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2021年10月31日 目 錄 一、 概況 二、 功能組成 三、 技術性能 四、 掛載平臺 五、 發(fā)展規(guī)劃 六、 AN/MPQ-53與AN/MPQ-65的區(qū)別 概況AN/MPQ-53相控陣雷達通過對陣元信號相位的控制，進行波束的調(diào)度和時間、能量資源分配，實現(xiàn)重點目標的快速發(fā)現(xiàn)和高數(shù)據(jù)率跟蹤，并引導導彈對空間目標進行打擊。 AN/MPQ-53 C波段多功能相控陣雷達系統(tǒng)負責搜索、探測、跟蹤和識別潛在威脅，以及愛國者導彈制導和ECCM功能。AN/MPQ-53 由 MSQ-104 控制站通過電纜連接進行遠程控制。該雷達系統(tǒng)能夠跟蹤多達 100 個目標，并可提供多達 9 枚導彈的導彈制導數(shù)據(jù)，雷達系統(tǒng)的射程超過100公里。 MPQ-53 雷達裝置沒有移動部件，因此很難被干擾。在 PAC-3 計劃下，該雷達裝置已升級。升級后的 MPQ-53 雷達裝置能夠跟蹤和打擊大量目標，而基線功能可以得到增強，以更好地應對機動彈道導彈、隱形巡航導彈和飛機等新興威脅。  圖1 AN/MPQ-53雷達裝置的詳細視圖 功能組成相控陣雷達主要通過對陣元信號相位的控制，對重點目標和監(jiān)視區(qū)域由數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)任務執(zhí)行情況控制波束的調(diào)度和時間、能量資源分配，實現(xiàn)重點目標的快速發(fā)現(xiàn)和高數(shù)據(jù)率跟蹤，完成對空間目標的波束掃描。美國的AN/MPQ-53相控陣雷達主天線陣直徑為2.44m，共有5161個輻射陣元，可進行32種天線方向圖轉換，轉換時間為100ms。TVM天線陣直徑為0.5334m，共有253個輻射陣元。副瓣對消天線陣共有5 個，每個陣面有 51個輻射陣元。敵我識別天線陣工作在 L波段，有 20 個輻射陣元。雷達的作用范圍從3 至 170 千米，以分時方式執(zhí)行其監(jiān)視、跟蹤、制導和電子保護措施（EPM）功能，通過使用系統(tǒng)的計算機生成持續(xù)數(shù)毫秒的動作周期。其雷達波束針對長距離、短距離、地平線和雜波、制導和電子保護措施（EPM）功能在功率、波形和物理尺寸方面量身定制。每個功能的數(shù)據(jù)速率也可以獨立選擇，以提供 54 種不同的操作模式，例如，與低空彈出目標的水平搜索相比，遠程搜索可以在更長的時間段內(nèi)進行。沒有任何功能需要任何給定的時間間隔，因此在任何時間都允許隨機序列的雷達動作，大大增加了攻擊者的電子對抗措施（ECM）問題。搜索扇區(qū)為 90°，跟蹤能力為120°。  圖2 AN/MPQ-53雷達 AN/MPQ-53相控陣雷達的信號處理器在監(jiān)視目標時，可存儲目標信號和副瓣消隱通道的信號，以便進行流水線式處理；在搜索時可進行副瓣消隱、恒虛警檢測、距離計算，以及按時分割技術以便為武器控制計算機做出格式編排；在截獲跟蹤時，能在指定的距離－角度窗口用脈沖計數(shù)器完成目標截獲并轉入跟蹤；在中制導段，對取出的導彈坐標數(shù)據(jù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)進行采樣和格式編排，然后提供給武器計算機；在 TVM 段，照射脈沖串的積累和選通結果經(jīng)快速傅立葉變換處理和格式編排，再提供給武器計算機使用。 