機載預警雷達

機載預警雷達，是使用於預警機的雷達控制系統裝置，用於搜尋、監視與跟蹤空中和海上目標，並指揮、引導己方飛機執行作戰任務。

基本介紹

• 中文名：機載預警雷達
• 類型：電子設備
• 領域：軍事
• 曾用：越南戰爭

雷達作用

預警機在現代信息化戰爭中的地位和作用

1. 預警機是一種裝有遠距離搜尋雷達、數據處理、敵我識別以及通信導航、指揮控制、電子對抗等完善的電子設備，集預警、指揮、控制、通信和情報於一體，用於搜尋、監視與跟蹤空中和海上目標，並指揮、引導己方飛機執行作戰任務的作戰支援飛機。

2. 預警機於第二次世界大戰結束時問世，曾被用於越南戰爭，但直到上世紀八十年代國中東戰爭中的“貝卡谷地”之戰，預警機創造了一邊倒的軍事奇蹟，才受到世界軍事強國的密切關注。1982年6月6日，以色列90架戰鬥機在E-2C預警機的指揮下，向黎巴嫩貝卡谷地發起進攻。先敵發現前來支援的近百架敘利亞戰鬥機，適時干擾、遮斷它們與地面指揮部的聯繫，以損失1架戰鬥機的代價，一舉擊落、擊傷敘利亞戰鬥機79架和7架。

E-2C預警機

3. 預警機已成為軍隊信息化的重要標誌，是現代戰爭整個作戰體系的神經中樞。1991年海灣戰爭期間，美國動用了27架E-2C和11架E-3預警機參戰。E-2C預警機出動1183架次，飛行4700小時，用於預警和通信中繼。E-3預警機共出動448架次，飛行5546小時，指揮控制各型飛機9萬架次的飛行。由於空戰中有預警機指揮控制，以美國為首的多國部隊未損失1架參戰飛機，伊拉克飛機則被擊落40餘架。

現役雷達

世界現役主要預警機及其機載雷達介紹

美國E-2C “鷹眼”

它是目前世界上最先進的艦載預警機，1968年開始研製，1973年交付使用，主要任務是掌握空情，對進犯的戰鬥機和飛彈進行預警，配合航空母艦或地面指揮所完成對己方戰鬥機的作戰指揮。E-2C預警機先後使用了AN/APS-138、139和145三種型號的監視雷達，工作在超高頻（UHF）波段，具有對空、對海、對地三種工作方式，方位覆蓋360，中高空目標探測距離480km，低空目標探測距離270km，可在複雜背景中同時跟蹤300個目標，引導己方數十架飛機實施攔截。

美國E-3 “望樓”

它是波音公司根據美國空軍“空中警戒和控制系統（AWACS）”計畫研製的全天候遠程預警機，1977年研製成功，共推出了E-3A、E-3B、E-3C、E-3D和E-3F五種型號。E-3系列預警機先後使用了AN/APY-1和AN/APY-2兩種型號的監視雷達，均屬S波段PD體制，方位覆蓋360，小型低空目標探測距離300km，大型高空目標探測距離600km，可在複雜背景中同時跟蹤600個目標，引導己方上百架飛機實施攔截，並具有良好的對抗各種人為干擾的能力。

E-3 “望樓”預警機

俄羅斯A-50“中堅”

它是前蘇聯於二十世紀七十年代中期開始研製的全天候遠程預警機，1986年開始裝備部隊，目前為止已有21架在俄羅斯空軍服役。A-50預警機的監視雷達也是S波段PD體制，方位覆蓋360，在巡航高度值勤時的典型作用距離：小型低空目標230km，大型高空目標600km，最多跟蹤50個目標，引導和指揮己方10~12架飛機作戰，整體性能略遜於E-3。

以色列Phalcon“費爾康”

它是以色列ELTA公司於二十世紀九十年代開始研製的遠程預警機，其最大特點是採用L波段共形相控陣天線，可提供360°全向覆蓋，能夠全方位搜尋和監視陸地、水面和空中目標。在巡航高度值勤時的典型作用距離：大型高空目標670km，中型目標445km，低空小型目標370km。

Phalcon“費爾康”預警機

瑞典Erieye“埃里眼”

