有源、无源相控阵、多普勒、合成孔径、毫米波等雷达它们的优劣!

今天小编给大家简单科普一下多种雷达的优劣,有喜欢的朋友关注一下,小编会用心努力

我们首先要科普楚几个概念:相控阵指雷达天线的扫描方式,跟机械扫描相对应;而有源-无源则是根据天线-发射机组合体制划分的;多普勒和合成孔径是雷达的其中两种工作模式;而毫米波则是波段的一种,在雷达体制、工作模式、波段这些不同范畴的概念之间我们无法对比优劣,必须细分来说(小编开始进入装X模式)。

举个栗子,就拿电视来说吧,雷达的体制就相当于是电视的液晶屏和显像管屏;工作模式相当于接机顶盒还是闭路电视;波段就相当于用4G还是WIFI。

有源、无源相控阵、多普勒、合成孔径、毫米波等雷达它们的优劣!

歼10之父宋文骢,这是当年他正在向刘华清上将介绍歼10A战斗机,注意雷达


歼-10A的标配雷达,就是厘米波波段的机械扫描雷达,而俄罗斯苏-35则是厘米波波段的无源相控阵雷达,歼-10C和歼-20的雷达则是厘米波的有源相控阵雷达,它们都可以用多普勒模式攻击空中的敌机,或者使用合成孔径模式寻找地面的敌人;而歼-8II的雷达,也是厘米波的机械扫描雷达,但是它的工作模式就只有多普勒没有合成孔径,所以只能对空不能对地;而AH-64D旋翼顶端的“长弓”雷达则是毫米波雷达,有动目标检测模式,可以搜索地面的车辆。

无源相控阵雷达,是采用一台集中式的发射机接收机,用电子管或者是固态发射机,通过馈电系统连接到天线,再由分配网络把发射信号分配到各个阵元,同时也把接收到的信号发到接收机。而有源相控阵,则是采用若干分散的发射-接收机,直接安装到阵元上,省去了馈电系统和分配网络。

有源、无源相控阵、多普勒、合成孔径、毫米波等雷达它们的优劣!

无源(左)和有源(右)的区别,直接挑干活说:有源的链路短很多,而无源的复杂机制就相当于一条公路上有大

有源相控阵主要有三个优点:(1),可以使用单管功率较小的晶体管,一个阵元用1到4个功率晶体管结构简单可靠,很容易提高整体信噪比,而无源相控阵则是用几十个甚至上百上千个电子管-晶体管组成复杂的推-挽结构,内部干扰大而且不可靠。(2)省掉了馈电系统和分配网络,无源相控阵的馈电系统和分配网络一般会带来8分贝以上的内部噪声,取消馈电系统等于让整机有效功率提高几倍,在相当的功率下大大提升性能。(3)无源相控阵发射机-接收机都是一个损坏全部完蛋,而有源相控阵有上千甚至上万个发射机-接收机组合,哪怕坏掉几百个,也能凑合使用,可用性远超无源相控阵。

这就和液晶电视与老式显像管电视的区别非常接近:液晶电视一个点坏了顶多是屏幕上多几个黑点,而显像管坏了相当于整个电视机报废。而且,液晶电视的耗电量发热量也比显像管低得多,多快好省就是技术进步的优势。

最后来说说工作模式。多普勒是一种滤波方式,即雷达信号处理设备通过多普勒效应,滤掉那些固定不动的目标,它同时还能测量目标速度。在多普勒滤波模式出现以前,机载雷达对下方目标探测时,大量地面反射来的杂波会把目标完全掩盖。因为地面是固定不动的,所以依靠多普原理把它们过滤掉以后,剩下来的目标就是低空的飞机。有点像以前生物课本里提到过的青蛙抓蚊子:不动的就看不到,动弹的就一下子抓住。

在多普勒雷达普及以前,超低空突防躲避雷达是对地打击战术的主流,像F-111、SU-24和狂风就是典型的贴地飞机,但是多普勒雷达普及后,这种战术的优势就逐渐弱化乃至接近消失了。

有源、无源相控阵、多普勒、合成孔径、毫米波等雷达它们的优劣!

多普勒雷达挤掉了很多靠超低空突防的战斗轰炸机的饭碗

合成孔径原理则是利用一个小天线沿着长线阵的轨迹等速移动并辐射相参信号, 把在不同位置接收的回波进行相干处理, 从而获得较高分辨率的成像雷达,可分为聚焦型和非聚焦型两类。以前的侧视侦察雷达是七八米长的天线,也就能取得几米的精度,而合成孔径雷达的数据处理能力提高后,一个800毫米直径的天线就能取得0.5米精度,性能提升是非常惊人的。

有源、无源相控阵、多普勒、合成孔径、毫米波等雷达它们的优劣!

美军E-8“联合星”战场监视机肚皮底下的凸起就是台大型合成孔径雷达


毫米波雷达则是使用波长很短的毫米波发射机,毫米波波长短,因此相同的口径下波束更窄,精度更高。但是毫米波容易被雨珠反射,因此全天候适应性不佳。

有源、无源相控阵、多普勒、合成孔径、毫米波等雷达它们的优劣!


阿帕奇直升机的“长弓”毫米波雷达,毫米波波长小,所以该雷达只需要尺寸很小的抛物面天线(红框里的物件)就可以有效地将毫米波信号发射出去。这样,毫米波雷达的体积也相对小巧,可以装在直升机的桨毂上。

好啦,雷达导论课上完了,下面布置作业,让我们用雷达术语来造句:

歼20装有一部工作在厘米波段的有源相控阵雷达,它可以采用带多普勒滤波的工作模式搜索、并引导空空导弹攻击空中目标;也可以切换到合成孔径工作模式,获取地面图像,发现目标,并给机上挂载的北斗卫星导航制导炸弹装订目标诸元(地面目标的方位、与飞机直线距离等)。

有源、无源相控阵、多普勒、合成孔径、毫米波等雷达它们的优劣!


怎么确定一款战斗机是否用相控阵雷达?看它的机头雷达天线整流罩与机身的结合部,倾斜的肯定是相控阵雷达。这是因为相控阵雷达天线不需要进行机械扫描,天线面不需要与水平线垂直,斜置可以减小飞机的迎头雷达反射截面积(RCS),利于隐身。当然,像苏35、F-15SG这些三代半飞机,本来就不要求隐身能力,它们即便采用相控阵雷达,天线也是与水平线垂直的。


有源、无源相控阵、多普勒、合成孔径、毫米波等雷达它们的优劣!

美军换装了相控阵雷达的F-15C战斗机,天线与水平线就是垂直的,没隐身考虑。

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