纸上的宣仔,为您解答。
脉冲多普勒雷达和相控阵雷达其实概念并不在一个层次上,更不是互斥相对的。脉冲多普勒指的是用高重复频率脉冲的多普勒效应来过滤杂波,识别出空中目标的技术;而相控阵雷达指的是用多个振子的相位控制来实现波阵面偏转,指的是天线的形式和波束控制。就技术先进性而言,相控阵出现的更晚,功能更多技术更复杂,也更先进。脉冲多普勒本身就是相控阵的一个工作模式。当然它的功能更加高级,能干的也不止脉冲多普勒一种。总之,二者的概念上不是对立互斥的。比如现在的一款先进的有源相控阵机载雷达,你完全可以认为是一个用了相控阵天线的多普勒脉冲雷达(当然实际包括SAR、ISAR等更复杂的功能)。
脉冲多普勒雷达(Pulse Dolpler)是上个世纪60年代,比相控阵雷达早得多,是为了解决雷达下视问题而研发的。我们都知道,雷达是靠回波来检测敌方战机目标的。那么如果回波打到的不是战斗机,而是一颗树,一个岩石,那怎么分辨呢?早期的机载雷达还真就解决不了这个问题。所以早期的战机下视能力都很差,一旦有敌方目标飞到了比自己还低的空域,凭雷达几乎很难把战机和地面背景分辨出来。而脉冲多普勒雷达就是为了解决这个问题应运而生的。虽然雷达下视的时候会引入很多背景杂波,但是有一点是可以和战机区分开的,那就是不同速度的目标其回波的多普勒频移不同。由于地面是静止的,其多普勒频移几乎都是一样的,而飞机因为可以快速移动,则回波可以产生一个较强的多普勒频移,与地面背景杂波区分开。找到这个特定频率的回波,就相当于发现了飞机目标。要想实现这个能力,需要多普勒脉冲雷达拥有足够高的重复频率。多普勒脉冲雷达的发射机用的是行波管技术,早期天线采用倒置卡塞格伦天线,后期平板缝隙天线,一直到相控阵天线的出现,才彻底取代了这些天线。
倒置卡塞格伦天线
歼-8II上使用的1471 平板缝隙雷达
而相控阵雷达(ESA)是目前较新体制的一种雷达,也是最先进的,具体可以分为有源相控阵(AESA)和无源相控阵(PESA)。PESA还使用行波管的中央发射机,而AESA的MMIC本身就相当于一个小发射机/接收机。相控阵雷达利用数字处理终端,通过对时间的延迟实现每个天线振子进行相位控制,最终实现波阵面合成,每个天线阵子的相位不同,最终导致的波阵面不同,表现为增益最大点的方向不同,也就是说实现了雷达波的偏转。而整个过程不需要机械旋转,天线阵面始终是静止的。
F-22 AN/APG-77 有源相控阵雷达,每一个单元都是一个小天线
无源相控阵雷达的工作原理