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有源相控阵雷达技术

上一篇 / 下一篇  2007-06-09 10:41:25 / 天气: 晴朗 / 心情: 高兴

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有源相控阵雷达技术发展浅析(转载)

摘 要 有源相控阵是近年来正在迅速发展的雷达新技术，是提高雷达在恶劣
电磁环境下对付快速、机动及隐身目标的一项关键技术。本文扼要介绍了该技术的
特点．以及有源相控阵天线技术和有源相控阵雷达关键技术的发展概况与趋势。
关键词 雷达 有源相控阵 有源相控阵天线技术 关键技术 发展趋势
一
、引 言
有源相控阵雷达(Active Phased Array Radar)已成为现代雷达发展的主流，这是因为有源
相控阵雷达技术尤能满足各种先进雷达所提出的需求，对提高雷达在现代战争环境下的“四
抗”能力具有很大的潜力。有源相控阵雷达是集现代相控阵理论、超大规模集成电路(VLSI)、
高速计算机、先进固态器件及光电子技术为一体的高新技术产物，它充分展示了现代科技的发
展水平．并以其显著的技术特点及难以估量的潜在优势为现代雷达的发展开辟了一种新的途
径。
对雷达目标进行分类与识别是先进的现代雷达所面临的技术难题，对目标进行微波成像，
尤其是多目标微波成像也是现代雷达的一个重要需求。只有有源相控阵雷达才能满足雷达的
探测距离、数据更新率、多目标跟踪及测量精度等众多高需求。工作环境的恶化是现代雷达面
临着的严峻挑战，大多数雷达皆需具有从强杂波中检测目标并提取目标参数的性能。有源相
控阵技术是能使雷达同时满足高性能和高生存能力的技术，也是降低现代雷达研制生产成本
的重要途径，因为有源相控阵雷达可通过采用大规模批量生产手段来降低成本。对付多目标
的需求是促进有源相控阵技术发展的一大动力，如机载火控雷达采用有源相控阵体制后，可在
空战中进行搜索、监视、跟踪及拦截多个目标。
“有源”的含义是辐射的功率在辐射组件内产生，雷达发射的信号与接收目标回波及其特
性相匹配，实现发射与接收的一体化设计，“有源”还指相控阵天线孔径自身具有功率增益，而
不仅是馈电网络的一个“窗口”。有源相控阵体制雷达之所以优于其他体制的雷达，在于其采
用了众多的新技术，使天线波束具有极大的灵活性与自适应性。有源相控阵雷达实现自适应
性调整的技术基础主要是靠天线波束扫描的灵活性、信号波形的捷变性能及近年来发展起来
的数字波束形成(DBF)技术。DBF技术将接收天线的波束形成与信号处理结合起来，从而可
对时域和空域进行二维信号处理，并且实现天线波束副瓣的自适应控制，结果使得有源相控阵
雷达的自适应工作方式更为灵活，为实现雷达的多功能提供了必要的条件。波束控制器是有
源相控阵雷达所特有的，它替代了机械扫描雷达中的伺服驱动分系统。有源相控阵天线的馈
电网络是为解决各天线单元接收到的信号能按一定的幅度与相位要求进行加权这一问题，而
使阵面上众多的天线单元与雷达发射机或接收机相连接的传输线系统。各天线单元所需的幅
一1 1 —

度与相位加权也都是在馈电网络系统内实现的。
众所周知，相控阵雷达与常规雷达相比具有众多的技术优势，而对相控阵雷达自身而言，
有源相控阵雷达的性能较无源相控阵雷达的性能更为优异。常规机械扫描、无源相控阵及有
源相控阵雷达的特性比较见表1。当前世界各国新研制的雷达大多为有源相控阵雷达，可以
预见，随着相控阵雷达各功能模块批量生产能力的不断提高及其成本的日趋下降，将会涌现出
更多性能先进的有源相控阵雷达。
表1 常规机扫、无源相控阵及有源相控阵雷达的特性比较
雷达特性 机械扫描 无源相控阵 有源相控阵