它是瑞典Ericsson公司1982開始研製的一種小型預警機，其最大特點是採用平衡木形的背鰭式相控陣天線，不能實現360°全方位覆蓋，在7km高度執勤時的典型作用距離：大型機300km，小型戰鬥機200km，巡航飛彈100km，可同時跟蹤300個目標。

俄羅斯Ka-31

它是前蘇聯卡莫夫設計局1987年研製成功的一種艦載預警直升機。裝備的E-801“眼睛”雷達工作在分米波段，採用安裝在機身下可旋轉的平板天線，具備360°全方位探測能力，3500m高度巡航時的典型作用距離：水面艦船250km，4570~3200m高度的空中目標200km，可同時跟蹤20個目標。

技術原理

機載預警（AEW）雷達的目標探測原理和技術難點

1. 預警機系統由載機與飛行保障分系統、任務電子分系統和地面保障分系統三部分組成。任務電子分系統是以下八個分系統的總稱，即

監視雷達分系統

數據處理與顯控分系統

任務軟體分系統

電子偵察（ESM）和通信偵察（CSM）分系統

導航分系統

通信分系統

二次雷達分系統

自衛電子分系統

其中，監視雷達是整個預警機系統的最主要感測器，預警機的絕大部分功能都依靠監視雷達提供的信息來完成。

2. 眾所周知，由於受到地球曲率和地形遮擋的影響，地面雷達存在低空探測盲區。如果僅考慮地球曲率的影響，雷達視距Rmax與天線高度ha、目標飛行高度ht之間存在如下關係：

（米）

假設巡航飛彈在海上的飛行高度為10米，速度為1馬赫，雷達天線架高到100米，可算出雷達視距為54公里，只能得到最多2.7分鐘的預警時間。因此，架高天線不僅無法從根本上解決岸/海基雷達的低空探測盲區問題，而且會嚴重影響雷達的機動能力。為此，把地面/艦載預警雷達搬到飛機、氣球等升空平台上是必然的選擇。

3. 將雷達從地面和艦上搬到高速運動的飛機上，不僅使雷達的體積、重量與天線形式受載機的容積、載荷與天線安裝條件的限制，而且導致AEW雷達的雜波環境具有以下特色：

雷達對低空和海面目標是下視方式觀察，目標背景上有地面或不平靜海面產生的強反射雜波，雜波功率遠遠大於目標回波功率。只有在很平靜的海面上，雷達波以較小的角度照射時，海面呈鏡面反射，基本不產生後向散射雜波；

雷達隨載機一起高速運動，使得地/海雜波即使是由固定地物產生的，仍有都卜勒頻移 。其中，v是載機的飛行速度，是雷達發射信號波長，是雷達波的指向與載機航向的夾角。根據都卜勒頻移公式，由於與載機航向的夾角不同，波束中心與波束邊緣的雜波譜會有差異，這就形成了雜波都卜勒頻譜的一定寬度。

4. AEW雷達天線的主瓣和旁瓣照射到地/海面都會產生雜波。常見的機載雷達下視雜波譜與目標回波信號都卜勒譜分布情況如下圖：

從圖中可以看出，當目標回波從天線主瓣進入時，只要目標與載機有相對運動速度（目標的都卜勒頻率不與高度線雜波重合），而且此速度值又與天線主瓣雜波的相對速度不重合，則仍有可能通過頻率濾波分離和提取目標回波。AEW雷達就是通過這一基本原理實現下視情況下的目標檢測的。

5. AEW雷達必須採用多種工作體制，以適應不同的目標類型及所處的雜波環境：

當目標的距離大於雷達的地平線距離時，目標回波的時延大於任何地/海面雜波時延，此時AEW雷達可以採用與地面警戒雷達一致的低重頻脈衝體制，通過簡單地設定距離波門達到雜波抑制的目的。

當目標的距離小於雷達的地平線距離時，除雷達主瓣不觸及地/海面的仰視工作方式，和目標背景為平靜水面兩種特殊情況外，目標回波與強雜波在時域重疊，只能依靠頻域濾波實現雜波抑制，也就是必須採用脈衝都卜勒（PD）體制。

當目標的距離小於雷達的地平線距離時，對於海面運動速度較低，而雷達散射截面積（RCS）又很大的艦船，由於海雜波相對地雜波較弱，AEW雷達一般採用普通低重頻脈衝體制。為了提高積累後的信雜比，常採用載頻捷變實現脈衝間海雜波的去相關。

