舰载雷达，最新军舰的必需品？

原创：中国航天报

近日，据俄罗斯媒体报道，20385型导弹护卫舰的各种舰载雷达已经通过出厂测试，即将转入下一阶段的国家测试。如果一切顺利，将于今年年底加入俄罗斯太平洋舰队。俄罗斯20385护卫舰上绿框为S波段探测雷达、红框为X波段雷达、蓝框为被动探测雷达、棕框为电子战等相关设备。

舰载雷达

舰载雷达是安装在军舰上各种雷达的总称，它们经历了数十年发展，结构和功能从简单到复杂，是现代化水面舰艇核心装备和战斗力的关键。

那么，世界各个时期的舰载雷达都有哪些特点呢？

早期雷达：

功能原始性能有限

早期舰载雷达性能低下，功能单一，无法实施多目标跟踪能力。

1935年，英国发明了世界上第一部实用型雷达后不久，舰载雷达就提上了日程。1937年，英国开始试验79X式舰载雷达，这是一种波长7米的米波雷达，它安装在军舰的桅杆顶部，对空探测距离可达100公里。

早期雷达十分原始，其发送和接收天线是独立的，后来的改进型才将收发天线合二为一。由于当时的磁控管只能产生频率较低的信号，雷达一般是米波或分米波，测距测角精度不高，也限制了舰载雷达的使用范围。

1945年，当性能更好的磁控管出现后，厘米波雷达尤其是X波段雷达才登上历史舞台，为舰载雷达带来了更广阔的发展空间。

早期舰载雷达普遍使用抛物面和网状天线，通过机械旋转方式实现大范围扫描探测，导致了雷达天线过于庞大笨重。例如，美国在第二次世界大战后研制的AN/SPS-2远程3D搜索雷达，单是天线就有23.6吨重，致使舰载雷达的旋转扫描速度不高，目标刷新频率低，实际作战效果无法令人满意。

就算那时出现了远程舰载雷达和防空导弹，美国海军仍然青睐舰载战斗机直接携带无制导炸弹去攻击敌方军舰。

另外，由于早期雷达的扫描速度慢，探测精度低，再加上雷达后端处理计算能力不足，信号处理软件也比较原始，舰载雷达对空预警能力有限，对低空目标的探测能力十分低下。

1982年，在英国和阿根廷之间爆发的马岛海战中，虽然英国海军装备了先进的42型防空导弹驱逐舰，上面装有多部对海、对空搜索雷达，但谢菲尔德号驱逐舰却没有探测到低空来袭的阿根廷超军旗战斗机，也没有发现目标更小的飞鱼反舰导弹，结果导致谢菲尔德号驱逐舰被飞鱼导弹击沉，震惊了世界。

跨越性发展：

从机械式到电扫雷达

随着雷达技术的进步，舰载雷达也在不断发展，雷达的发射功率、天线增益、后端信号处理等能力都在进步，雷达性能得到了较大提高。

机械扫描天线仍具有扫描速度慢、目标刷新率低的弱点，而且多用途能力较差，军舰上林林总总的天线为军舰设计带来了很大麻烦。在反舰导弹大行其道的上世纪中后期，舰载雷达目标刷新率低的弱点十分致命，好在相控阵雷达应运而生。

相控阵雷达

相控阵雷达是电子扫描雷达的一种。顾名思义，就是利用电子技术实现雷达波束在空间中移动的雷达，它可以分为频率扫描和相位扫描两种类型。其中，相位扫描雷达的综合性能更好，很快成为电扫雷达的主流，又被形象地称为相控阵雷达。

相控阵雷达通过改变相位的方式，让合成的雷达波束方向变化，以实现快速扫描能力。这种雷达不仅扫描速度快，而且可靠性更高，还能同时产生多个不同的雷达波束，用于完成搜索、跟踪、识别以及火控制导等功能。

一部相控阵雷达可以代替多部不同功能的雷达，有利于解决军舰上天线架设以及电磁兼容等问题。

上世纪80年代，美国研制的宙斯盾系统使用了跨时代的AN/SPY-1无源相控阵雷达，雷达兼具探测距离远、探测精度高、扫描速度快、可靠性高、多功能以及多目标交战能力强等优势，让宙斯盾系统成为了世界舰载雷达发展的标杆。

美国海军的AN/SPY-1雷达研制成功后，其四面相控阵雷达阵面成为了宙斯盾军舰的标志。

受限于财力、技术以及需求等因素影响，各国的舰载相控阵雷达未必都是使用美军那样的固定式多面阵。例如，法国的地平线级驱逐舰就使用EMPAR雷达，这是一种机械旋转式无源相控阵雷达，将高速机械旋转和高速电子扫描两种方式合二为一，在满足海军对舰载雷达需求的同时，其采购价也相当低廉。

第二次跃升：

从无源到有源雷达

虽然，无源相控阵雷达的性能较为出色，但在面对隐身战斗机、先进反舰导弹和反舰弹道导弹带来的威胁时，更先进的有源相控阵雷达开始进入世界海军大国的视野。

无源相控阵和有源相控阵雷达从外观上看都是“大平板”，但它们是形似而神不似。具体地说，前者的发射机一般使用行波管，行波管和磁控管一样都是真空电子管技术，体积和重量较大，可靠性也较低；后者使用了固态功率放大器件，不仅体积小、重量轻，而且可靠性和可维护性都比较好。

有源相控阵雷达更大的不同在于它的每个天线单元都对应自己的收发单元，而无源相控阵雷达的诸多天线单元都依赖一个或两个发射机。

另外，军舰内部空间有限，高处安装的雷达还要考虑重心等因素，舰载雷达体积重量受到很大限制，而雷达的工作环境却相当恶劣，海上维护和保养比较困难，对雷达可靠性的要求很高。

无源相控阵雷达的发射机如果坏了，雷达就会彻底瘫痪，而有源相控阵雷达可以看做是很多小雷达的组合，即使一部分天线单元和收发器件损坏，雷达仍能正常工作。

目前，世界上最新研制的军舰大部分都装备了舰载有源相控阵雷达。据美媒报道，美国海军新一代AN/SPY-6舰载有源相控阵雷达已经基本完成研制，这种雷达发射功率比AN/SPY-1雷达提高了10倍，探测距离是2.66倍，可靠性、维护性和抗干扰能力也有很大提高，是21世纪初期世界舰载雷达的代表之一。

文/中国航天科工三院301所张帆

编辑/唐明军张晓帆

监制/许斌