[转,评] 关于052C舰载相控阵雷达背后的故事

kkilo

冰蚁 发表于 2016-3-9 09:47
摘自张光义的 《相控阵雷达系统》一书。这里面的定义是国际上通用的。你引的按产品划分命名大概只是对大 ...

问了一个学这个的朋友，给我的解释如下：
“相控阵雷达可以有一种频扫的天线，是相控阵雷达降低成本的一种方式，最终还是要通过频扫来实现馈相和移相，简单说就是相控阵雷达可以有频扫天线，但只有频扫天线的雷达不一定是相控阵雷达。”

kkilo

回到顶板上来。看这张图。

冰蚁

kkilo 发表于 2016-3-9 10:03
问了一个学这个的朋友，给我的解释如下：
“相控阵雷达可以有一种频扫的天线，是相控阵雷达降低成本的一 ...

还是引张光义的书对你朋友的话做个注脚 （我前面在相控阵天线和相控阵雷达的概念上也有点混了）:






首先，频扫天线是个相控阵天线 (phased array antenna)。但想成为相控阵雷达，在有了相控阵天线后，需要用波束控制器来控制移相后的天线产生所需要的波束扫描。没有这个，光有相控天线，那只会产生某个方向增强的波束，而没有可控制的波束扫描（我前面讨论的时候把这部分给忽略掉了，天线和雷达之间的区别就显得有点含混了），所以也就不叫相控阵雷达。这就是你朋友说的：“只有频扫天线的雷达不一定是相控阵雷达”。

而052B引进的顶板雷达，看指标，高度上是可以电子扫描的，虽然是一维的。这应该是波束控制器的作用。所以我认为这种雷达应该算相控阵雷达。但这种相控阵雷达比较原始和简单，也许受限于经费，舰体等等因素，用了机械扫描系统来进行360度的水平面扫描。

雷达

冰蚁 发表于 2016-3-9 09:47
摘自张光义的 《相控阵雷达系统》一书。这里面的定义是国际上通用的。你引的按产品划分命名大概只是对大 ...

为什么我这里看不到 “评分” 项？

冰蚁

kkilo 发表于 2016-3-9 10:16
回到顶板上来。看这张图。

你应该在全电扫天线下面划线的。这个是波束控制器的标志。

PS: 而且根据你的这个指标，那是彻底连机械伺服系统都没了，更是妥妥的相控阵雷达了，不带一点混血的。

PPS: 再看了看指标，还是有机械伺服系统的。

冰蚁

雷达 发表于 2016-3-9 10:37
为什么我这里看不到 “评分” 项？

你这个比较奇怪，应该在“使用道具”和“举报”之间有个“评分”可以点击。更奇怪的是，你怎么多了个管理。替你呼唤一下阿达民   @不爱吱声

kkilo

冰蚁 发表于 2016-3-9 23:37
还是引张光义的书对你朋友的话做个注脚 （我前面在相控阵天线和相控阵雷达的概念上也有点混了）:

从你贴的文字上看，波束控制器算出的代码是每个天线上的移相器所需要的。那么问题来了，顶班雷达有没有移相器呢？

kkilo

冰蚁 发表于 2016-3-9 23:43
你应该在全电扫天线下面划线的。这个是波束控制器的标志。

PS: 而且根据你的这个指标，那是彻底连机械伺 ...

电扫分为频扫和相扫，顶板用的是频扫。

频扫是频率扫描，在天线上有一列馈源，到达每个馈源的馈线长度不同，这样多个馈源发出的波束就有延时，相位不同的多个波束合成了一个主波束。这样不断改变发射机的频率就可以使主波束在一个维度里扫描。

相扫就是相位扫描，与频扫的原理有根本的不同，无源相扫是通过多个移相器来改变波束相位，合成一个主波束；有源相扫则是通过T/R（发射/接收）组件，直接产生多个分波束，T/R组件改变分波束的相位从而合成主波束或多个波束。频扫是通过馈线延时，分波束的相位差是固定的；相扫则通过移相器或T/R组件改变相位，是可变的。

另外，顶板的水平机扫呢？

冰蚁

kkilo 发表于 2016-3-9 11:22
从你贴的文字上看，波束控制器算出的代码是每个天线上的移相器所需要的。那么问题来了，顶班雷达有没有移 ...

