外军雷达天线面面观

2021-02-06 11:20 作者:冰封之龙 0人读过 | 我要投稿

雷达系统最明显的一个表现是自己的天线。我们今天就来看看从1935至今千姿百态的雷达系统天线长得是什么样子。

偶极子天线：

早期的雷达来自于无线电测向技术，因此也用了很多无线电测向站的天线配置，比较典型的就是铁塔型偶极子天线。这种天线增益不高，发射的电磁波波长大，定位精度一般，但优点是多个连在一起使用可用于长波超地平线雷达，对超远程目标进行早期预警，代表性产品是二战英国CH雷达和如今的超地平线雷达基阵。

喇叭形天线：

我们知道，过去操场播音的大喇叭利用了喇叭形可以汇聚声波并向前发射的效果，那么喇叭形外壳也可用于汇聚电磁波。因此，二战时日本人的二二型电探就采用了很罕见的喇叭形天线。

八木天线：

最常用的一种定向天线之一。根据二分之一波长反射原理，主振子（即发射/接受机）采用二分之一波长，后部反射器大于二分之一波长产生有效的反射效果，前部用一系列短于二分之一波长的金属杆加强其方向性，所有的金属杆间距为四分之一波长。在二十世纪20年代，由日本东北大学的八木秀次和宇田太郞两人发明了这种天线，被称为"八木宇田天线"，简称"八木天线"。该天线成本低廉，易于维修，而且适合米波到分米波的波段使用。如今一些远程预警雷达和米波反隐形雷达常用该天线。

抛物面雷达：

由于抛物面凹面镜有着良好的汇聚波束并形成平行射束的能力，因此抛物面凹面镜雷达一直以来是雷达天线的绝对主力。其中，根据发射端和反射镜的布置，又分为“卡塞格伦天线”“倒置卡塞格伦天线”。

卡塞格伦天线，发射/接受机在镜面上，经过二次反射形成平行电磁波

倒置卡塞格伦天线，注意发射机/接收机在抛物面焦点上，只需要一个反射面

这两类天线在现实中非常常见。

苏联明斯克号航母上的MR-600“顶帆”雷达采用倒置卡塞格伦天线

平板缝隙雷达天线：

传统的卡塞格伦天线是采用抛物面反射镜原理制造的天线，为了让发射端产生的电磁波形成平行波束，就必须让发射端（或反射镜）位于焦点之上。这样一来，雷达天线体积就变得很大。同时，在这种雷达中，电磁波是通过空气介质发射到抛物面的，如果抛物面或者发射端被杂物污染（如鸟粪等杂物），则可能导致信号失真。那样能不能设法压缩雷达天线体积呢？当然有。这就是采用金属波导效应设计的雷达，外观看起来就像是一块板子开了一堆非常细的缝隙，就是所谓的“平板缝隙天线”。

平板缝隙天线开的槽为二分之一波长，外壁通常是导电良好的金属（通常是铜），这样电磁波就会在槽内不断反射前进，最终形成平行射束。可以采用馈电电线、波导管和谐振腔馈电（指将电磁波发射到天线上）。

此种天线多见于当代战斗机的雷达，也常用于相控阵雷达。

F-15的APG-63后部，可见密密麻麻的波导管，用途是把发射机的电磁波馈送到天线上

F-16的APG-66，可见平板缝隙天线正面有大量密密麻麻开槽

相控阵雷达天线：

空气馈电无源相控阵雷达天线：

那么，上次文章提到的“空气馈电无源相控阵”又是什么来头呢？其实，这种雷达天线本质上也是平板缝隙天线的一类，但是传输电磁波的方式从金属波导管换成了类似卡塞格伦天线的焦点发射端，有些像“投影仪”。发射端的电磁波经过空气的介质馈送到平板缝隙天线上的移相器，然后调整相位进行波束合成。由于发射端有限，所以只能用于无源相控阵雷达。该设计可以减轻铜制波导管的重量，有利于提升防空雷达转速。

这种雷达最经典是俄罗斯S-300PMU2和S-400共用的64N6系列大鸟目标探测雷达。