随着雷达技术的发展,从20世纪60年代开始,雷达家族出现了一位“多面手”——相控阵雷达。
这种雷达可以同时具备对不同目标进行远程警戒、引导、跟踪和制导等多种功能。它能在30秒钟内对300多个目标进行跟踪。对于像篮球那么大的目标的最大探测距离可达3700千米,可以说是目前雷达技术的尖端。
我们知道,要想让雷达看得远,天线就得做得很大,这样一来,天线转动起来非常缓慢,跟踪快速飞行的洲际导弹就显得力不从心。而相控阵雷达已成功地解决了这个问题。
有一种相控阵雷达,外形像一座30米高的大楼,它的天线就像一面直径为29米的墙,倾斜角为20°。在这面圆形的天线上,排列着分为96组约15360个能发射电磁波的辐射器,分别连着各自的发射机和接收机,就相当于有96部普通雷达组合在一起。
相控阵雷达的96组收发系统由电子计算机统一指挥,谁负责警戒,谁负责跟踪,谁来制导,都有明确分工。这样,它身兼多种功能,而且计算机计算速度快、容量大,在很短时间内就能完成由各种普通雷达配合起来才能完成的任务。
相控阵雷达的天线是固定不动的。它只能看到正面120°方位角范围的目标,看不到背后的目标。为了让它能看到360°范围内的目标,一般靠三面天线阵同时工作或把天线做成圆顶形的。
我们知道,蜻蜓的每只眼睛由许许多多个小眼组成,每个小眼都能成完整的像,这样就使得蜻蜓所看到的范围要比人眼大得多。与此类似,相控阵雷达的天线阵面也由许多个辐射单元和接收单元(称为阵元)组成,单元数目和雷达的功能有关,可以从几百个到几万个。这些单元有规则地排列在平面上,构成阵列天线。利用电磁波相干原理,通过计算机控制馈往各辐射单元电流的相位,就可以改变波束的方向进行扫描,故称为电扫描。辐射单元把接收到的回波信号送入主机,完成雷达对目标的搜索、跟踪和测量。每个天线单元除了有天线振子之外,还有移相器等必须的器件。不同的振子通过移相器可以被馈入不同的相位的电流,从而在空间辐射出不同方向性的波束。天线的单元数目越多,则波束在空间可能的方位就越多。这种雷达的工作基础是相位可控的阵列天线,“相控阵”由此得名。
有源相阵控雷达和无源相阵控雷达的区别是就是无源是只有单个或者几个发射机子阵原只能接收,而有源是每个阵原都有完整的发射和接收单元!
相控阵雷达是一种新型的有源电扫阵列多功能雷达。它不但具有传统雷达的功能,而且具有其它射频功能。有源电扫阵列的最重要的特点是能直接向空中辐射和接收射频能量。它与机械扫描天线系统相比,有许多显著的优点。例如、相控阵省略了整个天线驱动系统,其中个别部件发生故障时,仍保持较高的可*性,平均无故障时间为10万小时,而机械扫描雷达天线的平均无故障时间小于1000小时。下面主要介绍先进的相控阵雷达。