为何军用非相控阵雷达大多使用抛物面天线,除守门员外很少用棒状波导裂缝天线?

诗和远方的洋

为何军用非相控阵雷达大多使用抛物面天线,除守门员外很少用棒状波导裂缝天线?

这个问题很有意思,不过在回答这个问题之前,我先得纠正一下题主的这个问题中的一些错误。其实在军用领域,缝隙天线的运用还是比较广泛的。并不是只有“守门员”近防系统才使用这种天线形式。

我们知道,在“守门员”近防系统中,这个棒状的波导缝隙天线主要作用是执行对海/低空的平面搜索任务,原理其实和民用的导航雷达并没有太大的区别,因此两者的外观也比较相似。

(“守门员”近防系统中的棒状天线,其实就是平面搜索雷达。)


早期的军用雷达在相控阵天线没有普及之前,大多数都是使用抛物面天线(如抛物面、卡塞格伦、倒置卡塞格伦等),主要原因还是得益于这类抛物面天线的加工简单、成本较为低廉与低技术门槛等优势。

(我国海军装备的364雷达可为730炮提供早期目标指示,采用的是传统的抛物面天线。)


不过随着科学技术的发展,军用雷达在天线体制上也有着比较大的改进和创新。除了现在风头正盛的相控阵天线以外,另一种天线体制因为其优秀的性价比也开始在军用雷达领域得以广泛的运用,并逐渐替代了传统的抛物面天线,而这就是题中所提到的缝隙天线。

缝隙天线因其低剖面,可集成化,容易组阵等特点,在军用和民用领域都受到了广泛关注与运用。其特点是重量轻,具有良好的平面结构,易于与安装物体共形。缝隙阵列天线的口径面幅度分布容易控制,口径面利用率高,可以实现低副瓣或极低副瓣。同时,缝隙天线还具有结构牢固、简单紧凑、易于加工、馈电方便、架设简单等优势。

如此种种的优势,使得缝隙天线经常作为替换抛物面天线的低成本升级方式来使雷达系统获取更优秀的性能,是一种极具性价比的天线体制。

(缝隙天线因为其优秀的性能和较低的价格,在军用和民用领域有着广泛的运用。)


这里面比较典型的例子就是美国海军所装备的SPS-67系列平面搜索雷达,这款雷达在早期使用的SPS-10型平面搜索雷达的抛物面天线。而在其衍生型SPS-67(V)2上,美国海军采用了更先进的缝隙天线替换了传统的抛物面天线以获取更优秀的性能。

(使用抛物面天线的SPS-67(左)与使用缝隙天线的SPS-67(V)2(右)。)


同样在另一款非常经典的近防系统——MK-15"密集阵"近防系统中,为了提升近防炮系统对目标的搜索和拦截能力,这个型号在后期改进中,其位于顶部天线罩中的平面搜索雷达也经历过一次从抛物面天线到缝隙天线的升级。

(“密集阵”近防系统在后期所使用的平面搜索雷达,可见其明显的缝隙天线特征。)


除了以上天线升级的例子外,缝隙天线近年来在更多新型号的军用平面搜索雷达上得以了比较广泛的运用,如在丹麦海军所属的阿布沙龙级多功能支援舰上,其安装于后桅杆的Terma Scanter 2100型平面搜索雷达就采用了类似的缝隙天线体制。

(安装在阿布沙龙级后桅杆的Terma Scanter 2100型平面搜索雷达。)


因此可以说,在军用领域,缝隙天线的运用还是比较广泛的,并非只有“守门员”近防系统这个例子。