俄罗斯舰载相控阵雷达
苏联在舰载相控阵雷达方面，是分几步同时进行。先是将各武器专用的相控阵雷达搬上舰，比如SA-N-6和SA-N-9型相控阵雷达系统，同时发展专用无源相控阵雷达，如“天空哨兵”型就是其中的代表。
到80年代中后期，苏联开始研制有源舰载相控阵雷达，由于苏联的解体导致相关项目被中止，但为今天俄罗斯相控阵雷达的发展打下了坚实的基础。
“天空哨兵”的后续情况
在2011俄罗斯圣彼得堡的海军展上，俄罗斯公布了最新的“天空哨兵”的后续情况：在一艘航母的模型方案上，将以一部大型多功能相控阵雷达为核心，其它电子系统包括有“弗雷盖特”M2EM对空/对海搜索的三坐标雷达。这部雷达公布的尺寸为7.15米×3米，设置在舰桥的四个面上，布置方式与以前的“戈尔什科夫元帅”号航母基本相同，四个阵面分成两组贴装在舰首、舰尾上层建筑的两个侧壁上，形成360°空域覆盖。从现有的情况看，显然为“天空哨兵”的改进型。
改进型“天空哨兵”已把无源相控阵雷达的潜在性能都发挥到极致，其工作频率为0.20～4.0千兆赫兹，从UHF波段一直跨到s波段。该雷达系统可对多个目标进行分类和跟踪，除了为航空母舰发射导弹提供攻击目标的修正数据外，还可指挥和控制空中作战。
改进型“天空哨兵”相控阵雷达还是由平面阵列天线、发射机、信号处理机、12台大型数字式计算机、控制台以及辅助设备组成。相控阵天线由4块固定矩形平面阵列组成。每个天线阵面尺寸分别为7.15米×3米。相比以前布置在“戈尔什科夫元帅”号上的基本型为5米×4米，而“库兹涅佐夫”号上的为6米×5米，也比美国现役的AN/SPY-1A雷达（3.65米×3.65米）大。
改进型“天空哨兵”每个阵面的独立的辐射单元仍为5100个，4个阵面共有20400个辐射单元，比美国的AN/SPY-1A雷达每个阵面有4352个辐射单元要多近1 000个左右。
系统中的数字式计算机是可编程的，可用来估算/处理由飞机或导弹造成的任何威胁。
改进型“天空哨兵”利用电子扫描的灵活性、快速性和按时间分割或多波束的特点，可以实现边跟踪边搜索（TWS）方式，并且在计算机的控制下可以同时跟踪近400个目标，同时处理80～140个目标，因而该雷达具有对付多个目标饱和攻击的能力（原型的4阵面天线只能够同时跟踪80个目标）。
该型雷达能形成多个独立的可控波束，能同时完成搜索、跟踪、照射和制导等多种功能。
在反应时间上，该雷达的反应时间短，火力转移快。其相控阵天线无须驱动即可灵活指向，实现无惯性快速扫描，从而缩短了检测和录取目标信号所需时间，在计算机的控制下可大大提高雷达的自动化程度。
在抗干扰能力方面，改进型“天空哨兵”无源相控阵雷达具有很强的ECCM能力。利用分布在天线孔径上的多个辐射单元合成很高的功率，并且能合理管理辐射能量，控制主瓣增益。根据不同方向上的需要分配不同的发射能量，实现自适应旁瓣抑制和自适应抗干扰。可以不断地变换波束参数，从海面反射的杂波背景下分辨出掠海飞行的小雷达反射截面（RCS）目标，具有良好的低空探测性能。在一定条件下，还具有抗反辐射导弹（ARM）的能力。
由于该雷达阵列组件多，而且并联使用，即使有少量组件失效，仍能照常工作。另外，改进型“天空哨兵”采用四阵面矩形固定平面阵列天线，在舰艇上层建筑的四周外壁上对称地各嵌贴一个天线阵面，倾斜角为15°，每个天线阵面可以覆盖90°，从水平至天顶，这样，四个天线阵面共可覆盖360°空域。
