目前陸基中段導(dǎo)彈防御(GMD)系統(tǒng)的核心雷達(dá)基礎(chǔ)設(shè)施由四部大型相控陣?yán)走_(dá)組成。

它們分別是，在北加利福尼亞比爾空軍基地的升級(jí)后的“鋪路爪”，在格陵蘭修黎的升級(jí)后的彈道導(dǎo)彈預(yù)警系統(tǒng)(Ballistic Missile Early Warning System, BMEWS)雷達(dá)，在英國(guó)菲林戴爾的升級(jí)后的彈道導(dǎo)彈預(yù)警系統(tǒng)雷達(dá)，以及在謝米亞島的丹麥眼鏡蛇雷達(dá)。

科德角的鋪路爪雷達(dá)探測(cè)范圍

還有兩部在阿拉斯加科利爾和馬薩諸塞州科德角的鋪路爪雷達(dá)，預(yù)計(jì)將分別在2017年和2018年升級(jí)并納入到GMD系統(tǒng)中，這將使GMD系統(tǒng)核心雷達(dá)總數(shù)達(dá)到六部。

這些大型高功率相控陣?yán)走_(dá)能夠在幾千公里范圍內(nèi)追蹤導(dǎo)彈和彈頭。它們最初不是為彈道導(dǎo)彈防御(主要是彈道導(dǎo)彈預(yù)警)的目的而建造的，因此必須進(jìn)行升級(jí)以便并入GMD系統(tǒng)，盡管它們也保留了原來(lái)的作戰(zhàn)使命。

比爾空軍基地的升級(jí)后的UEWR

這五部鋪路爪和彈道導(dǎo)彈預(yù)警系統(tǒng)雷達(dá)基本上使用了相同的技術(shù)(如T/R模塊)，除了彈道導(dǎo)彈預(yù)警系統(tǒng)雷達(dá)稍大稍強(qiáng)之外，兩種類型的雷達(dá)幾乎是相同的。這些雷達(dá)升級(jí)和并入GMD系統(tǒng)后，被稱為改進(jìn)型預(yù)警雷達(dá)(UEWR)，并被命名為 AN/FPS-132。

a. 200MHz帶寬僅在雷達(dá)法線±22°內(nèi)
b. 根據(jù)鋪路爪的探測(cè)距離折算 

菲林戴爾改進(jìn)型預(yù)警雷達(dá)(UEWR)在英國(guó)皇家空軍站菲林戴爾。改進(jìn)型預(yù)警雷達(dá)構(gòu)成了BMD傳感器基礎(chǔ)設(shè)施的核心，用于跟蹤導(dǎo)彈，但沒有足夠的分辨率來(lái)提供識(shí)別能力。

鋪路爪和彈道導(dǎo)彈預(yù)警系統(tǒng)雷達(dá)

鋪設(shè)爪和彈道導(dǎo)彈預(yù)警系統(tǒng)雷達(dá)是大型固定地基雷達(dá)。圓形鋪路爪和彈道導(dǎo)彈預(yù)警系統(tǒng)天線陣面的直徑分別為22.1m和25.6m。

這些雷達(dá)中大多數(shù)都有兩個(gè)天線陣面，每個(gè)都覆蓋120°方位角，總共覆蓋240°方位角。然而，菲林戴爾的雷達(dá)有三個(gè)天線陣面，能夠充分覆蓋360°方位角。每個(gè)雷達(dá)陣面垂直向后傾斜20°，能覆蓋3°到85°的俯仰角。 

鋪路爪和彈道導(dǎo)彈預(yù)警系統(tǒng)雷達(dá)都工作在雷達(dá)頻譜的超高頻波段，頻率介于420MHz至450MHz之間。該頻率對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)為0.71m到0.68m。鋪路爪雷達(dá)波束寬度約為2.2°，發(fā)射增益為37.92dB = 6194.75。有些稍大的彈道導(dǎo)彈預(yù)警系統(tǒng)雷達(dá)波束寬度約為2.0°。

鋪路爪的每個(gè)陣面都有1792個(gè)有源發(fā)射/接收(T/R)單元和885個(gè)無(wú)源單元，每個(gè)T/R單元都由一個(gè)單一的T/R模塊驅(qū)動(dòng)。每個(gè)有源T/R單元的峰值功率為330W~340W，每個(gè)陣面的峰值功率約582kW，對(duì)應(yīng)25%占空比則最大平均功率為每個(gè)陣面約145kW。

最初建立時(shí)鋪路爪雷達(dá)在搜索模式下帶寬100kHz，跟蹤模式下帶寬1.0 MHz，但這么小的帶寬不具備有意義的識(shí)別能力。其最大脈寬為16μs。

