火控雷达系统的ppt演讲

1、 火控雷达包含了雷达扫描系统和火力控制系统，是通过计算机辅助系统，实现对整个武器系统的综合有效利用的过程。一般在综合武器平台如飞机、军舰（都携带多种可并发的武器）上使用。可以现实获取战场态势和目标的相关信息；计算射击参数，提供射击辅助决策；控制火力兵器射击，评估射击的效果。特点: 现代火控雷达通常都具有多种有效的抗干扰手段以及良好的低空探测和跟踪能力，并具有自动化程度高、系统反应时间短、生存能力强、可靠性高等特点。火控雷达的出现，不仅使火控系统具有全天候防御能力，也大大提高了系统的防空效力和自动化作战能力。火控雷达不仅与指挥仪、光学装置以及电视、激光、红外线等光电设备配合使用，近十多年来已开始

2、于战场目标指示雷达等结合形成综合防空体系，以提高多目标探测能力和电子对抗能力。 火控雷达是什么？机载火控雷达舰载火控雷达车载火控雷达分类介绍按工作体制分类:单脉冲雷达、有源相控阵雷达等。有源相控阵雷达： 相控阵相控阵雷达雷达是用电的方式控制雷达波束的指向变化进行是用电的方式控制雷达波束的指向变化进行扫描的，这种方式被称为电扫描。扫描的，这种方式被称为电扫描。相控阵雷达使用“移相器”来实现雷达波束转动。相控阵雷达又分为有源（主动）和无源（被动）两类。有源相控阵雷达的每个辐射器都配装有一个发射/接收组件，每一个组件都能自己产生、接收电磁波，因此在频宽、信号处理和冗度设计上都比无源相控阵雷达具有较大

3、的优势。正因为如此，也使得有源相控阵雷达的造价昂贵，工程化难度加大。但有源相控阵雷达在功能上有独特优点，大有取代无源相控阵雷达的趋势。 有源相控阵雷达采用数量众多的发射有源相控阵雷达采用数量众多的发射/接收模块，每一个辐射器都接收模块，每一个辐射器都是一个发射是一个发射/接收模块，每一个辐射器都自己产生和接收电波（这是有接收模块，每一个辐射器都自己产生和接收电波（这是有源与无源的区别，源与无源的区别，无源相控阵雷达无源相控阵雷达只有一个中央发射机和接收机，发只有一个中央发射机和接收机，发射的能量由射的能量由计算机计算机分配到天线上的每一个辐射器。），而且采用电扫分配到天线上的每一个辐射器。），

4、而且采用电扫描方式。根据电扫方式，相控阵描方式。根据电扫方式，相控阵雷达雷达大体可分为全电扫相控阵和有限大体可分为全电扫相控阵和有限电扫相控阵两大类，全电扫相控阵又可称固定式相控阵，即在方位上电扫相控阵两大类，全电扫相控阵又可称固定式相控阵，即在方位上和仰角上都采用和仰角上都采用电扫电扫，天线阵是固定不动的。有限电扫相控阵是一种，天线阵是固定不动的。有限电扫相控阵是一种混合设计的天线，即把两种以上天线技术结合起来，以获得所需要的混合设计的天线，即把两种以上天线技术结合起来，以获得所需要的效果，起初把相扫技术与反射面天线技术相结合，其电扫角度小，只效果，起初把相扫技术与反射面天线技术相结合，其电

5、扫角度小，只需少量的辐射单元，因此可大大降低设备造价和复杂程度。天线阵，需少量的辐射单元，因此可大大降低设备造价和复杂程度。天线阵，根据扫描情况可分为相扫、频扫、相根据扫描情况可分为相扫、频扫、相/相扫、相相扫、相/频扫、机频扫、机/相扫、机相扫、机/频扫、有限扫等多种体制。相扫系列利用移相器改变相位关系来实现频扫、有限扫等多种体制。相扫系列利用移相器改变相位关系来实现波束电扫。频扫是利用改变工作频率的方法来实现波束电扫。相波束电扫。频扫是利用改变工作频率的方法来实现波束电扫。相/相扫相扫是利用移相器控制平面阵两个角坐标实现波束电扫。相是利用移相器控制平面阵两个角坐标实现波束电扫。相/频扫是利

6、用移频扫是利用移相器控制平面阵一个坐标而另一坐标利用频率变化控制来实现波束电相器控制平面阵一个坐标而另一坐标利用频率变化控制来实现波束电扫机扫机/相扫是在方位上采用机扫、仰角上采用相扫。机相扫是在方位上采用机扫、仰角上采用相扫。机/频扫是在方频扫是在方位上采用机扫、仰角上采用频扫。位上采用机扫、仰角上采用频扫。国内外发展现状国内外发展现状目前世界上技术先进国家逐步在多种厘米和毫米波段雷达目前世界上技术先进国家逐步在多种厘米和毫米波段雷达导引头中引入相控阵技术，如美国、俄罗斯和英国等，这方面美导引头中引入相控阵技术，如美国、俄罗斯和英国等，这方面美国一直走在世界的前列。国一直走在世界的前列。美国

