雷达技术发展综述及多功能相控阵雷达未来趋势Word下载.docx

1、规律性；稳定性中图分类号：TN958.92 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）31-0219-020 引言在当今社会雷达得到了广泛的应用，它既可以用于军事也可以用于民用，雷达主要用来进 行探测目标，当然对雷达的性能也提出了要求，那就是雷达必须能够在复杂的环境下进行工作，可以及时地跟踪发现目标，并能够进行有效的传输。可是当下环境越来越复杂，任务也越 来越多，有些目标还具有隐形的能力，在低空以高速度进行飞行的飞行器都可能进行捕捉，所 以对雷达技术提出了新的要求。1 雷达技术发展历程在 20 世纪 30 年代的时候世界上出现了雷达，在雷达技术出现以后就经历了第二次世界大战、冷战

2、以及军备竞赛，这些历史情况的出现使得雷达技术得到了飞速的发展。要是对雷达技 术的发展进行分段的话可以分为四个阶段：第一个阶段大约为20 年左右，从雷达出现到20 世纪 50 年代。当时的雷达采用的是电子管，没有相参，其主要功能是用来探测飞机。第二个阶段大约为 30 年，持续到 80 年代。这个时候的雷达用来进行防空作战，因此雷达的稳定性以及其他各方面的性能都得到了快速的提高，这个阶段的雷达采用的是半导体，技术体制也变为了 全相参，见图1。第三个阶段一直持续到本世纪的初期，这个时期对雷达提出了更高的要求， 要求雷达的精度高，可以同时跟踪多个目标，具有非常高的可靠性，具有不怕干扰的能力，因 此这一

3、阶段的雷达多采用相控阵技术，多为集成电路，而且集成电路规模比较大且为固态。这 种雷达技术的出现可以有效跟踪复杂环境情况下的目标。第四个阶段为本世纪初期，这个时期 的雷达不仅要应对上述的情况，还要具有捕捉隐身目标的能力，因此雷达技术的主要发展方向 也朝着多功能、自动识别跟踪的方向发展。2 制约雷达技术发展的因素2.1 内部因素对雷达技术发展起到影响作用的内部因素主要有三个，分别是资源、方式和 能力。这三个因素当中方式因素尤其重要，在创新中起到了促进作用。其他两个因素与其相比 作用稍微不如。所谓方式因素就是雷达采用什么方式获取信息。所谓资源因素就是雷达利用有 利资源的能力，这些资源主要包括波形、极

4、化和平台等资源。所谓能力因素就是雷达技术进步 了，而这些进步了的技术如何在雷达的生产以及使用当中实现。这三个因素都是内部因素，不 管是在雷达刚刚面世还是未来雷达的长远发展都起着十分重要的影响，这三个因素可以有效促 进雷达技术的发展。2.2 外部因素对雷达技术发展起到影响作用的因素还有外部因素，外部因素也主要有三个，这三个因素分别为环境、目标和任务。环境因素最突出的一个特点就是复杂性，雷达在工 作的过程中周围的环境十分的复杂。这些复杂的环境不仅有气象上的雨云等，还有就是环境当 中产生的干扰波，雷达要想发挥其作用，就应该能够在各种复杂的环境中生存，可以在不同的 环境当中进行目标探测。目标因素最突出

5、的一个特点就是多样性，雷达所要跟踪的目标不仅种 类多样，而且所处的空间多样，其散发出的频谱也是多种多样。任务因素的最突出的特点就是 多元性，现阶段在对雷达进行使用的过程中，其所要执行的任务不断的增加，涉及的程度也是 越来越广，只有这样才能适应当下社会环境的需要，可以更加从容地应对外部威胁，为战斗准 备提供更好的服务。3 雷达技术发展历程中具有的特点3.1 频谱占用范围更宽针对雷达技术近些年来的发展趋势，可以得出其发展历程中存在的 两条重要的线索和网络。第一，频谱范围占用更宽，继而提高雷达设备在纵向的分辨能力，并 且也强化了定位水平；第二，空间频谱占用增加，在横向上提高雷达设备的分辨率和定位功能

6、。在雷达种类中有种分布式雷达，其采用传统的单站结构和双多式基地，并且其目标形成的 散射场所在空间内出现了空间频谱。日后雷达中多种技术的使用都能在空间频谱中找到各自的 形态表示，这些技术主要有：分布式的相控阵、二维与三维的ISAR 与 SAR，相控阵与数字阵。3.2 低维度的探测形式转变为高纬度雷达设备系统的维度主要体现在三个方面：信号的空 间维度、覆盖的勘察角度、探测器结构，其变化的规律由少逐渐转变为多的渐进式。并且设备 在能源消耗上也出现不断加大的变化趋势。雷达技术发展的不同阶段也通过雷达设备在信号的 空间维度、覆盖的勘察角度、通道的结构三方面的不断演进来划分。3.3 发展的阶段既受到内部因