扫描速度 慢 快 快
孔径利用 固定 固定 可分区
波束形状 固定 固定 可按功能选取
孔面加权 固定 固定 可与环境适应
馈线损耗 大 大 小
效率 低 较低 高
技 旋转关节 有 无 无
术
发射功率管理 不易 不易 容易
特 数据更新率 低 高 高
性 多目标跟踪精度 低 高 高
变速扫描 难 易 易
雷达截面积 大，不利于隐身 小，利于隐身 小，利于隐身
多功能性 差 佳 最佳
抗干扰性 差 佳 最佳
隐身性 差 佳 最佳
探测距离 近 】扛 约提高40～50％
数字化程度 几乎都采用模拟电路 一般 较高
可靠性 差 佳 最佳
故障特点 多 较多 逐渐失效
使 可维修性 差 较差 佳，可两级维修
用 体积 大 较大 小
特 重量 重 较重 轻
性 功耗 大 较大 小
采购费用 低 高 最高
寿命期费用 高 高 较低
二、有源相控阵雷达的技术特点
天线波束扫描快速而灵活的性能是有源相控阵雷达的主要特点之一。雷达天线形成多束
波束的性能对雷达的性能有着重要的影响，有源相控阵雷达可利用同一天线孔径形成多束独
立的发射波束和接收波束，这是有源相控阵天线的特点之一。有源相控阵雷达中每一天线单
元皆有一个T／R组件，组件中的发射信号功率放大器及低噪声接收放大器皆与天线辐射单元
一12 —

直接相连，这使有源相控阵雷达具有如下技术特点：
(1)减少高频传输的损耗，具有较高的射频能量发射／接收效率(数千个T／R组件的综合
效能)，故能在同样初级电源条件下获得更大的射频功率，有利于提高雷达的性能；
(2)低功率电平的馈电系统适于采用价廉而精密的低功率数字移相器及实现天线阵列的
信号处理；
(3)大量采用单片微波集成电路(MMIC)器件，降低了微波元器件的耐功率需求，故改善
了阵面结构设计，缩小了雷达的体积，减轻了雷达的重量，降低了雷达的成本，有利于提高雷达
的可靠性和工作有效性并改善雷达系统的响应速度；
(4)便于实现数字波束形成及多个接收波束的自适应控制，便于调节接收机的动态范围，
更有利于超高分辨率技术及众多现代信号处理技术的实现；
(5)满足低截获概率(LPI)的准则和灵活易变的大占空比的发射波形，易于进行发射功率
管理，增强电磁隐蔽性；
(6)有利于实现更大的孔径功率及更低的天线副瓣，可实现同时多功能；
(7)便于实现共形相控阵天线所需的幅度和相位补偿，有利于实现“灵巧蒙皮”(smart
skin)天线，这表明了雷达天线将从目前的立体状结构转向面状分布的根本性变化；
(8)有利于实现雷达的通用化、系列化、标准化及模块化，提高批量生产能力，从而缩短雷
达的研制周期并降低其生产成本。
上述技术特点是有源相控阵雷达迅速发展的重要因素，这些重要因素促进了世界各国加
紧开展这方面的研究工作。迄今，有源相控阵雷达已逐步成为现代雷达的一个重要发展方向。
三、有源相控阵天线技术
发射机功率及天线是有源相控阵雷达设计中的关键。相控阵天线是由有源辐射器组成的
一个阵列。有源相控阵天线有线阵、平面阵、圆阵、圆柱形阵、球形阵及共形阵等多种形式，它
不仅象无源相控阵天线那样具有波束无惯性捷变性能(此种性能是现代雷达对付多批量、高速
度、高机动性目标及密集干扰环境所必需的)，而且还使雷达系统的可靠性及有效性大为提高，
这主要是由于如下几点原因：
(1)采用电子扫描，去掉机械转动部件(如转台和微波旋转关节等)及其驱动系统(如马达
和传动机构)，这一点与无源相控阵天线相同。
(2)采用寿命周期极高的固态功率放大器、固态低噪声放大器及相应低电压固态电源替代
了短寿命周期的电子管型高功率放大器及高压电源。
(3)采用分布式(等效于多路并联)T／R组件和分布式低压电源，使雷达的发射与接收系
统有着极高的固有冗余度，系统性能的劣化是渐变的，不会出现突发的灾难性故障。
