相控阵雷达介绍.doc

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1、相控阵雷达介绍Mutuallycontrolarrayradarintroduction杨亚平1，刘纪康21陕西师范大学物理学与信息技术学院2陕西省汉阴县汉阴中学最近台湾又在讨论“军购案”，军购清单中的一个焦点是“宙斯盾”（又名“神盾”）驱逐舰，该舰拥有的“宙斯盾”系统的核心就是相控阵雷达，其价钱不菲。那么，台湾为什么要买这种天价武器呢？它到底好在那里？雷达是通过电磁波的反射确定目标位置的，雷达要搜索目标，就要让发射的电磁波对准该目标，而目标会在哪里出现事先谁也不知道，所以雷达需要不断改变电磁波的传播方向，以便“巡视”所有的地方。传统雷达是通过转动

2、天线实现改变电磁波传播方向的（这种场景我们经常可以在电视里看到，所以人们开玩笑时把喜欢左顾右盼的人叫“雷达”），它的天线一般是球弧面，形状象一口锅，“锅口”转向哪个方向，电磁波才能照射到哪个方向，雷达才可以监控这个方向的目标。这样造成了许多缺点。两种常见的传统雷达1、由于需要旋转，所以雷达天线不能太大，大而笨重的天线会使雷达旋转不灵活。但是天线太小又不能安装大功率的电磁波发射器；不能安装大功率发射器，就不能发射出强大的电磁波；不能发射出强大的电磁波，雷达的探测距离就近——这使雷达制造陷入两难，小了不好，大了不行。2、由于监视目标时必须先要将天线转向

3、目标，如果不同方向同时出现多个目标，雷达顾了这一个就顾不了那一个，必定会手忙脚乱，无能为力。3、由于天线的旋转速度有限，从开始扫描这个区域到下次再回到这个区域，间隔时间较长。暂时没有照射到的地方还会形成雷达盲区，留下隐患。4、由于天线转动起来后有惯性不能马上停下，造成反应迟钝。由此可见，传统雷达的缺点都是“旋转惹的祸”。和传统雷达不同，相控阵雷达的天线是固定的，不用转动，它是利用波的干涉来改变探测方向的。相控阵雷达的全称叫做“相位控制阵列雷达”。它的天线是由数以万计的小天线组成的，一个小天线只有几厘米或者更小，这些小天线按照一定的顺序排成一列一列的

4、，形成一个大的天线方阵,样子就象排列在向日葵花盘里的葵花子。一套雷达有四到八面天线方阵，分别安放在不同方向，各司其职，各管一方。这个八边形就是相控阵雷达神盾驱除舰天线方阵里的每个小天线都能独立向四周发射和接收电磁波，雷达工作以后，在它周围空间就会既有这个小天线发出的电磁波，也有那个小天线发出的电磁波，这些电磁波必然会重叠在一起。你也许会想，那不是乱套了吗？当然不会，因为这种雷达有一个聪明的“大脑”——计算机。雷达自带的计算机会按一定规律协调各个天线发射的电磁波的相位。图一相位相同如图一所示，如果小天线同时发出相同的电磁波，这些电磁波的相位就相同，电

5、磁波的波峰相遇点，如a和b，随着波峰的推移下一个时刻出现在a'和b'，沿垂直与雷达平面的方向运动。其它振动加强点和这两个波峰的交点的运动方向相同，可以看出电磁波的整个振动加强区沿垂直与雷达平面的方向传播，即向正前方。加强区集中了电磁波的能量，它们就是相控阵雷达利用的有效信号，所以这时雷达探测正前方的目标。图二相位不同如图二所示，如果小天线依次间隔一段时间发出电磁波，例如1先发射，过一会儿2再发射，再过一会儿3发射，这些电磁波就存在相位差，电磁波上的振动加强区域，如a和b两点，下一个时刻会到达a'和b'，可以看出振动加强区的传播偏向右方，这时雷达探测

6、右前方的目标。同理，如果将发射顺序倒转，让3先发射，过一会儿2再发射，再过一会儿1发射，振动加强点的出现位置就会偏向左边，这时雷达就可以探测左前方的目标。我们还可以看出来，相邻小天线发出的电磁波的相位差越大，传播方向偏转的角度就越大。这样不断改变小天线发出的电磁波的相位差就可以使雷达扫描四周了。与传统雷达相比，相控阵雷达扫描非常灵活，在以微秒计算的时间内就可以扫描完一遍又开始一遍，这样所有目标都近似处于被连续监视的状态，所以相控阵雷达理论上不存在雷达盲区。这就使它能腾出手来同时跟踪更多的目标（传统雷达能跟踪个位数的目标，相控阵雷达可以跟踪200到4

7、00个）。天线无需转动也让它可以拥有足够大的体积来安装大功率的发射器，使探测距离足够远（传统雷达探测距离在200公里左右，相控阵雷达可以达到500公里以上）。另外，比起普通雷达相控阵雷达还有下列一些其它优点：　　1、全能。相控阵雷达的指向是由电脑控制的，可以实现瞬间改变，能够同时完成对空、对地、对海的探测，可以把原来多种型号雷达的任务一肩挑；因为有电脑计算，所以不需要更换硬件就可以发射出各种不同频率的电磁波，只要捕捉到敌方的通信信号，马上就可以依样画葫芦对敌人进行干扰，所以它同时也具有电磁对抗机的功能。可以这么说：相控阵雷达是雷达世界里的全能冠军。

8、　　2、耐用。相控阵雷达的天线是很多独立的小天线组合成的，如果其中的一部分发生故障，雷达还能“带病坚守岗位”有效地工作。这