从天线看雷达兼谈国庆大阅兵雷达

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1、从天线看雷达兼谈国庆大阅兵雷达我们看到一部雷达时，又高又大的部分就是雷达的天线，它也是雷达用来发现飞机的最直接的设备。由于天线是其在外观上最突出的特征，所以从天线看雷达，也常常能够看出些大大小小的门道。　　　　锅、蜘蛛网、平板和鱼骨　　　　雷达的天线有很多种，用得最多的就是抛物面天线、平面阵列天线和八木天线。　　抛物面天线在早期或机械扫描(也就是天线需要旋转)的雷达中被广泛应用。20世纪80年代后，由于相控阵雷达(外观上看，雷达天线在工作时不需要旋转)的流行，逐渐更多地采用平面阵列天线。　　抛物面天线有很多形式，有的像一口锅，是一个比较完整的

2、实心曲面，有的不是实心的，而是像蜘蛛网一样的网状结构。抛物面天线的基本原理是，在抛物面的焦点上放置一个辐射电磁波的源，馈源向抛物面上辐射电磁波，经抛物面反射后平行而不是分散射出，从而汇聚了能量，使电磁波传播得更远。它的最大优点是简单易于实现，最大缺点是副瓣不容易做低。因此，当雷达需要从上往下看、探测低空飞行的飞机时(例如预警机上的雷达)，为反地杂波要求天线的副瓣必须很低，所以不会使用抛物面天线。因此，现代的机载预警雷达都不使用抛物面天线。　　　　为提高雷达的机动性，抛物面就有了蜘蛛网结构，使更多的空气从网缝中流过，减少了雷达天线架设后的空气阻

3、力，这样支撑雷达天线底部结构的重量就轻了。结构也简单，更方便移动、虽然蜘蛛网结构可以减少空气阻力，但为了不影响电波的传播性能，特别是为了降低副瓣，网格大小在宽度和高度上一般不能超过波长的1／8。对于工作在较低频段(如超短波)的雷达，把实心的锅划分为网状结构可行，因为超短波对应的工作波长为几十厘米量级。但对于工作在较高频段的雷达而言，网格的尺寸必须很小，缝隙会很密，以至于网格对改善空气阻力没有好处，所以就不这样做了。　　蜘蛛网似的天线在雷达和通信中都得到了广泛应用。国庆大阅兵中参阅的通信装备虽然采用的天线与其类似，但对应的是通信车，而不是雷达方

4、舱。这可以从两个地方看出来。一是雷达要求探测距离较远，所以要使用大天线，而它们的天线都太小。二是从天线下部的舱体也可以看出差异。阅兵通信车的舱体都是密封结构，而雷达载车的下部舱体是敞开的，以便个头较大的雷达天线收放或折叠，随载车机动。　　平面阵列天线从外观上看，像是一个大平板，不像抛物面那样是一个曲面。波导缝隙(又称裂缝)阵列天线是用得最多的平面阵列天线顾名思义，波导缝隙阵列就是把波导一根根排列起来组成阵列，并在阵列上开出缝隙。波导是电磁波从发射机输送到天线以及从天线输送到接收机的通道。波导中传输的电磁波在缝隙处向空间辐射出去，也接收空间中的

5、电磁波，接收到的最强能量的方向就是回波到达的方向。从天线上辐射出去的总能量是每个辐射单元辐射出的能量在空间叠加的结果，有些方向上，叠加的结果比较大，就会聚集较多的能量，其区域就是主瓣：其它方向上，叠加的结果比较小，聚集的能量较少，这样的区域就是副瓣。　　　　天线上各个缝隙之间到底间隔多大距离排布，有一个简单重要的规律，就是高度或水平方向上必须相隔半个波长。如果间距太大，各个缝隙射出的能量在合成时极易抵消很多能量，造成主瓣较低而副瓣较高；如果间距太小。各个缝隙射出的电磁波又互相干扰。　　正是这个规律和天线缝隙的数量，决定了天线个头的大小。比如，

6、某一个天线工作在S波段(2～4CHz)，如果以3GHz的中心频率计算，则波长为10厘米(波长和频率换算有一个简单经验公式，即波长等于30除以单位为GHz的频率，计算出的波长单位为厘米)。如果这个天线在水平方向上有100个缝隙(即由天线缝隙组成的阵列的每一行)，则天线在水平方向上的尺寸就有10米：如果这个天线在竖直方向上有50个缝隙(即由天线缝隙组成的阵列的每一列)，则其在竖直方向上的尺寸就有5米。由于缝隙是在波导上开的，所以，波导是竖直(或水平)方向上一根根排列的，水平(或竖直)方向上的两个间隙问的距离，也就是波导之间的距离，即半个波长。　　

7、平面阵列天线的最大优点之一是，副瓣可以做得较低。因为对于平面阵列天线而言，主瓣和副瓣是众多缝隙所射出的电磁波的合成，所以，人们通过控制众多的缝隙射出的电磁场幅度和相位，把主瓣和副瓣设计成想要的形状。因此，这种天线在机械扫描雷达和相控阵扫描雷达上都得到了广泛应用。相比之下，抛物面天线因馈源集中，不能调整辐射单元的相位，无法应用到相控阵。　　　　八木天线从外观上看，就像早期架在住宅楼顶部的电视天线，南方叫鱼骨天线。看到这种天线，就知道该雷达工作在较低频段，最有可能是超短波频段(30M～1000M)。雷达工作在低频段时，用八木天线是比较好的选择。因

8、为平面阵列天线缝隙间的距离为半波长，天线必须很大，这对地面雷达和机载雷达而言，在很多情况下是不允许的。而八木天线没有缝隙，是以一根根的棍子(金属管)作为最基本的辐射