6. 地平線距離內的飛機、巡航飛彈等各類飛行器的探測是AEW雷達面臨的主要任務，因此，PD體制是AEW雷達的最主要工作模式。PD模式可根據採用的脈衝重複頻率（PRF）的高低分為低重頻、中重頻和高重頻三種類型，它們在構成上和技術上都有差異。

7. 低重頻PD體制的脈衝重複周期T（=1/PRF）對應的距離Rt（=cT/2）大於雷達的最大作用距離Rm。低重頻PD體制的特點是：目標回波時延對應目標的真實距離，不存在距離模糊，但目標回波的都卜勒頻率會出現以PRF為周期的模糊，產生速度模糊。當目標的模糊都卜勒頻率落在主瓣雜波頻譜範圍內時，為了抑制主瓣雜波設定的頻率濾波器也會濾除目標回波，使得目標被主瓣雜波遮擋。為了消除速度模糊和主瓣雜波遮擋，低重頻PD模式必須採用3個以上不同的PRF順序工作。E-2C的監視雷達就是採用低重頻PD體制。

低重頻PD體制優缺點

低重頻PD體制的主要優點

距離上不模糊，測定目標距離只需一次PRF；

由高度線雜波與旁瓣雜波組成的近距離雜波不干擾中遠距離上的目標檢測，可以降低雷達系統對天線旁瓣電平的要求。E-2C雷達天線的旁瓣電平平均值為-35dB；

對近距離回波（包括雜波和目標）可在接收機前端採用靈敏度-時間控制（STC）電路抑制其幅度值，從而降低回波的動態範圍，既便於後續的數字處理，又減少了近距離強雜波引起的虛警。

低重頻PD體制的主要缺點

一般需採用脈衝壓縮技術，以便在有限的峰值發射功率下，用低重頻仍能得到足夠的平均發射功率，滿足雷達探測威力的需要；

頻率上嚴重模糊。測定目標徑向速度必須有幾個不同的PRF。同時，旁瓣雜波譜寬度遠大於PRF，旁瓣雜波在頻域上多重疊加，雖然近距離旁瓣雜波不干擾中遠距離目標的檢測，但對近距離的巡航飛彈之類的小RCS目標的檢測會帶來較大影響；

主瓣雜波可能遮擋目標，當PRF由雷達的威力決定以後，遮擋機率與主瓣雜波譜寬度成正比，當遮擋機率很高時，即使使用幾個不同的PRF也可能導致雷達無法正常工作。因此，根據都卜勒頻率的表達式，作用距離很遠的機載低重頻PD雷達要求採用飛行速度較低的載機並工作在較低的頻段，E-2C正是如此；

低速運動的地面車輛目標會出現在頻域全周期內，不能用簡單的方法濾除，會對陸上飛行器的檢測帶來大量的虛警。因此，低重頻PD體制不適宜機載雷達對地工作。儘管採用了一些補救措施，E-2C的對地觀測性能仍然不佳就是這個道理。

高重頻PD體制的RPF大於所有目標和雜波的都卜勒頻率。因此頻域上不存在模糊，但由於脈衝重複周期T對應的距離Rt遠小於雷達的最大作用距離Rm，目標與雜波在距離上都是模糊的。同時，由於雷達在發射脈衝時不能接收信號，當目標距離對應的時延正好是脈衝重複周期的整數倍時，雷達接收不到目標回波，導致大量的探測盲區。為了解距離模糊和消除探測盲區，高重頻PD雷達也必須採用3個以上的PRF。E-3預警機的監視雷達對地工作模式就是採用高重頻PD體制。

高重頻PD體制優缺點

⑴高重頻PD體制的主要優點：

一般不需要採用脈衝壓縮技術提高探測威力；

存在無雜波區，對高徑向速度目標的檢測極為有利；

頻域上目標回波落在主瓣雜波內被遮擋的機率很低；

地面低速車輛目標只出現在高度雜波或主瓣雜波峰值附近，很容易濾除，不會形成假目標干擾。因此，高重頻PD體制適合機載雷達對地工作。

⑵高重頻PD體制的主要缺點：

由於距離上嚴重模糊，由旁瓣進入的近距離強雜波多次疊加，使得旁瓣雜波譜電平較高，目標徑向速度不很高時會落在旁瓣雜波區，對檢測不利。因此，機載高重頻PD雷達對從後半球跟進的目標探測距離較小。為了提高旁瓣雜波區的目標檢測性能，要求雷達天線的旁瓣電平很低。E-3雷達天線的旁瓣電平平均值達到了-60dB；