我92楼的回答错了，应该是有的。这个移相器就是慢波线。可以参考张先生的书。




前面讲了频扫是串联馈电线阵。从这种线阵的原理图（图2-5）中可以看出移相器是以串联形式连接的。实际频扫天线就用慢波线来实现这个移相。图2-7中，l 是邻近两天线单元间的慢波线长度，d 是天线单元间距离。那么我们可以得到公式 2-38。一个做好的雷达系统，l, d, lamda_g，M 这些都是定的 （lamda_g 是波导导内波长；M是正整数，天线单元数目）。那么 theta 就只和激励频率有管。这也是前面88楼引的英文里说的，The beam steering is a function of the transmitted frequency.

频扫相控阵雷达里，波束控制器计算出需要的频率，发代码给频率发生器之类的东西，产生需要的频率激励，进入串联馈电系统，从而实现波束控制。基本就这个思路吧。

冰蚁

kkilo 发表于 2016-3-9 11:45
电扫分为频扫和相扫，顶板用的是频扫。

频扫是频率扫描，在天线上有一列馈源，到达每个馈源的馈线长度不 ...

顶板那个水平方向如果有机械转动的话也不叫机械扫描。依然是个“全电扫”。是个全电扫+机械转动的方案。机械扫描是雷达的波束波瓣等都定了，然后通过机械旋转，把波束带到某个位置。全电扫+机械转动的方案是通过机械转动把天线带到需要位置，在这个位置上，控制波束进行电扫。本质还是个电扫。不过这样做成本比四面阵低，舰上安装可能也方便点。


ps, 假如顶板是个相扫天线+机械转动的方案，你是不是就没那么迷惑了，就觉得肯定是相控阵雷达了呢？其实从雷达设计的角度看，本质上都是一样的啊。

kkilo

冰蚁 发表于 2016-3-10 01:03
我92楼的回答错了，应该是有的。这个移相器就是慢波线。可以参考张先生的书。

你贴的这个是频扫相控阵雷达。但不是顶板雷达，以我所知，顶板雷达没有移相器。话说回来，有了移相器，谁会质疑它是不是相控阵雷达。
顶上我贴的顶板雷达的那张图，清楚地标明了，它是三座标雷达，所谓三座标雷达，前面贴的郭老师的文章已经很清楚地说明了是俯仰电扫（对顶板而言是频扫），水平机扫。这里的全电扫仅指俯仰。水平方向还是机械扫描。因此顶班不是相控阵雷达已经很清楚了。

冰蚁

kkilo 发表于 2016-3-9 12:58
你贴的这个是频扫相控阵雷达。但不是顶板雷达，以我所知，顶板雷达没有移相器。话说回来，有了移相器，谁 ...

得，白说了。即使你只有俯仰角度电扫，没有慢波线做移相器，怎么控制波束进行电扫啊。电扫的定义是电子器件控制波束进行扫描唉。木得移相器，我是不知道电子器件怎么去控制波束了。

kkilo

冰蚁 发表于 2016-3-10 02:03
得，白说了。即使你只有俯仰角度电扫，没有慢波线做移相器，怎么控制波束进行电扫啊。电扫的定义是电子器 ...

再贴一遍
频扫是频率扫描，在天线上有一列馈源，到达每个馈源的馈线长度不同，这样多个馈源发出的波束就有延时，相位不同的多个波束合成了一个主波束。这样不断改变发射机的频率就可以使主波束在一个维度里扫描。

相扫就是相位扫描，与频扫的原理有根本的不同，无源相扫是通过多个移相器来改变波束相位，合成一个主波束；有源相扫则是通过T/R（发射/接收）组件，直接产生多个分波束，T/R组件改变分波束的相位从而合成主波束或多个波束。频扫是通过馈线延时，分波束的相位差是固定的；相扫则通过移相器或T/R组件改变相位，是可变的。

冰蚁

kkilo 发表于 2016-3-9 12:58
你贴的这个是频扫相控阵雷达。但不是顶板雷达，以我所知，顶板雷达没有移相器。话说回来，有了移相器，谁 ...

