雪豹E雷达400KM吵的沸沸扬扬,觉得有必要说明下这到底是 ...

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/25 01:31:47
涉及到一些基本的雷达知识,不过并不复杂,建议化些时间看下,会对相控阵雷达的特有手法有个认识。
前面有个帖子算出覆盖范围123KM,这个似乎不对。
以飞机为圆心,半径400KM处的周长为2512KM,(8.86/360)*2512=61.8公里,近似上下和左右各覆盖61KM。
当然AWACS的角跟踪精度比这个要高不少,理论上AWACS给出目标点迹,火控雷达可以在小角度内探测目标。

不过这并不是俄罗斯雷达的专利-----任何可以调节波束扫描速度和角度并且具有长想干积累能力的雷达,都可以这么办。比如宙斯盾系统的雷达,宣传就是能在1000KM外发现篮球大的目标。现代相控阵雷达不论是有源还是无源的都可以这么干,关键是雷达要具有较好的
瞬时频率稳定度,至少保证数千个脉冲具有相位上的相参性(各脉冲间相位必定要为整数倍的前提下可以改变发射频率,但是这是先进AESA的能力,因为改变相位可能引起误差的增大,数字式频率综合器是必须的)。

我们知道理论上相干积累对于信噪比的改善是成倍的,比如积累2048点对比积累512点,信噪比理论上提高4倍。4开4次方等于1.41,假设积累512点下的雷达探测距离为150KM,如果积累2048点就是211KM。这基本上是APG63在85%检测概率下对3平米目标的探测距离。如果
要把探测距离在150KM的基础上提高到400KM,也就是原来的2.66倍,那么其他条件不变(这里忽略大气损耗),积累点数要达到512X50=25600点,这就是长想干积累。
怎样才能提高积累点数呢----也就是提高雷达波束驻留目标的时间。办法只有一个:降低扫描速度,并把搜索角度缩小到一个很小的区间内。APG63平时的搜索速度约为80度/秒,80/50=1.6度/秒。
现在应该明白100平方度是怎么回事了。雪豹的波束宽度正前方和APG63基本相同约3度,覆盖8.66X8.66起码需要(8.66/1.6)*5=27秒的时间,行数取5因为波束在搜索时是要重叠的。假设雪豹的平均功率比APG63大2.6倍,那么可以抵消些搜索时间。2.6开4次方等于1.27,也就是积累点数相等的条件下雪豹E的信噪比较APG63大1.27倍(这里忽略接收机噪声系数的影响,APG63V1的噪声系数和雪豹相差不超过0.5DB),那么雪豹E需要积累的点数就是25600/1.27=20000点,100平方度搜索时间为27/1.27=21秒。
以此为基础,任何现代相控阵火控雷达都可以这么干,包括APG77、APG79、APG63V3等等,条件前面已经说过了——至少保证数千乃至更高的脉冲数量下的相位稳定性。

可能大家觉得这真是一个好办法。不过需要提醒的是,这仅仅是理想状况下的。实际上脉冲间不可能没有相位噪声,2048点或许小到可以忽略,但是高达20000点的脉冲相位噪声就不能忽视了。相位噪声直接影响雷达的信噪比。更重要的是目标不是迎头直线飞来或者离去,而是不断的处于机动状态,那么目标的多普勒频率是要变化的。很长的积累时间意味着雷达的频域滤波器带宽很窄,目标机动很可能使多普勒频率超出滤波器带宽,因此实际能获得的最佳积累数是有限的,偏离滤波器带宽后积累效果下降很快。然后目标的RCS是起伏的,每个脉冲接收到的能量都是不一样的,这和理想状态下假设的回波能量恒定差别很大。最后雷达以这种小角度方式慢搜索,并且保持长时间的频率恒定,对方的RWR不是太傻很容易察觉你的存在,相应的干扰措施很容易破坏长时间的积累过程。
因此有能力采用这种手法的火控雷达,必须在抗干扰能力上有质的的飞跃,比如由DDS控制的脉冲间相干挑频、更加先进的多频同时发射、具有高质量的脉冲压缩波形等等,不能保证LPI的情况下至少要使对方难以干扰你的积累。
从波形上讲,长想干积累适合HPRF波形或大脉冲压缩的LPRF波形使用,后者在战斗机上是不能下视检测目标的,而前者用于检测前半球接近目标效果不错,后半球目标则受副瓣杂波的影响效果不好。距离门控HPRF则限制了占空比,适合大角度搜索全向目标。

