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标题: 惊曝中华盾机密：346有源相控阵雷达全揭秘 [打印本页]
作者: swz8228    时间: 30.8.2010 14:28
标题: 惊曝中华盾机密：346有源相控阵雷达全揭秘
七年前，黄浦江畔张袂成帷，人们的目光都聚焦在船坞上的一艘崭新的战舰上，随着汽笛的响起，战舰缓缓的进入了黄浦江中，这一刻被历史所 铭记:它标志着我国真正意义上的第三代驱逐舰正式下水，我海军舰艇编队即将告别由海红旗7和红旗61组成的海上防空体系，距离我海军真正具备区域防空能力 的日子已经不远。时隔七年，当年如火的激情多少有所降温，而零零碎碎的讨论、争论也在七年的时间里经过各种碰撞，淘汰和融合中，较真实完整的概括了 052C技战术性能的林林总总。052C防空核心由我国自主研发的第一代舰载有源相控阵雷达系统和远程主动舰空导弹 海红旗九组成，关于052C上相控阵雷达有源还是无源的疑问，时至今日已经基本烟消云散了。让我们不妨再进一步解开她的衣纱，一窥该雷达硬件方面的冰山一 角。水平有限，各位批判着看，抛砖引玉。



早期的有源相控阵采用真空元件作为辐射单元，如于20世纪60年代 美国研 制的世界第一台有源相控阵雷达 AN/FPS 85，其发射天线阵由5184个真空四级管组成，平均功率超过400KW。真空管虽然具有低成本和输出功率高的优点，但是缺点也显而易见，如由于高峰值功 率的要求，对馈线也提出了很高的要求，还有诸如工作带宽窄，耗电和发热量高，可靠性低等，特别是体积问题成为了一些特定载台工程运用上的致命伤。

    21 世纪，水面舰艇面对来自空中的威胁日益增大，由于反舰导弹射程有较大幅度的提升，水面舰艇主要拦截的目标已经从敌发射平台转为各类反舰导弹。大多数舰载相 控阵雷达不但要对多批高空远距离目标进行监视判别，为舰队提供预警，还要具备对低空迫近的小型目标快速截获和稳定跟踪的能力以引导舰空导弹执行拦截任务， 这就要求雷达不但要有较远的探测距离还要有良好的角分辨率。我们知道在同一天线口径尺寸下，波长与角分辨率成反比，与探测距离成正比，所以相控阵雷达设计 时要根据不同的任务选择合适的工作频率。对搭载于大型防空舰的相控阵雷达，探测距离和精度的要求都不低，所以工作频率选择在2.0GHz-4.0GHz较 为合适，如SPY-1,桑普森和未来搭载于DDG1000的VSR都工作在S波段，052C上的相控阵雷达显然也不会脱离这个范畴。

对于 有源阵，除了选择合适的工作波长外并且在保持低旁瓣的前提下，还要求进一步提高雷达的平均功率，最简单的方法就是增加辐射单元数，可是特定载台由于空间的 严格限制，此方法存在极大的局限性。于是只能寄望于有源阵的功率密度能够更上一层楼，既阵面的单位面积上输出发射信号的平均功率的提高。同时为了提高测量 精度，识别目标兼具有良好的抗干扰能力，还要求雷达有大的工作带宽和信号带宽。另外MTBF（无故障平均时间）也是有源阵的一个重要的技战术指标。综上所 述，不难发现舰载有源阵阵面材料既要有良好的高频率工作能力，大的工作带宽还要有高的功率密度，小体积和高可靠性，同时兼顾成本。电真空器件显然难以满 足，这就促使了微波晶体管的应用。

以现在的晶体加工技术以及战术有源相控阵雷达的需要，操作频率在S波段以上的有源阵，微波晶体管选用砷化镓（GaAs）和硅双级晶体管为宜。而在两者之间择取的话，若成本在可接纳范围和技术条件允许，又以GaAs为优。

因 为GaAs工作频率可以比硅双极管高得多，这对雷达的瞬时带宽能提供很大的设计裕度，而瞬时带宽能不能做得高将直接影响雷达的分辨率，同时还关系着电战能 力，所以如果技术条件支持，GaAs是较好的选择。不过选择GaAs也会带来两个问题，1.成本。以以前的加工水平，GaAs的成本是硅双极管的2,30 倍，而且良品率低，即便是以94,95年当时的加工技术为背景，GaAs成本亦在硅双极管的数倍。2.GaAs脉冲功率电平比硅双极管低得多，功率难以做 大而且还对功分时的精度把握提出了很高的要求，如果把握得不好可能导致直接击穿。这两个条件也为我在下文中的推测给出了前提。

地球的另一 端，有一款舰载有源相控阵雷达与346较为相似，它就是代表欧洲最高水平的Type 45驱逐舰的核心“桑普森”雷达，桑普森工作波段亦是S波段，雷达单阵面由2600个砷化镓，以每四个封装成一个T/R模组共650个T/R模组组成，最 大探测距离在450公里以上，在320公里这个距离能同时跟踪4000个目标并能同时对其中168个目标建立起稳定的航迹。桑普森能同时引导32枚紫菀 （Aster 15/30）拦截16个目标。可以说桑普森与紫菀门当户对，各自将对方的性能发挥得淋漓尽致，毫不保留。



