架BQM-34型靶机。标准导弹不是全程SARH照射的,而是初始弹道指向空间的预定点,中段依靠弹载惯性制导,并由SPY-1雷达提供目标更新数据。末段SARH照射由一个SPG-62照射器进行,SPG-62通过分时同时引导2枚导弹。结果两个靶机都被摧毁。
在试验的开始阶段,海军内部就有关于如何装备宙斯盾的激烈争论。方案有很多,其一:“DG/Aegis”,要求系统能够大量装备在低价低效的舰船顶部;争论在于强大的战斗系统和有限的载舰火力之间的不匹配;其二:“打击型巡洋舰”,一共16艘大型核动力巡洋舰(可以看作是袖珍型基洛夫),每2艘组成8个所谓的全核动力航母编队。然而,这意味着宙斯盾将只能装备少量舰船,其技术就不能广泛应用。最后被采纳的是一个折衷方案:采用斯普鲁恩斯级驱逐舰的放大型,装备带有标准巡洋舰武备的宙斯盾系统,包括2座双联Mk-26型发射装置(后来被垂直发射装置代替)。
这个方案就是提康德罗加级导弹巡洋舰,首舰于1983年入役。如果把SPY-1脱离宙斯盾系统单独描述的话,感觉是不均衡的。SPY-1采用S波段(一般为3.1-3.5GHz),4个被动电扫阵列天线,每个3.65×3.65米。波束宽度一般为1.7度。最初的实用型SPY-1A(装备了从“提康德罗加”号到“菲律宾海”号)的每个阵面包括了4096个单元,分成32个发射组。每个发射单元由32个平行连接的T型放大器(CFA)馈电,每个CFA的峰值输出功率达132瓦。每个阵面产生的波束都受宙斯盾系统的专门控制。系统(Mk7 M0d3 Baseline1/2型配置)的核心是16台UYK-7型大型机,1台UYK-19型服务器和11台UYK-20微机(都是Unisys的产品)。
计算模块组成一个主处理单元,界面显示采用4台休斯AN/UYA-4型彩显和4台PT-525型小型显示器,总共可以同时显示128个目标轨迹(这是为避免系统过饱和而人为设定的,实际作战使用中还可以提升)。在自动模式下,计算机不仅具有对本舰传感器和武器系统的完全控制权限,而且还可以控制临近舰只的从属于宙斯盾的系统(只要该舰上装备了NTDS或其他兼容的指控系统)。
系统架构和NTDS完全兼容而且可以通过11号和16号(JTIDS)数据链与装备了NTDS的舰只交换数据。SPY-1本身对空搜索距离达175海里,对海/低空达45海里。 SPY-1B的主要改进在于增加了过天顶模式,这样雷达波束就可以指向天顶,用于跟踪那些高空巡航末段几乎垂直俯冲攻击的反舰导弹(如俄罗斯的AS-4和AS-6)。另外,采用了更轻和更紧凑的移相器,减小了雷达系统的体积和重量(从5.44吨降到3.58吨)。这也可以减少阵元的分组以形成更窄的波束。同时宙斯盾系统也得到改进。
更加先进的UYK-43/44型大型机装舰使用,极大地提高了处理能力。更加高效的数字系统的应用也降低了能量的需求,但是,SPY-1的能量消耗还是极其巨大,以至于SPY-1持续开机会导致提康德罗加损失约2000海里的续航力。阿利伯克级宙斯盾驱逐舰的排水量比提康德罗加小,因此装备了经过大量改进的SPY-1D型。把四面阵安装在同一上层建筑上,使电缆长度、体积和重量都大幅降低(每个阵面的重量降到1.91吨);也可以共用一个TWT(在提康德罗加上,两两阵面分别安装在前后上层建筑上,必须由两个TWT分别馈电)。
除了美国军舰外,SPY-1D还装备了日本的DDG-173金刚级防空驱逐舰(在阿利伯克设计基础上作重型化改进)和在建的西班牙的F-100(阿尔瓦罗 德 巴赞级)防空护卫舰。更新的SPY-1F和SPY-1K更轻(阵面尺寸减小,发射单元更少),主要用于出口市场。SPY-1F已经被挪威F-310南森级护卫舰选用,也可用于其他在研的欧洲舰船。
SPY-1K则是一种更紧凑的改型,主要用于新型巡逻护卫舰和导弹艇,这些舰艇将在10-15年内替换世界上沿海型海军的现役大批护卫艇和快速攻击艇。需要注意的是,阵面尺寸的减小也带来了副作用。由于尺寸较大,SPY-1D的探测距离更远。尽管SPY-1F/K和1D一样都有区域防空和点防空能力,但SPY-1F/K就不可能通过修改软件和硬件来防御弹道导弹。
