淺談陣列雷達的發(fā)展歷程

在雷達的技術(shù)演進中，需求的牽引起到了重要的作用，但概念的引領(lǐng)、理論的創(chuàng)新和基礎(chǔ)器件技術(shù)的進步往往在雷達技術(shù)變革中起著更為決定性和跨代性的作用。

從技術(shù)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(biāo)特征，雜波環(huán)境及干擾特征的表達與有效區(qū)分，從而實現(xiàn)在日益復(fù)雜的戰(zhàn)場環(huán)境中對目標(biāo)的探測。

從系統(tǒng)發(fā)展的角度，隨著數(shù)字陣列等技術(shù)的發(fā)展，硬件體系結(jié)構(gòu)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(fā)展歷程主要經(jīng)歷了無源陣列、有源陣列和數(shù)字陣列 3 個階段。

無源陣列

無源陣列應(yīng)用于無源相控陣雷達中，它僅有一個中央發(fā)射機和一個接收機，采用集中式大功率發(fā)射機，產(chǎn)生的高頻能量經(jīng)饋電網(wǎng)絡(luò)傳給無源相控陣天線陣的各個輻射單元，目標(biāo)回波信號經(jīng)過接收機統(tǒng)一放大。

有源陣列

隨著高功率固態(tài)功率器件及單片微波集成電路的出現(xiàn)，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(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)等電路，或接入將發(fā)射機、接收機、移相器和衰減器等集成在一起的發(fā)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(nèi) “分布式” 產(chǎn)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(tǒng)的中心式高功率發(fā)射機，除了具有無源相控陣雷達的優(yōu)點外，還具有自適應(yīng)波束控制、強抗干擾能力和高可靠性等優(yōu)點。

數(shù)字陣列

隨著半導(dǎo)體器件技術(shù)的發(fā)展，有源相控陣雷達接收和發(fā)射都采用了數(shù)字波束形成 (digital beam-forming, DBF) 技術(shù)，由此數(shù)字陣列雷達的概念應(yīng)運而生.

數(shù)字陣列雷達是一種接收和發(fā)射波束都以數(shù)字方式實現(xiàn)的全數(shù)字相控陣雷達。由于數(shù)字處理具有的靈活性，因此數(shù)字陣列雷達擁有許多傳統(tǒng)相控陣雷達所無法比擬的優(yōu)越性，主要體現(xiàn)在瞬時動態(tài)范圍大、空間自由度高、易于實現(xiàn)超低副瓣、易實現(xiàn)多波束及自適應(yīng)波束形成等方面.

數(shù)字陣列是相控陣技術(shù)發(fā)展帶來的產(chǎn)物，當(dāng)前在工程化應(yīng)用中仍在很大程度上受到相控陣雷達設(shè)計與工程應(yīng)用思路的規(guī)范和制約，因而并沒有充分發(fā)揮全面數(shù)字化后帶來的計算賦能優(yōu)勢。不過，隨著 MIMO 雷達技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字陣列將迎來更廣闊的天地。

審核編輯：湯梓紅