由於距離上的多次重疊，無論是主瓣雜波電平還是旁瓣雜波電平都比較高，如發射機的頻率穩定度不高，則導致整個雜波譜擴散，嚴重影響目標檢測。高重頻PD對發射機的頻率穩定度提出了嚴格要求；

由於距離模糊的存在，不能象低重頻PD雷達那樣在接收機前端採用STC電路抑制近距離強雜波，因此要求接收機和後續數字處理電路須有很大的動態範圍；

為了解距離模糊和消除探測盲區，必須把發射脈衝串分成不同PRF的組，每組脈衝發射後，要等到雷達作用距離最遠處的目標回波到達後才能進行頻譜分析與濾波處理，信號處理器須將遠距離回波未達到前的若干周期切除，在這些周期中的發射脈衝對信號檢測是不起作用的，稱之為填充脈衝。這些周期稱為雜波暫態時間。存在填充脈衝或雜波暫態時間是高重頻PD雷達信號處理中的一項檢測損失。

中重頻PD體制的PRF介於低重頻體制和高重頻體制之間，既存在距離模糊又存在速度模糊，同樣必須通過變PRF解距離模糊和速度模糊，並避免目標回波信號在時域被發射脈衝遮擋和在頻域被主雜波遮擋。中重頻PD體制的突出特點是對各種方向進入的目標都基本具有同樣的探測威力，優缺點是低重頻和高重頻PD體制的折中。英國曾研製的“獵迷”預警機雷達就採用中重頻PD體制。

AEW雷達測高原理

預警機承擔空中預警與指揮任務，需要測定目標的三維坐標。AEW雷達安裝在飛機上，天線的高度尺寸受到限制，在測定目標高度上比地面三坐標雷達有更多的技術難點。AEW雷達的測高方法有兩種，一種是測出目標相對載機的仰角，然後用載機慣導系統（INS）提供的導航數據計算目標的高度Ht：

其中，H是載機高度，Rt是目標距離，是目標相對載機的仰角，是載機飛行中的傾斜角，Re是考慮電磁波折射效應後的等效地球半徑，通常等於地球實際半徑的4/3倍，約為8500km。

測定目標相對仰角的方法有：

①掃描測角。

通過控制天線振子間的相位使雷達波束在仰角上掃描，用最大回波法測定目標的仰角。E-3預警機的雷達採用這種測角方法，其測角均方誤差約為俯仰波束寬度的1/10，精度不高，但當所引導的戰鬥機配備有較大探測威力（例如大於50km）的機載雷達時，這一誤差對應於戰鬥機雷達的仰角誤差在2以內，戰鬥機雷達仍能據此迅速截獲目標。

②單脈衝測角。

仰角上同時採用多個接收波束及相應接收通道，通過比較相鄰通道收到的目標回波信號幅度測定目標仰角。A-50和“獵迷”都採用單脈衝測角，其測角均方誤差約為俯仰波束寬度的1/20左右，比掃描測角提高了一倍，付出的代價是天線和接收系統都增加了複雜性。

這些測角方法的精度都依賴於雷達的仰角波束寬度，因此，在天線高度受限的情況下，採用較高的工作頻率（如E-3系列預警機的S波段）可望獲得較高的測高精度。

兩種測定目標相對仰角的方法在測試低空目標的仰角時，都會因地/海面的多徑反射干擾而失效，而低空目標又是預警機的重點探測對象，這是AEW雷達測高的主要難點。利用直射波與地/海面反射波在時延上的差異禁止反射波，可一定程度地消除多徑干擾對低空目標仰角測量的影響。

AEW雷達工作在較低頻段時，由於仰角波束寬度大而不能採用上述兩種方法較精確地測定目標仰角，此時可利用直射回波與地/海面的一次反射回波之間的距離差測定目標高度。該方法要求反射回波幅度較強，能與直射回波同樣被檢測到，這隻有在反射面是較為理想的平靜海面或平坦地面才有可能。E-2C預警機的雷達工作在UHF波段，只能採用這種方法測定目標高度，在高海情條件下基本不具備測高功能。

