Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ・通信技术 数字相控阵雷达与模拟相控阵雷达性能对比浅析 本文首先对相控阵雷达的应 用优势和分类进行简要介绍，然 后重点从性能对比分析的角度对 数字相控阵雷达和模拟相控阵雷 达的多个性能指标进行了分析与 讨论，最后对两类雷达的优缺点 进行了总结。 【关键词】相控阵雷达数字模拟性能指标 相控阵雷达是一种高速度、高精度的现代 雷达，其集成了脉冲多普勒、捷变频、脉冲压 缩等雷达，可以通过电控的方式来更改雷 达波束的指向，从而实现搜索与跟踪同步进行。 相控阵雷达可以分为传统模拟有源相控阵和有 源数字相控阵两类，前者使用模拟器件的移相 器来改变各阵元的信号相位，所有的波束合成 操作在阵面完成，后者则将通过将接收机前移 的方式使用ＤＤＳ移项来产生信号的相移。两类 雷达具有不同的应用优点和缺点，对其性能进 行分析可以加深对相控阵雷达的认识与理解。 １有源数字相控阵与模拟阵性能对比 １．１ Ｔ／Ｒ组件分析 数字相控阵雷达（数字阵）的每一阵元均 配置了一路接收机，接收机中的ＤＤＳ与ＡＤＣ 等器件协同工作构成了Ｔ／Ｒ组件，这些组件的 主要工作频段为米波段、Ｐ波段以及Ｓ波段。 不同波段所需的阵元数、组件数不尽相同，功 能实现所需成本也呈现出差异性。相较于模拟 相控阵雷达（模拟阵）而言，其设计与应用时 需要考虑三方面问题。 一是成本控制。数字阵为实现信号滤波， 仍旧需要使用模拟滤波器，考虑到每一阵元均 需要配置一路接收机，故当Ｔ／Ｒ组件数量需求 较大时，其成本会迅猛增加。 二是可靠性。为实现与模拟阵相同的功 能，数字阵所需要的有源器件数量与种类更多， 这些器件的使用在一定程度上会降低系统的运 行可靠性，任意器件故障都会对数字阵的工作 稳定度带来影响。 三是批量生产环境下的设备调试。为达 到与使用模拟有源Ｔ／Ｒ组件的模拟阵相同的应 用性能，数字阵的单个Ｔ／Ｒ组件需要经过更长 时间的调试，其调试环节也更多更复杂。 １．２带宽性能分析 带宽是衡量雷达一维远距成像的重要指 标之一。模拟阵使用模拟延迟线来实现波束的 宽带发射与接收，而数字阵若希望进行太宽扩 文／赵晨光 展则需要通过高速采样、采样点延时、数字滤 表１：数字阵与模拟阵优缺点对比 波器等实现，这一过程中，各Ｔ／Ｒ组件间的定 时与同步精度对雷达工作性能具有重要影响。 列 瑚 数字帮瓣糊挥 概掷静黼ｌ蜘嫦阵 ｒ Ｒ 件浅雄鸸 雠毙 ｌ罐 盘『奉馘．恬术哦拣 具体的，数字阵在宽带信号产生方面已 髓惜 霞聪ｌ蟠艘，： 横搬锸鹕拽，穗啦黼 有较为成熟的解决方案，但是在信号时延控制 瞳予枫 翻渤矬霉 自哟睫州地 ｈ麟髓髑 方面仍旧存在一定的不足，特别是随着数字阵 讣州 阼鳓嘲徼戈－渖啦 阵面的增大，Ｔ／Ｒ组件数量逐渐增多，距离逐 ￥被 耋 罐 辫澉嫩错蝴 渐拉长，这就容易出现纳秒级的时间抖动，这 鲻熊矧瓣 装嚣甍躐薜・对进通 刚 崔最蛾ｌ艘礅胁．埘被 艇 犍量醐 一问题会导致波束无法合成等问题的出现。 敬耐落城黼ｊｉ｝的社触 溃樾黜耐 数字阵在宽带信号信号收发中存在的另 璀 衙鞭制嘲 越 礤蝻曲惑熏瞬功卷 捌孵 蚓艘 糍删 档删 一问题是上下行通道时间积累后的有源器件幅 弗嘶虎 船牺罐敝｝盥销懒蚓 ｊ聩蛳 搁靛靛＿蝴谨硪储撼嘲．时 相不一致问题，为消除该问题就必须采用额外 蟓 瑚 噼 的步骤或技术定时对其进行修正。 