在北約揮手在歐洲東擴的進程中,美國在東歐鋪設的“鋪路爪”相控陣雷達這一舉動激起了俄羅斯的強烈反對。俄羅斯為什麼要如此強烈地反對呢?這是因為這種相控陣雷達監控距離可達3000~5000千米左右,這樣俄羅斯國土內在這個相控陣雷達下根本沒有秘密可言。那麼我們下麵來了解一下什麼是“相控陣雷達”。
1.什麼是相控陣雷達?
相控陣雷達又稱作相位陣列雷達,是一種通過改變雷達波相位來改變波束方向的雷達,因為它是以電子方式來控製波束的方向,而非傳統的以機械轉動天線麵方式來控製天線方向,所以它又被稱電子掃描雷達。
相控陣,是由許多輻射單元排成一個特殊的陣列形式構成的走向天線,各單元之間的輻射能量和相位是可以用特殊的電子方式進行控製的。典型的相控陣是利用電子計算機控製移相器改變天線孔徑上的相位分布來實現波束在空間掃描,即電子掃描,簡稱電掃。相位控製可采用相位法、實時法、頻率法和電子饋電開關法等等方法。在一維上排列若幹輻射單元成為許多條線陣,在兩維上排列若幹輻射單元線條成為一個平麵陣。這些輻射單元也可以排列在一些曲線上或曲麵上,這種天線稱為共形陣天線。共形陣天線可以徹底克服線陣和平麵陣掃描角小的缺點,能以一部天線實現全空域電掃。通常的共形陣天線的形式有環形陣、圓麵陣、圓錐麵陣、圓柱麵陣、半球麵陣等。由此可見,相控陣雷達會因其天線的各種相控陣型而得名。
2.相控陣雷達的兩大類別
相控陣雷達大體可分為兩大類別:分別是有源/主動相控陣和無源/被動相控陣兩種。所謂有源無源是針對天線而言的。有源相控陣雷達又可稱固定式相控陣,是在方位上和仰角上都采用電掃,天線陣是在地麵上固定不動的。它的“天線”是一種接收與發射電磁信號的裝置,每一塊“天線”都能自己產生探測目標的電磁波。無源相控陣雷達則是使用了統一的發射機與接收機,外加具有良好相位控製能力的相控陣天線而組成,這個相控陣天線本身不會產生雷達波。
有源相控陣雷達有更遠的作用距離、更短的探測駐留時間,從而實現更高的數據率,更好的抗幹擾的性能。因此,有源相控陣雷達是軍用雷達的發展趨勢和多功能雷達的發展方向之一。目前,隻有美國與日本具有這種雷達技術,而其他國家還處在研究之中。法、德、英將合作開發利用相控陣雷達,瑞典打算研製出的相控陣用於升級他們的JAS-39“鷹獅”戰鬥機的雷達等。
3.相控陣雷達的天線
相控陣雷達有它獨特的密集天線陣列,在傳統雷達的一個天線麵的麵積上就可以安裝上千個相控陣天線。它的天線是由數以萬計的小天線密密麻麻地排列組成的,一個小天線隻有幾厘米大或者更小,這些小天線按照一定的排列規則排成一列一列的,形成一個巨大的天線方陣,它的樣子就像那個排列在向日葵花盤裏的一粒粒葵花子。一套相控陣雷達有四到八麵這樣的天線方陣,它們分別安放在不同方向上,恪守崗位,各司其職,各管一方。
和傳統雷達不同,相控陣雷達的天線是固定的,它不用像普通雷達那樣一直轉動,它是利用電磁波的幹涉來改變探測方向的。天線方陣裏的每個點上的小天線都能獨立向四麵八方發射和接收電磁波,相控陣雷達在工作以後,在它周圍空間就會既有這個小天線發出的電磁波,也有那個小天線發出的電磁波,這些發出的電磁波必然會重疊在一起。在對目標掃描時,可以隻選定其中一個小區塊(數個天線單元)或數個小區塊對單一目標或區域進行掃描,因此整個雷達就可在它所能探測的範圍裏同時對許多目標或區域進行掃描或追蹤,具有多個普通雷達的功能。由於一個相控陣雷達可同時針對不同方向上的目標進行掃描或追蹤,再加上它的掃描方式由電子控製而不是由機械轉動,因此它的資料更新率大大提高。
先進的相控陣雷達與落後的機械掃描雷達相比,它的掃描更靈活、性能更加可靠、抗幹擾能力更強,能快速適應瞬息萬變的戰場條件。機械掃描雷達常常受限於機械轉動頻率,它的資料更新周期顯得很長,為秒或十秒級;而相控陣雷達雷達電子掃描周期就比較短了,為毫秒或微秒級。因而它更適於對付那些空中飛行的高機動目標。此外,相控陣雷達可以發射一種特殊的窄波束,因此它也可充當電子戰天線來使用,對敵方的電子設施實施強有力的電子幹擾。
多功能相控陣雷達已廣泛用於軍事領域裏的各個方麵,如:地麵遠程預警係統、機載和艦載防空係統、機載和艦載係統、炮位測量、靶場測量等領域都有它的身影。美國“愛國者”防空係統的“AN/MPQ-53”雷達、艦載“宙斯盾”指揮控製係統中的雷達、“B-1B”轟炸機上的APQ-164 雷達、俄羅斯S-300防空武器係統的多功能雷達等都是典型的相控陣雷達。隨著微電子技術和數字技術的發展的日新月異,固體有源相控陣雷達已經在軍事領域裏和各個方麵得到了的廣泛應用,成為新一代戰場上不可或缺的戰術防空、監視、火控雷達。