   考 虑到国内电子工业的研究及实际应用水平，有足够理由相信052C型驱逐舰所用346雷达的MMIC采用的是硅双极晶体管，因为该雷达是在成本和技术条件以 及其他客观因素（如货源的供应）之间进行平衡折衷的结果。仅以单阵面来看，硬件上346与桑普森的确存在差距。但桑普森同样也是权衡技术条件和成本因素的 产物，所以才有从当初的四面固定阵缩到现在的双面阵的变化。选择以砷化镓作为辐射单元导致价格上升或许不是导致这个变化的全部理由，但也不是与之毫无关 系。从舰队防空作战的角度上看，四面阵的346在起点上显然是具有一定优势的。

桑普森在MESAR-2单面固定有源相控阵雷达基础上开发的，桑普森最初计划就是固定四面阵布置。



目前我国军工产业驰骋在信息化时代的快车道上，又有较厚实的经济基 础作支撑，环境和条件已远非当年的“原子弹还是茶叶蛋”时期所能比拟。且又处于存在某“强大潜在威胁”的背景下，面对现实的严峻，我国国防日益紧迫需求带 动中，军工电子和机械产业的发展前景是值得乐观的。我们有理由相信346的后续型号，无论在硬件还是后端方面，都将快速地缩小与欧美先进水平的差距。在此 也期盼着在我国国防建设中占有举足轻重地位的一系列军工产品都能早日做到100%的“made by China”，不再受制于他人，完全扭转生产后勤产业战略被动的局势。

考虑到工程的延续性，进一步将这一工程技术的路子铺得更厚实，从而 成为培养这方面技术型人才的温床，未来052C+的MMIC可能将继续采用硅双极管，改进的方向也许会着眼于在后端的软件和算法。展望于更远的未来，真正 的大驱的板砖可能会跳过第二代MMIC的GaAs，而直接采用第三代宽禁带MMIC之一 ——氮化镓（GaN），GaN的击穿电场/电压是硅双极管和GaAs的数倍和数十倍，有益于有源阵进一步提高阵面的功率密度。GaN还具有比GaAs更优 异的高频段工作能力以及更良好的热稳定性，能在更高温度下正常工作。GaN作为微波功率放大器将会是未来有源阵发展的一个主流方向。

从 116舰下水到现在已经足足有4年，关心海军建设的广大军友在这四年时间里对新驱的盼望之情一分都没削减过，而如今种种现象表明新驱052C+诞生在即， 我们或将重拾当年“江南四剑客”陆续下水时那“激情燃烧的岁月”。尽管新驱还没出来，关于她的种种猜想早已甚嚣尘上，将各路信息汇总梳理，个人猜测 052C+基本属性如下

排水量：7000吨（常排）
    动力形式：CODOG
    主炮：单130
    对空雷达
    :346改，山寨Smart-L和364
    快搜雷达
    火控雷达：344A、347G
    防空火力：海红9X60
    沿用730
    主/被动 声纳：沿用052C的主动声纳和206拖线阵
    反潜火力：某新型鱼雷



这 其中，也许052C+到底是用蜂窝煤还是巧克力最令人感兴趣。讨论这个问题我觉得应该从冷热发射弹不同点切入。冷发射弹发射时，底部燃气发生器工作推动活 塞筒并带动拉桿提拉导弹，导弹这时受的是瞬时纵向一个大过载，而热发射弹发射时，有一部分燃气碰到下部密封盖时会被挡回，有股压力波会以音速贯穿整个导 弹，造成导弹元器件的横向的响应振动，为了应对这两种情况，冷，热发射弹在设计之初，对弹体和内部元器件加固的考虑就不同。所以052C+要么用 HQ16+鱼八+巧克力，另加装照射雷达，要么就把红酒推倒重来。诚然，既考虑成本又要保持与052C战术层面相一致，继续沿用并加多蜂窝煤是最好的选 择。



考虑到补给时间段，单航母编队第一层防空圈防御力量出现真空，防空效能骤减，猜想我海军第一支航母编队执行军事任 务时，将依托其他航空力量以夺取和巩固海上战术战役制空权为目标。纵深防御区防空由舰载机负责，区域防空区的防空任务，052C+将配合052B/C和 054A一同担负。而区域反潜上由于我航空反潜平台相对薄弱，较难与编队中的攻击核潜艇任务面进行无缝衔接，所以携带鱼八的054A甚至是新一型的通驱需 要填补这一区域部分的反潜漏洞。

由于TG走的是小BKC MD路线，在可预见的未来，北斗二代组网完毕，数据链进一步完善和固定翼预警机真正下海后，名副其实的大驱携带具有双向数据链的新一代主动防空弹，坐标信 息交给北斗二和数据链，载波同步工作交给预警机和数据链，完全山寨美国海军标6+E2D+GPS区域防空体系，由预警机完成对主动防空弹的中段指令修正， 使大驱具有拦截地平线以下目标的能力，进一步扩大区域防空区范围。



100多年前，由于海防力量薄弱，中国近 代史成为了国人刻骨铭心，抹不去的痛。而在共和国风风雨雨60年中，人民海军于历史的淤泥中拔锚，扬帆，起航，从白手起家到黄水海军，从黄水海军再到绿水 海军，并正昂首挺胸走向蓝水海军，有海无防那一页已经永远翻过去了。面对现实的挑战和潜在的威胁，让我们衷心祝愿我国海军建设的步伐日益加快，让我们的海 军走的更远！

作者: Eros    时间: 7.9.2010 14:26
巧克力还是蜂窝煤那里没看懂，教授给扫扫盲？



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