相控陣雷達為什麽分無源和有源?
相控陣雷達(PAR)已在各種戰略、戰術雷達中得到廣泛使用,成了當今雷達發展的主流。采用有源相控陣天線(APAA)的雷達稱為有源相控陣雷達(APAR)。有源相控陣天線的重要組成部分是安置在每壹天線單元上的發射/接收組件(T/R組件)。圖1是壹個典型的T/R組件的組成框圖。實際上,壹個T/R組件就是壹部雷達的發射/接收前端。有的T/R組件還包括本振信號輸入和中頻、視頻輸出。基於直接頻率綜合(DDS)的T/R組件,可稱為數字T/R組件。先進工藝支撐的T/R組件的批量生產能力和成本的不斷降低,給有源相控陣雷達的發展提供了有力的技術推動。
國內外先進的相控陣雷達均采用了有源相控陣天線,如美國AN/FPS-115(PAV PAWS)相控陣預警雷達,以色列“箭式”(ARROW)戰區導彈防禦系統(TBM)中的EL/M-2080相控陣雷達,美國用於TMD高層防禦的GBR相控陣雷達,美海軍AN/SPY-2遠程多功能相控陣雷達,美、歐、日等在研制的多種機載有源相控陣雷達及各國已研制成功的多種有源相控陣戰術雷達〔1〕等,我國南京電子技術研究所研制的YLC-6,YLC-2等也都是采用有源相控陣天線的三坐標雷達。可以說,有源相控陣雷達已成了當今相控陣雷達發展的壹個重要方向。采用集中的大功率發射機(多為電真空發射機)或若幹部大功率發射機和無源相控陣天線的雷達稱為無源相控陣雷達。在很多情況下,特別是在波長較短,如在C、X、Ku、mmw波段,又要求高發射功率的情況下,無源相控陣雷達與采用眾多T/R組件的有源相控陣雷達相比,仍有其優點。
在雷達主要戰術技術指標大體相同的情況下,在有源相控陣天線與無源相控陣天線之間做出合理的選擇,是相控陣雷達預先設計過程中必須加以考慮的壹個重要問題。
在有源與無源相控陣天線之間做出選擇,有多種出發點,其中要考慮的壹個重要因素是進行功率比較,即在從陣列天線口面上輻射的RF功率相同的條件下,比較采用兩種天線對發射機輸出的總功率、相應要求的初級電源的總功率和在天線陣面上的熱耗功率,以及為實現陣面冷卻所要求的冷卻系統的功率等。討論這壹問題的重要性還在於,由此可以得出對兩種陣列天線及其組成部件的壹些不容忽視的要求,這將有助於相控陣雷達有關分系統的設計人員更主動地改進設計和積累經驗.
①可充分利用相控陣天線的空間功率合成能力,獲得雷達系統需要的總的發射信號功率。
②可降低相控陣天線中饋線分系統的信號傳輸損耗,即降低從發射機(功率放大器)輸出端至天線(發射狀態)和從天線至接收機輸出端(接收狀態)的損耗。
③從充分利用雷達載體(雷達平臺)可能提供的陣列天線面積出發,采用有源相控陣***形陣列天線。
④在采用密度加權的大口徑相控陣天線時,可考慮將大部分天線單元上的T/R組件中的發射通道與接收通道分開,減少組件中收/發開關的損耗。
⑤當T/R組件中的發射通道研制有困難時,也可以采用半有源相控陣天線,即在每個天線單元上只保留T/R組件中的接收通道部分。例如采用寬發射波束照射,用有源相控陣接收天線形成多個窄接收波束的雷達工作方式。