AN/MPQ 的指揮控制車是整個武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)控制中心，由武器控制計算機、人/機接口及各種數(shù)據(jù)和通信終端組成。作戰(zhàn)控制中心通過兩組程序控制武器系統(tǒng)的全部作戰(zhàn)過程：第一組程序使系統(tǒng)進入準備狀態(tài)，第二組程序控制整個交戰(zhàn)過程。 愛國者雷達 AN/MPQ-53屬于導彈控制雷達，是頻率捷變多功能 G/H 波段雷達組，執(zhí)行監(jiān)視，敵我識別（IFF），跟蹤和指導，以及電子對抗措施 (ECM) 功能，包含在愛國者戰(zhàn)術防空導彈系統(tǒng)中。天線單元具有用于目標檢測和跟蹤、導彈制導和敵我識別（IFF）功能的單獨陣列。這些任務中的最后一項由 AN/TPX-46(V)7 詢問器執(zhí)行，使用與天線單元上的主圓形搜索和跟蹤陣列相鄰的補充陣列。其他補充陣列用于旁瓣消除和導彈制導信號接收。  圖3 AN/MPQ-53雷達 技術性能“愛國者”的導彈制導雷達是 LPI 雷達（低概率截獲雷達）的一種，使所發(fā)射的信號功率不使被對方的被動雷達接收機所接收，達到安全工作的目的。 AN/MPQ-53 雷達為了完成搜索、跟蹤和制導的功能，設計時需要考慮的技術指標主要有：
掛載平臺愛國者反導導彈系統(tǒng)是美國全天候、大空域、多通道地空導彈武器系統(tǒng)，用于區(qū)域防空和要地防空，可以攔截各種高性能飛機、空對地導彈、戰(zhàn)術彈道導彈和巡航導彈等軍事目標，在愛國者原型的基礎上先后發(fā)展了 3 種改進型：PAC-I、PAC-II、PAC-III。該系統(tǒng)已在某些地區(qū)加以部署，嚴重影響導彈武器系統(tǒng)的突防能力。愛國者系統(tǒng)的核心是采用 AN/MPQ-53多功能相控陣雷達，能同時掌握100多批目標和制導 8 枚導彈攻擊 3～5 個目標，整個系統(tǒng)可用 C-141 型運輸機和重型直升機空運，既適于野戰(zhàn)防空，又適于要地防空。該武器系統(tǒng)具有三大特點：一是采用多功能相控陣雷達，僅一部雷達就可完成搜索、跟蹤和制導的全部功能；二是采用了 TVM 制導體制，提高了制導精度和抗干擾能力，大大減少了彈上設備；三是自動化程度高，采用自動操作與人工操作相結合，1 個火力單元只需 1 名指揮官和 2 名操作手。  圖4 AN/MPQ-53雷達 發(fā)展規(guī)劃陸軍正在計劃升級愛國者系統(tǒng)的雷達組件，包括一個新的數(shù)字處理器，以取代自該系統(tǒng)推出以來使用的處理器。2017 年，愛國者將獲得一種新的有源電子掃描陣列(AESA) 雷達，該雷達具有更大的范圍和更清晰的識別能力。基于氮化鎵(GaN) 的主有源電子掃描陣列尺寸為 9 英尺 × 13 英尺（2.7 m × 4.0 m），是當前天線的螺栓固定式替換天線，面向主要威脅；新的后面板陣列是主陣列的四分之一大小，讓系統(tǒng)可以看到后面和側面，提供 360 度覆蓋?；诘売性措娮訏呙桕嚵欣走_的維護成本也降低了 50%?；诘夑嚵胁皇峭ㄟ^多個鏡頭照射單個發(fā)射器，而是使用許多較小的發(fā)射器，每個發(fā)射器都有自己的控制，增加了靈活性并允許它即使在某些發(fā)射器不工作的情況下也能工作。 