相控陣：激光武器可燒穿其天眼

來源： 浩漢防務

問到激光可以燒穿相控陣雷達這個問題，有幾個要點需要明確，一是激光的概念，而是雷達燒穿距離的概念，三是相控陣雷達，四是所謂激光雷達。

我們先來看看激光的概念，激光是20世紀以來，繼原子能、計算機、半導體之後，人類的又一重大發明，被稱為「最快的刀」、「最準的尺」、「最亮的光」。光是從組成物質的原子中發射出來的，原子獲得能量後處於不穩定狀態（也就是激髮狀態），它會以光子的形式把能量發射出去。而激光，就是被引誘（激發）出來的光子隊列，這光子隊列中的光子們，光學特性一樣，步調極其一致。打個比方就是，普通光源，比如電燈泡發出來的光子各不同，而且會各個方向亂跑，很不團結，但是激光中的光子們則是心往一處想，勁往一處使，這導致它們所向披靡，威力很大。普通光源是向四面八方發光。要讓發射的光朝一個方向傳播，需要給光源裝上一定的聚光裝置，如汽車的車前燈和探照燈都是安裝有聚光作用的反光鏡，使輻射光彙集起來向一個方向射出。激光器發射的激光，天生就是朝一個方向射出，光束的發散度極小，大約只有0.001弧度，接近平行。1962年，人類第一次使用激光照射月球，地球離月球的距離約38萬公里，但激光在月球表面的光斑不到兩公里。若以聚光效果很好，看似平行的探照燈光柱射向月球，按照其光斑直徑將覆蓋整個月球。激光涵蓋可見光和紅外及紫外波段。

就雷達燒穿距離來說，所謂「燒穿距離」是指使對方電子干擾失效的距離。比如SU27的雷達盯著一架F16，F16施放干擾，目標淹沒在雜波中。當F16接近到一定距離時，雜波也無法掩蓋目標信號。這個距離就叫做燒穿距離。需要指出的是採用隱身技術可以降低燒穿距離，降低對平台本身干擾輸出功率的要求。

而所謂相控陣雷達指的即是相位控制電子掃描陣列雷達，利用大量個別控制的小型天線元件排列成天線陣面，每個天線單元都由獨立的開關控制，基於惠更斯原理通過控制各天線元件發射的時間差，就能合成不同相位（指向）的主波束，而且在兩個軸向上均可進行相位變化。相控陣分為「被動無源式」（PESA）與「主動有源式」（AESA），其中技術門檻較低的「被動無源式」在上世紀80年代已有較成熟的系統部署於艦艇及中/小型飛機上，而性能更優異、發展前景更好但技術門檻較高的「主動有源式」則到了90年代末期才開始有實用的戰機用與艦載系統開始服役。

就80年代功率最高的戰鬥機用無源相控陣雷達，俄羅斯裝在米格31截擊機上閃舞M來說，其直徑超過1米，其燒穿距離是80年代最高的，據說雷達開機後在100米外可以烤熟一隻兔子。而就目前來說，功率最高，最好的雷達當屬於美國的F22猛禽戰鬥機的雷達APG77有源相控陣雷達。其T/R組件陣列的數目是2200個左右。

而所謂激光雷達，是指以發射激光束探測目標的位置、速度等特徵量的雷達系統。其工作原理是向目標發射探測信號(激光束),然後將接收到的從目標反射回來的信號(目標回波)與發射信號進行比較,作適當處理後,就可獲得目標的有關信息,如目標距離、方位、高度、速度、姿態、甚至形狀等參數,從而對飛機、導彈等目標進行探測、跟蹤和識別。它由激光發射機、光學接收機、轉檯和信息處理系統等組成，激光器將電脈衝變成光脈衝發射出去，光接收機再把從目標反射回來的光脈衝還原成電脈衝，送到顯示器。

分清了以上概念，綜上所述，激光在不受天氣影響的情況下，在空氣透明度相當的情況下，在一定距離內是可以燒穿任何雷達的，無論是脈衝多普勒雷達，還是相控陣雷達，均是可以燒穿其整流罩，直至擊穿其T/R陣列組件的！

相控陣：DARPA尋求發展亳米波數字技術

來源：國防科技要聞

作者：馮雲皓

1月24日，DARPA公布了新的「毫米波數字陣列」（MIDAS）項目，該項目旨在研發一種運行頻率為18~50吉赫茲的多波束數字相控陣技術，以強化軍事平台之間的通信安全。

研發背景

如今，人們越來越感興趣於在小型移動平台上廣泛運用毫米波頻段來進行通信。在這種應用場景中，來自小輻射孔徑的較窄天線波束可以提高通信的安全。但是，目前的毫米波系統易用性不足，而且是平台專用，缺乏互操作性，因此只能在最複雜的平台上使用。為了拓展毫米波相控陣的用途，並使之廣泛應用於國防部的各種系統，必須克服許多技術挑戰，包括寬頻覆蓋、精確波束指向、網狀網路等。受益於多波束相控陣的應用，以及數字無線電和毫米波技術的進步，人們發展出了當今的技術能力，而接下來，在毫米波相控陣的推動下，通信和網路化移動平台將迎來新的變革。

現有挑戰

以毫米波或甚高頻（VHF）運行的相控陣，已成為新興5G市場一個活躍的研究領域。商業應用主要解決「最後一英里」問題，滿足消費者在較短距離內獲得更多帶寬的需求。而國防部平台需要面對更複雜的通信環境。軍事平台通常相隔數十甚至數百海里，它們在三維空間里移動而且方向不確定。這種應用環境存在特殊的波束成形挑戰，無法通過當前的通信方法加以解決。比如，設想兩架高速飛行並發生相對運動的飛機，它們必須互相找到對方，然後使用定向天線波束進行通信，這就是非常困難的挑戰，無法使用商業相控陣方案來解決。

項目目標

為克服上述挑戰，DARPA啟動了「毫米波數字陣列」（MIDAS）項目。項目旨在研發陣元級數字相控陣技術，為國防部下一代毫米波系統提供支撐。為了解決波束成形問題並確保解決方案在應用上的廣泛性，MIDAS項目將尋求研製一種可推動實現多波束定向通信的通用數字陣列模塊。

項目研究重點

研究重點是降低數字毫米波收發器的尺寸和功率，從而使相控陣技術能夠應用於移動平台，並使移動通信能夠使用不太擁擠的毫米波頻率。

陣元級數字波束成形技術的進步正在推動形成新的多波束通信方案（或使用多個波束同時進行多個方向的接收和發送）。這些方案有助於大幅縮短節點發現時間，並提高網路吞吐量。然而，儘管這對於下一代相控陣來說十分關鍵，但目前的數字波束成形技術受限於較低的頻率，導致相應的陣列在尺寸上因過大而無法在小型移動平台上使用。為了減小陣列的尺寸，毫米波技術的研究將把運行頻率提升至更高的頻段。DARPA希望供應商的技術提案能夠結合毫米波和數字波束成形技術的最新進步來研製無線電，從而為美軍提供安全的通信能力。

為了實現該目標，MIDAS項目聚焦於兩個關鍵技術領域：一是研發用於核心收發器的硅晶元；二是研發寬頻天線、收發組件以及系統集成，通過集成使該技術能夠得到廣泛的應用，包括戰術平台之間的視距內通信，現有和新興的衛星通信等。

該項目為期四年，分三個階段實施，已在1月23日發布跨部門公告（BAA）。

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