相控阵技术在机载火控雷达中的应用

许文杰

【摘要】在现代战争中，先进的战斗机对掌握制空权起非常重要的作用。近些年来，随着对战斗机远程打击能力的要求不断提高，机载火控雷达作为战斗机的“千里眼”，其性能也越来越受到重视。为了适应这种需求，人们将相控阵技术与机载火控雷达相结合，实现了战斗机探测距离的巨大飞跃。本文在简要介绍相控阵技术的基础上，主要对其在机载火控雷达中的应用进行了分析。

【关键词】相控阵技术；机载雷达；火控雷达；应用

1.前言

近些年来，随着各国航空力量的不断发展，越来越多的先进战机被研发出来。为了争夺制空权，人們对战斗机的作战性能，特别是远程探测和远程打击能力的要求不断提高。在发现敌对目标时，为了实现战斗机攻击导弹发射后不管的能力，机载火控雷达的性能需要较大幅度的改善。为此，人们将相控阵技术与机载火控雷达相结合，实现了对多目标进行远程捕获和攻击的能力。由于相控阵技术具有抗干扰能力强，探测距离远、精度高及多目标跟踪能力好等诸多优势，因此将其与机载火控雷达结合，战机性能将得到显著提升。本文在简要介绍相控阵技术的基础上，主要对其在机载火控雷达中的应用进行了分析。

2.相控阵技术简介

相控阵技术出现的时间较早，早在20世纪30年代后期就已经出现。但它的大规模发展应用还是在70年代以后。作为一种新型的电扫描阵列多功能技术，与传统的机械扫描天线系统相比具有许多优势。例如它具有很强的抗干扰能力，探测距离远，同时能够快速跟踪远程多目标，可靠性高、战场生存能力强等。所谓相控阵，就是将许多辐射单元按照一定的方式布列在面阵上，通过各辐射单元自发辐射电磁波，形成一个电磁波发生面。其中，每个辐射单元发射的电磁波的频率和相位都可以通过电子计算机控制移相器来进行改变。因此，相控阵雷达可以实现相扫和频扫等不同的工作模式。此外，根据发射/接收单元数量的多少，还可以将相控阵雷达分为无源和有源两种。无源相控阵雷达仅有一个中央发射机和一个接收机，每个辐射单元只负责发射电磁波而不参与反射电磁波的接收。有源相控阵雷达则恰恰相反，其每个辐射单元都配有一个发射/接收组件，能够自己产生和接收电磁波。因此，其在探测距离、灵敏性、可靠性及信号处理等方面相比无源相控阵雷达具有更大的优势，代表今后雷达探测技术的发展方向。

3.相控阵技术在机载火控雷达中的作用

由于相控阵技术相对于传统的机械扫描天线，具有许多得天独厚的优势。因此，将相控阵技术应用于机载火控雷达，必将使现有机载雷达的探测性能得到极大的提升。下面从几个主要方面对此加以说明：

3.1 相控阵技术对提高机载火控雷达作用距离的意义

相控阵技术应用于机载火控雷达后，将显著提高战机的探测距离。对于现代空战中，先敌发现就等于先敌击落，因此战机发现敌机的距离越远越好。为了提高雷达的作用距离，就需要增加其信号功率与天线口径。将传统机械扫描天线用相控阵天线代替后，在现有的空间尺寸上，可以实现天线直径和天线增益的双重提高。此外利用相控阵技术，其每个辐射单元能够发射的电磁波的能量都得到极大提高。在保证散热及部件工作条件限制的情况下，雷达的发射功率有了显著提升，其探测距离也就更远。

3.2 相控阵技术对提高多目标跟踪能力的作用

相控阵技术对提高战机多目标的跟踪能力也有十分明显的作用。由于可以通过电子计算机控制移相器来改变每个辐射单元发射的电磁波的频率和相位，因此与传统机械扫描方式相比，它能够实现在大空域范围内的连续快速无惯性的扫描。这就保证了雷达在跟踪目标时的连续性和稳定性，确保目标始终在雷达视线范围之内。同时，相控阵技术在对多个威胁目标进行探测跟踪时，还能根据目标的威胁等级自动为其分配不同的扫描波形、扫描频率及波束驻留时间，从而大大提高了战机对多目标的跟踪定位能力。

3.3 相控阵天线对提高机载火控雷达生存能力的影响

所谓道高一尺，魔高一丈，在现代空战中，攻击与反攻击、发现与被发现始终是不变的旋律。雷达在发现目标时，也会因为发射的电磁波而暴露自己的位置。对于相控阵天线来说，其在对目标进行扫描时，天线口面是保持不动的，因此对于敌方发射的探测电磁波不会被原路反射。同时，对于有源相控阵雷达，其接受/发射组件还可以根据要求发射干扰信号，干扰敌方雷达的探测。

3.4 相控阵技术对提高雷达可靠性与可维护性的好处

对于战机来说，提高装备的可靠性和可维护性对战斗的维持非常重要。与传统机械扫描雷达相比，相控阵雷达将其中的转动天线部分集成于以密集面阵排列的电磁辐射单元组件上。与机械部件相比，辐射单元的接受/发射组件不仅工作寿命更高（高达20万小时以上），而且稳定性和可靠性更好。特别是当部分组件发生故障时，可以使用成熟的标准组件进行替换，同时对雷达整体的性能影响不大。因此这显著的提升的雷达的可靠性和可维护性。

4.总结

随着战机性能的不断提高，相控阵技术逐渐被广泛应用于机载火控雷达。由于相控阵技术具有抗干扰能力强，探测距离远、精度高及多目标跟踪能力好等诸多优势，因此将其与机载火控雷达结合，战机性能将得到显著提升。今后，有源相控阵雷达将是机载火控雷达的发展方向。

参考文献

[1]贲德，林幼权，王昊.先进战斗机多功能有源相控阵火控雷达[J].电子科学技术评论，2004（03）.

[2]张光义.相控阵雷