最后再讨论下这种手法的意义的。将来的AWACS多将采用阵列天线的角跟踪技术,这意味这搜索状态下的天线角跟踪精度将可以和单脉冲跟踪状态下的精度相比,400KM处的实际误差也就几千米,如果真有射程这么长的空空导弹,AWACS的精度够了。实战中放弃大空域的搜索,专注小角度搜索也是比较危险的,使用高度也很有限,基本上限于高空对高空目标的探测。如果你是一架隐身机,那么这么搞很容易让人知道你在那,其实很可能你还根本没有发现对方----61X61KM的空域覆盖,足够使任何高度的RWR包括陆/海面RWR发现了。
此举的真正意义是说明雪豹E的基本性能是比较良好的-----俄罗斯以往的雷达发射机是不具备这么高的品质的。这部雷达的实际能力,假设以80度/S搜索,对5平米的无干扰目标,200KM的探测距离是可以保证的。如果降到60度/S,还可以更高些。涉及到一些基本的雷达知识,不过并不复杂,建议化些时间看下,会对相控阵雷达的特有手法有个认识。
前面有个帖子算出覆盖范围123KM,这个似乎不对。
以飞机为圆心,半径400KM处的周长为2512KM,(8.86/360)*2512=61.8公里,近似上下和左右各覆盖61KM。
当然AWACS的角跟踪精度比这个要高不少,理论上AWACS给出目标点迹,火控雷达可以在小角度内探测目标。

不过这并不是俄罗斯雷达的专利-----任何可以调节波束扫描速度和角度并且具有长想干积累能力的雷达,都可以这么办。比如宙斯盾系统的雷达,宣传就是能在1000KM外发现篮球大的目标。现代相控阵雷达不论是有源还是无源的都可以这么干,关键是雷达要具有较好的
瞬时频率稳定度,至少保证数千个脉冲具有相位上的相参性(各脉冲间相位必定要为整数倍的前提下可以改变发射频率,但是这是先进AESA的能力,因为改变相位可能引起误差的增大,数字式频率综合器是必须的)。

我们知道理论上相干积累对于信噪比的改善是成倍的,比如积累2048点对比积累512点,信噪比理论上提高4倍。4开4次方等于1.41,假设积累512点下的雷达探测距离为150KM,如果积累2048点就是211KM。这基本上是APG63在85%检测概率下对3平米目标的探测距离。如果
要把探测距离在150KM的基础上提高到400KM,也就是原来的2.66倍,那么其他条件不变(这里忽略大气损耗),积累点数要达到512X50=25600点,这就是长想干积累。
怎样才能提高积累点数呢----也就是提高雷达波束驻留目标的时间。办法只有一个:降低扫描速度,并把搜索角度缩小到一个很小的区间内。APG63平时的搜索速度约为80度/秒,80/50=1.6度/秒。
现在应该明白100平方度是怎么回事了。雪豹的波束宽度正前方和APG63基本相同约3度,覆盖8.66X8.66起码需要(8.66/1.6)*5=27秒的时间,行数取5因为波束在搜索时是要重叠的。假设雪豹的平均功率比APG63大2.6倍,那么可以抵消些搜索时间。2.6开4次方等于1.27,也就是积累点数相等的条件下雪豹E的信噪比较APG63大1.27倍(这里忽略接收机噪声系数的影响,APG63V1的噪声系数和雪豹相差不超过0.5DB),那么雪豹E需要积累的点数就是25600/1.27=20000点,100平方度搜索时间为27/1.27=21秒。
以此为基础,任何现代相控阵火控雷达都可以这么干,包括APG77、APG79、APG63V3等等,条件前面已经说过了——至少保证数千乃至更高的脉冲数量下的相位稳定性。

