如今的戰艦一說起來就是帶不帶盾,不帶盾的戰艦的檔次瞬間就低了一檔。而這個盾說的就是戰艦上的多塊大型相控陣雷達,如今在這個領域了最著名的就是美國的宙斯盾和我們的中華神盾了。但實際上我們並沒有中華神盾這個稱呼,這個稱呼最早是網友們根據美國的宙斯盾改過來的,而且在中華神盾出現之後一種呼聲就出現了,那就是我們的中華神盾比美國的宙斯盾強,但這到底強在哪裏呢,我們今天就來詳細的說道說道。

拋開那些華而不實的外號,這兩種雷達真是的名字實際上分別叫做346A型有源相控陣雷達(中華神盾)和AN / SPY - 1型無源相控陣雷達(宙斯盾的雷達),這裏還要補充一下宙斯盾實際指的是一整個系統,其中包括了雷達(AN / SPY - 1系列雷達)、火控照射雷達(AN/sps -9)、中央控制計算機(AN/UYK系列計算機)、綜合控制的軟件系統(基線系列)、戰區導彈防禦軟件系統(BMD系列)、分佈指揮的計算機系統、聲吶系統各種輔助雷達以及衛星通信系統、戰區數據鏈、電子戰系統等等組成,所以和網友們直接將相控陣雷達的天線理解成盾還是有點區別的,好的不扯那麼遠了我們說回這兩者的核心部件相控陣雷達。

這兩者的最大不同就是346A是有源相控陣雷達,而AN / SPY - 1不管哪個改型都是無源相控陣雷達,我們先說結論那就是有源比無源好。無論是雷達的功能多少還是精度、靈敏度有源相控陣雷達都比無源的好得多。想說解釋清楚這個問題,我們首先將問題分成兩個部分,那就是有源雷達和無源雷達的區別,以及相控陣雷達和傳統雷達的區別。

讓我們先回到雷達剛誕生的那個時代,在雷達誕生之前實際上還有一種更加簡陋的電子裝備那就是無線電測距儀,用通俗點的話來講這玩意的原理就相當於你對着前面喊一聲,然後等着聽回聲,根據喊出去的時間和聽到回聲的時間就能計算你和障礙物之間有多遠。在對這種東西的波段、發射以及接收無線電的方式進行改進之後就誕生了雷達,在雷達誕生的同時有源雷達和無源雷達就已經出現了,有源雷達就是發射裝置在天線上的雷達。最常見的鍋型雷達的那個鍋就是天線,你直接理解成有源雷達接收裝置和發射裝置都在那個鍋上就行,而無源雷達發射裝置和接收裝置是分開的,你直接理解成發射裝置可以隨便架在任何一個位置,那個鍋只是一個接收天線就行。

無源雷達

好說完了這兩者的區別,我們再來說這兩者的優缺點,首先有源雷達由於發射機和接收機都在天線上距離非常近,所以兩者的信號電路就非常簡單,這就使得電路中的信噪比非常的低,雷達探測到的目標精度當然也就非常的高了。但無源雷達由於發射裝置和天線並不在一起,所以需要複雜的電路對發射信號和接收信號進行比對,而電路越複雜自然背景干擾也就越嚴重,這就導致信號的信噪比非常的高,自然靈敏度和精度也就低得多了。我們打個極端的比方,有源雷達就是你自己對着前面喊了一句,然後自己聽回聲再心算距離,無源雷達就相當於我喊向前面喊了一聲然後你聽回聲,然後我心算咱兩之間的距離夾角等數據,然後在把我喊出聲音的時間以及心算得到的數據一併告訴你,你再用這些數據心算你與障礙物之間的距離。

早期有源雷達實際上和這東西差不多

信噪比簡單點來說,就是咱兩對話時有一羣結婚的吹吹打打來到了我們之間,你聽到我說話的聲音與吹吹打打這羣人的製造的噪聲的比值就是就是信噪比。如果我們隔得近那你聽到我的聲音就夠大比這羣吹吹打打的人大得多,那你就能分析出有用的數據進行計算,如果我們隔得遠你聽到我的聲音就小了如果還被這些吹吹打打的噪聲蓋了過去,聽不清我到底說了些啥,那你就可能計算出錯。在這之中我就扮演了發射機的角色,你就扮演了接收機的角色,而吹吹打打結婚的就扮演了自然背景干擾的角色。但無論咱兩再怎麼近,都比不上你自己喊自己聽來的清楚,更何況雷達接收到的回波通常不那麼明顯,在大信噪比的干擾下那精度誤差自然也就更大了。當然無源雷達也不是一定就比有源雷達落後,比如有些人就利用無源雷達的特性製造了高隱蔽性的雷達,但這與我們今天的主題無關,想了解的話可以先點下關注,我以後再專門寫一篇文章來說。