AEW雷達必須根據自身特點，並根據所需探測目標及其所處的雜波環境的不同，有針對性地選取工作模式。以E-3預警機的AN/APY-1/2雷達為例，它將監視空域劃分為32個扇區，每個扇區有7種工作模式可供選擇，即：脈衝都卜勒仰角不掃描工作方式、脈衝都卜勒仰角掃描工作方式、超視距工作方式、對海工作方式、無源搜尋工作方式、測試和維護工作方式、備份備用工作方式。

低空小RCS目標的檢測

AEW雷達天線一般安裝在機身的上部，由於受到機身的遮擋，在機腹下存在很大的低空探測盲區，對巡航飛彈和隱身飛機等小RCS目標也必須在較遠的距離上完成探測，為此，必須儘可能增大雷達發射信號的功率孔徑積，但受到飛機載荷的限制。天線面積的限制是顯而易見的。雷達發射機的平均功率與發射機重量、耗電基本上成線性關係，因此，飛機載荷與供電能力限制了發射機的功率水平。即使雷達的發射信號功率孔徑積足夠大，巡航飛彈和隱身飛機也可能因與雷達的相對速度較小而在頻譜上落入旁瓣雜波區而無法發現。為了彌補現有預警機對巡航飛彈和隱身飛機低空探測能力的不足，很多國家正在研製氣球載預警雷達。

AEW雷達設計難題

相對地面情報雷達和普通機載PD雷達，AEW雷達的探測空域更廣，需要同時掌握的目標批次更多，對雷達系統設計帶來很多難題：

①分辨力與測量精度要求高。從多目標分辨的角度考慮，AEW雷達的距離和角度分辨力越高越好。但是，從有效收集目標回波能量增大探測距離的角度考慮，距離解析度不能小於目標的距離向尺寸與波束駐留時間內目標可能移動的距離之和。經論證，對常規軍事目標，AEW雷達的距離解析度一般選為50~100m；角度分辨力受到天線尺寸的嚴格限制，而且對於方位向機械掃描天線，方位波束寬度太小不利於目標回波能量的收集，影響探測距離。折中需要與可能，AEW雷達的方位波束寬度約為1~3，俯仰波束寬度約為5~10。

②數據率要求高。雖然E-2和E-3系列預警機的雷達天線都象地面情報雷達一樣，採用6轉/分鐘的方位向掃描工作方式，數據率為6次/分鐘，但從監視和引導現代高機動性戰鬥機作戰的角度考慮，數據率最好是12~15次/分鐘，這一要求只有將來AEW雷達採用有源相控陣天線時才能達到。

③數據處理與顯控更加複雜。AEW雷達的數據處理系統不僅要象地面警戒雷達一樣完成目標位置參數計算、目標航跡關聯和與二次雷達的信息融合等任務，還要接受電子偵察分系統與通信偵察分系統截獲的情報，完成目標屬性的分類和編目，並根據預先掌握的敵我雙方武器系統的性能參數和制定的戰術方案，實時引導我機遂行攔截或攻擊。雖然單純從當前計算機的處理能力來看，達到很大的數據處理容量和很快的數據速度都不是問題，但預警機的工作模式繁多，每個操縱員的能力有限，而預警機的載荷又決定了不可能設定太多的顯控席位，使得預警機能夠跟蹤和引導的目標批次受到限制。

AEW雷達的不足

相對地面警戒引導雷達和普通機載PD雷達，AEW雷達的目標自動檢測與恆虛警率（CFAR）處理難度更大。主要原因有三個方面：首先，AEW雷達具有多種工作模式，必須針對每種工作模式設計不同的CFAR處理方法；其次，AEW雷達覆蓋空域廣，雷達時刻處於運動狀態，使得地/海雜波的動態範圍很大，統計特性變化快且難以準確建模；第三，AEW雷達需要同時掌握的目標批次多，CFAR處理需要考慮數目不定的多目標干擾。

AEW雷達的地面運動目標濾除

在交通發達地域（例如城市和高速公路），地面存在大量RCS較大的運動目標，如汽車、火車等，其速度可高達40~50米/秒，對存在速度模糊的中、低重頻AEW雷達，這些地面運動目標形成的假目標數量可達成千上萬，從而使數據處理器無法對真實目標跟蹤形成航跡，如果不採取措施濾除地面運動目標，中、低重頻AEW雷達的對地觀測性能將大受影響。