(4)由于T／R组件及其电源采用分布式，工作电压又很低，故只要有完善的机内自检
(BIT)系统指示出有故障的T／R组件，便可在不停机的状态下迅速将其更换，大大地提高了雷
达系统的有效性。
1．发射天线的副瓣控制
低副瓣与超低副瓣天线通常是指副瓣电平较主瓣电平低30或40dB以上的天线。控制有
源相控阵发射天线的副瓣技术难度颇大。从机理上讲可研制生产出天线孔径幅度锥削所需的
一】3 一

各种输出功率电平的T／R组件，将其逐一配置在相应位置的天线辐射单元上，实现天线孔径
幅度的锥削。但从研制生产成本、维修及后勤保障上看，则并不希望这样做，更不希望借助衰
减单元微波功率的办法实现幅度加权，因为这样做会极大地降低雷达的整机效率，将成本极高
的局部微波功率转换成热功率，还需增强散热的功能。除实现幅度锥削的技术难点外，有源相
控阵发射天线的单元幅相误差的控制亦颇为困难，因为功率放大器的幅度与相位误差比低噪
声放大器(LNA)更难控制。不过虽然不能期望获得超低副瓣的有源相控阵发射天线，但可得
到低副瓣的有源相控阵发射天线。
(1)相位加权法
一种方法是在T／R组件等输出功率的条件下，设法利用相位加权法来压低天线副瓣。借
助控制波束扫描的移相器便可实现对单元相位的加权，而无需增装额外的设备。计算机仿真
结果表明，仅靠相位加权还无法获得超低的天线副瓣。对一个拥有约480个单元的天线，副瓣
电平均达一25dB。
(2)幅度加权法
另一种控制有源相控阵发射天线副瓣的方法是幅度加权法。设计出具有若干种输出功率
电平的 F／R组件，按功率的大小从天线孔径面中心依次向边缘分布。试验天线的加权函数曲
线为b+(1一b)cos2(兀 ／a)，b=0．2，试验天线采用了三组不同输出功率电平的T／R组件。
第一组T／R组件的输出功率为300W ，配置在天线孑L径中心附近的部位；第二组T／R组件的
输出功率为200W，配置在第一组T／R组件的外侧；第三组T／R组件的输出功率为120W，配
置在天线孔径边缘附近的部位。调节不同位置上各组T／R组件的输出功率电平，使之与所需
的天线孔径幅度加权函数曲线相吻合，形成天线全孔径的幅度锥削。第一组T／R组件输出功
率电平调节量为0～1．76dB；第二组T／R组件输出功率电平调节量为0～2．22dB；第三组T／R
组件输出功率电平调节范围并不大，故可通过改变激励功率电平或改变集电极电压和的方法
加以实现，调节输出功率的同时还需进行相应的相位校正。上述这些工作可在将T／R组件装
至天线阵面前完成，雷达工作过程中无需再加以调节。
在上述天线平台加上cos2(兀 ／a)的孔径幅度加权函数，设计出的副瓣电平是：第一副瓣
为一47dB，第二副瓣为一31．5dB。相应地可限制幅相误差所造成的随机剩余均方副瓣电平低
于一40dB。对于单元数N =800，效率q=0．67的天线，当单元的幅度误差为0．2，相位误差
为8。时，即可满足使用需求。上述的试验天线加权函数曲线仅是一个用于说明幅度加权方法
的实例，实际应用时可选用所需的任何方式的加权函数曲线。
与上述有些类似的另一种控制有源相控阵发射天线副瓣电平的方法是：在一个14行×36
列的椭圆孔径天线(含400个单元)上配置了五种不同输出功率电平的T／R组件，用梯度搜索
法进行优化设计，得到了一36dB的峰值副瓣。该方法无需调节每个T／R组件的输出功率电
平，故安装维护较为简便，但所用T／R组件的品种较多，此外发射回路的幅相监测无需专门注
入测试信号，仅需从功率放大器的输出端通过定向耦合器取出很少的信号功率即可与信号进
行比较，从而测出每个单元的幅相偏差。
2．接收天线的副瓣控制
有源相控阵天线为采用DBF技术创造了条件。当采用DBF技术时，可实现任何方式的
