薩德X波段ANTPY-2雷達(dá)參數(shù)探測(cè)距離計(jì)算搜索模式及其對(duì)抗思路

1、薩德X波段AN/TPY-2雷達(dá)參數(shù)、探測(cè)距離計(jì)算、搜索模式及其對(duì)抗思路德(THAAD),末段高空區(qū)域防御系統(tǒng)，是美軍先進(jìn)的導(dǎo)彈防御系統(tǒng)。波段雷末段高空區(qū)域防御系統(tǒng)由攜帶8枚攔截彈的發(fā)射裝置、AN/TPY-2X達(dá)、火控通信系統(tǒng)(TFCC)及作戰(zhàn)管理系統(tǒng)組成。它與陸基中段攔截系統(tǒng)配合，可以攔截洲際彈道導(dǎo)彈的末段，也可以與愛(ài)國(guó)者”等低層防御中的沫段攔截系統(tǒng)”配合，攔截中短程導(dǎo)彈的飛行中段，在美國(guó)導(dǎo)彈防御系統(tǒng)中起到了承上啟下的作用。IntcrrLptAttemptKillVehideViewsThruat(IlaudSeaBasec.X-MndRadarGround-BasedTrackingHuda

2、rSBXTimcks.ThrealCluud.AtlvmpElOiscriminalionFairwardBasedHaarWarheatinndaEysCThreMCkrnd)SatiBilHteSAnfrdr，Sarclliti：1AndRadarDctwtThreatLaunchThrMissileLau*rhGrounj-H現(xiàn)dRudiarTracksThreatCloud-tSwn.chKillVehicle?SeparatesfmirnX波段AN/TPY-2有源相控陣?yán)走_(dá)AN/TPY-2高分辨率X波段固態(tài)有源相控陣多功能雷達(dá)是THAAD系統(tǒng)的火控雷達(dá)，是陸基移動(dòng)彈道導(dǎo)彈預(yù)警雷達(dá)，可

3、遠(yuǎn)程截獲、精密跟蹤和精確識(shí)別各類彈道導(dǎo)彈，主要負(fù)責(zé)彈道導(dǎo)彈目標(biāo)的探測(cè)與跟蹤、威脅分類和彈道導(dǎo)彈的落點(diǎn)估算，并實(shí)時(shí)引導(dǎo)攔截彈飛行及攔截后毀傷效果評(píng)估。AN/TPY-2雷達(dá)采用了先進(jìn)的雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)以及薄化的相控陣天線技術(shù)，使其探測(cè)波束不但功率大而且非常窄，因此分辨率非常高，對(duì)彈頭具有跟蹤和識(shí)別能力，對(duì)裝備誘餌突防裝置的彈道導(dǎo)彈具有很大威脅。除了探測(cè)距離遠(yuǎn)、分辨率高之外，還具備公路機(jī)動(dòng)能力，雷達(dá)還可用大型運(yùn)輸機(jī)空運(yùn)，戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)略機(jī)動(dòng)性好，其戰(zhàn)時(shí)生存能力高于固定部署的雷達(dá)。雷達(dá)探測(cè)距離分析結(jié)合網(wǎng)上關(guān)于薩德”的AN/TPY-2雷達(dá)的基本參數(shù)和具有一定合理性的假設(shè)來(lái)分析薩德在前置部署模式(Forward-

4、BasedMode,FBM)和末端部署模式(TerminalMode,TM)下由雷達(dá)方程計(jì)算出的最大探測(cè)距離。ATrackEnemyMissile在使用公式之前，需要分析一些眾所周知的參數(shù)的合理性，數(shù)據(jù)是否精確不重要，重要的是計(jì)算方法和涉及的理論知識(shí)。雷達(dá)波長(zhǎng)(9.5GHz)TPY-2雷達(dá)工作在X波段，頻段范圍812GHz,眾多報(bào)道都說(shuō)是9.5GHz,那就用這個(gè)計(jì)算好了。天線增益G(48.77dB)天線孔徑面積9.2m2,擁有72個(gè)子陣列，每個(gè)子陣列有44個(gè)發(fā)射/接收微波接口模塊，每個(gè)模塊有8個(gè)發(fā)射/接收組件，72x44x8=25344個(gè)陣元。假設(shè)天線孔徑效率選0.65,那么天線的有效孔徑約為