由于拥有了“天空哨兵”改进型相控阵雷达，特别是它具有多种功能，所以代替了许多原舰上的探测系统，从而使舰上雷达天线配置上的矛盾和信号相互干扰问题得到妥善解决。
“天空哨兵”改进型相控阵雷达能与区域防空导弹武器系统紧密配合，构成有效的对空防御作战系统，能抗击空、海多目标、多方向、多批次的饱和攻击。而且还有自动化程度高，系统反应时间短，自适应能力好，抗干扰能力强，有利于适应复杂多变、空然袭击的战场环境等优点，使得“戈尔什科夫元帅”号航母的作战能力达到前所未有的程度。
该雷达与舰用指挥控制系统紧密配合，构成新型指控系统，突破了传统的作战系统与各分系统相对独立松散耦合方式，而形成整体性强的紧密耦合优化组合方式，大大提高了舰艇的作战能力。改进型雷达的天线波束采用更先进的电子稳定技术，更适合于装舰。
CCB-601有源相控阵雷达
有源相控阵是未来雷达发展的一个重点方向，苏联时期已有清醒的认识。所以从80年代中后期开始，苏联大力发展有源相控阵雷达，CCB-33和CCB-501就是其中的代表，而CCB-501是从CCB-33型进一步的升级型号，适用于密集型干扰环境中对横截面积很小的导弹的探测。
苏联解体后，CCB-501多功能有源阵列雷达没有被削减，俄罗斯一直在进行研制，特别是在发展方向上始终和世界其它先进国家同步，但得到的资金极其有限。更新的固态有源相控阵雷达，研究院的编号为CCB-601。
冷战结束的最大好处，在于西方对俄罗斯最新科技的管制大为放松，所以俄罗斯在电子技术方面的进步一日千里。最新的CCB-601采用了先进的砷化镓微波集成电路有源收发模块、数字波束形成、部分自适应阵列、数字脉压、可编程波形产生、可编程信号处理以及光纤传输等新技术。该雷达能同时跟踪多达450个目标，并能有效对付饱和攻击和严重的电子干扰，最大作用距离可达500千米。该型雷达的研制，为俄罗斯舰载固态有源阵相控阵雷达的发展指明了方向。
俄罗斯海军清楚地认识到，未来的复杂、多变海战环境要求舰载相控阵雷达能在各种条件下自适应工作，使雷达与使用环境始终处于最佳的匹配状态。目前俄罗斯舰载相控阵雷达在研究和应用方面，采用下列几种技术。
自适应波束形成和调零CCB-601可以在波控计算机的控制下，自适应形成雷达主瓣波束。根据输入特性，按照一定的算法准则进行自适应加权控制，使方向图零位自动对准干扰方向，从而最大限度地提高信噪比，有效抑制干扰。
自适应波束控制其目的是完成CCB-601雷达资源的自适应分配，它要求CCB-601型舰载相控阵雷达按一定的准则检测到目标后，用高的增益（窄波束）或长的驻留时间去确认并跟踪目标；对于受干扰的区域，根据干扰和杂波干扰的严重程度，分别采用相应的更高增益和更长的驻留时间去对抗干扰和抑制海杂波；跟踪状态（特别是低角跟踪状态）采用比搜索状态更高的数据率。
自适应旁瓣对消CCB-601型设置按一定规律排列的N个辅助天线，对辅助天线收到的干扰信号进行自适应加权处理，使之与主瓣收到的干扰信号相对消，达到抑制干扰的目的。要实现自适应旁瓣相消，需解决相消器权集的自适应处理。目前俄罗斯科研人员对CCB-601型提出的权集自适应处理方法有：最陡下降法（迭代公式简单，易于数字电路实现）；共轭梯度法（运算量较小和收敛速度较快）；矩阵直接求逆法（可适用于变化极快的干扰环境）。
