战机火控雷达与天线罩可以说是密不可分的存在,天线罩的升级、技术革新,对于战绩火控雷达来说也是一种技术上的提升。今天我们就从战机火控雷达上使用的天线罩入手,简述天线罩的技术变革。
1、从机扫到电扫
机载雷达在搜索目标时,需要不断改变波束的方向,其传统方法是转动天线,使波束扫过一定的空域、地面或海面,称为机械扫描。把天线做成一个平面,上面有规则地排列许多个辐射单元和接收单元,称为阵元。利用电磁波的相干原理,通过计算机控制输往天线各阵元电流相位的变化来改变波束方向实现的扫描,称为电扫描。
有源相控阵是指在天线阵中每个天线单元下面都连接一个T/R组件,其中不仅有移相器,而且还包含有对射频信号进行功率放大的功率放大器,对回波信号进行放大的低噪声放大器(LNA)、可变衰减器、控制开关等。20世纪90年代,代表机载火控雷达发展方向的有源相控阵火控雷达APG-77研制成功(见图1);在欧洲,英、法、德国联合研制的机载多功能固态阵列雷达(AMSAR),用于法国的“阵风”战斗机和欧洲联合战斗机的研制中;另外,日本、俄罗斯和以色列也在研制机载有源相控阵火控雷达。相控阵雷达易于实现能量管理,再加上天线阵的低副瓣性能,具有低的截获概率和隐身能力。天线罩电性能设计和测试要适应这种机扫到电扫的变化。
2、从窄带到宽带
F-15、F-16等战机装备的是窄带脉冲多普勒(PD)火控雷达,频带宽度在300MHz左右;F-22、F-35的雷达工作频段为X波段,带宽在1~4GHz,从窄带型向宽带型转变。西方国家的F-15、F-16、F/A-18、“台风”、“阵风”等现役主力战机,也纷纷将火控雷达改进升级为宽带相控阵雷达,以提升其作战能力。
3、从透波到兼具隐身
通常的天线罩仅对电磁透明的电性能指标有要求;新型战机还提出了低雷达散射截面(RCS)的要求,即天线罩要对雷达天线舱的强散射起到屏蔽作用。战机提高气动性能和减少可探测性的要求,导致天线罩电性能设计上的一些新的挑战。气动稳定性和阻力的改进确定由大长细比、带边条特征的尖削机头天线罩外形设计。该外形导致天线电磁波通过天线罩时波前相位的复杂变化,把高反射特性引入天线罩的电性能中,更应注意雷达全方位搜索时杂波的控制。设计的天线罩能有效控制宽角副瓣,是保证雷达在杂波中搜索探测性能的关键。
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