5、6m2天線有效孔徑和波長(zhǎng)計(jì)算出天線增益G約為48.77dB4ttAeA2Ae=pA=0.65*9.2m26m24=0.0316m,(9.5GHz)G*75356n48.77四峰值發(fā)射功率Pt(405kW)天線陣元數(shù)有25344個(gè)，每個(gè)陣元的平均功率是3.2W,峰值功率16W,陣元平均功率為81kW,峰值發(fā)射功率Pt=405kW。其中假設(shè)了脈沖重復(fù)周期為200Hz,占空比20%,那么脈寬為1000us;探測(cè)目標(biāo)的RCS所探測(cè)目標(biāo)的散射特性與目標(biāo)本身有關(guān)，還與視角、極化、信號(hào)波長(zhǎng)有關(guān)，是一個(gè)非常復(fù)雜的參數(shù)，計(jì)算中僅做出符合量級(jí)的假設(shè)。雷達(dá)探測(cè)距離雷達(dá)探測(cè)距離是在特定的雷達(dá)、目標(biāo)、環(huán)境下計(jì)算出的雷達(dá)

6、的最大作用距離。用能量表示的雷達(dá)方程適用于復(fù)雜脈壓信號(hào)的情況，通過(guò)脈沖發(fā)射功率及脈寬就可以估算出作用距離。PfG-A-a一（4不）廉港紇功（）64女=L38*i（Tj/KT。=290K工=14.=10曲=10勒之門接收機(jī)的噪聲帶寬c爐帶寬修正因子，匹配時(shí)認(rèn)為是ID式昨表示檢測(cè)因子，多脈沖積累，該值會(huì)下降、石雷達(dá)逋信電子故多脈沖積累可改善信噪比，也就是影響雷達(dá)方程中的檢測(cè)因子。n個(gè)脈沖的相參積累對(duì)信噪比改善可達(dá)到n倍，非相參積累為根號(hào)n,因此不如相參積累。電掃天線常用步進(jìn)掃描的方式，在指向某方向后發(fā)射預(yù)置的脈沖數(shù)，然后再指向新的方向。探測(cè)距離的數(shù)值計(jì)算當(dāng)目標(biāo)RCS假設(shè)為0.01m2,檢測(cè)因子假設(shè)

7、為1,通過(guò)計(jì)算，探測(cè)距離約為670km;當(dāng)RCS為0.1m2時(shí)，對(duì)目標(biāo)的有效探測(cè)距離約為1200km，對(duì)目標(biāo)的有效識(shí)別距離為800公里（檢測(cè)因子用的5,也就是對(duì)信噪比要求更高）；當(dāng)RCS為1m2時(shí)，檢測(cè)因子為1,對(duì)目標(biāo)的有效探測(cè)距離約為2000km。1-clc;clear支口closeal1：4c*3e8;5-鴕=9,2*0,65;%關(guān)線有效孔徑c-f軋s.g:*-laabda=c/f:液長(zhǎng)8 -C4*pi*Ac/1ubda2:%天線楚溢9 -kTFl,30-23*29O*L4;1011 -Nw25344:、天線單元數(shù)12 -ptO=16：%單個(gè)降元的平均發(fā)時(shí)U-Pt-N*ptO;平均左肘功率

8、14 -PRF=200;、黑中重復(fù)確奉200H;15 -PRI1/PRF.16 一tau=0.2*PRI4占交比1719 -sifna-1:雷達(dá)做射截面根20 -Ls10：%損耗2122 -D=工；檢剝因子23 -R*sqrt$qrt(Pt*tau*G2*lanbda2*sipa/14*p】)3/kTF/Ls/D).24 |丁二百土闔街天子融25可以看出，脫離了目標(biāo)RCS和檢測(cè)因子的假設(shè)，雷達(dá)的探測(cè)距離就無(wú)從談起，以上分析中出現(xiàn)了對(duì)眾多不定參數(shù)的假設(shè)，可能有失精確，但這并不影響我們對(duì)雷達(dá)探測(cè)能力的理解。雷達(dá)視距的影響假設(shè)雷達(dá)高度為1000m(實(shí)際沒(méi)有這么高，有報(bào)道說(shuō)部署地海拔680m),簡(jiǎn)單計(jì)

9、算一下直線距離2000km外所能看到的目標(biāo)的最低高度。“目:*Ifcn-JL二土：I卜，匕+父二根據(jù)上圖參數(shù)，利用幾何知識(shí)輕松求解得到能看到目標(biāo)的最低高度約為272km。在書中我們經(jīng)?？吹嚼走_(dá)視距可以用如下圖中的簡(jiǎn)化公式，代入?yún)?shù)計(jì)算結(jié)果約為206km。差距這么大，哪個(gè)更準(zhǔn)確呢？L=2MMn)7+匹)三分之四地球模型地球的大氣層會(huì)對(duì)雷達(dá)波彎曲和折射，而一個(gè)非常通用的處理方法就是三分之四地球模型”，也就是用虛擬地球代替實(shí)際地球，使用虛擬地球模型時(shí)，假設(shè)雷達(dá)波是直線傳播的。簡(jiǎn)化公式中的因子4.12的計(jì)算就已經(jīng)使用：有效地球半徑=4/3*實(shí)際地球半徑，而我們利用幾何知識(shí)精確計(jì)算的過(guò)程中并沒(méi)有考慮大氣