可能大家觉得这真是一个好办法。不过需要提醒的是,这仅仅是理想状况下的。实际上脉冲间不可能没有相位噪声,2048点或许小到可以忽略,但是高达20000点的脉冲相位噪声就不能忽视了。相位噪声直接影响雷达的信噪比。更重要的是目标不是迎头直线飞来或者离去,而是不断的处于机动状态,那么目标的多普勒频率是要变化的。很长的积累时间意味着雷达的频域滤波器带宽很窄,目标机动很可能使多普勒频率超出滤波器带宽,因此实际能获得的最佳积累数是有限的,偏离滤波器带宽后积累效果下降很快。然后目标的RCS是起伏的,每个脉冲接收到的能量都是不一样的,这和理想状态下假设的回波能量恒定差别很大。最后雷达以这种小角度方式慢搜索,并且保持长时间的频率恒定,对方的RWR不是太傻很容易察觉你的存在,相应的干扰措施很容易破坏长时间的积累过程。
因此有能力采用这种手法的火控雷达,必须在抗干扰能力上有质的的飞跃,比如由DDS控制的脉冲间相干挑频、更加先进的多频同时发射、具有高质量的脉冲压缩波形等等,不能保证LPI的情况下至少要使对方难以干扰你的积累。
从波形上讲,长想干积累适合HPRF波形或大脉冲压缩的LPRF波形使用,后者在战斗机上是不能下视检测目标的,而前者用于检测前半球接近目标效果不错,后半球目标则受副瓣杂波的影响效果不好。距离门控HPRF则限制了占空比,适合大角度搜索全向目标。

最后再讨论下这种手法的意义的。将来的AWACS多将采用阵列天线的角跟踪技术,这意味这搜索状态下的天线角跟踪精度将可以和单脉冲跟踪状态下的精度相比,400KM处的实际误差也就几千米,如果真有射程这么长的空空导弹,AWACS的精度够了。实战中放弃大空域的搜索,专注小角度搜索也是比较危险的,使用高度也很有限,基本上限于高空对高空目标的探测。如果你是一架隐身机,那么这么搞很容易让人知道你在那,其实很可能你还根本没有发现对方----61X61KM的空域覆盖,足够使任何高度的RWR包括陆/海面RWR发现了。
此举的真正意义是说明雪豹E的基本性能是比较良好的-----俄罗斯以往的雷达发射机是不具备这么高的品质的。这部雷达的实际能力,假设以80度/S搜索,对5平米的无干扰目标,200KM的探测距离是可以保证的。如果降到60度/S,还可以更高些。
牛人啊,先顶后看
这款雷达的性能不错呀?!
大概意思明白了,楼主辛苦~~~
看了半天,弄明白了一点,那就是:看不懂!
楼主辛苦了!
很简单的道理,被前面的帖子带进沟里了。楼主还原出来。
个人理解,就是类似于把手电的一个较大的光柱聚焦成一个小光束来提高照射距离,但是显然目标通过机动或者干扰来摆脱这种小光束的持续照射也变得更容易了,所以这个方法的实战意义并不是很大,仅仅是一个起宣传作用的噱头。
lz好人啊
先顶再看
俄搞这个东西的目地,主要是来反隐身飞机的吧。
以现在俄以服役和即将服役的战机,看不到比较强的隐身能力,于是反其道而行?
好贴看了长见识。
请问楼主,毛熊这款雷达,跟AN/APG-77比怎么样?
lz的解释比咱专业
也大致理解LZ的意思了,就像7楼形容的那样,把一个照射范围大的手电筒的光束,集中起来,去照射一个小范围的东西,是会照射得更远,但是从大变小的那个范围,就会变得不可视,这样在现代空战中也是会比较危险的,但好歹雷达应该有这个可大可小的可控搜索范围的吧?


看完后还是不懂。所以我只看结论!

看完后还是不懂。所以我只看结论!


第一、请问上下左右各61km,是不是高宽都是120多km呢?
另外据很多资料显示毛子的pesa雷达信噪比确实是比较好的。远好于f-14的那个老雷达。另外计算机运算速度比较强劲(甚至强于现阶段的f-22)也能缩短扫描时间,所以用老式改装的飞机做对比推断视乎误差较大(不知道换没换计算机)。
还有这个400km当然是某些理想情况下的数据。比如无干扰、载机高度要比较高、上视、迎头等,这在毛子的宣传材料里都明确标注的。所以不存在吹牛逼的问题。