加权，并且可在波束形成过程中对天线各单元(包括T／R组件、辐射单元及中频接收机等)的
加工剩余幅相误差及雷达工作过程中各单元内有源部件的随机漂移给予精确的补偿。该补偿
一1 4 —

精度很高，但其有效性仍取决于每个单元输出端A／D变换器的位数。由剩余功率引入的剩余
副瓣电平可用式(1)表示。
SLL =(△ +8a)／vN (1)
式中：△ 表示天线单元的均方根幅度误差(用百分数表示)， 表示天线单元的均方根相位误
差(以弧度表示)，叩表示包括加权损耗在内的天线效率，N 为天线单元数。若A／D变换器的
位数为P，则由A／D变换器引起的幅度均方根误差可用式(2)表示。
Ac= 1／2 (2)
实际上这一误差是A／D变换器对天线单元幅度的测量误差，它降低了补偿的精度。该误
差的作用与加工剩余误差等效，它同样会在天线副瓣区内释放出能量，产生出随机分布的剩余
副瓣。根据式(1)可知，当无相位误差时，对上述的天线实例(N =800，叩=0．75)而言，若P
=8，则由A／D变换器量化误差引起的均方副瓣电平为SLL =一86．74dB。通常而言，A／D变
换器量化误差所造成的剩余副瓣可忽略不计。
上述分析表明，从理论上讲利用DBF技术可实现有源相控阵接收天线的超低副瓣，但工
程实践上还需解决高精度实时测量幅相误差的方法与技术问题。要求测量的实时性是因为天
线波束总是处于扫描过程中，雷达的工作波长在跳变，天线单元内的有源部件的幅相在随机漂
移，测量精度必须高于规定的剩余副瓣所需的幅相精度，所以说精确测量是精确补偿的前提。
有源相控阵雷达仅能通过监测微波网络将测试信号注入T／R组件接收回路输入端的方法来
实时地监测各个天线单元的幅相误差。
四、有源相控阵雷达的关键技术
就相控阵系统的设计而言，最为重要的是不断增强数字处理技术的性能，最终将采用数字
化的波束形成技术组件取代模拟组件。一些新型雷达的波束形成都是在数字处理中完成的，
性能最先进的实现都是借助真时延处理达到改变相移的目的的。对数字信号而言，采用多种
不同的线性序列工作方式实现起来非常简便。在每个阵列单元中，信号被数字变换后并在每
个组件内完成多普勒滤波，继而完成目标检测。当今的数字技术已能完成复杂而庞大的计算
程序，故数字技术组件能取代模拟组件，这一趋势在以往数年内已发展得颇为迅速。
1．数字式T／R组件
在有源相控阵雷达中，数字式T／R组件是功能实现的重要器件之一，它是构成有源孔径
的核心部件，因而也是发展有源相控阵技术的关键所在。有源相控阵雷达的性能主要取决于
数字式T／R组件中微波电路的性能。一个全功能的数字式T／R组件机理框图如图1所示。
(1)数字移相器
数字移相器是有源相控阵天线的关键器件之一，如何实现相移控制、采用何种类型的移相
器对馈电系统的设计至关重要。数字移相器由PIN开关二极管、砷化镓单片微波集成电路
(GaAsMMIC)、微机电开关、压电可变介质及光子与光控装置组成。其相移量是以二进制方式
改变的，通常采用3～8位。对一个4位移相器而言，其移相精度约为5。，插入损耗约为2dB。
(2)功放回路
为得到较高的射频(RF)增益，通常需要数级功率放大，有时还需采用功率合成来满足组
件的输出功率需求，典型的功放增益为20～30dB。目前性能较先进的电路在前级(激励级及
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图1 数字式T／R组件机理框图
推动级)就已采用GaAsMMIC来实现，而末级或末前级基本上都采用分离式场效应晶体管
(FET)。典型的数字式T／R组件的输出功率在S波段可接近10W ，在X波段超过lW ，而在L
波段以下的频率可达数十瓦。一般而言，功率放大器的主要技术性能包括带宽、起伏、效率、增
