Question

有源相控阵雷达需要用长相干积累的方法来提高探测距离么？

Answer 1

长相干积累，是通信学里的相干积累的一种。可以有效改善信噪比。

理论上相干积累对于信噪比的改善是成倍的，比如积累2048点对比积累512点，信噪比理论上提高4倍。4的4次方等于1.41，假设积累512点下的雷达探测距离为150KM，如果积累2048点就是211KM。这基本上是APG63在85%检测概率下对3平米目标的探测距离。如果要把探测距离在150KM的基础上提高到400KM，也就是原来的2.66倍，那么其他条件不变（这里忽略大气损耗），积累点数要达到512X50=25600点，这就是长相干积累。如果降低扫描速度，提高雷达波束驻留目标的时间，就能有效增加探测距离。这个规律适用于任意一款有源雷达。

但是飞机、导弹持续移动，所以长相干积累不能长时间使用。

通俗的比喻就是我一个灯泡可以照亮周围5米远。假如我把它装到一个聚光罩里，形成一个手电筒，它就能照亮15米的距离，但是我就看不见周围大部分地区了。

实际上只要是有源雷达，都能用长相干积累法增加探测距离。只不过相控阵雷达能较快转变探测距离，所以在相控阵雷达中才展现出了非常明显的实用性。

追问

相控阵雷达的波束指向变化都是微妙级的，降低扫描速度算怎么回事？他可以将一个模块的雷达波束集中，对可疑区域持续照射，但是它的雷达还有其它的模块可以继续工作啊，为什么要降低扫描速度？

追答

降低扫描速度就是提高了驻波时间，与它是不是微秒级的没有关系啊。
其他单位模块虽然可以继续工作，但功率不高，探测距离会相应降低。
就像我有十个手电筒可以照射20米远的目标，我用八个照亮了30米远的可疑目标，但是剩下2个手电筒光线不强，就连15米远的地方都照不亮了。

追问

谁会那么傻？十个辐射单元用8个？我把十个辐射单元划成5个模块用一个模块不就行了？真实的相控阵雷达几千几万个辐射单元，划为几十个模块，用其中一个难道会影响另外几十个么？

追答

不会影响。但每个模块功率都不高，但你用的模块越少，可以增加探测的距离就越少。
就按你说的，我在执行一般探测时把十个辐射单元划为五个，假设这样做，有效探测范围就是150公里。那你要增程时呢？我增到200公里时，就要用4个模块去探测。增程越多，需要参与的模块就越多，并且增加的距离与增加的模块不成正比。

追问

嗯，多谢。探测距离跟增加的模块是不成正比，但跟每个辐射单元的功率是成正比的吧？我要增加探测范围，可以靠增加辐射单元的数量，要增加距离靠增加辐射单元的功率就可以了吧？

追答

功率与距离也不为正比。
雷达探测公式为Rmax={[Pt×σ×G^2×λ^2/[（4×3.14）^3×Simin)]}^(1/4)，Pt为功率，Simin为最小接收信号，发射天线增益为G，目标散射截面积为σ，λ为波长。
2^(1/4) = 1.1892071150027，也就是说功率2倍时探测距离只曾加19%

追问

怎么不成正比？你好好看看这公式，决定最大探测距离的不就是 Pt×σ×G^2×λ^2 数值的大小么？越大越好。当然还有天线能收到的最小接收信号越小越好。

追答

最后有个四分之一次方

追问

知道啊，就是能接受的信号越小，{[Pt×σ×G^2×λ^2/[（4×3.14）^3×Simin)]} 这个值才越大。探测距离才越远啊！要先算Pt×σ×G^2×λ^2除以（4×3.14）^3×Simin 得出的值再1/4次方，难道前面的值越小他的1/4次方才越大么？当然是前面的值越大越好。

追答

我是说为何不成正比，因为Pt×σ×G^2×λ^2除以（4×3.14）^3×Simin后再四分之一次方，因为有次方所以不成正比。