這兩個(gè)彈道導(dǎo)彈預(yù)警系統(tǒng)改進(jìn)型預(yù)警雷達(dá)的每個(gè)陣面都有2560個(gè)有源T/R單元和1024無(wú)源單元，能夠產(chǎn)生850kW的峰值功率和255kW的平均功率，對(duì)應(yīng)30%占空比。

最初建立時(shí)這些雷達(dá)的搜索帶寬從300kHz(菲林戴爾)到600kHz(修黎)，跟蹤帶寬分別為5.0MHz和10.0MHz，但對(duì)識(shí)別來(lái)說(shuō)該帶寬仍然太小。像鋪路爪一樣，彈道導(dǎo)彈預(yù)警系統(tǒng)雷達(dá)的最大脈寬也是16μs。

鋪路爪原始技術(shù)參數(shù)表明該雷達(dá)用一個(gè)16μs脈沖對(duì)10㎡雷達(dá)散射截面的目標(biāo)(如末級(jí)火箭助推級(jí))在信噪比S/N = 17.7dB = 58.9情況下法線方向能獲得5550km的探測(cè)距離。然而由于地球的曲率的原因，很少有對(duì)彈道導(dǎo)彈目標(biāo)探測(cè)或跟蹤距離大于4500km的情況。對(duì)彈頭大小的目標(biāo)(約0.2㎡)，在S/N = 20時(shí)鋪路爪的最大探測(cè)距離約為2700km。更大的彈道導(dǎo)彈預(yù)警系統(tǒng)雷達(dá)探測(cè)距離比前者大27%左右，大約是3400km。

改進(jìn)型預(yù)警雷達(dá)(UEWR)

如上所述, 鋪路爪和彈道導(dǎo)彈預(yù)警系統(tǒng)預(yù)警雷達(dá)需要升級(jí)以便納入GMD系統(tǒng)。據(jù)報(bào)道，這些升級(jí)措施重新利用了現(xiàn)有雷達(dá)站點(diǎn)上大約80%的設(shè)備。除了它們新的導(dǎo)彈防御作用之外，改進(jìn)型預(yù)警雷達(dá)還繼續(xù)執(zhí)行它們?cè)械膹椀缹?dǎo)彈預(yù)警任務(wù)，并且仍然是美國(guó)外層空間監(jiān)視系統(tǒng)的一部分。

根據(jù)五角大樓的數(shù)據(jù)，這些雷達(dá)必須進(jìn)行升級(jí)，因?yàn)樵谒鼈兊脑寂渲弥校?/span>“這些雷達(dá)可以探測(cè)和開發(fā)與導(dǎo)彈發(fā)射有關(guān)的物體的近似撞擊位置數(shù)據(jù)，如導(dǎo)彈末級(jí)。這一信息不足以供彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)使用，原因有兩個(gè)：它在返回到搜索模式之前沒有跟蹤每枚導(dǎo)彈足夠長(zhǎng)的時(shí)間，而且它不能預(yù)測(cè)足夠精確的彈道參數(shù)以實(shí)施攔截?！?/span>

升級(jí)的目的

使雷達(dá)能夠在更大范圍內(nèi)探測(cè)彈頭大小的物體，提高雷達(dá)跟蹤數(shù)據(jù)的精度以便能夠更早地發(fā)射攔截器。升級(jí)的目的還在于提高雷達(dá)區(qū)分有威脅性和無(wú)威脅性物體的能力，并提供與國(guó)家導(dǎo)彈防御指揮系統(tǒng)的實(shí)時(shí)通信。一份草擬的鋪路爪環(huán)境影響報(bào)告闡明了要替換哪些設(shè)備。

“硬件修改包括更換現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)、圖形顯示器、通信設(shè)備和雷達(dá)接收機(jī)/激勵(lì)器來(lái)執(zhí)行NMD任務(wù)(即對(duì)發(fā)射用于攻擊美國(guó)的彈道導(dǎo)彈進(jìn)行識(shí)別和精確跟蹤)。

預(yù)警雷達(dá)軟件將被改寫，以納入NMD的功能, 并允許對(duì)地平線附近的小目標(biāo)進(jìn)行采集、跟蹤和分類。改進(jìn)型預(yù)警系統(tǒng)將能夠搜索不同類型的導(dǎo)彈，區(qū)分?jǐn)撤侥繕?biāo)(如彈頭)和其它物體，并利用改進(jìn)的通信系統(tǒng)向其它NMD單元提供這些數(shù)據(jù)?！?nbsp;

盡管有這些變化, “改進(jìn)型預(yù)警雷達(dá)的輻射峰值功率和平均功率、雷達(dá)天線模式和工作頻段跟目前狀態(tài)相比將保持不變。”具體地說(shuō)，增加的瞬時(shí)帶寬仍在雷達(dá)分配的超高頻帶寬(420 MHz~450MHz)之內(nèi)，因此不需要分配額外的頻率。

