相控阵雷达技术电子版有源相控阵雷达系统

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雷达系统构成

• 有源相控阵雷达系统定义
• 有源阵列的优势
• 有源阵列系统的设计和分析

先进有源阵列结构

• 数字相控阵雷达系统的定义
• 数字阵列的优势
• 相控阵雷达系统举例

极化相控阵

• 双极化配置的定义
• 双极化相控阵的优点

多任务相控阵

• 同时多波束
• 多载频

系统成本和主要注意事项

有源相控阵

阵列上的每一个单元都是一个具备发射和接收功能的有源器件(具备T/R模块)。

• 用于发射的高功率放大器（HPA）
• 用于接收的低噪声放大器（LNA）
• 单片微波集成电路（MMIC）

固态半导体元件提供信号增益

• 与衬底材料相关的固态技术
• 砷化镓（GaAs）
• 硅锗（SiGe）
• 碳化硅（SiC）
• 氮化镓（GaN）
• 管技术
• 速调管
• 交叉场放大器（CFA）
• 行波管（TWT）

有源相控阵雷达主要部件

• 天线
• 辐射单元
• T/R模块
• 波束形成
• 波束控制计算机
• 励磁器（波形发生器）
• 接收器（射频信号到数字信号）
• 信号处理器（目标检测处理）
• 雷达控制器（同步，控制和调度雷达操作）

有源阵列雷达系统的优点

• 设计和操作
• 用电缆替换波导（雷达管道）
• 无管预热时间或脉冲限制
• 可靠性
• 固态电子器件的平均故障间隔时间通常比管子更长
• 构件失效条件下功能衰减较少
• 性能
• 噪声系数 - >提高的检测灵敏度
• 杂波衰减 - >存在杂波时提高检测灵敏度
• 数字波束成形

杂波衰减

• 系统减少杂波干扰的能力受到硬件不稳定性错误的限制
• 脉冲到脉冲的相位/幅度误差-脉内噪声
• 主要贡献者
• 模数转换器（ADC）
• 下变频一级本震（LO）
• 高功率放大器（HPA）
• 低噪声放大器（LNA）
• 激励器/波形发生器
• 有源天线改善系统的杂波衰减
• 通过分布式HPA/LNA实现错误的不相关

数字波束形成

• 数字波束成形是在辐射元件或子阵列一级实现雷达信号数字化
• 使用数字计算机在数字域形成波束
• 波束的数量受计算延迟和数据吞吐量的限制
• 数字波束形成可提供多个同步波束，并改善系统瞬时动态范围（IDR）和杂波衰减
• 可以在模拟波束成形中使用多个波束
• 额外的RF损失（检测灵敏度下降）
• RF硬件复杂性

极化配置模式