相控雷達(dá)原理
相控陣?yán)走_(dá)是一種新型的有源電掃陣列多功能雷達(dá)。它不但具有傳統(tǒng)雷達(dá)的功能,而且具有其它射頻功能。有源電掃陣列的最重要的特點是能直接向空中輻射和接收射頻能量。它與機(jī)械掃描天線系統(tǒng)相比,有許多顯著的優(yōu)點。例如、相控陣省略了整個天線驅(qū)動系統(tǒng),其中個別部件發(fā)生故障時,仍保持較高的可靠性,平均無故障時間為10萬小時,而機(jī)械掃描雷達(dá)天線的平均無故障時間小于1000小時。下面主要介紹先進(jìn)的相控陣?yán)走_(dá)。
相控陣,就是由許多輻射單元排成陣列形式構(gòu)成的走向天線,各單元之間的輻射能量和相位關(guān)是可以控制的。典型的相控陣是利用電子計算機(jī)控制移相器改變天線孔徑上的相位分布來實現(xiàn)波束在空間掃描,即電子掃描,簡稱電掃。相位控制可采用相位法、實時法、頻率法和電子饋電開關(guān)法。在一維上排列若干輻射單元即為線陣,在兩維上排列若干輻射單元稱為平面陣。輻射單元也可以排列在曲線上或曲面上.這種天線稱為共形陣天線。共形陣天線可以克服線陣和平面陣掃描角小的缺點,能以一部天線實現(xiàn)全空域電掃。通常的共形陣天線有環(huán)形陣、圓面陣、圓錐面陣、圓柱面陣、半球面陣等。綜上所述,相控陣?yán)走_(dá)因其天線為相控陣型而得名。
火控雷達(dá)原理
火控雷達(dá)( fire control radar)包含了雷達(dá)掃描系統(tǒng)和火力控制系統(tǒng),是通過計算機(jī)輔助系統(tǒng),實現(xiàn)對整個武器系統(tǒng)的綜合有效利用的過程。一般在綜合武器平臺如飛機(jī)、軍艦(都攜帶多種可并發(fā)的武器)上使用??梢袁F(xiàn)實獲取戰(zhàn)場態(tài)勢和目標(biāo)的相關(guān)信息;計算射擊參數(shù),提供射擊輔助決策;控制火力兵器射擊,評估射擊的效果。
火控雷達(dá)的作用是,在即將發(fā)射炮彈、導(dǎo)彈前對準(zhǔn)目標(biāo),以準(zhǔn)確把握其速度和位置。
火控雷達(dá)的特點是測量精度高(測角精度1~2mrad,測距精度幾米到十幾米),作用距離較近(通常15~50km),具有自動跟蹤能力,截獲目標(biāo)后能不斷準(zhǔn)確給出目標(biāo)坐標(biāo)數(shù)據(jù),轉(zhuǎn)換成武器的射擊諸元后,通過伺服系統(tǒng)實現(xiàn)火力武器的自動瞄準(zhǔn)射擊。
火控雷達(dá)的出現(xiàn),不僅使火控系統(tǒng)具有全天候防御能力,也大大提高了系統(tǒng)的防空效力和自動化作戰(zhàn)能力。
火控雷達(dá)和相控雷達(dá)的區(qū)別
火控雷達(dá)和相控雷達(dá)主要區(qū)別是,性質(zhì)不同、特點不同、主要應(yīng)用不同,具體如下:
一、性質(zhì)不同
1、相控陣?yán)走_(dá)
即相位控制電子掃描陣列雷達(dá),利用大量個別控制的小型天線單元排列成天線陣面,每個天線單元都由獨立的移相開關(guān)控制,通過控制各天線單元發(fā)射的相位,就能合成不同相位波束。
2、火控雷達(dá)
是通過計算機(jī)輔助系統(tǒng),實現(xiàn)對整個武器系統(tǒng)的綜合有效利用的過程。
二、特點不同
1、相控陣?yán)走_(dá)
優(yōu)點:
①、波束指向靈活,能實現(xiàn)無慣性快速掃描,數(shù)據(jù)率高。
②、一個雷達(dá)可同時形成多個獨立波束,分別實現(xiàn)搜索、識別、跟蹤、制導(dǎo)、無源探測等多種功能。
③、目標(biāo)容量大,可在空域內(nèi)同時監(jiān)視、跟蹤數(shù)百個目標(biāo)。
④、對復(fù)雜目標(biāo)環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)。
⑤、抗干擾性能好。全固態(tài)相控陣?yán)走_(dá)的可靠性高,即使少量組件失效仍能正常工作。
缺點:
相控陣?yán)走_(dá)設(shè)備復(fù)雜、造價昂貴,且波束掃描范圍有限,最大掃描角為90°~120°。當(dāng)需要進(jìn)行全方位監(jiān)視時,需配置3~4個天線陣面。
2、火控雷達(dá)
優(yōu)點:
火控雷達(dá)一般都擁有較高的測量精度,配有距離和角度自動跟蹤系統(tǒng),能對目標(biāo)自動進(jìn)行跟蹤,天線采用縱傾橫傾穩(wěn)定或波束指向校準(zhǔn)。通常根據(jù)探測雷達(dá)指示的目標(biāo)位置截獲目標(biāo),并進(jìn)行自動跟蹤。有的具有一定的搜索能力。
缺點:
由于一般的火控雷達(dá)都是主動發(fā)射電磁波,因此容易暴露自身位置,成為對方攻擊和干擾的目標(biāo)。
三、主要應(yīng)用不同
1、相控陣?yán)走_(dá)
在相控陣?yán)走_(dá)直徑為幾十米的圓形天線陣上,排列著上萬個能發(fā)射和接收電磁波的天線單元,每個天線單元配有一個“移相器”,每個“移相器”都由電子計算機(jī)控制。當(dāng)雷達(dá)工作時,電子計算機(jī)就通過控制這些“移相器”,來改變每個輻射器向空中發(fā)射電磁波的“相位”,從而使雷達(dá)波能像轉(zhuǎn)動的天線一樣,完成對空搜索使命。
相控陣?yán)走_(dá)使用1個不動的天線陣面,就可以對120度扇面內(nèi)的目標(biāo)進(jìn)行探測,使用3個天線陣面,就能實現(xiàn)360度無間斷的目標(biāo)探測和跟蹤?!颁伮纷Α本陀?個固定不動的大型天線面陣,可以對360度范圍內(nèi)的目標(biāo)進(jìn)行探測,探測距離達(dá)5000公里。
2、火控雷達(dá)
一般在綜合武器平臺如飛機(jī)、軍艦(都攜帶多種可并發(fā)的武器)上使用??梢袁F(xiàn)實獲取戰(zhàn)場態(tài)勢和目標(biāo)的相關(guān)信息;計算射擊參數(shù),提供射擊輔助決策,控制火力兵器射擊,評估射擊的效果。
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