在戰鬥機上，射頻感測器的天線孔徑是用來輻射和接收無線電波的裝置。
基本介紹
- 中文名：天線孔徑
- 外文名：antennaaperture
- 定義：用來輻射和接收無線電波的裝置
- 個數：過去的50~60個減少到10~20個
- 種類：大幅減少
- 頻率範圍：米波、分米波、厘米波
概述,天線孔徑的功能組成,天線孔徑的布局,
概述
在戰鬥機上，射頻感測器的天線孔徑是用來輻射和接收無線電波的裝置。射頻感測器的天線根據用途可分為發射天線、接收天線和收發天線，在先進戰鬥機上開始廣泛使用的典型收發天線是相控陣天線，如位於機頭位置的機載有源相控陣多功能火控雷達的天線：按使用的頻率範圍分為米波、分米波、厘米波和毫米波天線，有的子系統天線是寬頻的，可跨好幾個波段，如電子戰的一副天線可從分米波一直到厘米波，未來甚至可到毫米波。
射頻感測器的天線孔徑是涵蓋實現雷達、電子戰、CNI、數據鏈等功能的射頻感測器中的所有射頻天線。在戰鬥機上，這些天線要做到體積小、重量輕、強度高和易安裝，儘可能設計成流線型、隱蔽式或採用共形，以減小對氣動性能的影響，並適應飛機的隱身要求。先進戰鬥機天線孔徑個數已由過去的50~60個減少到10~20個，種類也大幅度減少。以雷達為例，曾經採用過縫隙陣列、卡賽格倫天線、拋物面天線和合成孔徑天線，現在逐漸統一到有源相控陣天線，將其發展歷程劃分為五代。第一代中無論採用前述哪種體制，都可歸為機械掃描天線，後四代天線都是相控陣天線，最新的第五代是全數字的有源相控陣天線。
圖1
圖1天線孔徑的功能組成
按功能，射頻感測器的天線孔徑主要包括射頻天線和孔徑電子設備；在先進戰鬥機上，這些天線和孔徑電子設備往往因為多任務、多功能的要求而具有很寬的工作頻帶，並具備傳播不同波形電磁波的能力：還能在不同的任務狀態下（包括失真、相位改變等）按要求靈活地重新分配功能，以便能充分利用天線資源。
孔徑電子設備主要用於對天線接收到的信號進行預處理，包括接收信號饋送、信號預選濾波、頻率多路傳輸、波束形成控制、波束形成處理和信號放大等功能，孔徑電子設備一般與射頻感測器的射頻前端連線。
天線孔徑的布局
相對於艦船和地面防空系統，戰鬥機的空間有限，但其射頻感測器天線多、頻率覆蓋範圍寬，而且又要進行高靈敏度接收和大功率發射，且在先進戰鬥機上還有對天線孔徑的隱身要求，因此，為保障所有設備都能正常工作，天線如何選位和布局就顯得十分重要。
一般地，在飛機設計之初應正確預估各個天線的配置方案，從天線增益分布、天線近區能量分布以及收發天線的隔離度和天線間互耦等方面進行綜合權衡，在各系統和各專業間進行聯合設計，射頻感測器的天線頻段很寬，可從VHF/UHF一直到毫米波，因此在天線布局設計中應根據各子系統及其設備的工作頻率、飛機的幾何結構（如果是隱身飛機還要考慮隱身指標要求）來確定相應的設計方法，一般有低頻區法、諧振區法和高頻法。
但是，在以F-22和F-35飛機為代表的先進戰鬥機上，因為有隱身要求，因此對天線孔徑的布局有特殊設計。其最重要的工作就是儘量採用射頻孔徑綜合化設計技術來減少孔徑數量，以達到降低機載射頻孔徑系統雷達截面積（ RCS）散射的目的：以F-35飛機的機載通信/電子戰（CNI/EW）的天線孔徑設計為例，由於其需要具有全向視場空間的空域覆蓋，以滿足對環境的全向感知，因此通過針對飛機的特殊氣動外形來建立複雜的電磁模型系統，對綜合天線孔徑的布局從天線方向圖、天線效率、接收和/或發射增益、旁瓣電平、輸入阻抗、中心頻率、天線頻寬以及極化特性等方面進行了全面預測、評估和布局最佳化，給出既滿足電氣性能又滿足隱身指標的較為理想的綜合天線孔徑布局和安裝方案。
圖2