AEW雷達的抗干擾措施

鑒於預警機在對空對海監視雷達網中的重要地位，AEW雷達必須具備很強的抗干擾能力，才能在現代電子戰條件下保持遂行作戰任務。雷達的抗干擾能力包括兩個方面：一是雷達本身的發射功率強度與分辨力水平；二是雷達具備的抗干擾技術措施。

AEW雷達從探測能力要求出發，通常具有很大的發射功率電平，E-3預警機雷達發射機的峰值功率達到兆瓦級，這是提高抗干擾能力的有利基礎；

AEW雷達採用PD體制，具有普通脈衝雷達所沒有的高都卜勒頻率分辨力，不僅能夠濾除目標信號譜線所在濾波器頻寬以外的噪聲和有源干擾，還能夠濾除運動速度上有差異的消極干擾（如箔條、角反射體等）；

AEW雷達不僅從減小地/海雜波的要求出發，在設計上使用了較低或超低副瓣天線，而且象地面/艦載情報雷達一樣，具備脈間和脈組頻率捷變能力，使其具備很強的抗有源干擾的能力；

為了對抗應答式欺騙干擾，AEW雷達採取了重頻跳變和旁瓣消隱技術。重頻跳變是AEW雷達為了解距離和速度模糊必須具備的。AEW雷達為了抑制從旁瓣進入的分立強雜波，增設了一個低增益全向輔助天線和一個輔助接收通道，這也使AEW雷達兼有了抑制從旁瓣進入的應答式欺騙干擾的能力；

反輻射飛彈的導引頭也是以接收雷達的旁瓣輻射來截獲雷達，並且要鎖定在雷達的載頻和重頻上。因此，AEW雷達採用的超低副瓣、捷變頻和重頻跳變也都是抗反輻射飛彈的措施。

發展趨勢

機載預警雷達的發展趨勢

1.未來的高技術戰爭迫切需要AEW雷達提高三個方面的性能：一是增大探測威力以實現對RCS不斷減縮的隱身飛行器和艦船的遠距離探測；二是提高對大批量、高機動性目標的搜尋監視和跟蹤引導能力；三是提高自適應抗干擾能力。目前成熟預警機的AEW雷達均採用機械掃描天線，限制了上述三項性能的不斷提高，新一代AEW雷達迫切需要採用有源相控陣天線以及在此基礎上的空時自適應雜波和有源干擾抑制技術。

AEW雷達採用有源相控陣天線的優點有：

1.提高探測威力。有源相控陣雷達的發射源不是集中在一個大功率發射機，而是分散到很多個發射/接收組件（簡稱T/R組件）。T/R組件是一種半導體集成混合電路，包含了微波功率放大器、高頻接收機、收發開關、移相器和衰減器等器件。每個T/R組件與天線的一個或一組單元振子相連線，並安裝在天線陣面的後面。在天線孔徑大小相同的條件下，相對於集中式大功率發射機及高頻接收機的普通面天線和無源相控陣天線，有源相控陣天線由於饋線傳輸損耗更小，可使雷達系統的總功率增大2.5~4倍。不僅如此，有源相控陣天線還可通過靈活控制波束掃描，對重點區域降低掃描速率來增強探測威力。將來還可以採用空時自適應信號處理技術，進一步改善AEW雷達的雜波和有源干擾抑制能力；

2.提高對大批量、高機動性目標的搜尋監視和跟蹤引導能力。象地面情報雷達一樣，AEW雷達的機械掃描天線也只能以固定的速率（如6轉/分鐘）對360空域順序掃描，對目標航跡的跟蹤採用邊掃描邊跟蹤（TWS）方法。由於受到雷達探測威力的限制，由天線轉速決定的雷達數據率不可能很高，因此容易丟失機動性大的目標，並在航線交叉時產生錯批。相控陣天線可在微秒級時間內改變波束指向，對目標航跡的跟蹤採用搜尋加跟蹤（TAS）方法，在發現第一個目標點跡後可以很快控制波束回掃，以對目標進行確認並形成航跡，這不僅保證了對機動目標的跟蹤保持能力，而且提高了航跡跟蹤的精度；

