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发信人: almondboy (杏仁), 信区: Green
标  题: 我国机载相控阵火控雷达发展
发信站: 哈工大紫丁香 (Sun Sep 28 20:22:17 2003), 站内信件

在近日举行的北京航展上，我国唯一的机载雷达研究所607所展出了最新研制的彩色气象雷
达。在展台上，研究人员还向观众简要介绍了607所的研究方向和我国航空电子设备，尤其
是战斗机火控雷达的发展状况。据介绍，607所目前在平板缝隙阵天线的技术上已经比较成
熟，正重点着力于机载有源相控阵和无源相控阵雷达的研制。有源相控阵雷达已经成为下
一代火控雷达发展的必然趋势，是第四代战斗机的主要标志。但目前有源相控阵的研制还
存在许多技术难点，因此在有源相控阵技术成熟以前，也可以用无源相控阵雷达作为过渡
性产品。 
　　“相控阵”，即“相位控制阵列”的简称。相控阵天线是由许多辐射单元排列而成的
阵列。按一定规律控制各个单元的相位差，利用电磁波的干涉现象，则可以控制波束的方
向。这样，雷达天线不动，扫描波束在一定范围内也可以偏转任意的角度。雷达要探测空
间某个区域，发射的波束必须在这个区域内进行扫描，普通雷达要达到这一效果，就必须
用机械方式驱动雷达天线转动或者俯仰，以改变扫描波束的指向。而如前所述，采用相控
阵天线的雷达，天线不用做机械转动，通过改变天线各辐射单元的相位差，就能实现波束
在空间的扫描。 

　　采用相控阵技术的雷达，有很多技术优势。 

　　1、系统功率效率高。机械扫描的雷达，发射机产生的射频功率由馈线网络送到天线阵
面再辐射出去，这个过程中的损耗较大，而有源相控阵雷达直接由天线阵元发射和接受射
频信号，经过的路线短，功率损耗低，可以增大雷达的发射功率。 

　　2、多功能。相控阵雷达的波束指向是由电信号控制的，可以实现瞬间捷变，因此可以
同时跟踪多个目标，可以同时完成空空、空地功能，还可以在探测的同时，进行目标识别
、电子侦察甚至电子干扰等工作。 

　　3、探测和跟踪能力高。相控阵雷达的电磁辐射是灵活可控的，因此可以分配辐射能量
在空间的分布，在有可能出现目标的地方集中能量，可以灵活控制波束对目标的跟踪，提
高跟踪的稳定性。 

　　4、可以形成不同形状的波束，例如针状波束、扇形波束、宽波束等，还可以在存在干
扰的方向上形成零点，以抑制有源干扰。 

　　5、低副瓣，比常规天线相比，副瓣峰值可降低5db以上，改善了副瓣杂波区的探测性
能，提高了副瓣抗干扰能力 

　　6、雷达可靠性高。取消了易出故障的大功率行波管发射机和机械扫描部件，而且天线
是由多个阵元构成的，其中的5\%发生故障，雷达还能有效地工作。 

　　7、雷达隐身性能好。去掉了机械雷达的天线座和机械转动装置，可以降低飞机正面的
雷达反射面积。扫描波束可以实现瞬间捷变，可以灵活控制辐射能量在时间和空间上分布
，所以被对方雷达告警器发现的概率降低。 