Mars-Passat(天空哨兵)苏联的Mars-Passat雷达的第一次露面是对在建的“巴库”号航空母舰的卫星照片的研判中,当时是80年代早期,这艘基辅级的4号舰正在乌克兰的尼古拉耶夫444船厂建造。
“巴库”号于1982年下水。这种雷达被北约命名为“天空哨兵”,披露的时候引起了西方分析家的极大兴趣。当时苏联的防空系统正在逐步采用PAR(如MiG-31截击机的Zasl0n雷达和SA-10系统的Flap Lid雷达的使用被证明是成功的),海军的PAR的服役适逢其时。之前苏联装备了许多三坐标垂直电扫对空搜索雷达(技术原理上和SPS-48系列等价,但性能上有差距)。而且这些雷达性能表明苏联有能力在合理的体积和重量限制下成功应用电子学理论。基洛夫和光荣级巡洋舰也正在建造,它们都装备了具有多目标交战能力的TVM体制的顶罩雷达。
总之,毫无疑问苏联正在努力实现技术上的成功,特别是从70年代到80年代早期,一系列的间谍案表明苏联通过成功采用许多西方的概念极大地扩充了研发的能力。“巴库”号上安装了“天空哨兵”,同时也在下一代全通甲板航空母舰的首制舰(就是后来的“库兹涅佐夫”号)上安装。
据分析,该系统计划是要作为一种尖端的防空集成管理系统,在很多方面类似于SCANFAR而不是现代的宙斯盾,而且明确不具备武器控制功能,不像宙斯盾/SPY-1还要控制飞行中的SM-2导弹。“巴库”号在下水后五年才服役的事实表明系统遇到了技术上的难题。“库兹涅佐夫”号花了更长的时间,但大半是由于80年代和90年代初的苏联经济和社会的动荡造成的。
然而,对系统的近距离观察表明主要的子系统并没有被安装。天线阵列的特写照片显示根本就没有真正的天线阵列单元,而是一层水泥板,看上去像一个平面阵列。到目前还不能确认到底是什么原因造成了系统研发中的问题。所能了解的只是系统软件上遇到的问题大于硬件。这有点让人奇怪,因为相似的软件问题在A-50预警机上被成功地解决了(从非传统的西方观点看)。
无论如何真正的问题在于这些困难变得不可逾越以至项目被迫放弃。因此“库兹涅佐夫”号的姊妹舰“瓦良格”号就修改了上层建筑的设计,传统的机械扫描雷达代替了“天空哨兵”的平面阵列。主要参数:工作在0.2~4.0GHz,四面阵,每个阵面可覆盖90度,由5100个辐射单元组成,6×5米或5×4米。特点是跟踪精度高、数据率高、抗干扰能力强、低空探测能力强、可靠性高等。
CCB-33通信船相控阵雷达装于40000吨“CCB-33”号通信船上,主要完成对空/对海搜索,收集火箭试验数据,也可能对SA-N-5进行制导。
S波段,三面阵八角形固定相控阵列,与SPY-1的天线很相似。CCB-501有源相控阵雷达装备5800吨“CCB-501”情报跟踪船,主要完成搜索、跟踪、测量和制导等功能。采用六角形五面阵固态有源相控阵列,4个阵面分别贴在塔台四周,另一阵面置于塔台顶部,可覆盖至天顶。
EMPAR欧洲多功能相控阵雷达(EMPAR)系统
由阿莱尼亚-马可尼系统公司设计的,作为地平线级通用护卫舰的主要防空传感器;该级舰原定服役于法国、意大利和英国海军(英国后来自己发展45型),在它的规格书中,EMPAR仅仅是PAAMS作战系统中的一个传感器。PAAMS系统还包括Aster 15和30防空导弹、Sylver A-50型垂直发射装置和一座起补充作用的S1850M型远程警戒雷达。
LS的已经收藏了,留待日后慢慢鉴赏!
七十年代的计术。超过了又怎样?
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你懂个P, PESA的最核心元器件, 铁电薄膜, FERROELECTRIC THIN FILM
仍然是研究重点. 是制作微波元器件很重要的材料. 当然是无源器件