第一、请问上下左右各61km,是不是高宽都是120多km呢?
另外据很多资料显示毛子的pesa雷达信噪比确实是比较好的。远好于f-14的那个老雷达。另外计算机运算速度比较强劲(甚至强于现阶段的f-22)也能缩短扫描时间,所以用老式改装的飞机做对比推断视乎误差较大(不知道换没换计算机)。
还有这个400km当然是某些理想情况下的数据。比如无干扰、载机高度要比较高、上视、迎头等,这在毛子的宣传材料里都明确标注的。所以不存在吹牛逼的问题。
毛子的电子产品质量口碑不好啊
wanghuanbs 发表于 2011-12-12 16:50
第一、请问上下左右各61km,是不是高宽都是120多km呢?
另外据很多资料显示毛子的pesa雷达信噪比确实是比较 ...
原文是100平方度,搜了下这个概念天文里标星座用的比较多。换算成雷达上下左右的覆盖公里,100平方度在直径为400KM时为70KM。
信噪比PESA雷达并不比机械扫描雷达占优。影响信噪比的接收机内部噪声,PESA在后端等于机扫的情况下,还要多出移相器的插入噪声。美国空对空火控雷达的噪声系数一向很好,基本都在4DB以下,PESA设计制造良好的情况下一般约3DB,再低就需要AESA雷达了。
运算速度对雷达的限制当浮点运算能力不能满足脉冲串间的短时间 间隔时是成立的,比如MIG29的雷达,为等待信号处理机的处理时间,相干脉冲串间有较长的间隔时间,影响目标驻留时间内雷达获得的总能量。到APG77这一代已经不成问题。
理想情况下的数据莫要太当真,所以我并没有说毛子吹NB-----特殊情况特殊对待,只不过实战中需要用到这种探测手法的情况比较少,实际上对付飞行航迹固定的小RCS巡航导弹、无人机有点用处,前提是别的平台可以事先知道目标的大致点迹。雷达的探测距离起码可以满足武器使用的需要。
S13YDD 发表于 2011-12-12 16:02
也大致理解LZ的意思了,就像7楼形容的那样,把一个照射范围大的手电筒的光束,集中起来,去照射一个小范围的 ...
手电其实是天线的原理。
相干脉冲积累的原理可以用水桶和龙头比拟。
假设有10个水桶和1个龙头,每个水桶代表100平方度搜索范围,龙头代表天线,水代表天线接收到的能量。
龙头以一定速率移动,每个桶获得的水少。如果固定往一个桶放水,则多。
桶里画圆周线,靠近底部的代表近距离目标所需的目标散射能量,靠桶口的代表远距离目标所需的散射能量。
显然,单独对一个桶放水才能满足远距离探测的需要,或者说需要大大减缓龙头的移动速度,使每个桶获得的水大大增加。而400KM,可以算作在比平时一个扫描周期更长的时间内对单独的桶放水。
这里的放水限于比拟相干积累雷达,非相干积累达不到这样的效果。
影响信噪比的接收机内部噪声,PESA在后端等于机扫的情况下,还要多出移相器的插入噪声。美国空对空火控雷达的噪声系数一向很好,基本都在4DB以下,PESA设计制造良好的情况下一般约3DB,再低就需要AESA雷达了。
这个好像目前好一点的也就是3DB(民用),军用上面好像可以用特殊手段可以把噪声再做低一点,但是成本好像很高,以前看过MA-COM公司提供给雷西恩公司的信号接收链路上特殊处理的方式,但是他们FAE也只是随意说了一下,没有深入

好专业呐,,楼主辛苦了

这部雷达的实际能力,假设以80度/S搜索,对5平米的无干扰目标,200KM的探测距离是可以保证的。如果降到60度/S,还可以更高些。

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雪豹E雷达,RCS3目标锁定距离是200KM,下视锁定是170KM.,来源是SSJ100贴的英文文章。比你的假设高。


