有源相控阵雷达的发展历程

在20 世纪30 年代后期出现了雷达相控阵技术，在20 世纪60 年代美国和苏联相继研制出多部相控阵雷达。随着计算机技术和信息技术的飞速发展，如今相控阵雷达已成为雷达中不可缺少的一种类型。相控阵雷达分为有源相控阵和无源相控阵，二者的主要区别在于无源相控阵仅有一个中央发射机和中央接收机，而有源相控阵的每个辐射器均配装有一个发射/接收（Transmit/Receive，T/R）组件。正因如此，有源相控阵雷达具有诸多优势：较高的信噪比和辐射功率，较强的抗干扰能力和可靠性等；其不足是成本较高，系统较为复杂。目前陆基、海基和空基等均越来越多的领域使用有源相控阵雷达，图9-1 中为一部机载有源相控阵雷达实物图。

有源相控阵雷达中起基础支撑作用的主骨架是雷达阵面，阵列单元和T/R组件按照一定的分布方式安装在阵面上，此外还有电源模块、控制模块和冷却装置等均安装在雷达阵面上。雷达在工作时，内部电子元器件热功耗会造成阵面局部热流密度升高，不仅影响电子元器件自身性能和可靠性，也会造成阵面发生明显热变形，最终将导致雷达整体性能下降，如主瓣增益损失、副瓣电平升高或指向角度变化等。此外，在实际工况下环境温度的变化也会造成雷达阵面热变形进而影响雷达电性能。

(www.xing528.com)

图9-1　机载有源相控阵雷达

目前，主要有两种方法（温控措施和性能补偿）解决雷达阵面热变形问题。温度控制措施如水冷系统能够有效减轻雷达阵面的热变形，但成本较高且会额外增加雷达的复杂程度。性能补偿方法又分为机械补偿法和电子补偿法。通常情况下，使用不同的补偿方法相互配合较某一种单一方法具有更好的补偿效果。在雷达实际工况中，实时、准确的测量雷达阵面热变形是较难实现的，尤其在机动性较强的情况下，如机载有源相控阵雷达。但目前大部分的补偿方法中，阵面的热变形均需要通过传感器实际测量得到，这大大提高了补偿的难度，限制了阵面热变形补偿技术的推广与应用。因此如何实时、准确获取雷达阵面热变形是有源相控阵雷达阵面热变形补偿研究中的一个急需解决的问题。