益及散热等。
(3)接收场放回路
接收场放回路主要由限幅器和低噪声场放回路组成。目前的技术水平已能将其集成在一
片单片上，噪声系数已非常低，典型值小于1dB。
(4)微波开关及环流器
微波开关通常采用PIN开关二极管，近年来亦采用GaAsMMIC，而环流器则大多仍采用
铁氧体，主要用于完成微波信号的收发状态转换。
(5)辐射器
辐射器使用的方式较多，如各种形状的波导、偶极子及印刷振子等。
(6)控制电路
控制电路主要包括功放及场放的直流偏置和脉冲控制电路、数字移相器的相移控制、开关
的收发控制电路等，一些要求较高的场合还涉及到极化控制或自适应加权控制电路。
2．馈电网络
在发射天线阵列中，从发射机至各天线单元间应有一个馈电网络进行功率分配。在接收
天线阵列中，由各天线单元至接收机间亦应有一个馈电网络进行功率迭加。馈电网络系统在
有源相控阵天线中占有至关重要的位置。有源相控阵天线是由数千个相同的数字式T／R组
件组成的，故馈电网络亦有别于其他体制雷达的馈电网络，其基本特点是极低功率电平的集中
式强制馈电，因而固态发射机几乎是唯一的选择。如一个有源阵列天线含有4000个相同的数
字式T／R组件，假定每个组件的输出功率为2W，单元功放的增益大于25dB，当雷达要得到
8000W 的脉冲输出功率时，折合至每个单元上的输入功率约为10mw。假设馈电网络的插入
损耗为3dB，则要求发射机的输出额定功率大于80W便足够了。上述实例从量的概念上说明
了此种馈电方式的基本特点。就有源阵列而言，初级馈电功率较大，常采用波导、同轴电缆甚
至微带线组成一定级数的功率分配网络，子阵级则采用微带或光纤将信号传送至每个天线单
元。无庸置疑，光纤馈电是一种较为理想的馈电方式(见图2)，它至少具有如下四个优点：
(1)体积小、重量轻、结构设计合理灵活，适用于机载或舰载相控阵雷达；
一1 6 —

(2)优化了电磁干扰(EMI)环境设计，降低了通道问信号的串扰；
(3)插人损耗小，温度性能佳；
(4)便于长线连接，使天线能远离主设备。
一个性能佳的馈电网络应体积小、重量轻、结构紧凑，电气性能上应能满足宽带宽、低损
耗、高分路精度及通道隔离度的需求。
微带／光纤馈电网络
功
窒
分
固态发射机卜__ 配器 微带／光纤馈电网络 I
^
初
级
一
— — — — __1 光纤馈电网络 I
E(1，1)
E(1，2)
E(1，m)
E(1，1)
E(1，2)
E(1，m)
E(，l，1)
E(n，2)
E(，l，m)
图2 有源相控阵的馈电网络方式
3．天线信号处理与DBF技术
天线信号处理是指利用不同的信号空间角来区分有用信号和干扰信号的一种处理方式，
通常也称之为空域滤波技术。众所周知，要使雷达在预先未知的环境中，有时甚至是在缓慢变
化的环境中良好地工作，就必须采用自适应技术。将自适应技术与上述空域滤波技术组合为
一体便是常说的自适应空域滤波技术，它是现代信号处理技术的一个重要组成部分。实际上
天线自适应系统就是一个反馈系统，它可用最小均方误差准则分析，亦可用最大信噪比准则或
功率反演准则来分析，其目的是通过对天线单元(或子阵)的幅度和相移(广义上讲还应包括极
化和频率等)进行控制，使得波束指向有用信号方向且在无用信号方向上形成零点，原则上此
种技术在收发方式上均可实现。
近年来，数字处理技术尤其是VLSI的发展使DBF技术及其相关的天线阵列处理技术能
应用于有源相控阵雷达中。DBF具有改变波束形状的灵活性，即波束捷变性能。采用DBF技
术能实现搜索波束与跟踪波束的快速转换，改变波束相交电平及扩展波束宽度，还可形成跟踪
和差波束及余割平方波束。此外，DBF技术易于实现幅度与相位的校正，这一特点在低／超低
