위상 배열 레이더 개요
위상 배열 기술은 1930년대 후반에 등장했으며, 1937년 미국에서 이 연구 작업을 처음 시작했습니다. 그러나 1950년대 중반이 되어서야 두 개의 실용적인 함상 위상배열 레이더가 개발되었고, 1960년대에 미국과 구소련은 여러 위상배열 레이더를 개발하여 장착했는데, 주로 탄도 미사일 방어 시스템에 사용되는 미국의 AN/FPS-46, AN/FPS-85, MAR 및 MSR과 구소련의 치킨 쿱 및 도그하우스가 그 예입니다. 구소련의 "닭장"과 "개집". 이들은 고정 된 대형 위상 배열 레이더이며 유사점은 고정 된 평면 배열 안테나 사용, 큰 크기, 높은 방사 전력, 장거리 역할입니다. 그중에서도 미국 AN/FPS-85와 소련의 "개집"이 가장 전형적입니다. 1970년대, 위상 배열 레이더의 급속한 발전. 미국과 소련 외에도 영국, 프랑스, 일본, 이탈리아, 독일, 스웨덴 등 위상 배열 레이더를 개발하고 장착 한 국가가 많이 있습니다. 가장 대표적인 것으로는 미국의 AN/TPN-25, AN/TPQ-37, GE-592, 영국의 AR-3D, 프랑스의 AN/TPN-25, 일본의 NPM-510, J/NPQ-P7, 이탈리아, 독일의 RAT-31 등이 있습니다. 이 시기 위상배열 레이더는 높은 이동성, 안테나 소형화, 안테나 스캔 시스템의 다양화, 광범위한 적용 범위 등의 특징을 가지고 있으며 1980년대에는 미국, 소련 등 많은 국가에서 위상배열 레이더를 개발하여 장착했습니다. 1980년대에 위상 배열 레이더는 많은 고유한 장점으로 인해 더 많이 적용되었습니다. 다기능 위상 배열 레이더는 이미 장착되었거나 개발 중인 차세대 중장거리 방공 미사일 무기 체계에 널리 사용되고 있으며, 3세대 중장거리 방공 미사일 무기 체계의 중요한 상징이 되었습니다. 따라서 방공 미사일 무기 체계의 전투 성능을 크게 향상 시켰습니다. 21 세기에는 과학 기술의 지속적인 발전과 현대 전쟁 무기의 특성에 따라 위상 배열 레이더 제조 및 연구가 더욱 향상 될 것입니다.
위상 배열 원리
위상 배열은 지향성 안테나로 구성된 많은 방사 단위의 배열로 배열되며, 단위 간의 복사 에너지 및 위상 폐쇄를 제어 할 수 있습니다. 일반적인 위상 배열은 컴퓨터로 제어되는 위상 시프터를 사용하여 안테나 조리개의 위상 분포를 변경하여 공간에서 빔 스캐닝, 즉 전기 스캐닝이라고 하는 전자 스캐닝을 달성합니다. 위상 제어는 위상, 실시간, 주파수 및 전자적으로 공급되는 스위칭 방식으로 수행할 수 있습니다. 여러 방사 소자를 1차원으로 배열하는 것을 선형 배열이라고 하고, 여러 방사 소자를 2차원으로 배열하는 것을 평면 배열이라고 합니다. 방사 요소는 곡선이나 표면에 배열할 수도 있습니다. 이러한 안테나를 * * * 어레이 안테나라고 합니다. 어레이 안테나는 선형 및 평면 어레이의 작은 스캐닝 각도의 단점을 극복 할 수 있으며 단일 안테나로 전체 공역 전기 스캐닝을 수행 할 수 있습니다. 일반적인 * * * 모양의 어레이 안테나는 원형 어레이, 원형 어레이, 원추형 어레이, 원통형 어레이, 반구형 어레이 등입니다. 요약하면, 위상 배열 레이더는 안테나가 위상 배열이기 때문에 이름이 붙여졌습니다.
분류
위상 배열 레이더는 크게 전전자 스캐닝 위상 배열과 제한 전자 스캐닝 위상 배열의 두 가지 범주로 분류할 수 있습니다. 모든 전자식 스캐닝 위상 배열은 고정 위상 배열이라고도 하며, 방위각과 고도각이 전기적으로 스캔되고 안테나 어레이가 고정되어 있습니다. 유한 전자 스캔 위상 배열은 하이브리드 설계 안테나로, 원하는 효과를 얻기 위해 두 가지 이상의 안테나 기술을 결합합니다. 먼저 위상 스캐닝과 반사 표면 안테나 기술을 결합하여 전기적 스캐닝 각도가 작고 방사 유닛이 거의 필요하지 않으므로 장비 비용과 복잡성을 크게 줄일 수 있습니다.