你说PESA是70年代东西就大错特错了.

你去查查MRS今年的会议看看铁电体的研究
70年代铁电薄膜刚刚出现, 特别是BST的应用还有便宜的SOLGEL+SPIN COATING
方法, 让PESA成为了可能. PESA不是低技术, 其实PESA和AESA干的事情差不多
但是确实PESA体积大. 而且功率有损失.

不要小看PESA, 个人看发,船舶上AESA完全是赶时髦. PESA一样用.
但是PESA的研制本身也非常困难, 特别是铁电薄膜.
就算是 PESA 世界上也没几个国家能弄出来 当然AESA 更好
能够达到AN/SPY-1D的实用化水准,劳资跳长江以示庆贺哈...
原帖由 365赌王 于 2008-5-3 10:58 发表
能够达到AN/SPY-1D的实用化水准,劳资跳长江以示庆贺哈...

祝365大大早日跳长江;P ;P ;P
原帖由 365赌王 于 2008-5-3 10:58 发表
能够达到AN/SPY-1D的实用化水准,劳资跳长江以示庆贺哈...

赌棍学谁不好,学王世坚跳海啊?;P
赌王跳江秀门票售卖中.............
你们上当了,赌王说跳长江,但是没说时间和地段。
你让他去虎跳峡,他肯定不打赌了。
门票我先订着~
:o 高可靠性的大功率真空管,还要保证器件性能一致,容易吗?
原帖由 JCFERRET 于 2008-5-3 12:46 发表
你们上当了,赌王说跳长江,但是没说时间和地段。
你让他去虎跳峡,他肯定不打赌了。

:D 还是大F好.若干年后,你出路费,额就去跳...
教主没从国外给咱弄点宝贝:D
那套大系统软件也不好做啊

还有偶们的可靠性 也不乐观
教主什么意思嘛。你是不是觉得中国搞不定PESA所以要搞AESA嘛。
教主要认为PESA是技术的体现,为何不要大淫蒂国的官员们在45型上把现在的丢掉再把PESA用上。
052c用的就是有源相控阵雷达!
原帖由 365赌王 于 2008-5-3 10:58 发表
能够达到AN/SPY-1D的实用化水准,劳资跳长江以示庆贺哈...

最好现场直播啊;P ;P ;P
高可靠性的大功率真空管,还要保证器件性能一致,容易吗?
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谁给你说一定要真空管? 现在已经逐渐被半导体器件取代
原帖由 eeyylx 于 2008-5-3 22:01 发表
高可靠性的大功率真空管,还要保证器件性能一致,容易吗?
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谁给你说一定要真空管? 现在已经逐渐被半导体器件取代


做到这步还不如直接上 T/R UNIT .教主当这是大学实验室么
原帖由 365赌王 于 2008-5-3 10:58 发表
能够达到AN/SPY-1D的实用化水准,劳资跳长江以示庆贺哈...



乃居然学太祖,太不厚道鸟:@
做到这步还不如直接上 T/R UNIT .教主当这是大学实验室么

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分离的行波放大器设计简单,成熟, 元器件直接去买. 不需要自己设计什么
T/R样UNIT.
  知道的不敢说,不知道的在此乱说!
原帖由 365赌王 于 2008-5-3 13:24 发表

:D 还是大F好.若干年后,你出路费,额就去跳...

我这一招,给你多大的余地啊?
怎么还讹上我了?
原帖由 yf23 于 2008-5-3 13:22 发表
:o 高可靠性的大功率真空管,还要保证器件性能一致,容易吗?

还是杀人更容易点。
原帖由 eeyylx 于 2008-5-3 22:01 发表
高可靠性的大功率真空管,还要保证器件性能一致,容易吗?
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谁给你说一定要真空管? 现在已经逐渐被半导体器件取代

真空管容易获得很大的总功率,而且相对便宜,技术成熟,目前机载非AESA雷达的发射机多为真空管,固态功率模块链地面雷达用的比较多,但还没有完全替代真空管功率放大链.
原帖由 JCFERRET 于 2008-5-4 13:05 发表

我这一招,给你多大的余地啊?
怎么还讹上我了?

嘿嘿,额这伟岸的身躯,跳下去自动上浮.为PLAN的发展,跳多少次都值!
被动电扫阵列天线
这文章。。。。:L :L :L
可以很严肃的转告楼主,是有源的!因为这个N年前大F告诉我的!:D :D
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