3.提高可靠性。有源相控陣天線一般採用固態模組，沒有高溫發射陰極，也不需要高壓供電系統，因此具有很長的工作壽命和很高的可靠性。T/R組件的平均無故障工作時間（MTBF）達到一萬小時以上。不僅如此，有源相控陣天線的總體性能對少量T/R組件損壞不敏感；

4.擴展功能。有源相控陣天線快速、靈活的波束掃描方式，使得AEW雷達可以採用多模式同時工作，進一步擴展其功能，如合成孔徑雷達（SAR）成像及地面動目標指示（GMTI）。

AEW雷達採用有源相控陣天線遇到的問題：

預警機要求360環視掃描，而平面相控陣天線掃描角不宜超過60，超過這一範圍的天線方向圖將發生嚴重畸變，因此，覆蓋360至少需要3個平面陣，這不僅增加了系統的複雜性和成本，而且使系統集成成為一個難題。另一方面，各陣面之間串聯時分工作就能滿足雷達系統的數據率要求，當一個陣面工作時，其它陣面處於等待狀態，陣面利用率低，但也為雷達多模式同時工作提供了可能；

①AEW雷達要求天線具有很低的旁瓣電平。普通面天線在製造成功後，如無意外損壞，保持低旁瓣電平性能是不成問題的。但有源相控陣要保持穩定的低旁瓣電平性能，主要由T/R組件組成的所有發射和接收通道之間的幅度和相位關係必須保持高可靠性、穩定性和一致性，因此必須有通道之間的幅相測試與自動校正設備，增加了系統設計的複雜性和難度；

②與普通面天線相比大大提高了系統成本。按目前的價格水平，採用有源相控陣天線的雷達，其天線成本約占整個雷達的80%。主要是因為有源相控陣一個陣面就要使用幾百到幾千個單價上千美元的T/R組件，雷達的工作頻率越高需要的T/R組件越多。AEW雷達一般需要3~4個陣面，僅天線一項的成本就可能高達上千萬美元。不過，目前T/R組件的製造技術正在不斷進步，據預測今後10年內單價有望下降到100美元左右，緩解有源相控陣天線的高成本問題。

③地面固定平台雷達的地雜波和干擾信號不存在空時二維耦合。雜波雖然全方位存在，但頻譜集中在零頻率附近。干擾信號的頻譜雖然全頻段存在，但來自特定的方向。對兩者的處理可互不相干，雜波抑制用頻率濾波，有源干擾抑制用空域濾波。AEW雷達由於平台的運動，其雜波和干擾不僅在頻率和空域都得到展寬，而且相互耦合。因此，AEW雷達的雜波和干擾的最佳抑制濾波器，一定是一個空時二維聯合濾波器，而且必須自適應地調整其參數，以實現與不斷變化的雜波和干擾特性的最佳匹配。單純的頻域濾波和空域濾波都無法達到最佳的雜波和干擾抑制性能。

空時自適應處理（STAP）的任務，就是通過自適應調整有源相控陣天線各個陣元對應的權值，實現雜波和干擾的最佳抑制。理論研究表明，STAP不僅比常規自適應MTD在平均意義上提高6~10dB的雜波抑制能力，而且還能自適應地抑制來自不同方向的有源干擾，並對天線陣元之間的幅相誤差進行一定程度的自動補償，降低天線系統的設計難度。

STAP技術用於AEW雷達遇到的難點主要有：

最優空時二維自適應濾波器涉及維數很大的復矩陣求逆運算，現有的硬體水平無法完成實時處理，必須降維，設計次優的空時二維自適應濾波器，在硬體水平和處理性能上取得折衷；

降維後的部分自適應處理對陣元誤差和通道不一致性比較敏感，這些誤差因素如果未能在系統設計時得到較好的解決，將使雜波和干擾抑制性能大大下降；

非正側面陣的STAP處理方法遠比正側面陣複雜，其理論還不夠成熟；

最優空時自適應處理在原理上可以實現雜波和有源干擾的同時抑制，但降維處理器就不一定能有效兼容。

合成孔徑雷達（SAR）成像技術在AEW雷達中的套用：

AEW雷達用於空中和海上的運動目標搜尋時，必須通過天線波束掃描實現全方位覆蓋，而SAR要求天線波束固定指向某個方向，對機械掃描天線來說兩者不可兼得，但有源相控陣天線的各個陣面之間分時工作就能滿足雷達系統的數據率要求，每個陣面都有足夠的閒置時間用於SAR模式對地觀測。未來戰爭是空地一體化的立體戰爭，要求陸海空有統一的指揮控制中心，因此，SAR成像技術用於AEW雷達具有重大的軍事意義。

