多波束及其在无人机上的应用

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1、第30卷第2期航天电子对抗47多波束及其在无人机上的应用韩剑，张杰(电子信息控制国家重点实验室，四川成都610036)摘要：分析了现代作战环境下无人机面临的新威胁。介绍了多波束技术的原理和特点，分析了多波束干扰机对这些威胁的适应能力，包括对有源相控阵雷达的适应能力和多目标干扰能力。最后分析了多波束技术在无人机平台上的应用。关键词：多波束；透镜；相控阵；无人机中图分类号：TN972文献标识码：AMulti—beamtechnologyandapplicationstoUAVHanJian，ZhangJie(ScienceandTech

2、nologyonElectronicInformationControlLaboratory，Chengdu610036，Sichuan，China)Abstmct：ThenewEWthreatsthatunmannedaerialvehicles(UAV)facedinmodernwarfarearepresented．Theprincipleandcharacteristicofmulti—beamareintroducedandtheabilitytodealwiththesethreatsisdiscussed，suchas

3、AESAjammingabilityandmulti—targetjammingability．Atlast，theapplicationsofmulti—beamtechnologytoUAVisanalyzed．Keywords：multi—beam；lens；phasedarray；UAV0引言无人机用于电子战是军用无人机应用领域的一个重要分支，已越来越引起人们的关注。但由于相控阵雷达特别是有源相控阵雷达的广泛使用，无人机面临着新的威胁，这就对无人机电子战设备提出了更高的要求，比如要具有瞬时宽空域截获能力、足够宽的瞬时接收频带

4、、更高的灵敏度(提高10dB以上)、更高的干扰功率以及更强的多目标干扰能力。多波束技术对相控阵雷达具有较好的适应能力，能较好地满足以上要求。l多波束原理及适应能力1．1多波束原理及实现电子战中多波束主要由透镜方式实现，其在车载和舰载电子战设备中已有使用。常见的透镜有Rotman透镜、Bootlace透镜、R—KR透镜、龙伯透镜等。这些多波束透镜的原理基本相似。Rotman透镜的原理见图1。Rotman透镜两端分收稿日期：2013—11—06；2014—01—05修回。作者简介：韩剑(1971一)，男，高工，主要研究方向为电子对抗。别

5、为馈电弧和聚焦弧。馈电弧上分布波束口，聚焦弧上分布阵元口。阵元口通过等相位电缆与直线阵上各阵元相连。当从某一波束口馈电时，电磁波在透镜内传播，到达阵元口后，再沿等相位电缆传输到各阵元上。由于透镜的聚焦作用，将在某一方位上形成等波程面。在与等波程面垂直的方向上就形成了需要的波束。选择不同的波束口，就在不同的方向上形成需要的波束。功图1Rotman透镜原理图作为发射阵使用时，在透镜的阵元口和直线阵之间接上相位一致的功率放大器，就可以在空间合成大的等效辐射功率。作为接收阵使用时，在每个透镜波束口接上接收通道，可以同时得到多个接收波束。可以

6、看出，多波束技术本质上是一种相控阵技术，只不过是一种特殊形式的实延时相控阵。48航天电子对抗2014(2)以上介绍的是一维多波束，它形成的是扇形波束。除此之外，还有形成笔形波束的二维多波束，分为透镜阵列和二维透镜两种。1．2多波束的适应能力1．2．1多波束对相控阵雷达信号适应能力1)空域截获能力多波束天线阵具有宽的视场角，可同时产生多个波束覆盖威胁空域，如方位±45。的范围。只要相控阵雷达在该视场范围内，不管它如何灵活地扫描，都可以被侦收，如图2所示。这大大提高了对相控雷达信号的截获能力，解决了一般窄波束电子战系统对相控阵雷达信号的

7、接收难题。多波束干扰机接收波束同时覆盖盎．。瑟』7‘，相控阵雷达波束扫描．_厂。＼i。j鼍簿图2多波束空域截获能力示意图2)带宽适应能力透镜采用实延时技术，无色散，不会出现普通相控阵干扰机中波束指向和频率耦合的现象，波束指向带宽达数吉赫兹。对于常见的2～6GHz、6～18GHz这样宽的频率范围，波束指向不随频率变化，可适应相控阵雷达中的频率捷变、掩护脉冲的信号形式和宽带脉内调制。如，机载AESA雷达在4GHz频率范围内捷变时，多波束干扰机的波束仍可有效接收。3)高灵敏度接收能力多波束天线阵每一波束都具有天线阵全部孔径增益的能力。多波

8、束接收天线增益相对于相同覆盖空域的宽波束接收天线可提高15dB左右。这大大提高的系统灵敏度，对采用功率管理的相控阵雷达信号有较强的适应能力，如图3所示。如果在直线阵和透镜阵元口之间增加相位一致性低噪声放大器，可进一步提高多波束接收系统