或者这么说吧，雷达的波束扫描只有两类。一种是电扫，一种是机扫。机扫需要机械伺服装置。电扫需要移相器。而你自己贴的指标里，清楚表明“扫描方式：电扫” （参考文献上面一点的位置）。你如果还不理解，那我也没办法了。

冰蚁

kkilo 发表于 2016-3-9 13:22
再贴一遍
频扫是频率扫描，在天线上有一列馈源，到达每个馈源的馈线长度不同，这样多个馈源发出的波束就 ...

晕死了。这种延时装置就叫做“移相器”。因为其作用就是“移相”！！！！

能移相的装置叫 “移相器”。最基本的定义了。频扫的移相比较简单，直接可见。这是频扫相控阵最大的优势。设备简单。你不能说因为简单就变成没有了啊。


图，公式看来都白贴了。

kkilo

冰蚁 发表于 2016-3-10 02:31
晕死了。这种延时装置就叫做“移相器”。因为其作用就是“移相”！！！！

能移相的装置叫 “移相器”。 ...

这可是你自己说的
“频扫天线是个相控阵天线 (phased array antenna)。但想成为相控阵雷达，在有了相控阵天线后，需要用波束控制器来控制移相后的天线产生所需要的波束扫描。没有这个，光有相控天线，那只会产生某个方向增强的波束，而没有可控制的波束扫描（我前面讨论的时候把这部分给忽略掉了，天线和雷达之间的区别就显得有点含混了），所以也就不叫相控阵雷达。这就是你朋友说的：“只有频扫天线的雷达不一定是相控阵雷达”。”

你觉得同你说的电扫（这里指频扫）一定有移相器来控制有什么矛盾没有？

kkilo

冰蚁 发表于 2016-3-10 02:31
晕死了。这种延时装置就叫做“移相器”。因为其作用就是“移相”！！！！

能移相的装置叫 “移相器”。 ...

移相器（Phaser）能够对波的相位进行调整的一种装置。任何传输介质对在其中传导的波动都会引入相移，这是早期模拟移相器的原理；现代电子技术发展后利用A/D、D/A转换实现了数字移相，顾名思义，它是一种不连续的移相技术，但特点是移相精度高。

冰蚁

kkilo 发表于 2016-3-9 14:06
移相器（Phaser）能够对波的相位进行调整的一种装置。任何传输介质对在其中传导的波动都会引入相移，这是 ...

这不就结了。馈线兼做移相器么。当你设计一个波束，改变馈线长度，天线单元间距，数目，和馈线的导内波长，对于同一个频率就会有不同的相位，产生不同的波束形状。这就是频扫天线的波束设计。

冰蚁

kkilo 发表于 2016-3-9 13:59
这可是你自己说的
“频扫天线是个相控阵天线 (phased array antenna)。但想成为相控阵雷达，在有了相控阵 ...

没有矛盾。一个频率进了频扫天线，产生了一个波束。这个波束的形状，主瓣旁瓣都是通过馈线（兼移相器），天线单元，间距等设计出来的。如果没有波束控制器改变频率，那个波束就始终那样了。这时候要扫描，只能机扫。有了波束控制器，控制进入频扫天线的频率，从而改变波束指向，实现电扫。如果没有移相器，波束设计出来了，但对不同频率的时候波束指向没法调（想想那个公式），还电扫什么。

kkilo

冰蚁 发表于 2016-3-10 03:26
这不就结了。馈线兼做移相器么。当你设计一个波束，改变馈线长度，天线单元间距，数目，和馈线的导内波长 ...

你看108你贴的那张图，天线和移相器可是分开的。