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星载有源相控阵雷达减重纤维丝
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星载雷达是安装在人造卫星上的雷达系统。星载雷达能有效地提高空中监视能力,一部星载雷达相当于几十部相同规模地面雷达的覆盖面积,并且载体生存能力较强,隐蔽性较好。载体可以设置在3.6万公里高的同步卫星上,也可以设置在200--600公里高的非同步卫星上。

自从1935年世界上第一台实用雷达发明以后,技术迭代之快,应用范围广泛。无论是军用还是民用都离不开各个领域的雷达进步。进入二十一世纪,基于星载平台的星载有源相控阵雷达已成为军事侦察和战略预警的重要手段。


所谓 “相控阵”,就是“相位控制阵列”的简称。具体来说,就是通过控制阵列各个单元的馈电相位来改变波束指向的雷达。由于波束是以电子方式控制而非传统的机械转动天线面方式,故又称电子扫描阵列 (ESA)雷达 。

随着军用领域新的需求不断发展,有源相控阵雷达对比无源更具优势,有源相控阵雷达的每个辐射器件都能自己产生、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的优势。


目前如何实现雷达的轻量化成为研制过程中迫切需要解决的共性问题。考虑到卫星发射载重和受限的空间环境下,星载有源相控阵雷达在提高分辨率、工作模式以及部署轨道高度都有更严苛的要求,这就需要精准的控制雷达载荷重量。

星载雷达的轻量化主要集中于对天线的轻量化。近年来,有源相控阵天线由于具有波束灵活可控以及高可靠性的优势,在星载雷达上的应用已日趋广泛,其重量也通常占到整个雷达载荷重量的80% 以上。未来星载雷达要有效完成高分辨率对地成像、快速动目标实时搜索跟踪等军事任务,需要具备更大口径和更强的电性能。


在口径不断增大、电性能指标不断提高以至设备量越来越多的情况下,如采用传统相控阵设计方法,天线重量将呈现指数级的增长,必然造成载荷重量及体积过大,难以适应发射要求。
此外,为满足空间多星组网应用需要,雷达的小型化、低成本也同样需要天线在保证性能的前提下解决轻量化的问题。

从发展趋势来看,星载雷达相控阵天线方面的发展已呈现出明显的轻量化态势。星载有源相控阵雷达在各种技术设计和实施有源相控阵雷达设计时,发射和接收天线是其中重要的一环。这些天线通讯传输线缆需要具备柔韧性,重量轻,稳定性好,目前欧美等国早在2005年左右使用了大连义邦SYSCOM 镀银非金属的纤维丝,对比传统镀银铜丝,非金属PBO材料重量可降低80%以上,这种镀银高分子无论机械强度和电性能,都可满足轻量化高精度微波传输的要求,为轻量化天线提供更多减重方案,轻型天线为不断提高口径以获得更强的电性能。


无论是在军事还是民用上,星载有源相控阵雷达发挥着越来越重要的作用,正因为有源相控阵雷达在频宽、信号处理和冗度设计上都比无源相控阵雷达具有较大的优势,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,加上各国对其重视程度加大,相信星载有源相控阵雷达的发展会有更大的突破。





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