　　但是相控阵雷达也存在很多技术难点。 

　　首先就是T/R组件。T/R组件是天线阵元的核心，要在很小的体积内实现射频信号的发
射和接受，要达到一定的功率和灵敏度，研制难度很大。 

　　高密度电源。每个天线阵元所要求的电压不高，但是多个阵元组成的天线所需要的电
流却很大，因此需要提供大功率的低压电源，而且要可靠性高，体积小，重量轻。 

　　冷却问题。天线中密布数百到数千个T/R组件，热功率非常高，可以达到几千瓦，因此
冷却问题往往成为相控阵雷达设计成败的关键之一。 

　　数据处理能力。相控阵雷达可以主要通过波束的灵活控制来实现其功能上的优势，因
此，对数据处理能力的要求也高得多。 

　　机载有源相控阵雷达最大的难点在于T/R组件的制造上，因为机载雷达对体积和重量的
限制更为严格。因此，就有一种简化的解决方式，就是用一个或几个集中的发射机代替小
阵元的发射单元，这就是无源相控阵雷达。这样，在系统功率效率、波束控制及可靠性等
方面不如有源相控阵雷达，但是在功能上却优于普通机械扫描的雷达，不失为一种好的折
中方案。 
目前， 
机载有源相控阵雷达的发展水平以美国最为先进。在20世纪60年代末即研制出有604个单元
的X波段有源阵列天线。在1988年到1991年完成了配装F22战斗机的AN/APG-77雷达的飞行试
验，该雷达有2000个T/R组件，对雷达反射面积为1平方米的目标，探测距离设计要求为12
0—220KM。综合了探测、敌我识别、电子侦察和电子干扰等多种功能于一体，具有低截获
概率（也就是说不易被对方雷达告警器发现）。可以说美国在机载有源相控阵火控雷达技
术上已经比较成熟。除了APG-77雷达以外，美国还在原有的PD雷达上进行改进，换装相控
阵天线，例如计划给F18E战斗机换装APG79雷达和给F15换装的APG63（V）3雷达等。 

　　除此之外，英、法、德三国联合研制机载固态多功能有源相控阵雷达，2001年已经完
成具有1200个T/R组件的全尺寸样机的试验工作，但是离实用化还有一定的距离。 

　　前苏联在八十年代初即研制出无源相控阵雷达，装备于米格31战斗机上，搜索距离20
0千米，对战斗机的跟踪距离达到90千米以上，可以同时跟踪10个目标并攻击其中的4个，
这在当时已经是比较先进的了。目前俄罗斯正在努力发展有源相控阵雷达，但离实用化也
有很大的距离。 

　　目前世界上另一种装机实用化的有源相控阵雷达为日本F-2战斗机所采用的火控雷达，
这反映了日本在电子工业上的技术实力。该雷达包含800个T/R组件，公开的探测距离为80
KM（中等战斗机目标）。如果这个数据属实的话，则说明日本虽然在半导体生产技术上比
较先进，但是在雷达系统设计上的能力仍嫌不足。 

　　我国从六十年代开始即开展相控阵技术的研究，并于七十年代研制成功7010大型远程
相控阵雷达，曾出色的完成了观测美国天空试验室和苏联核动力卫星殒落任务，引起世界
重视(相关资料可查阅中国科学技术协会网站文章)。在九十年代又研制出YLC-2全固态相控
阵远程警戒雷达(第二届中国国际国防电子展览会上展出)。这些成果都反映了我国在相控
阵雷达研制上的进步。不过，相对于一些陆基和舰载的大型雷达来说，机载相控阵雷达的
技术难度要大得多，主要难度又集中在小体积T/R组件的研制上。据介绍，607所和电子部
14所在机载相控阵雷达的研制上处于国内领先地位，目前，相控阵雷达的数据处理部分已
经比较成熟，但是在T/R组件的生产，尤其是成本控制上仍然有相当大的差距。据顾诵芬院
士在前不久的介绍，国内目前单个T/R组件的生产成本要达到数万人民币，这样，光雷达天
线的造价就已经是天价了，而美国目前已经将T/R组件的生产成本控制在四五百美元以下，
因此我们的差距还是相当大的。对比美国的发展历程，我们要研制出AN/APG-77级别的雷达
，可能要到2010年以后。相对来说，无源相控阵雷达的技术难度要小得多，因此在研制出
实用的有源相控阵雷达之前，完全有可能采用无源相控阵雷达作为过渡产品。而且，即使有源相控阵雷达研制成功以后，无源相控阵雷达作为一种低端产品
，仍然具有很大的使用价值。 

　　我国在航空电子产品上起步晚，发展慢，一度和西方先进国家的差距拉得非常大。在
20世纪90年代之后我们奋起直追，取得了很大的进步。到目前为止，我国的机载火控系统
经过四个阶段的发展： 

　　1、 70年代研制的系列瞄准具，装备在我国早期的战斗机上 

　　2、 80年代研制的平视显示器火控系统已经装备部队 

　　3、 在国内七五、八五预研的基础上，研制了具有第三代战斗机水平的综合火控系统
，被新研制的飞机普遍采用 

　　4、 从九五开始的基于“宝石柱”系统构型的新一代综合武器火控系统的预先研究，
主要为下一代战斗机火控系统进行技术储备。 

　　在十五期间，我国将进行针对世界第四代战斗机火控技术开展重点研究，其中有源相
控阵雷达将是第四代战斗机火控系统的技术基础。对比近期中国国防工业各个领域的许多
重大进步，完全有理由相信我们的科研人员，能在不久的将来研制出具有世界先进水平的
战斗机雷达。



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