1、機載相控陣火控雷達的技術特征及干擾研究分析機載火控雷達的主要作用是測定目的的空間位置，提供給火控系統， 通過制導武器對目的施行攻擊。相控陣機載火控雷達是采用相控陣天線的機載火控雷達。它是一種電子掃描雷達， 由計算機控制， 用電子的方法實現天線波束指向在空間的轉動或掃描的電掃雷達系統，抑制了機械掃描雷達慣性延遲的缺乏， 波束靈敏， 能迅速而準確地控制和變換波束形狀、數目和掃描圖形， 使得機載相控陣火控雷達實現了同時多目的跟蹤和攻擊、同時多功能和低截獲概率才能， 并降低了的自身的雷達截面積， 可進步飛機的作戰才能和戰場生存才能。1 相控陣天線原理相控陣天線有多種形式， 如線陣、平面陣、圓陣、圓柱形

2、陣列、球形陣和共形陣等， 但都是從陣列天線開展起來的。陣列天線通常由多個偶極子天線單元組成，偶極子天線具有近似的無方向性天線方向圖， 天線增益很低， 在自由空間內增益只有6dB 左右， 為了獲得較高的增益， 將多個偶極子天線單元按一定的規那么排列在一起， 形成一個大的陣列天線。N 個帶有移相器的一樣單元的線性陣列天線， 相鄰單元間隔為d。與直線陣相垂直的方向為天線陣的法線方向， 稱為根本軸。設各單元移相器輸入端均為等幅同相饋電， 且饋電相位為零。各個移相器可以對饋入信號產生02 的相移量， 按單元序號的增加其相移量依次為1、2、3、N-1、N。(1)當目的處于天線陣法線方向時，要求天線波束指向

3、目的，即波束峰值對準目的。由陣列天線的原理可知， 只要各單元輻射同相位的電磁波， 那么波束指向天線陣的法線方向。根據陣列天線這一結論， 假設對相控陣天線中各個移相器輸人端同相饋電， 那么， 各個移相器必須對饋人射頻信號相移一樣數值(或均不移相)， 才能保證各單元同相輻射電磁波，從而使天線波束指向天線陣的法線方向。換句話說， 各個移相器的相移量， 應當使相鄰單元間的相位差均為零， 天線波束峰值才能對準天線陣的法線方向。(2)在目的位于偏離法線方向一個角度0時，假設仍要求天線波束指向目的， 那么波束掃描角(波束指向與法線方向間的夾角) 也應為0。倘假設波束指向與電磁波等相位面垂直， 即波束掃描一個

4、0角度， 那么電磁波等相位面也將隨之傾斜、見圖中MM 方向， 它與線陣的夾角也為0。這時， 各單元就不應該是同相輻射電磁波， 而需要通過各自的移相器， 對饋入射頻信號的相位進展必要調整。首先討論單元1 與單元2 的移相器對饋入射頻信號的相移情況。假設單元1 與單元2 的移相器分別對饋入的射頻信號相移了1和2， 那么單元1 輻射的電磁波到達等相位M點的相位為1， 而單元2 輻射的電磁波由于在空間多行程一段間隔 AB， 故到達等相位面時的相位為：/ dsin0根據等相位條件， 在等相位面上那么有：2=2/ dsin0設兩單元的相位差為， 上式可寫成：2- dsin0即兩單元的相位差， 補償了兩單元

5、波程差引起的相位差， 使得兩單元輻射的電磁波在0方向可以同相相加， 得到最大值， 即波束指向了0方向。同樣的分析可以得出單元2 與單元3 之間的相位差也為：3=2/ dsin00=arcsin (d )此式說明， 在雷達工作波長與單元之間的間距d 一定的情況下， 波束指向角0隨 而變化。只要控制移相器使各單元間產生一樣的相移增量， 并且其大小和正負又是可變的， 那么波束就可以在范圍內掃描。簡單來說， 控制移相器對饋入射頻信號產生的相移， 即可改變電磁波等相位面的位置， 從而改變天線波束的指向， 到達掃描的目的。這就是相控陣天線實現電掃描的根本原理。2 相控陣雷達技術特征2.1 天線波束快速掃描

6、才能天線波束快速掃描才能是相控陣雷達主要技術特點。這一特點來自于陣列天線中各天線單元通道內信號傳輸相位的快速變化才能。正是由于相控陣天線的波束快速掃描的技術特點使得相控陣火控雷達具有高搜索數據率、高跟蹤數據率、多目的搜索與跟蹤、實現多種雷達的功能。2.2 天線波束形狀捷變才能天線波束形狀捷變才能是指相控陣天線波束形狀的快速變化才能。天線波束形狀捷變才能使相控陣天線可快速實現波束賦形和實現空時二維自適應處理(STAP)。空時二維自適應處理(STAP)是相控陣雷達在空域與頻域同時實現對雜波干擾進展抑制的方法， 用于機載相控陣火控雷達抑制地面雜波。機載雷達在強地物背景中檢測目的， 采用間隔 門多普勒

