ldquo探测能力覆盖整个日本rd
近日，有美国媒体通过商业卫星的图片，炒作所谓中国新建国产远程战略预警相控阵雷达的消息，声称新建的一座雷达可以覆盖整个日本。其实。早在年9月在北京展览馆举行的“砥砺奋进的五年”大型成就展中，国产P波段远程战略预警相控阵雷达首次公开展示，它是我国打造新一代网络信息体系装备的重大成果，也是我军远程防空反导、战略信息预警的核心装备。P波段远程战略预警相控阵雷达的公开，标志着中国进入了只有美国等少数几个国家掌握的远程预警相控阵雷达技术俱乐部，相关技术装备达到了世界领先水平。美国媒体刊登的所谓战略预警雷达的照片何谓战略预警雷达远程战略预警雷达，是能够对上千千米以上距离的战略目标，比如来袭洲际弹道导弹等进行预警探测，或对对预警卫星等其他探测平台提供的预警探测信息进行确认，探测和跟踪弹道导弹并提供早期预警的相控阵体制雷达。其具体工作模式为：在获取弹道导弹方位信息后，对相关空域进行搜索和探测，探测并跟踪来袭导弹；在发现导弹弹头后进行跟踪，跟踪后向导弹防御系统内的指挥和综合管理中心传送来袭导弹的各种信息。预警雷达可以精确跟踪目标，并帮助引导拦截弹，但无法精确到从一个目标群中辨别出弹头，预警雷达在跟踪精度和识别能力上仍次于X波段的雷达。预警雷达为什么可以发现目标，却无法精确辨识和定位？这是由其工作波段决定的。雷达的波段，就是指其收发雷达波的波长范围。通常而言，在雷达功率相同的情况下，雷达波的波长越长，探测范围越远，探测精度相应就越低，而探测精度越高，探测范围就必然受限。因此为了保证较远的探测距离，预警雷达一般都选择波长较长的波段，如L、P甚至是波长更长的波段，而用于引导防空导弹攻击目标的火控/目标指示雷达，因其对导引精度要求较高，往往使用波长较短的波段，如X波段。早期预警雷达使用长于X波段的搜索波段，主要是为了更早对来袭导弹提供预警报告，至于引导防空导弹摧毁来袭目标，那就是对火控/目标指示雷达的要求了。预警雷达与火控/目标指示雷达分工协作，才构成了一个完整的导弹防御雷达网。可以说，战略远程预警相控阵雷达，就是一个国家的战略利眼。美国作为世界上拥有最大规模防空反导系统的国家，在本土和世界各地，装备了多台大型相控阵预警雷达。比如X波段海基反导预警雷达、“铺路爪”相控阵预警雷达等。国产P波段雷战略远程预警相控阵雷达远程预警雷达具有以下一些特点：雷达体制为相控阵；作用距离较远，一般在千米以上；工作频率低，一般工作在P波段；天线直径大，有效工作直径一般在20米以上；峰值功率达到兆瓦级；信号脉宽大，在微西门子以上；信号处理方式为脉冲冲压和积累。为何选择P波段根据成就展上公布的资料显示，我国国产战略预警雷达选择了P波段作为工作和探测波段。那么，为什么要选择P波段呢？我们知道，目前以世界上远程相控阵雷达研制经验最丰富、装备数量、型号最多的美国而言，其相控阵预警雷达的波段选择非常讲究。比如THAAD“萨德”系统的前置AN/TPY-2预警雷达，就选择了X波段作为工作波段，AN/TPY-2雷达能够接受来自“宙斯盾”系统或早期预警卫星的提示信息，自身也能够搜寻信息。它能够为“宙斯盾”系统和地基拦截弹以及低层系统（如“爱国者”）提供目标跟踪指引。其与海军舰载S波段“宙斯盾”雷达共同为预警雷达提供信息支持，但其探测距离仍然有限（最大约为千米），仅能观测到朝鲜或伊朗导弹的弹道初段。除了AN/TPY-2雷达，另一台采用X波段工作模式的预警雷达，是大名鼎鼎的SBX雷达，它也是GMD系统中惟一一部具有高分辨率测量能力的大型雷达。其天线直径为17.8米，可跟踪数千千米外的导弹目标，理论距离分辨率为0.15米，实际距离分辨率可达0.2～0.25米。