flank1978 发表于 2011-12-12 18:14
手电其实是天线的原理。
相干脉冲积累的原理可以用水桶和龙头比拟。
假设有10个水桶和1个龙头,每个水桶 ...
谢了~这样更贴切~
butongla 发表于 2011-12-12 14:02
牛人啊,先顶后看
图像大亮[:a2:]
flank1978 发表于 2011-12-12 18:14
手电其实是天线的原理。
相干脉冲积累的原理可以用水桶和龙头比拟。
假设有10个水桶和1个龙头,每个水桶 ...
深入浅出,生动形象,这才是货真价实的大虾。
树上骑个猴 发表于 2011-12-12 19:21
这部雷达的实际能力,假设以80度/S搜索,对5平米的无干扰目标,200KM的探测距离是可以保证的。如果降到60 ...
HPRF波形检测迎头目标,拥有良好的信噪比,容易获得较高的检测概率,所以跟踪距离和探测距离是差不多的。下视目标同样是迎头的,也处于杂波区外,所以探测距离基本和上视一样的。
雪豹E的可靠数据还太少,基于目前得到的硬件指标,从经验判断,探测能力还是很不错的,毕竟是大型机载火控雷达。
SSJ100 发表于 2011-12-12 18:57
这视频能反映出什么信息吗?
http://www.niip.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=7:-q-q-3 ...
说实话看不出太多的东西。
毛文咱不懂,基本界面还是毛式的,标明迎头还是尾追。
别的还不如飞行模拟游戏的雷达MFD详细,几线扫描、方位角、波形等等都看不出来。看样子是200多公里的发现距离,这基本符合雷达的特征。
flank1978 发表于 2011-12-12 18:14
手电其实是天线的原理。
相干脉冲积累的原理可以用水桶和龙头比拟。
假设有10个水桶和1个龙头,每个水桶 ...
没有这样比喻的,预警机和地面雷达都是固定转速旋转,同时有搜索、跟踪功能,这个乃怎么解释~~
lz题文实在太长,就不能简要说明一下吗~~??

俺以为,雷达波放出去,就好比盲人的探路拐杖,你的拐杖有多长就能探测多远的事物;你的拐杖不动一直对着一个方向,并不会比你挥舞拐杖所探知的更远一些......
meigi 发表于 2011-12-12 21:06
没有这样比喻的,预警机和地面雷达都是固定转速旋转,同时有搜索、跟踪功能,这个乃怎么解释~~
这不影响比喻-----固定速率旋转的雷达积累时间是一定的,所以没法使用ESA天线的特有搜索方式。搜索雷达的跟踪方式都是TWS,简单的说就是点迹录取和外延。
采用ESA天线的地面雷达比如SPY1,同样具有长相干积累能力。
浅显易懂,很牛,这是毛子自己的理想数据,真实数据还要经过一定的考察,我对毛子的雷达技术持保留意见!
楼主好文解惑!
俄罗斯现在的雷达水平不容轻视。
如果你是盲人,你在一个大房间里探索,你会拿着拐杖左面点一下,前面点一下,右面点一下,然后往前走一小步,再重复左前右点一下...........搜索就是这样子

当点左边的时候碰到一张凳子,你想走过去座一下,你就要持续知道凳子的位置,最简单的就是用拐杖点在凳子上不动,你就顺着拐杖走过去坐下...........这就是锁定

如果这时候你有两只手各有一只拐杖,在一只点在凳子上的同时,另一支还可以到处点点点......这就是同时搜索、跟踪

俺理解的雷达就是这样工作的~~~
长见识了,话说那毛子老是搞理想数据,飞机也是,不少机动数据全是无挂载,少油下测得,和美帝不一样
拜读楼主的好文章,收获了新知识
难得的科普贴......

与其听各种所谓大神爆料,造神再骂神,为什么不多补点基础知识呢?省得老被忽悠啊~
手机马克
科普贴被刷下去了,“真相”又被顶到了前面
这世道。。。
meigi 发表于 2011-12-12 21:34
如果你是盲人,你在一个大房间里探索,你会拿着拐杖左面点一下,前面点一下,右面点一下,然后往前走一小步 ...
如果这个盲人要用拐杖搜索快速移动的目标体,当目标慢下来被拐杖碰一下能感知方向甚至距离,但是若想走过去就得连续触碰才能去确认。并保持你的后续坐下的动作准确。

所以,这个雪豹雷达在这么小的角度内,这么慢的扫描时间段积累。只能说工作工况良好,但是是否具备快速的捕捉和确认定位。需要足够的积累计算。

为保证积累计算,就必须缩短距离、提高扫描速度和累积的能量点。
200KM捕捉3平方米的目标,有难度

必须知道对方的确切运动速度和轨迹才比较有把握! 光是仅仅能发现200KM有3平方目标出现,并未能保持持续跟踪和捕获,那就需要不断的调整模式和输出角度了。
个人觉得若有把握的持续追踪目标和锁定,这个雷达需要在120-150KM的时候才可能发挥有效作用
拜读!!有内涵。。。