AN/APG-70脈沖多普勒雷達技術(shù)特點

AN/APG-70是AN/APG-63的改進型，是原美國休斯航空(Hughes Aircraft)專為美國空軍F-15E雙座型戰(zhàn)斗/轟炸機研制的多功能火控雷達，后期生產(chǎn)的F-15C/D型戰(zhàn)斗機也裝備有AN/APG-70雷達，該雷達采用高、中、低PRF(Pulse RepetitionFrequency:脈沖重復頻率)波形設(shè)計。

APG-70雷達是第一部采用"高PRF(Pulse RepetitionFrequency:脈沖重復頻率)距離選通"技術(shù)的脈沖多普勒(PD:Pulse Doppler)雷達。APG-70的高PRF(Pulse RepetitionFrequency:脈沖重復頻率)為200kHz,用了20000個多普勒濾波器，每個距離門500個。該技術(shù)用于遠距搜索，只用高PRF(PulseRepetition Frequency:脈沖重復頻率)一種波形，無需交替中、高2種波形就可提供比中PRF(Pulse Repetition Frequency:脈沖重復頻率)波形好得多的前半球和后半球2種環(huán)境中的探測能力。距離選通高PRF(Pulse Repetition Frequency:脈沖重復頻率)遠距搜索是一種新的工作方式，可使駕駛員探測遠距目標并對其分類，然后轉(zhuǎn)入邊掃描邊跟蹤工作方式，并集中搜索目標密集成串的區(qū)域。新工作方式使目標分類識別能力提高5倍。不需要跳變就能區(qū)分出相互距離小于90米的目標。

研制中特別強調(diào)空對地能力的增強，雷達增加了SAR(Synthetic Aperture Radar:合成孔徑雷達)高分辨力地圖測繪功能。多普勒波束銳化可在五度到六十度扇形內(nèi)的任何角度上對37公里至90公里遠的目標區(qū)進行實時高分辨力測繪。對密集目標的分辨能力(方位)比原來提高12倍，具備了敵情判斷能力。敵情判斷時對64公里處的目標方位分辨力達18米，16公里處的方位分辨力可達2.5米。

雷達系統(tǒng)具有探測和測量目標發(fā)動機葉片回波的能力。系統(tǒng)內(nèi)增加了自動電子抗干擾設(shè)備，雷達可以檢測ECM(ElectronicCountermeasures:電子干擾)對進入信號的影響，對諸如噪聲、距離門拖引和速度拖引等一般干擾都可以識別，并能響應或更新必要的抗干擾措施。

雷達研制過程中采用了一種新型軟件編制工具，數(shù)字軟件綜合臺(DSIS:Digital Software Integrated Station)，程序編制人員能在硬件完成前檢查PSP的軟件包，包括電磁干擾試驗和硬件裝配。1987年5月隨第一部生產(chǎn)型APG-70推出了只包括空空功能的"作戰(zhàn)軟件包";第二個軟件包在1988年11月推出，用于F-15E的全部空對空與空對地能力。

APG-70的機內(nèi)測試(BIT:Built-In Test)能力大大超過APG-63。APG-63的MTBF(Mean Time Between Failures:平均無故障時間)為六十小時，而APG-70的MTBF(Mean Time BetweenFailures:平均無故障時間)增加到八十小時。雷達自測試能力得到改善，測試目標數(shù)目由兩個增加到十個。

APG-70除保留了APG-63的電源和平板縫陣天線外，其余LRU(Line Replaceable Unit:在線可更換單元)均為新設(shè)計或重大改進而成。新設(shè)計的LRU(Line Replaceable Unit:在線可更換單元)有:雷達數(shù)據(jù)處理機、可編程信號處理機、接收機/激勵器和A/D(Analog-to-Digital:模擬/數(shù)字)信號變換器。經(jīng)過重大必改進的有雷達發(fā)射機和雷達控制器。這些組件的改進均依賴于門陣列電路新技術(shù)。該基本邏輯器件用于分析雷達原始回波信號。在3.175厘米X3.175厘米的單個芯片上可裝8000門。這種陣列工作十分可靠。APG-70的射頻帶寬比APG-63增加了73%，雷達數(shù)據(jù)處理機的存儲量是1024KB，是APG-63的十倍，處理速度也快四到五倍，可靠性增加了33%。由于該機采用了許多新型電子設(shè)備、控制裝置和顯示設(shè)備，因而飛機能晝夜低空突防，實施遠程探測。

研制、試驗、銷售、裝備情況

作為F-111的補充，1984年3月美國空軍選擇McDonnell Douglas(麥克唐納-道格拉斯)的新型兩用戰(zhàn)機F-15E，執(zhí)行空對空與空對地兩種任務。按照美國空軍多階段改進計劃(MSIP:MultiStage Improvement Plan)在APG-63的基礎(chǔ)上研制改型雷達裝備F-15E，雷達命名為APG-70。