說完了最初版本的有源雷達和無源雷達,咱們再來說說有源相控陣雷達和無源相控陣雷達,在說這個之前我們先來說說啥叫相控陣雷達。傳統的雷達通常只有一個發射器和一個接收器組成,咱們這裏還拿鍋型天線舉例,通常我們會在電視劇裏看到雷達屏幕上一個掃動的光柱,而這個光柱指的就是鍋型天線指向的方位,通過鍋型天線指向的方位和雷達測到的距離,我們就能計算出敵軍來襲的方向和距離。如果在搭配上測高儀(一種通過測量回波夾角計算敵軍飛機高度的儀器)使用,我們就能知道來襲敵機的空間座標,如果再通過多普雷效應進行計算,我們就能知道來襲敵軍飛機的速度,再如果雷達發射的是錐形波束進行的掃描,那我們還能知道來襲飛機飛行方向。這些數據經過計算處理之後我們就能預估出敵機飛行的軌跡。但這種雷達有很致命一個問題,那就是隻能掌握一定夾角之內的實時情況,要想掌握全局那就必須不停的轉動天線進行掃描,要想跟蹤一架飛機那就只能將天線對準那架飛機跟着它轉,而這時其他方位的飛機的來襲信息你就看不到了,這就很尷尬了。

這個就比較清楚的能看到子單元了

而在上世紀60年代人們想出了一種解決問題的辦法,那就是相控陣雷達,即一面雷達上有很多根小天線,你理解成一面牆上有很多鍋就行。這些小鍋單個的功率可能沒有一個大鍋的功率大,但如果集中使用功率依舊能做到大鍋的水平。而更重要的是他們可以分開使用,比如我現在需要追蹤一架飛機,我就沒必要向大鍋那樣把整面雷達全部對準來襲的敵人,而只用計算出跟蹤需要的功耗調動幾面集中起來能達到這個功耗的小鍋進行追蹤即可,剩下的小鍋還能執行別的任務,所以相控陣雷達出現之後,雷達能跟蹤的目標數量對比於傳統雷達那簡直就是猶如開了掛一般。

宙斯盾保護蓋打開之後,也可以清楚地看到子單元

在充分了解相控陣雷達之後,咱們再來詳細說道說道有源相控陣雷達和無源相控陣雷達。這兩者的區別也非常簡單,和傳統的有源無源雷達一樣。有源相控陣雷達就是每個小鍋(咱們這裏還拿鍋型天線爲例子這樣好理解一些)上都有一個獨立的發射器,每一個小鍋都是一個可以獨立工作的雷達,而無源相控陣則是單獨的小鍋上沒有發射器只有只有接收器,發射任務由一個大型發射器總管。所以無源相控陣雷達自然也就繼承了傳統無源雷達因爲信噪比較大導致精度不高的傳統,但無源相控陣雷達並不能繼承無源雷達因爲發射器在別處不容易被發現的優點,所以對於有源相控陣雷達來說無源相控陣只是一種單純落後的雷達。

346雷達打開之後也能清楚地看到子陣列

除了精度不高之外,無源相控陣雷達功能也比有源相控陣雷達少得多。由於有源相控陣雷達每個子單元都是一個獨立的裝置,所以這些單元能單獨控制自己的功耗,掃描方式,以及進行變頻掃描。由於功耗和頻率能單獨控制,這就使得有源相控陣雷達不僅能作爲雷達使用,而且還能通信、電子戰,這些功能都是隻有單獨發射裝置的無源相控陣雷達不敢想象的。

相控陣雷達的TR組件

說道這裏大家應該能較爲清楚的理解爲啥“中華神盾”比宙斯盾強了吧,不過最後提醒一句,前面所有舉例說的鍋型天線僅僅只用於舉例爲的是讓大家更好理解,實際上現在的相控陣雷達的TR組件更類似於一種封裝芯片,千萬不要真的以爲相控陣雷達就是一塊板上鑲了一堆小鍋。

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