7、素的影响，也受到外部因素的限制影响和限制雷达技术发展的因素主要有三种：工作环境、任务、目标；不仅如此，三种内部因素：雷达设备的水平、安 装方式、资源，因为对雷达设备的认知能力和可行性产生影响，因此也逐渐被认定为对雷达技 术发展起阻碍作用，是关键因素之一。4 相控阵雷达现在的相控阵雷达都是多功能，其英文名字为MPAR，这种雷达的出现主要有两个方面的 原因，第一个原因就是军用雷达技术的发展，第二个原因就是微电子技术的发展。在上世纪的70 年代主要是无源相控阵雷达，可是到了80 年代就变为了有源相控阵雷达。而从90 年代以后世界各国更是致力于研究数字相控阵雷达。MPAR的发展经历了三个阶段，这三个阶

8、段分别是无源阶段、有源阶段和数字阶段。在无 源阶段雷达使用的是电子管并且是真空管，真空管中具有发射机，这种雷达在搜索目标上具有 速度快的特点。有源阶段雷达所使用的组件为固态T/R，这种雷达的稳定性比较强，灵敏度也 相对较高，工作性能非常可靠。数字阶段的雷达采用的是数字波束形成技术，这种雷达在扫描 宽广的区域时十分的迅速，工作性能可靠，灵敏度高，可以有效地抵抗杂波的干扰，操作起来 也十分的灵活。多功能相控阵雷达是当下十分先进的雷达，其造价十分的高，在军事上得到了广泛的应用，当然了这种雷达还可以作为民用雷达使用。在不久的未来雷达技术还会得到快速的发展， 其发展的方向是薄而且轻，可以同时执行多个任务

9、，具有动态的认知能力，其系统结构全是模 块具有开放性（MOSA），可以在各个领域进行使用，能够适应不同的工作需要。在战术上可 以实现不同的功能，具有很强的适应性，可以相互操作。同时具有非常高的可靠性，在维护上 也变得十分的方便，如果发生故障可以迅速进行模块更换。封装：薄而轻，部件较少，模块可以更换，共形天线。带宽：不断的在加宽。任务功能：可以进行多种任务，必须进行电子战、监视以及侦查等 任务。动态的认知能力：可以自适应的在各种复杂环境当中工作而不被干扰。主要是通过感知， 然后对环境情况进行分析，分析完成以后对工作模式进行相应的改变，然后发射对应的信号， 从而达到系统资源的优化，可以利用已有信息

10、，促进整个系统达到最优的状态。MOSA：这种系统可以使用最好的模块进行系统构建。性能：可以执行多个任务，适应能力比较强。服务保障：具有较高的可靠性，维护方便，可以迅速地更换模块。5 多功能相控阵雷达的前景5.1 更新T/R 组件T/R 组件在新时代的使用中出现了“砖块”、三维面板、扁平封装等步骤，每到下一步骤T/R 组件的重量都会降低，并且体积和生产成本也降低。然而T/R 组件的发展空间还很大，在下一代产品和MPM 模块等就会要求对自身重量和损耗等进行有效的控制， 此外还要求提高输出功率。更新后的X 波段的T/R 组件支持共形天线和多面阵的效率也越来越高。5.2 共形相控阵多平台中使用的相控阵

11、则是要求它们负责各自如飞机、卫星、舰船等任 务。而雷达与平台间的布局要想实现更优的一体化，就要求相控阵往共形方向发展。共形相控 阵的实现既能借助承载平台的结构来扩展载荷，也能使天线阵列孔径大幅度增加，从而降低阵 元间存在的干扰，增加雷达性能。不仅如此，共形天线能够独立使用，无需其他辅助，也能降 低飞机雷达的特性。5.3 设计无模块布局设计无模块布局在有源电子扫描平面阵列中的使用能够增加数字硬件 的作用空间，增加雷达系统的集成能力，除去金属结构对T/R 单元产生的封闭效应和射频隔离，使得雷达集成系统重量更轻，最大程度的降低控制间的相互影响。5.4 采用新技术、新器件日益发展的数字化，在相控阵雷达

12、中应用也不断深入，而其中使 用的算法的技术也逐渐增多，推动雷达具有的功能也越来越全面，具有的技术有：空时自适应 处理、微带天线等一系列改进后的新技术，这些技术的加入都会提升雷达的性能，提高雷达的 实用性，此外还大幅度提升雷达的抗干扰能力和作用范围，在未来的战场中更能发挥它的优势。6 结语雷达技术的发展历程也十分的漫长，它的发展过程与其他事物的发展过程几乎相同，都会 经历相同的阶段，一般都是从简单到复杂，从容易到困难。上世纪80 年代，GaAs 等半导体得到了快速的发展，半导体的发展促进了雷达的发展，尤其是相控雷达的发展。相控雷达是有源 性雷达，它的特点是扫描快，其波形变化比较灵活，可以进行固态化处理，可靠程度也相对比 较高，在设计上可以实现天线共形，而且不惧怕干扰。我们身处21 世纪，世界局面错综复杂，战争可能一触就发，相控阵雷达在军事用途中占据着举足轻重的地位。以前使用的机械雷 达正在被其替代，在不久以后其应用的领域会更加的广泛。不过随着科学技术的发展，多功能 相控阵雷达也将会进入数字化时代。参考文献：1 黄正东，陈凤至.相控阵雷达J.工科物理，1995（01）.2 王晶.相控阵雷达系统仿真J.实验科学与技术，2006（03）.3 史东兴，杨军.相控阵雷达数据率参数分析J.科技风，2009（04）.