副瓣接收天线形成以及共形阵天线幅相调整及波束控制中得到了广泛的应用。DBF具有自
适应波束形成性能，这种特点已被应用于天线波束零点控制、自适应副瓣相消及时．空二维信
号处理中。DBF技术还具有预测多辐射源方向的能力，它为相控阵接收天线提供了众多新型
功能，它与有源阵列的有机结合必将对雷达领域产生重大的影响。以下几个方面是影响DBF
技术发展的重要因素：
(1)通用或专用VLSI的进一步发展有利于降低并减少DBF的成本及其设备量；
(2)合理的结构和快速收敛的算法是确保其大容量及实时性处理的先决条件；
(3)多通道接收机的幅相一致性是确保其性能的关键。
一17 —

4．数字信号处理与专家系统
有源相控阵雷达体制决定其发射波形是宽带宽信号。为实现搜索、跟踪、目标类型识别、
通信、抗干扰(ECCM)、电子对抗(ECM)、电子支援措施(ESM)及火控等诸项任务，必须在计
算机的控制下，改变系统的不同参数以适应其任务的变化。由于此种雷达的控制“源点”很多，
如波形、频率、脉冲重复周期、空间波束驻留时间及波束定向速度等，再加上波束形成控制、多
批(通常大于100批)目标的跟踪处理及多个武器通道的火力分配等，采用常规的计算机控制
方式无法实现，于是就提出了用于多功能相控阵雷达的计算机专家控制系统。该专家系统具
有较******频牟僮飨低场⒑侠淼挠镅越峁辜案咚俚耐馍韫芾砘疲佣筛堇状锏�
瞬时使命合理地编排工作时间表，自适应地调度诸控制“源点”，使得雷达系统性能最优化，资
源共享最充分。
发射低峰值功率的编码波形并采用全频段脉间频率捷变可为雷达生存提供必要的特性。
有源相控阵雷达中的数字信号处理与其他体制雷达中的数字信号处理的不同之处主要在于波
形的设计与处理。固态有源器件接近于连续波器件，因而其平均功率与脉冲功率的差别甚小，
故波形通常都采用宽时宽信号。为获取更多的有用信息并确保雷达的测距精度，必须设计出
大压缩比的波形，又因采用的是固态技术，故波形设计的冗余度很大。普通的小型库可拥有数
万个波形，可根据不同的作战环境和任务进行编程。可编程的信号发生器及数字脉冲压缩是
有源相控阵雷达的一个重要组成部分，而其动目标检测(MTD)及多普勒处理方式则与常规雷
达的非常相似。
有源相控阵雷达跟踪滤波器的设计具有一定的技术难度，这主要是由多目标跟踪及变数
据率的工作方式所决定的。此外，阵面散热、阵面设计，以及波控算法、相控与时控、测试技术、
降低成本工艺技术、配套生产工艺及相关加工问题等皆应引起足够的重视。
五、有源相控阵雷达的发展概况与趋势
1．发展概况
(1)美国
美国开展有源相控阵技术的工程应用研究领先于其他各国。最早问世的有源相控阵雷达
是美国于20世纪60年代末投入使用的AN／FPS．85型导弹预警／太空跟踪雷达。世界上首部
大型有源相控阵雷达是由美国Raytheon公司研制的“铺路爪”(Pave Paws)AN／FPS一115型雷
达。该雷达工作在UHF波段，每个阵面拥有2677个天线单元，其中1792个属于有源单元，共
有1792个固态T／R组件。用有源相控阵技术改进的美国原有的弹道导弹早期预警系统
(BMEWS)中的雷达，一部雷达有两个阵面，每个阵面上有3584个天线单元，其中有源天线单
元和T／R组件的数量为2560个。
GBR固态相控阵雷达是美国战区高空防御系统中的固态有源相控阵雷达，用于在大气层
内、外拦截导弹目标并提供精确信息，具有高分辨探测、对目标成像、识别及杀伤评估等性能。
迄今为止已完成一部GBR DEM／VAL型演示验证雷达及两部GBR UOES型用户作战评估雷
达。该类雷达工作在x波段，两种雷达T／R组件的数量分别为12672个和25344个。天线截