蹴糖睁ｊ鲥融 虢ｌ啪帑带 戢 溉避 样 敞艘 ¨蟛疏嘲靛啵艘黼端 １．３反干扰性能分析 频点信号，并对应增加若干个接收机即可，而 自适应技术是数字阵的研究方向之一， 数字阵在实现该功能时，其接收机数量会迅速 但是在应用该技术对抗空间干扰时需要对其所 增加。如模拟阵通道数为３，工作频点为３， 适应的干扰类型进行分析与讨论。目前数字阵 为实现多频点同时跟踪，只需要配置９路接收 所使用的自适应副瓣零点反干扰技术主要作用 机，而对于阵面单元数上千的数字阵而言，若 于噪声调频连续的干扰波，但是雷达实际工作 同样需要实现３个频点的同时跟踪，其接收机 的空间环境中所包含的干扰类型还有脉冲调频 数量会成倍增加，这对于数字阵雷达设计来说， 式干扰波、瞄频干扰波等，这些干扰的消除或 是难以接受的。 抑制无法通过单一技术或手段实现。 考虑现有的技术，几十维的噪声调频反干 １．７直接射频采样分析 扰问题数字阵与模拟阵均可以实现，且模拟阵 随着硬件性能的提升，数字阵的ＡＤＣ所 只需要在阵周围放置几十个辅助天线的方式即 能够实现的采样速率越来越高，其为相控阵雷 可获得与全自适应数字阵相同的抗干扰效果， 达在多个波段的应用奠定了坚实的基础，提升 其实现复杂度更低。此外，全自适应技术的波 了雷达系统的数字化、集成化程度。与原有的 束形成主要是通过外部数据的自适应计算实现 接收通道相比，数字阵在实现直接射频采样过 的，若空间电磁环境过于恶劣，则其效果无法 程中不需要下变频模块的支持，其实现方式更 得到有效的保证。综合来看，数字阵的抗干扰 为简单，成本更低。 性能仍存在较多的问题和发展空间。 ２有源数字相控阵与模拟相控阵优缺点 １．４系统时间性能分析 总结 数字阵使用波束展宽的方式来实现多波 两类相控阵的性能对比如表１所示。 束的接收，在一定程度上该技术确实节约了时 间资源，但是该技术会大大降低雷达的责任区 ３总结 域，必须使用增大脉冲长度的方式来维持作用 范围不缩减。在对高机动目标进行跟踪检测 有源模拟相控阵雷达仍然是现代雷达装 时，很容易因时间积累不足而出现检测能力的 备的主力，但是随着数字技术的发展、多种雷 下降。 达技术的应用，有源数字相控阵雷达的性能正 在不断提升和超越，功能也更为丰富，发展空 １．５超低副瓣形成能力分析 间非常广阔。 超低副瓣可有效抵抗杂波信号的干扰，提 参考文献 升雷达的定位精度。相较于模拟阵而言，数字 ［１】蒋庆全．有源相控阵雷达技术发展趋势 阵通过在数字域校准的方式可以获得更为精确 ［Ｊ］．国防技术基础，２００５（４）：９－１１． 的相位与幅度补偿效果。需要注意的是，数字 ［２］王峰，傅有光．数字相控阵与模拟相控阵 阵工作于单频点校准模式时，其幅相校准的实 雷达的性能对比分析［Ｊ］．中国电子科学 现需要使用带宽内通道均衡技术。考虑到ＡＤ 研究院学报，２Ｏ１ ２，７（２）：１４８—１５１． 有效位数、波束方向的动态扩展等性能要求， ［３］谢建华．相控阵雷达技术及其在防空系统 数字阵在设计时需要针对具体指标进行分析与 中的应用［Ｊ］．战术导弹技术，２００１（１）： 权衡。 ４６—５】． １．６多频点同时跟踪分析 作者单位 模拟阵中为实现多频点同时跟踪，只需 中船重工第七二三研究所江苏省扬州市 要依照所需要跟踪目标的方向，依次发射多个 ２２５ＯＯ０ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ电子技术与软件工程・６９
