在雷達的技術演進中,需求的牽引起到了重要的作用,但概念的引領、理論的創新和基礎器件技術的進步往往在雷達技術變革中起著更為決定性和跨代性的作用。
從技術上講,雷達是通過不斷追求以越來越高的自由度在更全維度上獲取越來越精細的信息,達到對目標特征,雜波環境及干擾特征的表達與有效區分,從而實現在日益復雜的戰場環境中對目標的探測。
從系統發展的角度,隨著數字陣列等技術的發展,硬件體系結構和邏輯功能不斷簡化和綜合,硬件將變得越來越透明,軟件和計算將變得越來越強大,功能將變得越來越綜合。
陣列雷達的發展歷程主要經歷了無源陣列、有源陣列和數字陣列 3 個階段。
無源陣列
無源陣列應用于無源相控陣雷達中,它僅有一個中央發射機和一個接收機,采用集中式大功率發射機,產生的高頻能量經饋電網絡傳給無源相控陣天線陣的各個輻射單元,目標回波信號經過接收機統一放大。
有源陣列
隨著高功率固態功率器件及單片微波集成電路的出現,每個天線單元通道中可以接入有源部件,例如,功率放大器、低噪聲放大器、混頻器與收/發轉換開關等電路,或接入將發射機、接收機、移相器和衰減器等集成在一起的發射/接收組件,使相控陣雷達天線變成有源相控陣雷達天線。
“有源” 的含義是輻射功率在陣面上的組件內 “分布式” 產生,天線孔徑自身具有功率增益。有源相控陣雷達放棄了傳統的中心式高功率發射機,除了具有無源相控陣雷達的優點外,還具有自適應波束控制、強抗干擾能力和高可靠性等優點。
數字陣列
隨著半導體器件技術的發展,有源相控陣雷達接收和發射都采用了數字波束形成 (digital beam-forming, DBF) 技術,由此數字陣列雷達的概念應運而生.
數字陣列雷達是一種接收和發射波束都以數字方式實現的全數字相控陣雷達。由于數字處理具有的靈活性,因此數字陣列雷達擁有許多傳統相控陣雷達所無法比擬的優越性,主要體現在瞬時動態范圍大、空間自由度高、易于實現超低副瓣、易實現多波束及自適應波束形成等方面.
數字陣列是相控陣技術發展帶來的產物,當前在工程化應用中仍在很大程度上受到相控陣雷達設計與工程應用思路的規范和制約,因而并沒有充分發揮全面數字化后帶來的計算賦能優勢。不過,隨著 MIMO 雷達技術的發展,數字陣列將迎來更廣闊的天地。
審核編輯:湯梓紅
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原文標題:陣列雷達的發展歷程,從無源相控陣到有源相控陣,再到數字陣列
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