7、于美国于1987年实施轻型外大气层射弹年实施轻型外大气层射弹（LEAP）计划，并由马丁）计划，并由马丁玛丽埃塔公司配套研制了用于导弹拦玛丽埃塔公司配套研制了用于导弹拦截的毫米波平面相控阵雷达导引头，导引头采用多模块封装与高截的毫米波平面相控阵雷达导引头，导引头采用多模块封装与高密度连接（密度连接（HDI）技术，取消了大量引线，结构小而紧凑。另据）技术，取消了大量引线，结构小而紧凑。另据报导，美国国防高级研究计划局（报导，美国国防高级研究计划局（DARPA）已投资开发出微型机）已投资开发出微型机电系统（电系统（MEMS）电子扫描天线阵（）电子扫描天线阵（ESA）导引头，作为低成本）导引头，作为低

8、成本巡航导弹拦截器的电子导航单元，它有巡航导弹拦截器的电子导航单元，它有X和和Ka两种工作频段，其两种工作频段，其关键器件是采用关键器件是采用MEMS技术集成的技术集成的4位移相器，使成本降低了一位移相器，使成本降低了一个数量级，功耗降低了两个数量级。个数量级，功耗降低了两个数量级。英国英国简氏导弹与火箭简氏导弹与火箭2002年年4月报道，俄罗斯安泰设计局已研制出一个可用于导弹制月报道，俄罗斯安泰设计局已研制出一个可用于导弹制导的模块化相控阵天线单元，这些天线单元有毫米、厘米和分米导的模块化相控阵天线单元，这些天线单元有毫米、厘米和分米三个工作频段。另据法国三个工作频段。另据法国航宇防务航宇防

9、务2003年年5月月12日报道，英日报道，英国国QinetiQ公司对其公司对其I波段（波段（X波段）电扫描阵列（波段）电扫描阵列（AESA）天线进）天线进行了成功的闭环试验。行了成功的闭环试验。此外，具有与弹头共形的曲面毫米波相此外，具有与弹头共形的曲面毫米波相控阵雷达导引头国外也早已在开展技术攻关研究，但由于阵元配控阵雷达导引头国外也早已在开展技术攻关研究，但由于阵元配置、波束控制及馈电结构等问题，还存在诸多困难置、波束控制及馈电结构等问题，还存在诸多困难。主要关键技术分析主要关键技术分析1.天线阵列的热设计天线阵列的热设计天线阵列的热设计是相控阵雷达导引头研制成败的关键要素之一。在有天线阵

10、列的热设计是相控阵雷达导引头研制成败的关键要素之一。在有源固态相控阵雷达导引头中，问题显得尤为突出。因为天线阵中源固态相控阵雷达导引头中，问题显得尤为突出。因为天线阵中T/R组件的密组件的密度很大，它们的间隔仅为波长的一半左右，在度很大，它们的间隔仅为波长的一半左右，在X波段这个间隔大约是波段这个间隔大约是15mm。这是由两个组件中心算起的间隔，因此在阵列中，这是由两个组件中心算起的间隔，因此在阵列中，T/R组件的间隙很小。假定组件的间隙很小。假定每个组件产生的脉冲功率为每个组件产生的脉冲功率为5W，工作比为，工作比为20%，平均功率为，平均功率为1W，放大器的，放大器的效率为效率为25%，则

11、有，则有3W的功率要变为热量。若阵列中含有的功率要变为热量。若阵列中含有200个个T/R组件，则有组件，则有600W的功率变为热量。要在天线阵面有限的空间内散发如此大的热量，可的功率变为热量。要在天线阵面有限的空间内散发如此大的热量，可见问题的严重性。见问题的严重性。对于相控阵雷达导引头，除了有温度梯度要求外，还要考对于相控阵雷达导引头，除了有温度梯度要求外，还要考虑与导弹气动外形的匹配以及气动加热等因素的影响，因此，对于天线阵列虑与导弹气动外形的匹配以及气动加热等因素的影响，因此，对于天线阵列的散热，不宜采用自然散热或强迫风冷等方式，而必须采用其他人工散热方的散热，不宜采用自然散热或强迫风冷