스캐닝에 따라 안테나 어레이는 위상 스캔, 주파수 스캔, 위상/위상 스캔, 위상/주파수 스캔, 기계/위상 스캔, 기계/주파수 스캔, 제한 스캔 및 기타 시스템으로 나눌 수 있습니다. 위상 스캐닝 시리즈는 위상 시프터를 사용하여 위상 관계를 변경하여 빔 전류 전기 스캐닝을 실현합니다. 주파수 스캐닝은 작동 주파수를 변경하여 빔 스캐닝을 실현합니다. 위상/위상 스캐닝은 위상 시프터를 사용하여 평면 어레이의 두 각도 좌표를 제어하여 빔 전기 스캐닝을 실현합니다. 위상 주파수 스캐닝은 위상 시프터를 사용하여 평면 어레이의 한 좌표를 제어하여 가변 주파수 제어를 사용하여 빔 전기 스캐닝을 달성합니다. 기계/위상 스캐닝은 방위각에서 기계 스캐닝을, 고도에서 위상 스캐닝을 사용합니다. 기계/주파수 스캐닝은 방위각 기계 스캐닝과 피치 주파수 스캐닝을 사용합니다.
위상 배열 레이더의 특징
위상 배열 레이더는 일반 기계식 스캔 레이더보다 성능이 뛰어나기 때문에 강력합니다. 다음과 같은 특징이 있습니다.
(1) 여러 표적을 처리할 수 있습니다. 위상배열 레이더는 시분할 또는 다중 빔 원리를 사용하여 전자 스캐닝의 유연성과 신속성을 이용하여 동시에 검색과 추적을 수행합니다. 컴퓨터와 함께 사용하면 서로 다른 방향과 고도에 있는 여러 표적을 동시에 검색, 탐지 및 추적할 수 있으며, 여러 미사일이 동시에 여러 공중 표적을 공격하도록 유도할 수 있습니다. 따라서 다표적, 다방향, 다단계 공중 공격의 전투 환경에 적용할 수 있습니다.
(2) 다기능 및 유연성. 위상 배열 레이더는 표적 검색, 탐지, 식별, 추적, 표적 조사, 미사일 추적 및 유도 등 여러 기능을 수행하기 위해 독립적으로 제어되는 여러 빔을 동시에 형성할 수 있습니다. 위상 배열 레이더는 여러 특수 레이더의 역할을 수행할 수 있습니다. 예를 들어 패트리어트의 다기능 위상배열 레이더 한 대는 이글과 나이키-2의 레이더 9대에 해당하는 성능을 발휘할 수 있으며, 동시에 교전할 수 있는 표적보다 훨씬 더 많은 표적을 탐지할 수 있습니다. 그 결과 무기 체계의 무장을 크게 줄일 수 있어 시스템의 기동성을 높일 수 있습니다.
(3) 짧은 응답 시간과 높은 데이터 속도. 위상 배열 레이더는 안테나 구동 시스템, 빔 포인팅 유연성이 필요하지 않으며 관성없는 빠른 스캔을 달성 할 수 있으므로 목표 신호 감지, 기록 및 정보 전송에 필요한 시간, 높은 데이터 속도를 단축 할 수 있습니다. 위상 배열 안테나는 일반적으로 레이더와 디지털 컴퓨터를 결합한 디지털 작업 모드를 채택하여 자동화 수준을 크게 향상시키고 레이더 작동을 단순화하며 표적 검색, 추적 및 발사 제어의 준비 시간을 단축하고 캡처 절차 및 데이터 처리의 빠르고 정확한 구현을 용이하게 할 수 있습니다. 따라서 공중에서 고속 기동하는 표적의 추적 능력을 향상시킬 수 있습니다.
(4) 전파 방해 방지 능력. 안테나 구경에 분산 된 여러 방사 장치를 사용하는 위상 배열 레이더는 매우 높은 전력을 합성 할 수 있으며 에너지를 합리적으로 관리하고 주 플랩 이득을 제어 할 수 있으며 다른 방출 에너지의 필요에 따라 다른 방향으로 분산 될 수 있으며 적응 형 측면 플랩 억제 및 적응 형 다양한 간섭을 달성하기 쉽고 대상에서 멀리 떨어진 대상을 발견하는 데 도움이되며 대상의 레이더 반사 표면이 작지만 (예 : 스텔스 항공기) 방사선 미사일을 개선 할 수 있습니다. 능력을 향상시킬 수 있습니다.
(5) 높은 신뢰성. 위상배열 레이더에는 병렬로 사용되는 많은 배열 그룹이 있습니다. 일부 부품이 고장 나더라도 정상적으로 작동할 수 있으며 갑작스러운 전체 고장 가능성은 최소화됩니다. 또한 솔리드 스테이트 디바이스의 개발로 그리드 어레이 레이더 솔리드 스테이트 디바이스가 점점 더 많아지고 있으며 미국과 같은 완전 솔리드 스테이트 어린이 어레이 레이더도 생산하고 있습니다. 패트리어트 레이더 안테나의 평균 무고장 시간은 최대 15만 시간으로, 장치의 10%가 손상되더라도 레이더의 정상적인 작동에는 영향을 미치지 않습니다.