通過這些升級(jí)實(shí)現(xiàn)的雷達(dá)靈敏度信號(hào)和處理能力的提高，預(yù)計(jì)將增加探測(cè)距離并提高跟蹤能力，從而使改進(jìn)型預(yù)警雷達(dá)能夠用于引導(dǎo)攔截器攻擊目標(biāo)。與原有的預(yù)警雷達(dá)相比，這些變化反映在改進(jìn)型預(yù)警雷達(dá)的采集和跟蹤要求上。

最初預(yù)警雷達(dá)的采集要求是“使用中等概率的自動(dòng)監(jiān)視在遠(yuǎn)距離捕獲坦克大小的目標(biāo)”，而對(duì)于 改進(jìn)型預(yù)警雷達(dá)的要求是“使用BMC3提供的高概率搜索提示在遠(yuǎn)距離捕獲房車大小的目標(biāo)”。(BMC3，Battle Management Command Control and Communications，戰(zhàn)斗管理指揮控制和通信的縮寫)

對(duì)原有的預(yù)警雷達(dá)任務(wù)的跟蹤要求是，“提供足夠的準(zhǔn)確性以支持ITW/AA警告和評(píng)估要求”。(ITW/AA，Integrated Threat Warning and Attack Assessment，集成的威脅警告和攻擊評(píng)估.)對(duì)改進(jìn)型預(yù)警雷達(dá)任務(wù)的要求也增加了，它必須“通過明顯提高準(zhǔn)確性和報(bào)告概率的方式提供軌跡，以支持?jǐn)r截器任務(wù)確認(rèn)和發(fā)射”。

改進(jìn)型預(yù)警雷達(dá)和識(shí)別

對(duì)應(yīng)150m、30m和15m的最佳可能距離分辨率，原有的預(yù)警雷達(dá)跟蹤帶寬分別為1MHz(三部鋪路爪)、5MHz(菲林戴爾)和 10MHz(修黎)。據(jù)報(bào)道，改進(jìn)型預(yù)警雷達(dá)中新的接收機(jī)/激勵(lì)器在頻率范圍不變的條件下增加了瞬時(shí)帶寬。因此，對(duì)應(yīng)于最佳可能距離分辨率分別為15 m和5m，改進(jìn)型預(yù)警雷達(dá)的瞬時(shí)帶寬可能在10MHz和30MHz之間。

該分辨率比彈頭大，而且大到無(wú)法讓原有的預(yù)警雷達(dá)具備遠(yuǎn)超其將目標(biāo)歸類為潛在威脅或不具威脅的識(shí)別能力。改進(jìn)后的能力仍然不能支持識(shí)別，這反映在對(duì)原有的和升級(jí)的雷達(dá)的分類識(shí)別需求當(dāng)中。

對(duì)原有的預(yù)警雷達(dá)的要求是“辨認(rèn)房車大小的目標(biāo)”, 而對(duì)改進(jìn)型預(yù)警雷達(dá)的要求則是“在電離層干擾環(huán)境下以非常高的正確分類概率和非常低的錯(cuò)誤分類概率辨認(rèn)似房車目標(biāo)”。雖然對(duì)改進(jìn)型預(yù)警雷達(dá)的這種分類要求可能給人的印象是，這些雷達(dá)有能力進(jìn)行有意義的識(shí)別，但它實(shí)際上只反映了一項(xiàng)要求，即能夠?yàn)V除不具威脅性的小碎片。

在2004年由政府問責(zé)制辦公室對(duì)前兩部將要納入GMD系統(tǒng)的雷達(dá)描述中，改進(jìn)型預(yù)警雷達(dá)的識(shí)別能力有限是很明顯的：

“無(wú)論是丹麥眼鏡蛇雷達(dá)或比爾空軍基地的改進(jìn)型預(yù)警雷達(dá)都不能實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的識(shí)別，這是一個(gè)只能由X波段雷達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)的功能。某種程度上，這兩種雷達(dá)將利用通用‘目標(biāo)分類’軟件，使它們能夠?qū)⒛繕?biāo)歸類為有威脅性或者無(wú)威脅性。例如，碎片將被歸類為無(wú)威脅性的，但像巴士和誘餌這樣的目標(biāo)將被歸類為有威脅性的?！?/span>

根據(jù)MDA的傳感器程序總監(jiān)蒂姆·麥克凱格稱，這些雷達(dá)只能“把目標(biāo)分為再入飛行器、坦克或殘骸”。他接著說(shuō)，“它們只能將目標(biāo)對(duì)象分成兩類”。