SAR成像技術用於AEW雷達的主要難點：

SAR成像必須使用寬頻高分辨信號，信號頻寬比PD體制大10倍以上，PRF也必須精心設計。因此，將SAR成像技術用於AEW雷達意味著增加一套發射、接收及成像處理系統。兩種工作模式進行轉換時，雷達的發射系統和接收及成像處理系統都必須作相應轉換。SAR成像需要的合成孔徑時間較長，在此期間還需要兼顧PD工作模式，系統實現的難度較大；

AEW雷達用於遠程預警時天線波束的俯仰角一般在6範圍內就足夠了，而SAR成像模式的工作距離較近。為了保證SAR對地觀測的視野，AEW雷達的天線不能安裝在載機的機腹上方，以免受機身和機翼遮擋。

AEW雷達的研究和發展現狀

國際：

美國一方面不斷對E-2C和E-3預警機的雷達進行改進，主要是加強對隱身目標的探測能力，爭取使這兩種預警機能服役到2020年以後。另一方面，美國於2001年啟動了MC2A（Multi-Sensor Command and Control Aircraft__多感測器指揮和控制飛機）的研製計畫，為期10年，耗資100億美元。MC2A的雷達將大量採用包括固態有源相控陣、STAP雜波和干擾抑制、SAR成像及地面動目標指示（GMTI）等在內的新技術，並注重雷達情報與紅外、可見光等其它感測器情報的融合。俄羅斯、以色列、瑞典等國都在對已有的AEW雷達進行改進。

國內：

我國國土遼闊，防空預警任務重，對預警機的需求量很大，2000年前曾計畫引進以色列的Phalcon預警機並加以改造，受到美國的百般阻撓而沒有成功，目前正在實施自己的預警機研製計畫。

“先進鷹眼”

洛·馬公司將生產4部“先進鷹眼”機載預警雷達

據美國《洛馬公司網站》2010年3月4日報導，洛克希德·馬丁公司從諾斯羅普·格魯門公司航宇系統分部獲得了價值1.718億美元的小批量初始生產契約，用於生產4部AN/APY-9機載預警(AEW)雷達系統及相關配件。這些雷達將裝備美國海軍的新型E-2D“先進鷹眼”(Advanced Hawkeye)飛機。

洛·馬公司雷達系統業務副總裁兼總經理Carl Bannar表示，“美國海軍及盟軍在沿海地區作戰時，APY-9雷達將提供針對空中和巡航飛彈目標的卓越探測和跟蹤能力，該雷達將AEW能力提升了兩代。”

AN/APY-9雷達由洛·馬公司設計並研製，採用高功率固態發射機(比前代產品作用距離更遠)和數字式接收機(增加靈敏度)。UHF波段雷達可以在更遠的距離“看到”更小的目標，特別是在沿海地區和陸地上。其電掃陣列提供連續的360°覆蓋範圍。雷達提供一項新增功能，即操作員可以將雷達“聚焦”在所選區域。

兩部工程研製樣機和4部預生產型雷達正用於飛行和性能測試。過去幾個月中，海軍/工業部門綜合測試團隊已經對雷達進行了超過230次的試飛，在水上、臨近陸地和陸地上都進行了相關操作。任務系統以及與雷達相關測試的進度都比預定計畫提前。

洛·馬公司AEW雷達項目管理主管Doug Reep博士表示，“我們對雷達探測性能非常滿意，軟體升級正按計畫進行，雷達使用每個版本的軟體都能夠提供改進的可靠性和性能。我們對滿足2012財年第一季度開始的初始作戰測試與評估的需求很有信心。”

美國空軍計畫採購75架E-2D，全部裝備洛·馬公司生產的AN/APY-9雷達。過去40年間，洛·馬公司已經生產了幾代預警雷達。該公司生產的AN/APS-145機載雷達裝備現役的E-2C“鷹眼”和“鷹眼”2000飛機。