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【摘 要】本文介绍了有源相控阵雷达的发展状况、组成及工作原理，对有源相控阵雷达在预警机上的应用进行了分析与研究，最后对有源相控阵雷达在预警机上的应用前景和研究趋势进行了展望。
【关键词】有源相控阵雷达 预警机 MMIC
一、引言
预警机是将雷达装在飞机， 利用飞机飞行高度克服地球曲率对观测视距的限制，扩大对低空和超低空探测的距离，为防空系统和作战飞机提供充足的预警时间。预警机具有全空域、远距离、高机动 ， 强生存力， 灵活布防等特点。未来的主要作战对象将是隐身性能和飞行性能俱佳的第四代战机，及低空高速飞行的低RCS巡航导弹，而实际电子战环境中还存在着多种形式的干扰等， 对下一代机载预警雷达技术的发展提出了更高的要求。
二、有源相控阵雷达概述
原理及关键技术。相控阵雷达天线由许多辐射器排列构成的，通过移相器来控制阵列天线中各个辐射器的相位，获得所需的方向图和波束指向。有源相控阵雷达的天线是在每一个辐射器的输入端都安置一部 （T/R）模块，每一个模块都能产生和接收电磁波，因此在频宽、信号处理和冗余度设计上比其它类型的雷达天线具有优势。当有源相控阵雷达工作时，计算机通过控制移相器的相移量来改变每个T/R模块向空中发射电磁波的相位，完成对空搜索任务。当搜索远距离目标时， T/R模块通过计算机控制集中向一个方向发射电磁波，使天线辐射的总功率大大提高 ，每个移相器可根据担负的任务向某个方向偏转，有的搜索、有的跟踪、有的接收，发现和识别目标。关键技术包括微波/毫米波单片集成电路（MMIC）技术、光电子技术和T/R模块技术等[1]。
（一）MMIC技术。MMIC技术将晶体管、二极管、电阻、电容、电感集成到一个芯片上，制成功率放大器、低噪声放大器、移相器和开关等，使得T/R模块的体积、重量和成本大大降低，可靠性很大提高。美国雷声公司制造由6个芯片组成的峰值功率为10W的E/F波段砷化镓T/R模块和用3个芯片构成的峰值功率为1W的D波段T/R模块。MMIC等微电子封装技术对于降低成本致关重要，MMIC及其封装技术的发展将为有源相控阵雷达的大量生产和广泛运用创造条件。
（二）T/R模块。T/R 模块由功率放大器、驱动放大器、移相器、限幅器和低噪声放大器等组成。在发射周期，激励信号被送入T/R模块的发射通道，经T/R开关和移相器到达驱动放大器和功率放大器，信号放大后经输出开关反馈至辐射器。在接收周期，从阵列天线接收到的微弱信号经输出开关转至限幅器和低噪声放大器，再经移相器和输入开关，到达接收机终端。发射通道是雷达射频信号的功率放大，而接收通道则完成接收信号的放大，提高雷达接收前端灵敏度。移相器的作用是使阵列天线电扫描，供两通道共用。输入开关用于移相器。输出开关供两个通道操作转换之用，可采用开关器件，也可采用环流器转换。
（三）光电子技术。光纤和光电子技术应用到雷达上，光纤主要具有重量轻、易弯曲、损耗低、温度特性优良和抗电磁干扰性能好等优点。用光纤提供从中央计算机到子阵列中每个辐射器的移相器的控制信号，进而可将光纤用于射频信号的分配。美国雷达已采用光纤通信线路传输数字扫描变换信号，瑞典雷达中也将光纤用于移相器控制信号的分配与传输。光电子技术在机载有源相控阵雷达中应用的基础是激光源、光调制器、光纤、光功率分配器、光探测器等光电器件，对这些器件进行恰当的系统分析与设计，以及相应的测试仪表、设备、工艺、加工等均是应用本技术的关键。
三、有源相控阵雷达在预警机上的应用
（一）反应时间短。同机械扫描面天线定时扫描不同 ，有源相控阵雷达可在微秒级时间内改变波束指向，因此有助于提高雷达搜索和跟踪目标的性能。机械扫描天线的预警机雷达在发现第一个目标点迹后要经过三至六圈天线环扫 ，相当于三十至六十秒的延时才发现目标。相控阵雷达在发现目标后 ，可以在一秒内控制波束回扫到发现方向 ，这样相控阵雷达在同样探测威力指标下 ，可提前预警三十至六十秒。