12、等方式，而必须采用其他人工散热方式并进行控制。弹载条件下，可采用热管温控系统，将式并进行控制。弹载条件下，可采用热管温控系统，将T/R组件上的热传到阵组件上的热传到阵面上，阵面壁板本身采用无芯热管，通过它将热传至阵外与热交换器进行交面上，阵面壁板本身采用无芯热管，通过它将热传至阵外与热交换器进行交换。这种方案控制温度灵敏，精度高，可获得较低的阵内温度梯度，但结构换。这种方案控制温度灵敏，精度高，可获得较低的阵内温度梯度，但结构较为复杂，设计中需要充分考虑如何将热源的热有效传递到壁板上。较为复杂，设计中需要充分考虑如何将热源的热有效传递到壁板上。2微波馈电网络的收发一体化设计微波馈电网络的收发一

13、体化设计天线阵列的馈电主要有强制式馈电、透镜式空馈和反射式空馈三种天线阵列的馈电主要有强制式馈电、透镜式空馈和反射式空馈三种方式，其中强制式方式，其中强制式馈电和透镜式空馈较适宜弹载条件下使用，但强制馈电和透镜式空馈较适宜弹载条件下使用，但强制馈电的馈线较为复杂，小型化设计和制造是个难点，而对于有源条件下馈电的馈线较为复杂，小型化设计和制造是个难点，而对于有源条件下的透镜式馈电，小焦距直径比（的透镜式馈电，小焦距直径比（f/d）透镜背面的均匀照度难于保证，）透镜背面的均匀照度难于保证，从而导致孔径利用损失，一般倾向于采用强制馈电方式。为减小天线阵从而导致孔径利用损失，一般倾向于采用强制馈电方式

14、。为减小天线阵列的重量和体积，给列的重量和体积，给T/R组件散热创造条件，减小微波馈电网络的加工组件散热创造条件，减小微波馈电网络的加工量，设计中应考虑将收发馈电网络合并，进行一体化设计。量，设计中应考虑将收发馈电网络合并，进行一体化设计。3捷联去耦捷联去耦相控阵雷达导引头的天线阵列与弹体固连，弹体的俯仰、翻滚、偏流等相控阵雷达导引头的天线阵列与弹体固连，弹体的俯仰、翻滚、偏流等剧烈的姿态运动都将直接影响到导引头对目标的截获与跟踪，必须实现剧烈的姿态运动都将直接影响到导引头对目标的截获与跟踪，必须实现刚性连接条件下的捷联去耦，以隔离弹体扰动对天线波束指向的影刚性连接条件下的捷联去耦，以隔离弹体

15、扰动对天线波束指向的影响。响。随着惯导器件的发展，惯性器件可以不需要平台隔离，能承受较随着惯导器件的发展，惯性器件可以不需要平台隔离，能承受较大的角速度和角加速度，另外，数字计算技术的快速发展，也使得以数大的角速度和角加速度，另外，数字计算技术的快速发展，也使得以数字方式对弹体扰动造成的天线波束指向偏差实施实时修正较易于实现。字方式对弹体扰动造成的天线波束指向偏差实施实时修正较易于实现。因此，可以采用数字捷联平台，实现相控阵雷达导引头的扰动去耦因此，可以采用数字捷联平台，实现相控阵雷达导引头的扰动去耦,稳稳定天线波束在惯性空间的指向定天线波束在惯性空间的指向4.数据处理数据处理相控阵雷达导引头

16、的数据处理的核心是导引头最优地完成其常规和突发事件的一相控阵雷达导引头的数据处理的核心是导引头最优地完成其常规和突发事件的一系列系列算法，算法，如：如：对经过滤波处理的目标当前数据及预测数据进行处理，对经过滤波处理的目标当前数据及预测数据进行处理，提供波束指向控制指令；提供波束指向控制指令；进行大量相关处理，提供目标航迹；进行调度处理，提供何时以何种频率和波形进行大量相关处理，提供目标航迹；进行调度处理，提供何时以何种频率和波形工作的模工作的模式指令等等，其显著特点是多用户、多任务和实时性。数据处理的主要任务包括：式指令等等，其显著特点是多用户、多任务和实时性。数据处理的主要任务包括：产生波束驻留指令，包括波束的角位置、发射时间、频率、波形、脉冲周期、检产生波束驻留指令，包括波束的角位置、发射时间、频率、波形、脉冲周期、检测门限、波束驻留标志等；测门限、波束驻留标志等；对波束控制和信号处理等实施统一管理对波束控制和信号处理等实施统一管理处理目标回波数据，包括检测、跟踪及相关处理；处理目标回波数据，包括检测、跟踪及相关处理；为控制系统提供所需的数据（指令）为控制系统提供所需的数据（指令）使导引头、计算机资源与整个任务负载相匹配使导引头、计算机资源与整个任务负载相匹配检测设备