在线下单 | | EN

专业高精密PCB电路板研发生产厂家

微波·高频·高速电路板·IC载板·半导体测试板·多层板·软硬结合板

技术支持:0755-23200081报价邮箱:sales@ipcb.cn

通讯设备

通讯设备

雷达通信电子战,综合射频一体化系统
2021-05-19
浏览次数:216
分享到:

新技术、新体制的发展不断推动着雷达和通信技术的不断发展,电子对抗的内涵也在不断拓展,综合射频一体化体系在不断深化。
雷达
雷达是探测、定位和识别目标以及确定目标运动特性的有效工具,雷达已然成为火炮瞄准、导弹制导、轰炸瞄准等武器系统的核心。雷达对抗则是以雷达作为对象,通过电子对抗侦察设备获取敌方信息,利用电子压制、欺骗以及反辐射攻击作为手段,达到削弱和破坏敌方雷达作战效能的目的。

雷达

通信
随着现代通信朝着多频谱、多体制、数字化、网络化发展,通信对抗也发展成为一个内涵丰富的专业。跳频通信、直扩通信、数据链通信、猝发通信、移动通信、卫星通信等各种新体制的出现,使通信的重要性更加提高。

通信

电子战
雷达设备主要用于目标探测和轨迹跟踪;通信设备主要用于信息和情报的传输;电子对抗设备用于监视、截获信息、识别危险和告警,引导进行干扰;随着各系统各自的发展,性能都得到了提高,每个系统的成本、重量、平台空间占用增大。

电子战

雷达通信一体化
雷达通信系统在原理上都是通过电磁波的发射和接收过程实现各自不同的功能,在频段、天线、发射机、接收机、信号处理器均会出现重叠,那么在重叠的部分进行一定程度的共享,雷达和通信可以通过时分的方式来利用发射/接收系统。
通信也可以共享雷达的天线,利用雷达天线的方向性提高通信的保密性,但由于受到雷达天线频段和带宽的限制,需要合理选择通信的上行和下行频率。

雷达通信一体化

雷达电子战一体化
随着有源相控阵雷达的广泛应用,雷达与干扰不仅可以在硬件上共享,还可以在信号上共享。有源相控阵雷达可以分出若干发射/接收组件在某个频率范围内产生较大功率的干扰波束而不影响雷达的的基本任务。
另外信号的共享也是可能的,例如通过随机多元码脉位调制和脉间二项码调制的混合波形来实现干扰/雷达信号的共享,发射出去的干扰信号可以进入对方雷达接收机,同时也接收对方雷达的反射回波来对对方的雷达平台进行定位。
综合射频一体化
采用综合射频系统将电子系统成本、重量和空间占用都会有所降低。虽然各系统的工作频段、工作带宽不尽相同,涉及到系统平台、雷达、通信、电子战等很多技术层面,但是矛盾也不是不可调和的,一体化是一大趋势。

综合射频一体化

将雷达通信电子战等多种功能集成在一起,利用一个共用的多通道数字式接收机和数字信号处理硬件平台来同时完成各种不同的任务。
在一个共同的射频孔径天线上使用多个波束实现雷达、通信、电子战功能,每个波束的方位角、仰角、频率、波束宽度、形状和功率都可以单独控制。每个波束都可用来进行通信、侦察、成像、跟踪目标、照射目标、导弹指挥和制导、干扰、欺骗、敌我识别等战场要求。
先进多功能射频系统(AMRFS)
AMRFS通过利用宽带射频多功能、共用孔径技术可以大幅缩减了舰船顶部的射频孔径的数量,有效增加了其功能和带宽。

先进多功能射频系统(AMRFS)

发射和接收孔径分开
在雷达应用的单个收/发孔径中,主要的时间线用于接收,并且对收/发通道的隔离度要求较高,收发在时间上不重叠。而在多功能孔径中,通信功能和电子进攻需要较多的时间,甚至要连续工作,因此将收发孔径分开可以对时间充分利用,可减少孔径数量。

先进多功能射频系统(AMRFS)  发射和接收孔径分开

频段划分
AMRFS测试平台采用4部低频段和高频段收发阵列孔径,频率覆盖范围是1~5GHz和4~18GHz二个频段。AMRFS后来进一步发展成为“先进多功能射频概念(AMRFC)”项目,频率覆盖调整为6~18GHz。

频段划分

发射子系统
每个发射子系统包括发射阵列、RF上变频、波形产生合成、支持同时及分时多功能发射的处理及控制系统。
将子阵划分为不同的块,以形成同时多波束。宽带多功能发射阵列包括分布于四个象限中的1024个多极化辐射源、每个象限再分成四个子阵(共16个子阵),每个子阵(64个阵元)由16个射频输入端中的一个单独驱动。

发射子系统

由于目前一个功率放大器不能同时存在不止一个信号,因此,发射子阵在任一时刻只能用于一项功能。由于每个象限为分配射频发射功能的最小孔径尺寸,因此同时可形成4个发射波束,可以给不同象限的子阵分配雷达、卫星通信、数据链、电子攻击等功能。
接收子系统
每个接收阵列均包括接收阵列子系统、RF下变频子系统、数字接收机、支持同时或分时多功能接收的处理及控制系统。接收天线包括天线阵元、接收模块和为实现同时多波束需要的射频合成器,共9个子阵,每个子阵有128个双极化阵元,共1152个阵元。对于接收阵,可同时存在不止一个信号,因此可以使用接收的全部或一部分来产生同时多功能,同时可形成36个接收波束。
多功能相控阵系统(M-AESA)
M-AESA项目始于2005年,是瑞典和意大利合作研制的,其融合了雷达、通信、电子战等多种功能,能够自动适应动态条件。