（二）作战效能高。机械扫描雷达对目标航迹的跟踪是采用边扫描边跟踪方法。处理数据率低容易丢失大机动目标 ，在航线交叉时易产生漏批。有源相控阵雷达采用搜索加跟踪方法 ，即用时分法抽出一定时间对航迹跟踪 ，跟踪数据率可高于搜索周期 ，并且可以根据战术需要而改变。这样不仅保证了对机动目标的跟踪保持力，而且提高了跟踪航迹的精度。
（三）效费比高。有源相控阵雷达的发射与接收高频系统包括多个 T/ R模块，T/ R模块组合放置在天线阵的背面 ，缩短了高频馈线的长度。由于高频馈线的缩短 ，有源相控阵雷达可比采用集中式大功率发射机、高频接收机的无源相控阵和普通面天线雷达减少双向馈线损失 4至6 dB。在同样天线孔径条件下 ，发射系统的总功率可降低 2. 5至4倍[2]。
（四）具有增程探测能力。有源相控阵天线口径的幅度和相位由计算机灵活控制 ，从而可使分布在口径上的多个发射阵元合成非常高的能量 ，增强了对隐身目标和小型目标的探测能力。
（五）电子战能力强。预警机相控阵雷达采用自适应天线阵，自适应天线阵能有效抑制由主天线方向图旁瓣所接收的强干扰信号，可按照干扰的环境自动改变波瓣形状，使雷达接收到尽可能小的干扰功率，又保持对目标信号尽可能大的接收增益，从而使接收到的信号干扰功率比最大。
四、结束语
有源相控阵技术为核心并综合应用有关高新技术，使机载有源相控阵雷达的潜力得以发挥。随有源阵列、数字波束形成、超低旁瓣天线、大容量实时处理、光电技术和微波单片集成电路等技术的发展 ，有源相控阵预警机将进一步的发展。
参考文献：
[1]孔挺，宫芳，谢彦宏， 张源原.机载有源相控阵预警雷达及应用[J].现代电子技术.2010第9期.
[2]蒋庆全.有源相控阵雷达技术发展趋势[J].国防技术基础.2005第4期
作者简介：韩宇鹏（1982.9-），男，山西长治，工程师，大学本科，专业方向：无线电制导
【关键词】有源相控阵雷达 预警机 MMIC
一、引言
预警机是将雷达装在飞机， 利用飞机飞行高度克服地球曲率对观测视距的限制，扩大对低空和超低空探测的距离，为防空系统和作战飞机提供充足的预警时间。预警机具有全空域、远距离、高机动 ， 强生存力， 灵活布防等特点。未来的主要作战对象将是隐身性能和飞行性能俱佳的第四代战机，及低空高速飞行的低RCS巡航导弹，而实际电子战环境中还存在着多种形式的干扰等， 对下一代机载预警雷达技术的发展提出了更高的要求。
二、有源相控阵雷达概述
原理及关键技术。相控阵雷达天线由许多辐射器排列构成的，通过移相器来控制阵列天线中各个辐射器的相位，获得所需的方向图和波束指向。有源相控阵雷达的天线是在每一个辐射器的输入端都安置一部 （T/R）模块，每一个模块都能产生和接收电磁波，因此在频宽、信号处理和冗余度设计上比其它类型的雷达天线具有优势。当有源相控阵雷达工作时，计算机通过控制移相器的相移量来改变每个T/R模块向空中发射电磁波的相位，完成对空搜索任务。当搜索远距离目标时， T/R模块通过计算机控制集中向一个方向发射电磁波，使天线辐射的总功率大大提高 ，每个移相器可根据担负的任务向某个方向偏转，有的搜索、有的跟踪、有的接收，发现和识别目标。关键技术包括微波/毫米波单片集成电路（MMIC）技术、光电子技术和T/R模块技术等[1]。
（一）MMIC技术。MMIC技术将晶体管、二极管、电阻、电容、电感集成到一个芯片上，制成功率放大器、低噪声放大器、移相器和开关等，使得T/R模块的体积、重量和成本大大降低，可靠性很大提高。美国雷声公司制造由6个芯片组成的峰值功率为10W的E/F波段砷化镓T/R模块和用3个芯片构成的峰值功率为1W的D波段T/R模块。MMIC等微电子封装技术对于降低成本致关重要，MMIC及其封装技术的发展将为有源相控阵雷达的大量生产和广泛运用创造条件。