面积分别为4．6m 和9．2m ，可在55。扇面内实现二维相扫，波束宽度为0．6。。
美国空军F一22战斗机上装备的x波段AN／APG一77型机载火控有源相控阵雷达是由美
一1 8 —

国Northrup Grumman公司与TI公司合作研制生产的，每部雷达约有2000个T／R组件。至
2004年预计生产424部，故T／R组件总数将达848000个。该雷达样机已于1989年开始飞行
试验，预计至21世纪初方能形成作战能力。此外，美国空军的F 15、F一16和F／A一18战斗机上
最新改装的雷达，以及研制中的F一35战斗机和采用波音747．200载机改装的新型预警机上的
雷达皆采用有源相控阵或共形阵。随着有源相控阵成本的不断下降，其应用范围将会进一步
扩展至轰炸机雷达、无人机侦察雷达及监视地面飞机的机载监视雷达等。美国国家防御科学
委员会(DBS)认为机载有源电扫阵列(AESA)雷达的时代业已来临。
AMSAR机载多功能固态有源相控阵雷达是由美、法、德三国合作研制生产的，该雷达工
作在x波段，业已完成CAR演示雷达。其天线直径为600mm，含有约1000个T／R组件。该
雷达采用了分布式电源、天线波束控制装置及高效致冷系统等新技术。
(2)以色列
EL／M一2080型相控阵雷达是以色列为反战术弹道导弹(ATBM)早期预警系统和火控雷
达系统研制的有源相控阵雷达。该雷达工作在L波段，天线波束具有在方位、仰角方向上同
时进行相扫的性能。雷达探测距离达数百公里，能同时对付数十批目标，在每个波束位置上皆
可进行多普勒处理，具有多种工作模式，包括与反导弹的上行、下行通信链路。该地面雷达模
块化程度高，采用了L波段机载相控阵雷达中的T／R组件，故缩短了研制周期，降低了成本。
以色列ELTA公司研制的“费尔康”(Phalcon)机载共形相控阵预警雷达采用了与载机机
体共形的L波段全固态有源相控阵体制，因而既去掉了大型雷达天线的机械传动装置，又无
需在载机外部背上一个对气动力有严重影响的大型天线罩。在机身两侧同时装上的两个共形
阵列可提供360。全方位的覆盖，扫描速度及范围皆灵活可调，可根据空战需求加以选取。由
于该雷达工作在L波段，故对隐身目标比采用S波段的E一3A预警雷达具有更好的探测性能。
该雷达目前处于飞行试验阶段。
(3)英、法、德三国
英、法、德三国正在实施机载多功能有源相控阵雷达(AMSAR)的开发计划，合作研制新一
代战斗机(即“阵风”及欧洲战斗机的改进型)有源相控阵火控雷达。这表明西欧诸国不甘在该
项极具发展潜力及挑战性的技术上落后于美国和日本。该三国预计至2005年将研制出样机，
并于未来的12年内投入50亿法郎(约合10亿美元)的研制费用。
(4)瑞典
瑞典Ericsson公司已研制成PS一890型轻便式机载有源相控阵预警雷达，该雷达仅重约
1000kg(不足E一3A预警雷达的1／3)，长8m的天线装在载机机身的顶部，天线电扫范围在机
身两侧各为120。的扇区。该雷达工作在S波段，对战斗机目标的探测距离可达300km，其可
靠性较常规雷达至少提高了一个数量级。该雷达目前已经进入飞行试验阶段。
(5)日本
日本防卫厅技术开发研究所正在为新一代FS—X战斗机研制有源相控阵雷达系统。该雷
达属于多功能雷达，采用脉冲多普勒体制及综合彩色显示技术，并具有极强的抗干扰性能。日
本虽在机载雷达领域起步较晚，但凭借其强大的电子工业和工艺技术基础，相信很快便会取得
令世人瞩目的研究成果。
2．发展趋势
(1)提高电子对抗性能
一1 9 —

未来战争进攻手段的特点是快速、精确及隐蔽，并配合强大的电磁干扰，从而使敌方的各
种探测手段失效，无法实施有效的防御。在未来ECM 日趋激烈的战场环境下，为充分而有效
地发挥雷达原有的性能，必须增强抗干扰和ECCM 能力。