接收子系统

M-AESA系统采用可缩放的开放式结构,易于升级,并且兼容海陆空的指控系统。其主要研发目标就是探索利用宽带共享孔径来集成雷达、通信和电子战的可能性,在降低使用和维护成本的条件下,为决策者提供更丰富的战场态势感知。

M-AESA系统

M-AESA项目的实施分为3个阶段(如下图),按照愿景、方案设计、样机模块、集成验证、样机演示的主活动线开展,完成关键技术开发,测试台建设,寿命周期成本分析。

M-AESA项目

项目设计一个共同的射频子系统(EXR + BF +天线+ TRM)的顶层架构为所有系统执行所有接收和发送功能。天线的配置(A1,A1',A2和A3)给RF子系统的前端部分形成了一定的制约。

项目设计

项目研制成功并经过评估了2个天线阵,下图为具有37单元*64单元的单极化阵:

2个天线阵

下图是25单元*25单元的双极化阵:

双极化阵

M-AESA项目开发的宽带接收机模块的高功率放大器采用了砷化镓技术,实现了不同频率范围的放大。1GHz的瞬时带宽也为合成孔径雷达(SAR)和高距离分辨率(HRR)工作模式提供了0.3m的高分辨力,同时也为电子战模式提供了宽瞬时频谱的覆盖,也为通信模块提供高的数据率。

M-AESA项目

荷兰“集成桅杆”(I-MAST)系统
许多国家的海军都希望能得到包含雷达、光电 / 红外(EO/IR)传感器、敌我识别(IFF)、通信和电子战系统在内的集成桅杆解决方案。下面简单介绍下泰雷兹荷兰公司研制的“集成桅杆”(I-MAST)系统IM-400和IM-500

集成桅杆

IM-400 系统
S波段Sea Master-400 警戒雷达;
X波段Sea Watcher-100有源相控阵雷达;
雷达/通信ESM;
非旋转敌我识别系统;
ICAS 集成通信系统;
SHF/UHF 卫星通信天线;
Gatekeeper 光电监视和告警系统。
IM-500系统
1.X波段有源相控阵多功能雷达;
2.S波段立体搜索雷达;
3.综合通信天线系统(ICAS);
4.“守门员”光电侦察警戒系统;
5.SHF 波段卫通天线;
6.2 部UHF波段卫通天线;
7.Vigile-400 雷达电子支援措施和电子信号情报系统;
8.用于敌我识别和Link-16数据链的L波段非转动式单脉冲圆形天线阵列系统;

IM-500系统

集成桅杆是舰船设计、电子、电磁兼容、结构、材料等各学科交叉的系统工程项目,其关键技术主要有 :天线集成、综合射频、新材料、结构设计和电磁兼容等技术。集成桅杆技术是一项系统工程,在国外海军舰船上已得到一定应用,并取得较好的效果。
天线集成技术
将各自独立的天线集成为综合的多功能天线,并与上层建筑融为一体的现代舰船设计技术,可有效解决越来越多的天线的布置问题和由此引起的电磁兼容问题。
与舰船共外形的阵面式天线和平板式天线取代了机械旋转天线,把众多奇形怪状的天线利用主流有源相控阵技术或复合天线技术实现阵面化(至少实现平板化)并与舰的上层建筑(含桅杆)共形,使舰船隐身性得以提高,雷达散射截面积(RCS)可减少 50% ~ 80%,降低了舰船被敌精确制导武器命中的概率。
我国的055型驱逐舰
在外形上散布在上层结构的各式诸如火控雷达、导航、通信、电子战天线均被整合在了主舰桥以及一体化隐身桅杆之中,这种明显的变化主要得益于综合射频技术在055上的运用,在这种新技术的助益下,可以极大的减少舰船整体所需的天线种类和数量,这是本舰在设计上的重要亮点之一。

天线集成技术

位于正面大面积方块应该是S波段346多功能雷达,位于驾驶台上方的是C波段跟踪天线,一体化桅杆上的中间面积方块是X波段多功能火控雷达,位于主船体两侧的突出的方块,是米波相控阵远程警戒雷达。
中国舰艇第一次在单舰上形成米波、X波段、S波段、C波段的全波段雷达覆盖,从有关报道的画面来看,舰艇最右侧还有小阵面,据报道推测可能是电子对抗相关系统的集中阵列;位于一体化桅杆顶端的箭头天线,推测有可能是北斗导航系统天线。
综合射频技术
用较少的多功能孔径代替现有的多个天线孔径,用开放式的模块化结构实现各射频传感器体系的重构,从而用较少的射频模块搭建出一个具有通信、导航、警戒、探测、识别和跟踪等多种功能的综合射频系统。综合射频所涉及的关键技术包括超宽带技术、重构性技术、数字波束合成技术等。
多功能综合射频一体化技术己径成为新型舰艇装备的发展趋势,我国海军在综合射频系统的应用上,仍然还有很大的提升空间,通过055型驱逐舰的测试之后,有理由相信今后会在更多类型的水面舰艇上看到综合射频系统的出现。

X

截屏,微信识别二维码

微信号:IPcb-cn

(点击微信号复制,添加好友)

  打开微信

微信号已复制,请打开微信添加咨询详情!