然而，SBX主要是用于测试目的，因此，诸多限制严重削弱了其在GMD系统中作为工作雷达的有效性。更重要的是，其电子视场角（FOV）非常有限，FOV是雷达无需转动天线其波束即可瞬时指向的角度范围。典型的相控阵雷达，如美国的“铺路爪”早期预警相控阵雷达，其单个阵面的FOV约为°，而SBX的FOV仅为25°。如此窄的FOV严重限制了SBX的多目标处理能力。除了X波段相控阵雷达外，美国陆基中段导弹防御系统计划研制的LRDR雷达（计划部署在阿拉斯加），是美国新一代的顶级战略预警相控阵雷达，它选择了S波段作为工作波段。我们知道，由于距离分辨率与带宽近似成反比，而带宽与频率近似成正比，因此X波段雷达（9～10吉赫兹）的距离分辨率要比S波段雷达（2～4吉赫兹）高3倍左右。若X波段雷达的距离分辨率可达到0.15～0.25米，则S波段的距离分辨率为0.5～1米（依赖于S波段的频率选择）。目前比较新的美国导弹防御雷达（如AN/TPY-2和SBX）均工作在X波段。但LRDR的三个竞标方案（由不同的三个竞标公司团队分别提出）都不约而同选择了精度逊于X波段的S波段（S波段频率更低，波长更长，分辨率更低），这是为什么？原因关键在于，X波段虽然分辨率更高，但从技术角度讲，却意味着同等条件下视场更窄，要达到同样的探测性能，需要几何倍数增加的天文数量的探测单元。具体而言，典型的相控阵雷达由于受到扫描角损失的限制，其最大电扫描角约为±60°，称其为全视场雷达。雷达天线模块间隔小于0.6倍波长。对相控阵天线而言，模块间隔增大后，会引起栅格旁瓣的问题，扫描角将大大缩小，称其为有限视场雷达。按正方形阵列排列的雷达，若不产生栅格旁瓣，其模块间隔需小于0.倍波长。SBX雷达具有个模块，按照正方形排列，天线面积为平方米。模块间隔为2.35倍波长，最大电子扫描角约为±12.3°，因此SBX为有限视场雷达。对于相同尺寸的天线，SBX雷达若想实现全视场角，需要19.2倍的模块数，即个模块。抛开造价不说，如此大规模的数量如果不投入一条新的昂贵的模块生产线，SBX的部署时间恐怕会一拖再拖。另一方面，若保持SBX雷达的模块数仍为个模块，而模块间隔缩小为0.倍波长，实现全视场扫描，则天线直径仅为4.1米。由于雷达的探测距离与雷达功率、孔径面积及天线增益乘积（PAG乘积）的4次方根成正比，因此跟踪距离将降低4.4倍。对安装有收发模块的相控阵天线，模块造价通常是雷达成本的最主要因素。因此SBX雷达在设计过程中，为获取更大的天线孔径，基于给定的模块数量，必须牺牲掉一部分的电扫描范围。在有限视场下，雷达天线孔径尺寸越大，其天线波束越窄（跟踪精度越高），跟踪距离越远（或给定距离下信噪比越高）。虽然降低电扫描范围对试验雷达并没有太大影响，但对于导弹防御雷达来说则严重影响了其可靠性。X波段全视场雷达要想达到与SBX同样的探测距离，则需要在直径10.5米的天线上安装约个收发模块（假定X波段模块安装在与AN/TPY-2雷达同样的三角形天线上，且平均功率比SBX雷达高60%）。天价的T/R组件，不但意味着天价的生产和研发部署成本，而且也意味着天量的功率。整个系统在建造、散热、维护、数据处理、系统复杂度等方面的难度都大大增加。从工程技术角度讲，无限增加相控阵雷达的T/R收发组件模块是不可能的，因此必须在探测精度、天线孔径、功率、工作波段等方面取得平衡，为此美国为新的LRDR战略相控阵雷达选择采用S波段。从美国的经验出发，就可以很好的分析中国在国产相控阵雷达工作波段上的选择了。