（二）T/R模块。T/R 模块由功率放大器、驱动放大器、移相器、限幅器和低噪声放大器等组成。在发射周期，激励信号被送入T/R模块的发射通道，经T/R开关和移相器到达驱动放大器和功率放大器，信号放大后经输出开关反馈至辐射器。在接收周期，从阵列天线接收到的微弱信号经输出开关转至限幅器和低噪声放大器，再经移相器和输入开关，到达接收机终端。发射通道是雷达射频信号的功率放大，而接收通道则完成接收信号的放大，提高雷达接收前端灵敏度。移相器的作用是使阵列天线电扫描，供两通道共用。输入开关用于移相器。输出开关供两个通道操作转换之用，可采用开关器件，也可采用环流器转换。
（三）光电子技术。光纤和光电子技术应用到雷达上，光纤主要具有重量轻、易弯曲、损耗低、温度特性优良和抗电磁干扰性能好等优点。用光纤提供从中央计算机到子阵列中每个辐射器的移相器的控制信号，进而可将光纤用于射频信号的分配。美国雷达已采用光纤通信线路传输数字扫描变换信号，瑞典雷达中也将光纤用于移相器控制信号的分配与传输。光电子技术在机载有源相控阵雷达中应用的基础是激光源、光调制器、光纤、光功率分配器、光探测器等光电器件，对这些器件进行恰当的系统分析与设计，以及相应的测试仪表、设备、工艺、加工等均是应用本技术的关键。
三、有源相控阵雷达在预警机上的应用
（一）反应时间短。同机械扫描面天线定时扫描不同 ，有源相控阵雷达可在微秒级时间内改变波束指向，因此有助于提高雷达搜索和跟踪目标的性能。机械扫描天线的预警机雷达在发现第一个目标点迹后要经过三至六圈天线环扫 ，相当于三十至六十秒的延时才发现目标。相控阵雷达在发现目标后 ，可以在一秒内控制波束回扫到发现方向 ，这样相控阵雷达在同样探测威力指标下 ，可提前预警三十至六十秒。
（二）作战效能高。机械扫描雷达对目标航迹的跟踪是采用边扫描边跟踪方法。处理数据率低容易丢失大机动目标 ，在航线交叉时易产生漏批。有源相控阵雷达采用搜索加跟踪方法 ，即用时分法抽出一定时间对航迹跟踪 ，跟踪数据率可高于搜索周期 ，并且可以根据战术需要而改变。这样不仅保证了对机动目标的跟踪保持力，而且提高了跟踪航迹的精度。
（三）效费比高。有源相控阵雷达的发射与接收高频系统包括多个 T/ R模块，T/ R模块组合放置在天线阵的背面 ，缩短了高频馈线的长度。由于高频馈线的缩短 ，有源相控阵雷达可比采用集中式大功率发射机、高频接收机的无源相控阵和普通面天线雷达减少双向馈线损失 4至6 dB。在同样天线孔径条件下 ，发射系统的总功率可降低 2. 5至4倍[2]。
（四）具有增程探测能力。有源相控阵天线口径的幅度和相位由计算机灵活控制 ，从而可使分布在口径上的多个发射阵元合成非常高的能量 ，增强了对隐身目标和小型目标的探测能力。
（五）电子战能力强。预警机相控阵雷达采用自适应天线阵，自适应天线阵能有效抑制由主天线方向图旁瓣所接收的强干扰信号，可按照干扰的环境自动改变波瓣形状，使雷达接收到尽可能小的干扰功率，又保持对目标信号尽可能大的接收增益，从而使接收到的信号干扰功率比最大。
四、结束语
有源相控阵技术为核心并综合应用有关高新技术，使机载有源相控阵雷达的潜力得以发挥。随有源阵列、数字波束形成、超低旁瓣天线、大容量实时处理、光电技术和微波单片集成电路等技术的发展 ，有源相控阵预警机将进一步的发展。
参考文献：
[1]孔挺，宫芳，谢彦宏， 张源原.机载有源相控阵预警雷达及应用[J].现代电子技术.2010第9期.
[2]蒋庆全.有源相控阵雷达技术发展趋势[J].国防技术基础.2005第4期
作者简介：韩宇鹏（1982.9-），男，山西长治，工程师，大学本科，专业方向：无线电制导