自适应波形CCB-601型对于不同的环境采用不同的波形（不同脉冲宽度和不同脉冲重复频率）以获得最佳的探测性能。如美国正在研制中的新一代舰载相控阵雷达，采用14000种不同的信号波形，通过可编程信号处理机与多模发射机及三通道接收机有机结合，自适应地改变雷达波形，使其与雷达工作环境匹配。
极化自适应所谓极化自适应是适时地调整天线发射电磁波的极化，使它与干扰环境相适应（如抗雨杂波采用右旋极化，抗海杂波适用水平极化），从而达到有效抑制杂波干扰的目的，提高雷达发现目标和跟踪目标的能力。
此外，在舰载相控阵雷达中，还采用自适应频率捷变、自适应动目标显示、自适应工作方式选择、自适应恒虚警接收、自适应航迹相关等技术，提高了舰载相控阵雷达发现、跟踪、抗干扰、可靠性等综合能力。
近几年来，俄罗斯数字波束形成的应用和实时自适处理的发展达到一个新的高度，使舰载相控阵雷达的自适应能力提高到一个新水平。数字波束形成是采用数字技术实现瞬时多波束，并能对干扰源自适应瞄零，有很强的自适应处理能力，并可获得超分辨率和超低旁瓣性能。
俄罗斯科研人员研究发现，光纤与波导、同轴电缆、微带线相比，传输性能好，可实现多信号的多路传输，光功率分配网络可以很好避免电磁干扰及各路信号之间的串扰，光纤对温度变化的敏感较之同轴电缆与微带线低一个数量级，光纤的传输速率高、损耗低，可使舰载相控阵雷达的性能得到较大改善。因此，光电技术在CCB-601型舰载相控阵雷达中的应用越来越广泛。
CCB-601的进展
由于舰艇的空间有限，要求舰载相控阵雷达应尽可能做到体积小和重量轻，降低造价。目前，俄罗斯科研人员对CCB-601型采取如下措施：在微波集成电路技术上力争有所突破，研制质优、价廉的收/发组件；采用微带线和光电技术；采用设计和组装的系统研究法i采用新体制，如螺旋移相单元和圆顶天线相结合的新体制等；利用最优成本公式及阵列稀化技术，减少舰载相控阵组成单元的数量，采用整体子阵组件方法；采用具有单片芯片插件的混合组件；采用组件的自动化生产和组装技术等。
舰载相控阵雷达所处的工作环境条件及舰船对雷达系统性能的特殊要求，使舰载相控阵雷达的可靠性设计比陆用相控阵雷达更为重要，也更加困难。因此，俄罗斯在提高CCB-601型舰载相控阵雷达可靠性方面需采用固态技术，特别是采用固态有源收/发组件；实行标准化，最大限度地减少元件品种；降低元件额定值，选用已确认的可靠元件：采用负载分配法、有选择的在线备份法；采用功能模件化、重新组合法等。
俄科研人员为了提高舰载相控阵雷达的可维修性，目前采取以下具体措施：尽量采用模块化技术：使用智能维修设备，提高故障定位精度；进行设备内部关键元器件的可接近性设计，使那些最容易出故障的部件最容易接近；尽量减少每个可更换单元对外连接线的数目：采用标准化部件、插入式单元；采用过载保护装置等。
预计至2015年，俄罗斯的有源相控阵雷达是CCB-601型的一种改型，即从上下两层阵面改为单层加长阵面，从8米加成了8.5米，仍为无源L波段等功率发射，全口径接收。在等距模式下有跟踪60000米下非气动目标能力，空中目标最大跟踪数400个，水面50个，快刷新率4秒，分辨力水平300米，方位1.35°，性能相当出众。
总之，俄罗斯的舰载相控阵雷达发展的总趋势是以固态有源阵和数字波束形成为核心，综合应用有关高新技术，使其潜力得到更充分的发挥。随着有源阵列、数字波束形成、超低旁瓣天线、大容量实时处理、光电技术和MMIC等高新技术的迅速发展，将把俄罗斯海军舰载相控阵雷达的发展推向一个崭新的阶段。
作者：施征 胡毅
来源：《兵器知识》2013年第09期