P波段介于甚高频VHF波段和L波段之间，频率范围~兆赫兹，甚至涵盖了超高频UHF波段，L波段也是预警雷达很常用的波段，比它更高的分别是S、C和X波段。根据技术规律，也就是说预警雷达如果采用P波段，那么在保证有效探测距离和市场的条件下，其所需的T/R组件模块数量，可能轻松控制在X波段雷达的十分之一以内。其雷达组件建造工艺相对较低、功耗相对较低，虽然代价是牺牲了一定的探测精度，但这个可以通过优化雷达的软硬件设计包括采用新型算法等方式弥补。P波段雷达对于中国而言，在技术难度、造价上更为合理，性价比很高，足以满足中国对战略预警的需求。此外，P波段还有自己一些特有的优势，是X波段和S波段相控阵雷达所不具备的，比如P波段波长较长，因此被大气层吸收较小，在大气中传播信号衰减小，信号强度大，探测距离因此就更远；同时，P波段具有一定的反隐身能力，可以探测隐身战斗机，我们可以将L/S波段称作分米波段、C/X波段称作厘米波段，那么P波段就属于米波波段，也就是我们常说的所谓米波雷达，由于我们知道现代隐身战斗机主要针对的隐身探测波段就是S到X波段，因此对于米波波段即P波段而言，隐身战斗机的隐身效果就大大下降，经过试验表明，F-22等隐身战斗机在P波段探测雷达探测下，目标特征有显著增强，这为P波段雷达在反导之外增加反隐身飞机功能，提供了可能。性价比高、研制制造难度低，能实现多用途/多目标探测，这恐怕就是我国国产远程预警雷达选择P波段的主要原因了。大型天线阵面布置分析从外形上看，国产P波段预警相控阵雷达采用与美国“铺路爪”相控阵预警雷达相似的外形设计，为有一定倾斜度的矩形阵面，而核心的T/R收发组件探测单元，则在矩形平面上以圆形密密麻麻排列布置。结合“铺路爪”雷达来看，其外形也为朝向天空有一定倾斜度的矩形阵面，核心的T/R收发组件探测单元也采用圆形排列布置。外媒在此前报道猜测我国P波段预警相控阵雷达性能时，也多拿美国“铺路爪”雷达与其相比。目前关于国产P波段相控阵雷达的具体性能参数，尚未进行公布。但我们可以结合与其功能、结构和技术指标相近的美国“铺路爪”雷达，进行一番分析。从技术参数来看，美国“铺路爪”雷达由2部阵面天线组成，面倾斜角为20度。每个方位角均为度，总覆盖角为度，俯仰角为3～85度。雷达阵面天线呈圆形，总直径为31.1米，实际有效工作直径为22.1米。天线采用分布馈电模式，每个阵面均由个收/发模块单元和个虚设单元组成，阵面又分成56个子阵，每个子阵有32个固态发射/接收机(T/R）模块，每个模块能提供瓦的峰值功率，每个阵面输出的总峰值功率约千瓦。平均功率为千瓦（.6千瓦），天线增益为38.4分贝。据称其有能力探测在千米外雷达反射截面积为10平方米的目标。因此国产P波段雷达也应该采用°探测方位角，这也是相控阵雷达能够达到较好探测指标的极限角度。而P波段雷达的面倾斜角应该也在20°左右，从探测阵面阵元数估计，T/R收发组件单元数量约为一万多个，比“铺路爪”雷达更多，这是因为P波段雷研制年代更近，技术水平和起点更高。预计国产P波段相控阵雷达的综合性能，会超过美国“铺路爪”雷达，其最大探测距离，应该超过千米。其性能应该至少与“铺路爪”的下一代产品，美国BMEWS相控阵预警雷达相当。结语国产P波段远程预警相控阵雷达的研制服役，填补了我国远程战略预警的一项关键技术装备空白，极大增强了我国的战略远程预警探测能力。但从技术角度来看，P波段雷达还存在探测精度可能稍差，探测波束相对较宽的弱点，在千米以上距离外，预计能把距离分辨率缩窄在15~30米左右范围，这对于这个距离分辨率仍远比X波段雷达逊色，
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