[精品]多功能相控陣雷達關(guān)鍵技術(shù)及其發(fā)展趨勢分析

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1、多功能相控陣雷達關(guān)鍵技術(shù)及其發(fā)展趨勢分析多功能相控陣雷達關(guān)鍵技術(shù)及其發(fā)展趨勢分析摘要本文對多功能相控陣雷達的實現(xiàn)原理與應(yīng)用領(lǐng)域以及發(fā)展概況等進行了簡要的介紹，分析研究了該類型雷達中所使用的關(guān)鍵技術(shù)及其性能特點，對未來相控陣雷達的發(fā)展趨勢進行了展望。【關(guān)鍵詞】多功能相控陣雷達關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展趨勢多功能相控陣雷達是一類有多輻射單元依照特定的排列方式構(gòu)成的定向天線陣列，其可以通過電控的方式自rtr調(diào)節(jié)各陣元的幅度激勵與相位關(guān)系，相較于傳統(tǒng)的機械掃描雷達而言，其適應(yīng)性和抗干擾性有了很大幅度的提升，不僅可以大陌縮短搜索、定位與跟蹤時間,

2、還能夠?qū)崿F(xiàn)多目標、多方向、多功能的雷達應(yīng)用。特別是其在功能方面的拓展使得其可以同時完成多部普通雷達的工作內(nèi)容，如多目標跟蹤、捕獲、識別、制導甚至是性能評估等。1多功能相控陣雷達發(fā)展現(xiàn)狀多功能相控陣雷達的發(fā)展經(jīng)歷了無源、有源以及數(shù)字三個階段。無源相控陣雷達配置了中央功率產(chǎn)生器，可以通過雷達內(nèi)的無源網(wǎng)絡(luò)對發(fā)射功率進行調(diào)整，如使用透鏡系統(tǒng)或波導網(wǎng)絡(luò)對陣元的信號發(fā)射功率進行分配等。相較于傳統(tǒng)的機械雷達，其最大的特點是為每一陣元分配了獨立的移相器。有源相控陣雷達則是為每一陣元配置了一組完整的T/R組件，利用該組件完成中央功率產(chǎn)生器的

3、相關(guān)功能，且其功能更完善如相位與增益可調(diào)，集成度與靈敏度更高。數(shù)字相控陣雷達則將進一步提升了固態(tài)集成電路的占比，將數(shù)字波束形成技術(shù)應(yīng)用到相控陣雷達中來提升雷達的掃描頻率、掃描范圍以及抗干擾性。2多功能相控陣雷達關(guān)鍵技術(shù)2.1射頻技術(shù)多功能相控陣雷達所采用的設(shè)計思路為模塊化設(shè)計思路，該思路下個功能和技術(shù)的集成度更高，更換與調(diào)節(jié)更靈活。射頻技術(shù)是指其使用了多種材料和T/R組件來提升雷達在不同射頻波段的功率性能和抗噪聲性能。特別是以碳化硅和氮化稼為代表的單片微波集成電路T/R組件的應(yīng)用使得多功能相控陣雷達在S波段上下頻段以及寬能

4、量禁帶等方面的性能得到了極大的提升。2.2子陣列集成技術(shù)該技術(shù)可提升相控陣天線的一次成功概率，降低其經(jīng)濟成木。其仍舊以模塊化設(shè)計思路為核心，可以通過表面安裝技術(shù)與電路板組件封裝相結(jié)合，通過嵌入式處理方式將波束形成、功率控制等集成到模塊中，還可以預(yù)留出必要的接口進行功能或模塊拓展，最后環(huán)節(jié)通過印制電路板技術(shù)一次成型。2.3多波束形成技術(shù)該技術(shù)是多功能相控陣雷達的核心技術(shù)之一，其以數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，可以直接應(yīng)用微波集成技術(shù)和中頻直采技術(shù)對信號進行高精度抽樣與檢測，可以在S波段以及2500陣元量級的陣列單元級中實現(xiàn)多波束形成。其應(yīng)

5、用優(yōu)勢在于可以采用多中行個弄口適應(yīng)算法對波束形成方法進行調(diào)整，可以有效解決多通道接收機一致性較高的問題。但是需要注意的是，其物理實現(xiàn)對設(shè)備復雜性的要求較高。2.4雙極化技術(shù)雷達對目標對象的識別、反隱以及干擾抑制等都是通過對目標回波的極化特性進行判斷來實現(xiàn)的。多功能相控陣雷達的雙極化技術(shù)可以為每個陣元分配一組共兩個相互獨立的極化通道，然后利用天線陣元的雙通道特性來獲得差動反射率的偏差，增強目標回波的極化特征。2.5MIM0技術(shù)MIM0技術(shù)，即多輸入多輸出技術(shù)，可以利用雷達天線陣列的多天線特性向空域目標發(fā)射多束探測信號，然后對

6、回波信號進行分集接收和數(shù)據(jù)融合處理，實現(xiàn)參數(shù)可識別性能的提升和發(fā)射方向圖的設(shè)計。同時，MIM0技術(shù)還可以幫助相控陣雷達克服其因橫截面積起伏所引起的性能不穩(wěn)定問題，顯著改善目標的檢測結(jié)果與參數(shù)估計精度。3多功能相控陣雷達的發(fā)展趨勢2.1新一代T/R組件新世紀中的T/R組件經(jīng)歷了“磚塊”、“瓦片”、扁平封裝、三維面板/集成電路等多個階段，每一階段都大幅降低了T/R組件的重量、體積以及生產(chǎn)成木。但是其仍I口存在較大的發(fā)展空間，下一代的T/R組件和MPM模塊等需要進一步對其損耗、重量以及適用頻率范圍等參數(shù)進行控制，同時還應(yīng)該增大其

7、輸出功率。預(yù)計下一代X波段的T/R組件對多面陣甚至是共形天線等的支持性會更高。3.2共形相控陣相控陣需要承載在多種平臺中以執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)，如飛機、導彈、艦艇等。為增強雷達與平臺間的結(jié)構(gòu)一體化特性，其需要向共形方向不斷演進。共形相控陣不僅可以利用承載平臺的結(jié)構(gòu)特性進行載荷擴展，還能夠進一步增大天線陣列的孔徑，減少陣元間的和互干擾，提升雷達性能，此外，共形天線不再需要額外的天線罩等裝置的支持，可以幫助減少飛機的雷達特征。3.3無模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計有源電了掃描平面陣列無模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計可以進一步提升數(shù)字硬件的應(yīng)用范圍，使得雷達的集成度更高

8、，重量更輕，可有效消除金屬結(jié)構(gòu)對T/R單元間的射頻隔離與封閉，將和互間的影響控制在最小程度。3.4新技術(shù)、新器件的應(yīng)用隨著和控陣雷達數(shù)字化程度的提升，可應(yīng)用其中的技術(shù)和算法種類越來越堵偶，雷達所能夠?qū)崿F(xiàn)的功能也越來越豐富，如空時自適應(yīng)處理技術(shù)、自適應(yīng)數(shù)字波束形成技術(shù)、微帶天線技術(shù)、固態(tài)相控陣技術(shù)以及其他