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机载有源相控阵雷达波控机的技术研究_怀靓亮.pdf

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第五届中国航空学会青年科技论坛, 机载有源相控阵雷达波控机的技术研究 怀靓亮关 中航雷达与电子设备研究院,江苏无锡 摘要机载有源相控阵雷达较传统的机械式扫描雷达最大的特点是波束捷变特性,这种特性是由波束控制系 统来实现的。波束控制系统在不同的相控阵雷达中具有不同的构架,它们主要是由集中式和分布式这两种波控系统构 。 架衍生出来的,具有各自不同的特点随着先进的相控阵雷达复杂程度的不断增加,波控系统的功能正在从单一的天线 。 波束扫描控制转变到复杂的阵列天线智能控制管理研究机载有源相控阵雷达波控系统是适应新型机载有源相控阵雷 。 达系统发展的迫切需要,也是研制出高性能波控系统的首要条件通过对工程中种常用波控系统在系统设计构成方 、 面的分析说明,明确了这种系统在成本性能和可靠性等方面的各自特点。根据它们的不同特点,得出了这种常用 。 波控系统的不同应用场合 关键词机载有源相控阵雷达波控系统集中式分布式波束扫描 中图分类号文献标识码 ,。 目前有源相控阵技术已经被广泛相控阵雷达波控系统的必要条件和首要任务 应用于机载雷达领域中。例如英国、法国和德国 国内外技术现状 建立的机载多功能固态阵列雷达项目 已经从年开始支持开展机载有源相控阵的先进的有源相控阵天线阵面已经成为一个复 ,、 研发工作〔‘」在英国,有源相控阵技术已经不仅被杂的系统具有射频微波高功率电源和数字电路 应用于轻型飞机还被应用于机载监视平台’〕。有等多种设备和模块。波控机不仅要完成天线的扫 源相控阵相比传统的机械扫描天线,最显著的特描控制,而且还需要完成对天线阵面温度进行监 、、 点就是波束捷变特性,这种特性使有源相控阵雷控保护对组件供电电源进行监控保护对 、, 达在扫描区域具有智能随机或者自适应搜索功组件进行自检等其他功能宽带雷达还需要 能,同时利用快速回照功能可以大大增加跟踪编波控机具有延时控制功能用来满足雷达的宽带特 。‘, 队的范围川这种波束捷变特性是由波束控制系性〔〕而在数字雷达中波控机慢慢就会演变成数 。, 统波控机来控制实现的,其主要功能是计算并字波束形成设备目前在波控机的工程设计和 , 完成天线阵面所有收发组件控制码的装实现中小型化和可靠性是在满足主要功能的前 。 订,还具有负责阵面各种设备的监测等多种功能。提下需要考虑的两个最主要的因素 为了实现低副瓣的天线方向图,波控机需要对各波控机的主要任务是在规定的极短的时间内 ,,。 个组件进行精确的相位和幅度控制为此完成天线阵面所有阵元的波控码的运算和传输 , 需要存储大量的校正数据而未来雷达又需要相面对数量极大的天线阵元目前主要有两种系统 控阵天线具有极快的波束转换速度以及切换频构架方式广泛地应用于国内外机载雷达相控阵天 ,, 率川实现这些功能目前存在着不同构架的波控线一种是分布式控制设计若干个组件共享一个 ,, 系统。因此,对国内外波控系统技术现状进行研整个天线一般由个以上的控制 ,, 究和分析是设计出符合未来发展趋势的机载有源随着天线阵面的增大的数量也随之增加 收稿日期一一录用日期一一 关通讯作者一一 , 第五届中国航空学会青年科技论坛一 , 这种方式要以增加硬件开销为代价,才能使波控行完整的分析和设计否则外部需求的变化将很 。 计算机在规定的时间内完成任务,这种设计带来难进行工程更改和落实 的是可靠性的降低和天线体积和重量的增加另 一种是集中式控制方式,整个天线阵面由一个高 , 性能控制计算出每个阵元的相位码和衰 减码,通过高速总线传输至位于天线的置码电路, 这种控制方式无法适应多功能天线的发展趋势, 天线上没有可用的处理单元,并且对高速总线的 传输性能提出了非常高的要求。面对数量庞大的 阵元,如果不波控系统的架进行改进优化,那 对构图基于技术的集中式波控机 么天线内部控制线路的数量将是非常惊人的,也 。 无法适应未来多功能天线的发展趋势围绕这两基于微处理器的分布式波控机 种系统构架,结合工程实践,下面将具体介绍种 。图所示的控系统需要将天线阵面的 国内外普遍使用的波束控制系统的设计波 , 组件划分成若干子阵每个子阵由一个从 , 种常见的波控机构架来负责该子阵上