由于未来海战具有由远洋向近岸转变的趋势，因而水面舰艇所面临的威胁与作战环境更
为复杂。对舰载雷达而言，陆地上复杂地形所造成的杂波干扰使得探测陆地上的空目标较探
测海面上的空目标困难得多。另外反辐射导弹的威胁也使确保雷达自身的生存成为有效利用
雷达效能的必要前提。
(2)不断适应隐身的需求
舰艇要实现隐身除在外形上要符合降低RCS的要求外，还需控制电磁波自身的发射，以
避免敌方借助接收舰艇发射的电磁波而探测到舰艇。主动发射电磁波的雷达对隐身而言是一
种负面因素，故需采用功率管理、编码扩展频谱和超低副瓣天线(< 一40dB)等LPI技术，使敌
方的ESM 等电磁波截获及侦搜系统难以接收到信号，或难以从微弱的信号中确认舰艇的位
置。此外，LPI技术也有利于提高雷达对抗反辐射导弹的生存能力。
(3)增加探测弹道导弹的性能
由于海基反弹道导弹系统较陆基系统具有更高的应用灵活性，故改进舰载雷达性能以探
测弹道导弹并引导反弹道导弹实施拦截已成为现代舰载有源相控阵雷达发展的重点，为此，美
国正在改进AN／SPY一1系列雷达，以满足海基战区导弹防御系统(TMD)和海军全战区导弹防
御(NTw)系统等计划的需求。而英国的MESAR／SAMPSON舰载有源相控阵雷达也具有相
当的探测战术弹道导弹的潜力，并已得到美国弹道导弹防御组织(BMDO)的关注与资助。荷
兰的APAR／SMART组合也具有探测战术弹道导弹的潜力，可将其作为欧洲型海基TMD的
基础。
除上述发展趋势外，配合采集的信息库与高速信息处理性能，从目标雷达反射特性便可识
别出目标的性能也是各国重点发展的方向。此外，未来还可望进一步整合目前舰艇上配置的
各种雷达的功能，以期实现仅采用一部多功能有源相控阵雷达便可满足远距离探测、跟踪、目
标识别、引导，以及指挥控制从远程导弹至近程防御系统等各种武器的任务需求，以便简化舰
载雷达的配置。
参考文献
1 王建军．固态有源相控阵雷达及其关键技术．机电部雷达专业情报网第九届年会论文集，
1991，8，40～ 45
2 ：F JJ,谟，张光义．雷达与探测—— 现代战争的火眼金睛．北京：国防工业出版社，2000，1
3 张光义．相控阵雷达系统．北京：国防工业出版社，1994，8
4 郭克成，陆静．现代雷达的发展方向．信息产业部雷达专业情报网第十五届年会论文集，
2003，9，69～ 73
5 吴曼青，靳学明，潭剑美．相控阵雷达数字T／'R组件研究．现代雷达，2001(2)，57～60
6 许伟武．机载相控阵雷达——21世纪的军用机载雷达发展趋势．现代军事，1995(4)，33～
36
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vfdff的个人空间 引用 删除 vfdff   /   2007-06-14 18:46:58
请问楼主有和推荐，我是本来是四系的，对于雷达一巧不通，我应该看哪些书，入门比较快！！！！！
学海无涯苦作舟 引用 删除 yezeg   /   2007-06-12 22:51:09
我也是初步了解雷达，兴趣而已，没有系统学习过。希望楼下会有人回答你的问题吧！
littleorange的个人空间 引用 删除 littleorange   /   2007-06-10 22:20:52
评 5 分
好好学习
咨询一下楼住：我导师是搞雷达的，自己也学了不少雷达方面的课程（都是基础的：西电和成电的雷达教材都学了点），也学了些通信方面的课程，但是都不是很深，都只涉及皮毛。两者有相通之处，但也有些区别。作为一个女生，我不知道自己该下一步朝哪方面发展。
 

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