10、折射，因此若用有效地球半徑代入幾何關(guān)系重新計(jì)算，結(jié)果為203km,這個(gè)結(jié)果與簡(jiǎn)化公式的計(jì)算結(jié)果相差并不多。也就是說(shuō)薩德”在高1000m時(shí)，如果想探測(cè)2000km距離的目標(biāo)，需要的目標(biāo)高度最低約為200km,低于這個(gè)高度，目標(biāo)就不在雷達(dá)視距范圍內(nèi)了。拓展計(jì)算一下其他高度情況下雷達(dá)的視距范圍。假設(shè)預(yù)警機(jī)飛行高度10km,那么薩德”可以看到預(yù)警機(jī)最遠(yuǎn)的距離是500多千米；假設(shè)偵察機(jī)飛行高度30km，那么薩德”可以看到偵察機(jī)最遠(yuǎn)的距離是800多千米。雷達(dá)搜索方式AN/TPY-2雷達(dá)系統(tǒng)具有三種搜索方式來(lái)保障三種搜索計(jì)劃下的目標(biāo)搜索、跟蹤和識(shí)別任務(wù)。這三種方式分別為墻式搜索、廣域搜索和遠(yuǎn)距離提示搜索，用

11、于自主搜索計(jì)劃、聚焦式搜索計(jì)劃和精確引導(dǎo)搜索，對(duì)來(lái)襲的導(dǎo)彈進(jìn)行探測(cè)，獲取導(dǎo)彈的軌跡，遠(yuǎn)程截獲、精密跟蹤和識(shí)別各類導(dǎo)彈。AutonornousFocusedPrecjsionCueSearchPlanSearchPlanPlanFigureofAHHPr-2(FBM)RSP1美軍其他相控陣?yán)走_(dá)性能對(duì)比鋪路爪”雷達(dá)(AN/FPS-115)天線：雙面陣天線頻段：420450MHz探測(cè)距離：4800km平均功率：145千瓦鋪路爪相控陣?yán)走_(dá)是美國(guó)的遠(yuǎn)程預(yù)警系統(tǒng)，主要用途是擔(dān)負(fù)戰(zhàn)略性防衛(wèi)任務(wù)。雷達(dá)峰值功率582.4千瓦，對(duì)高彈道、雷達(dá)截面為10平方米的潛射彈道導(dǎo)彈的探測(cè)距離可達(dá)5550公里。全部設(shè)備都安裝

12、在32米高的多層建筑物內(nèi)，兩個(gè)圓形天線陣面彼此成60度，每個(gè)陣面后傾20度，直徑約30米，由2000個(gè)陣元組成，掃描一次所需時(shí)間為6秒鐘。迪斯盾”雷達(dá)(AN/SPY-1)天線：相控陣頻段：3.13.5GHz(S波段)探測(cè)距離：400450km平均功率：58千瓦AN/SPY-1無(wú)源相控陣?yán)走_(dá)是“宙斯盾”艦載作戰(zhàn)系統(tǒng)的核心。有AN/SPY-1A、B、D、F、K等多種型號(hào)。首先借助AN/UYK-7控制單元由信號(hào)處理機(jī)產(chǎn)生合適的搜索射頻波形或跟蹤射頻波形。信號(hào)在發(fā)射機(jī)通道中被放大并被選擇陣面。通過(guò)天線位置程序器把波束指向指令轉(zhuǎn)換為陣列移相器指令，從而產(chǎn)生發(fā)射機(jī)輸出，這些輸出通過(guò)天線陣面在特定的空間角度

13、形成波束。AN/SPY-1B采用新型移相器和波束成形技術(shù)，以降低天線旁瓣，從而降低了有源電子干擾的威脅。AN/SPY-1B還將采用分布式微處理器系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)快速信號(hào)處理，使得中央處理器的信號(hào)分析和融合中心的融合任務(wù)容易完成。愛(ài)國(guó)者雷達(dá)(AN/MPQ-65)天線：相控陣頻段：5.255.925GHz(C波段)探測(cè)距離：170km平均功率：20千瓦AN/MPQ-65相控陣?yán)走_(dá)，平均功率比PAC-2使用的AN/MPQ-53雷達(dá)增大了一倍，增強(qiáng)了對(duì)小反射截面目標(biāo)、低空飛行巡航導(dǎo)彈、超高速目標(biāo)的探測(cè)、跟蹤和識(shí)別能力。相控陣?yán)走_(dá)的對(duì)抗思路對(duì)抗有源相控陣?yán)走_(dá)可以有軟硬兩類手段，軟的是有源干擾，硬的是反輻射攻擊。對(duì)相