相控阵雷达的计算机控制技术探讨

相控阵雷达的计算机控制技术探讨

徐创

关键词：相控阵雷达；计算机控制技术；PARC软件；数据处理

一、相控阵雷达的计算机控制技术发展概况

相控阵技术，早在20世纪30年代后期就已经出现。1937年，美国首先开始这项研究工作。但一直到20世纪50年代中期才研制出2部实用型舰载相控阵雷达。20世纪60年代，美国和前苏联相继研制和装备了多部相控阵雷达，多用于弹道导弹防御系统，但当时都属于固定式大型相控阵雷达，其共同点：采用固定式平面阵天线，天线体积大、辐射功率高、作用距离远[1]。20世纪70年代，相控阵雷达得到了迅速发展，除美苏两国外，又有很多国家研制和装备了相控阵雷达，这一时期的相控阵雷达具有机动性高、天线小型化、天线扫描体制多样化、应用范围广等特点。20世纪80年代，相控阵雷达由于具有很多独特的优点，得到了更进一步的应用。在已装备和正在研制的新一代中、远程防空导弹武器系统中多采用多功能相控阵雷达；在21世纪，相控阵雷达随着科技的不断发展和现代战争兵器的特点，其制造和研究更上一层楼。在近代，相控阵雷达系统中融入了计算机控制技术，使得相控阵雷达系统得到了长足的发展。

二、相控阵雷达的计算机控制技术的特点

相控阵雷达的计算机控制技术在我国的相控阵雷达系统的具体操作中有如下几个明显特点：

（一）通过计算机技术的改进，可同时应对多个目标：

相控阵雷达利用电子扫描的灵活性、快速性和按时分割原理和多波束，可实现边搜索边跟踪的工作方式，与电子计算机相配合，能同时搜索、探测和跟踪不同方向和不同高度的多批目标，并能同时制导多枚导弹攻击多个空中目标[2]。因此，适用于多目标、多方向、多层次空袭的作战环境。另外，功能多、机动性强。相控阵雷达能够同时形成多个独立控制的波束，分别用以执行搜索、探测、识别、跟踪、照射目标和跟踪、制导导弹等多种功能。可大大减少武器系统的设备，从而提高系统的机动能力[3]。除此之外，计算机控制技术在系统中还具有反应时间短、数据率高的优点，可提高跟踪空中高速机动目标的能力。

（二）提升系统的抗干扰能力

相控阵雷达可以利用分布在天线孔径上的多个辐射单元综合成非常高的功率，并能合理地管理能量和控制主瓣增益，可以根据不同方向上的需要分配不同的发射能量，易于实现自适应旁瓣抑制和自适应抗各种干扰，有利于发现远离目标和小雷达反射面目标（如隐形飞机），还可提高反辐射导弹的能力。另外，在抗干扰能力方面，计算机控制技术为系统提升其可靠性，相控阵雷达的阵列组较多，且并联使用，即使有少量组件失效，仍能正常工作，突然完全失效的可能性极小[4]。此外，随着固态器件的发展，相控阵雷达的固态器件越来越多，甚至已生产出全固态相控阵雷达，如美国的“爱国者”雷达，其天线的平均故障间隔时间高达15万小时，即使有10%单元损坏也不会影响雷达的正常工作。

三、相控阵雷达系统的应用

相控阵雷达系统主要应用在军事领域中，在战舰、飞机、坦克等重型军事器械中都得到了广泛深入的开发和应用。相控阵雷达是一种新型的有源电扫阵列多功能雷达。它不但具有传统雷达的功能，而且具有其它射频功能。一般的雷达波束扫描是靠雷达天线的转动实现的，被称为机械扫描[5]。而相控阵雷达是用电的方式控制雷达波束的指向变动来进行扫描发现目标的。这种方式被称为电扫描。相控阵雷达虽然不能像其他雷达那样靠旋转天线来使电磁瓣转动，一个相位一个相位地进行搜索。但它自有自己的“绝招”，那就是使用“移相器”来实现电磁瓣转动。当相控阵雷达警戒、搜索远距离目标时，虽然看不到天线转动，但上万个辐射器通过电子计算机控制集中向一个方向发射、偏转，即使是上万公里外来袭的洲际导弹和几万公里远的卫星，也逃不过它的“眼睛”。如果是对付较近的目标，这些辐射器又可以分工负责，有的搜索、有的跟踪、有的引导，同时工作。每个“移相器”可根据自己担负的任务，使电磁瓣在不同的方向上偏转，相当于无数个天线在转动，其速度之快非一般天线所能相比[6]。正是由于这种雷达天线摒弃了一般雷达天线的工作原理，利用“移相器”来实现电磁瓣的转动，人们给它起了个与众不同的名字－－相控阵雷达，代表着“相位可以控制的天线阵”的含义。

结论：相控阵雷达系统是我国较为先进较为完善的雷达系统之一，该雷达系统有点明显，具有波束指向灵活，能实现无惯性快速扫描，数据率高；一个雷达可同时形成多个独立波束，分别实现搜索、识别、跟踪、制导、无源探测等多种功能；目标容量大，可在空域内同时监视、跟踪数百个目标；对复杂目标环境的适应能力强；抗干扰性能好。全固态相控阵雷达的可靠性高，即使少量组件失效仍能正常工作。并且在该系统的完整状态下，相控阵雷达系统中的计算机控制系统也得到了发展和完善。因此，相控阵系统在我国的军事领域得到了广泛的应用，也间接的推动了我国军事力量的发展和壮大。因此，笔者在本文中对相控阵雷达系统中计算机控制技术进行了深入的研究和分析，以便于对日后我国的雷达技术领域提供可供借鉴的理论经验，为我国军事领域献上一份力。

参考文献：

[1]光控相控阵雷达发展动态和实现中的关键技术[J].何子述,金林,韩蕴洁,严济鸿.电子学报.2015(12)

[2]基于目标威胁度的相控阵雷达自适应调度方法[J].张浩为,谢军伟,张卫东,盛川.火力与指挥控制.2016(06)

[3]舰载相控阵雷达对空搜索方位上的资源分配研究[J].郭万海,邵晓方,滕俊.舰船电子工程.2014(10)

[4]多功能相控阵雷达实时驻留的自适应调度算法[J].卢建斌,胡卫东,郁文贤.系统工程与电子技术.2005(12)

[5]基于遗传算法的相控阵雷达最优化调度研究[J].周颖,王雪松,汪连栋,王国玉,谭旭东.系统工程与电子技术.2005(12)

[6]基于VxWorks的有源相控阵雷达波束控制系统设计[A].刘浩,陈之涛.全国第21届计算机技术与应用学术会议（CACIS·2010）暨全国第2届安全关键技术与应用学术会议论文集[C].2010

作者简介：徐创云:男:南省宣威人；空军预警学院