MSIP(Multi Stage Improvement Plan:根據(jù)多階段改進計劃)計劃，約有39架F-15C/D裝備只包括空對空功能的APG-70雷達;預計有392架F-15E裝備具有高分辨力地圖測繪和空對地武器投放能力的APG-70雷達，它必須包括SAR(Synthetic ApertureRadar:合成孔徑雷達)的軟、硬件。第一架裝有只包括空對空功能的APG-70雷達的F-15C/D已于1987年6月將交付Eglin(埃格琳)空軍基地。從1987年11月開始對高分辨地圖測繪和空對地武器投放進行空中試驗，試驗持續(xù)到1988年。F-15E戰(zhàn)斗機是第一次海灣戰(zhàn)爭(1991年)中的主力戰(zhàn)機，為轟炸伊拉克首都巴格達的軍事目標和伊拉克共和國衛(wèi)隊起到了重要作用。

AN/APQ-180/180(V)

AN/APQ-180/180(V)是AN/APG-70/70(V)的變型，是專為裝備美國特種部隊的AC-130U戰(zhàn)斗運輸機研制的，該機是一種空地平臺，配裝的武器有105毫米榴彈炮、25毫米和40毫米機炮。

AN/APQ-180/180(V)在AN/APG-70/70(V)基礎(chǔ)上增加的工作方式有固定目標跟蹤，地面移動目標指示與跟蹤、彈著點位置、信標跟蹤和氣象工作方式(即在能見度很差的情況下也能火控)。對AN/APG-70/70(V)作了改進，并增加了新的數(shù)字掃描變換器。

1972年 西屋(WestingHouse)公司以"設(shè)計-成本"概念為指導思想開始研制組件化雷達族系，命名為 WX(見表7)。設(shè)計目標是低成本、簡單可靠與易于維護。主要途徑是:1.盡量減少部件，減少復雜性;2.盡可能采用數(shù)字技術(shù);3.各種功能的實現(xiàn)盡可能依賴于軟件而不是硬件。 WX 雷達族系證明，采用數(shù)字技術(shù)在給出同樣的或更好的雷達性能時，批量生產(chǎn)成本大約減少2/3;可靠性大約為原來的10倍("WX-"后面的數(shù)字表示1000部平均的指生產(chǎn)價格)。WX雷達族中，WX-200是具有中等能力的雷達，作為該雷達族系的基本型。WX-200 是一部準備裝在全天候戰(zhàn)斗機和攻擊機上執(zhí)行空對空和空對地作戰(zhàn)任務并具有高峰值功率的脈沖多普勒雷達。

WX雷達族還推廣了多路總線，以數(shù)字形式連接模塊化的各個LRU(Line Replaceable Unit:在線可更換單元)。由于不用調(diào)整，所有LRU(Line Replaceable Unit:在線可更換單元)均易于更換。該族系除表中所列之外還有 WX-150和WX-175。發(fā)射平均功率為100W至1kW，空對空探測距離為25公里至160公里，天線直徑為0.36米至0.92米不等。設(shè)計規(guī)定WX雷達標準MTBF(Mean Time Between Failures:平均無故障時間)為150小時，MTTR(Mean Time To Restoration:平均恢復前時間)為1.2小時。

WX-200 未投產(chǎn)和服役，WX-50 由美國海軍在 AT-4J、DV-10和一架直升機 UH-1N上作過空中試驗。

表7 WX雷達族系

根據(jù)波形來區(qū)分，雷達主要分為脈沖雷達和連續(xù)波雷達兩大類。當前常用的雷達大多數(shù)是脈沖雷達。常規(guī)脈沖雷達周期性地發(fā)射高頻脈沖。相關(guān)的參數(shù)為脈沖重復周期(脈沖重復頻率)、脈沖寬度以及載波頻率。載波頻率是在一個脈沖內(nèi)信號的高頻振蕩頻率，也稱為雷達的工作頻率。

雷達天線對電磁能量在方向上的聚集能力用波束寬度來描述，波束越窄，天線的方向性越好。但是在設(shè)計和制造過程中，雷達天線不可能把所有能量全部集中在理想的波束之內(nèi)，在其它方向上在在著泄漏能量的問題。能量集中在主波束中，我們常常形象地把主波束稱為主瓣，其它方向上由泄漏形成旁瓣。為了覆蓋寬廣的空間，需要通過天線的機械轉(zhuǎn)動或電子控制，使雷達波束在探測區(qū)域內(nèi)掃描。

概括起來，雷達的技術(shù)參數(shù)主要包括工作頻率(波長)、脈沖重復頻率、脈沖寬度、發(fā)射功率、天線波束寬度、天線波束掃描方式、接收機靈敏度等。技術(shù)參數(shù)是根據(jù)雷達的戰(zhàn)術(shù)性能與指標要求來選擇和設(shè)計的，因此它們的數(shù)值在某種程度上反映了雷達具有的功能。例如，為提高遠距離發(fā)現(xiàn)目標能力，預警雷達采用比較低的工作頻率和脈沖重復頻率，而機載雷達則為減小體積、重量等目的，使用比較高的工作頻率和脈沖重復頻率。這說明，如果知道了雷達的技術(shù)參數(shù)，就可在一定程度上識別出雷達的種類。

雷達的用途廣泛，種類繁多，分類的方法也非常復雜。通?？梢园凑绽走_的用途分類，如預警雷達、搜索警戒雷達、無線電測高雷達、氣象雷達、航管雷達、引導雷達、炮瞄雷達、雷達引信、戰(zhàn)場監(jiān)視雷達、機載截擊雷達、導航雷達以及防撞和敵我識別雷達等。

除了按用途分，還可以從工作體制對雷達進行區(qū)分。這里就對一些新體制的雷達進行簡單的介紹。