7、濾波方法， 對每一個要檢測的間隔 單元， 即可能存在目的的間隔 單元， 通過多普勒濾波器組對目的回波進展頻譜分析， 從速度上分辨目的與雜波， 而在不同角度上與不同間隔 上地物的雜波頻譜是不同的， 與雷達載機飛行速度及姿態有關， 而且地物雜波信號是由與被檢測單元同樣間隔 的所有天線主瓣與副瓣照射的地物信號疊加而成， 主瓣雜波對目的回波的信號的遮蔽最大。要檢測雷達主瓣照射區內某一間隔 單元內是否存在目的， 首先在每一天線單元或子天線級別上， 對該單元的接收信號進展頻譜分析， 即頻域濾波， 然后對每一個濾波器的輸出在進展自適應空域濾波， 即實現自適應才能方向圖形成， 在該濾波器最大值對應的角度上形成

8、接收方向圖凹口。就是對回波信號的每一個多普勒頻率分量， 分別形成各自的天線方向圖，方向圖的最大值均指向預定要檢測或跟蹤目的的方向，而這些方向圖凹口那么分別對準產生該多普勒頻率的強地物所在方向。2.3 空間功率合成才能空間功率合成才能使相控陣機載火控雷達實現了發射電磁波能量的低峰值功率、高脈沖能量和高平均功率， 進步其探測性能。陣列天線的每一個單元通道或每一個子天線陣上設置一個發射信號功率放大器， 依靠移相器的變化， 使發射天線波束定向發射， 既將各單元通道或各子陣通道中的發射信號聚焦于某一空間方向。2.4 多波束形成才能相控陣雷達通過波束轉換控制信號可以方便地在一個重復周期內形成多個指向不同的

9、發射波束和接收波束。用同一個孔徑可以同時產生多個獨立的波束， 即將一部分面陣對應產生一個波束， 另一部分面陣對應產生另一個波束， 各個波束又可以具有不同的輻射功率、波束寬度、目的駐留時間、重復頻率和重復照射次數等。各個波束可以實現統一控制和分別控制， 用于對目的的一般搜索、重點搜索和跟蹤。2.5 強抗干擾才能相控陣雷達天線波束的快速掃描、天線波束形狀捷變、自適應空間濾波、自適應空時處理才能以及多種信號波形的工作方式， 使得相控陣雷達在體制上具有強的抗干擾潛在性能。在相控陣雷達中又采用了單脈沖測角技術、脈沖壓縮技術、頻率分集技術、頻率捷變和自適應旁瓣抑制技術， 進一步進步了其抗干擾性能。相控陣機

10、載火控雷達具有高增益和低副瓣的天線陣列， 副瓣電平可達-50-40dB， 由于副瓣電平低， 可以使雷達少受相鄰頻段雷達的互擾， 使掩護式干擾機的等效干擾功率增大， 給干擾機制造增加困難， 進步了雷達的抗干擾才能; 主瓣波束很窄、掃描方式迅速靈敏， 使偵察接收機可接收的脈沖數少而難以實現跟蹤， 低副瓣技術的采用， 又要求偵察接收機靈敏度高， 動態范圍大，信號測定瞬時迅速， 使得偵察工作難以進展; 波束調零技術的采用， 使其易于對抗針對雷達天線副瓣的干擾。3 對相控陣機載火控雷達的干擾研究對相控陣機載雷達的干擾要從雷達原理、電子對抗原理等方面入手， 從原理角度分析相控陣機載火控雷達自身固有的弱點，

11、 才能找到對應的干擾方法。從原理上講， 機載相控陣火控雷達有如下弱點： 一是對所有的電子信號， 只要在雷達設備的通帶內的信號， 它不分敵我， 都能接收; 二是不管雷達采用什么樣的信號處理方式， 只要干信比到達一定值時， 它就不能干擾和有用信號的混合體中， 提取有用信號; 再一方面雖然相控陣雷達天線副瓣低， 而且還可以采取副瓣調零等措施， 但是它的天線副瓣仍然不可能為零， 副瓣電平是客觀存在的， 副瓣干擾有機可乘。相控陣機載火控雷達本質也是一部雷達設備， 也要遵循雷達的根本工作原理， 也具有上述弱點， 因此只要是在雷達接收通道通帶內的無線電信號， 都能進入到雷達， 無法回避; 其次進步進入接收通

12、道的電信號(包含有用信號和干擾信號)干擾信號能量，只要干信比到達一定值時， 雷達就不能從干擾和有用信號的混合體中提取有用信號， 直接影響雷達對目的的探測。根據上述分析， 可采用以下方法施行電子干擾。(1)由于天線副瓣的存在，因此通過增大干擾機功率，可進展副瓣干擾; 或者直接對雷達實行寬帶噪聲干擾。強干擾信號進入雷達的接收通道可降低雷達接收信號的的信噪比， 直至接收機到達飽和狀態， 破換雷達接收機的正常工作。(2)從戰術層面采用多機干擾，協同工作。相控陣雷達具有自適應空間濾波才能， 能自適應地在干擾方向形成天線方向圖零點， 因此， 單部干擾機無法對其形成有效的干擾。但是從原理角度分析自適應空間濾波需要自適應地計算空間矢量， 而計算空間矢量需要空間取樣， 也要消耗計算時間， 即自適應時間。采用兩部或兩部機載干擾設備協同使用， 分