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世界舰艇雷达系统概况
雷达是现代舰艇防空作战系统的重要组成部分,也是舰艇的关键探测设备,舰载雷达性能的优劣,对现代海战的影响极大。
自20世纪80年代以来,随着隐身兵器和高速掠海反舰导弹的迅速发展,使舰载雷达面临“四大威胁”:隐身目标、反辐射导弹(ARM)、低空和超低空智能目标突防以及先进的综合电子干扰。为迎接这“四大威胁”的挑战,各国海军和雷达研制厂商正在发展和开拓新的雷达体制及相关的新技术,全面提高雷达的战术和技术性能,降低雷达军事应用中的脆弱性,增强雷达的生存能力和作战能力。
由于“四大威胁”的不断升级,舰载雷达除应满足全天候、大威力、多功能、多目标、高精度、高灵敏度、高分辨率和高可靠性等常规性能的要求外,最突出的要求是抗摧毁、快速反应以及在各种干扰环境下,雷达工作的自适应性。为满足上述要求,作为21世纪的舰载雷达,应优先发展下列几种雷达新体制:多功能相控阵雷达、地波OTHR(超视距雷达)和微波OTHR(如主/被动超视距雷达)、扩谱雷达、双基地雷达、微波成像雷达以及毫米波雷达等。
发展中的舰载雷达新技术有:自适应技术、数字波束形成技术、雷达信号多维处理技术、固态化技术、低截获概率技术、雷达组网技术以及雷达融合技术等。
除此之外,在舰艇防空系统中,雷达与通信、导航、电子对抗(ECM)设备、指挥控制系统一体化以及雷达与可见光、激光、红外、毫米波、ESM等设备组成多传感器的综合一体化探测系统,也是提高整个舰艇防空作战系统的效率、可靠性、快速反应能力、生存能力、效费比的关键因素。
自80年代以来,各的新型舰载雷达。其中具有代表性的两坐标雷达有:美国海军的AN/SPS-65、AN/SPS-67雷达;英国海军的AWS-4B(-4BH、-5B)雷达和AWS-6(“海豚”)雷达以及S1022雷达;法国海军的DRBV-15C(“海虎”)雷达和“海神”-S雷达;瑞典海军的“海上长颈鹿”-150HC雷达;加拿大海军的AN/SPS-503雷达等。。上述这些雷达都具有不同程度的“四抗”能力。
国外舰载三坐标雷达经历了曲折的发展道路,自50年代以来,发展到今天的有源阵列相控阵雷达,这是雷达技术的突破性进展。当代新型舰载三坐标雷达,广泛采用了数字技术、低副瓣和超低副瓣天线技术、光电技术、诱饵技术以及频率捷变、脉冲压缩和数字动目标显示(DMTI)技术等。雷达天线向平面阵和相控阵的形式发展,发射机全固态化已作为微波功率源变革的主要方向之一。
新型三坐标雷达具有体积小、重量轻、结构简单、造价低廉、体制灵活多样、维护方便以及数据率高、反应时间短等优点,适合于装备从航空母舰到驱逐舰的各级水面舰艇,正因为如此,目前世界主要海军国家的大中型水面舰艇普遍装备了中远程三坐标雷达。
具有代表性的舰载三坐标雷达有:美国的AN/SPS48E(F);英国的AWS-9(RN996雷达的出口改进型)和S1840;意大利的RAN-30S;;前苏联的“顶对”、“顶舵”、“顶板”和“顶板”/“顶网”等。
随着先进的计算机技术、数字信号处理技术,特别是单片微波集成电路(MMIC)技术和光纤技术的迅速发展,以相控阵技术为基础的雷达新体制应运而生,给整个雷达领域注入了勃勃生机。高的辐射功率,宽的工作频带,灵活的频率捷变,多种工作模式以及对多目标的快速跟踪等性能一直为舰载雷达所追求的目标。显然,常规的舰载雷达难以满足这些要求,而现代相控阵技术却为人们开拓了舰载雷达发展的新领域。
相控阵技术经历了漫长的发展历程,其发展趋势是:大功率的集总式电真空管发射机向分布式固态发射机过渡;无源阵列向有源阵列过渡;空馈式曲面型天线向平板式甚至共形式轻型天线过渡;功能单一型向模块化多功能型过渡。也就是说,固态有源多功能自适应相控阵雷达代表着当今和未来一段时间内相控阵雷达的发展方向。
目前,国外海军研制成的相控阵雷达有:美国的AN/SPY-1(-A、-B、-C、-D)系列多功能相控阵雷达(4面阵)和SPQ-11(“朱迪眼镜蛇”)有源相控阵测量雷达(八角形单面阵)以及AAR有源孔径相控阵雷达;前苏联的“天空哨兵”相控阵雷达(4面阵)和CCB-501固态有源相控阵雷达(六角形5面阵);法国的DRBJ-11b有源相控阵雷达(单面阵)和ARABEL相控阵导弹制导雷达(单面阵);意大利的RAN-20S全固态有源相控阵雷达(单面阵);意、英、法联合研制的EMPAR(欧洲多功能相控阵雷达) (单面阵,双面阵,4面阵);瑞典的ELSA相控阵雷达(轻型-单面阵)等。正在研制中的相控阵雷达有:英国的MESAR及其派生型SAMPSON有源相控阵雷达(八角形,单面阵-实验型/4面阵?定型产品)和TRI