2017 年 10 月，陸軍宣布雷神公司的近層防空導彈防御系統(tǒng) (LTAMDS) 雷達被選為愛國者系統(tǒng)的新型雷達。與以前的雷達一次只能觀察一部分天空主要是為了探測彈道導彈不同，近層防空導彈防御系統(tǒng)具有 360 度覆蓋范圍，可以探測低空飛行和機動無人機和巡航導彈。該設計有一個大型主陣列，兩側是兩個較小的陣列，主面板仍然專注于高空威脅，而側面板的尺寸是之前雷達組的一半，功率是之前雷達組的兩倍，能夠檢測來自相當?shù)木嚯x。雷神公司獲得了一份價值 3.83 億美元的合同，用于建造 2022 年投入使用的前六個雷達。  圖5 AN/MPQ-53雷達 AN/MPQ-53與AN/MPQ-65的區(qū)別AN/MPQ-53/65 雷達組是一種無源電子掃描陣列雷達，配備敵我識別（IFF）、電子對抗 (ECCM) 和導彈跟蹤(TVM) 制導子系統(tǒng)。AN/MPQ-53 雷達組支持 PAC-2 單元，而 AN/MPQ-65 雷達組支持 PAC-2 和 PAC-3 單元。這兩種雷達的主要區(qū)別是增加了第二個行波管(TWT)，它使AN/MPQ?65 雷達增強了搜索、探測和跟蹤能力。雷達天線陣列由 5,000 多個元件組成，這些元件每秒“偏轉”雷達波束多次。雷達天線陣列還包含一個敵我識別（IFF） 詢問器子系統(tǒng)、一個導彈跟蹤(TVM)陣列和至少一個“旁瓣消除器”（SLC），這是一個旨在減少可能影響雷達的干擾的小型陣列。愛國者的雷達有點不尋常，因為它是一個“檢測到殺傷”系統(tǒng)，這意味著一個單位執(zhí)行所有搜索、識別、跟蹤和交戰(zhàn)功能。這與大多數(shù) SAM 系統(tǒng)形成對比，在大多數(shù) SAM 系統(tǒng)中，需要多個不同的雷達來執(zhí)行檢測和打擊目標所需的所有功能。  圖6 AN/MPQ-53雷達 與移動碟形天線相比，愛國者平面相控陣雷達產(chǎn)生的波束相對較窄且高度靈活。這一特性使雷達能夠探測彈道導彈等小型、快速目標，或隱身飛機或巡航導彈等低雷達截面目標。愛國者雷達的強大功能和敏捷性也對反措施具有很強的抵抗力，包括電子對抗措施（ECM）、雷達干擾和雷達告警接收器（RWR）設備的使用。愛國者雷達能夠快速改變頻率以抵抗干擾。  圖7 荷蘭愛國者部隊的AN/MSQ-104車輛 AN/MSQ-104 交戰(zhàn)控制站 (ECS) 是愛國者發(fā)射連的神經(jīng)中樞，每臺耗資約 600 萬美元。交戰(zhàn)控制站包括一個安裝在M927 5 噸貨車貨車或輕型中型戰(zhàn)術車輛(LMTV) 貨車貨車上的掩體。交戰(zhàn)控制站的主要子組件是武器控制計算機 (WCC)、數(shù)據(jù)鏈路終端 (DLT)、超高頻（UHF）通信陣列、路由邏輯無線電接口單元 (RLRIU) 以及作為系統(tǒng)的人機界面。交戰(zhàn)控制站裝有空調(diào)、加壓（以抵抗化學/生物攻擊）并屏蔽電磁脈沖(EMP) 或其他此類電磁干擾。交戰(zhàn)控制站還包含多個SINCGARS無線電以促進語音通信。 武器控制計算機是愛國者系統(tǒng)中的主要計算機，它具有定點和浮點功能的 24 位并行軍用計算機。它采用多處理器配置組織，以 6 兆赫的最大時鐘速率運行。這臺計算機控制操作員界面，計算導彈攔截算法，并提供有限的故障診斷。與現(xiàn)代個人電腦相比，它的處理能力有些有限，盡管它在愛國者服役期間已經(jīng)升級了幾次。 數(shù)據(jù)鏈路終端將交戰(zhàn)控制站連接到愛國者的發(fā)射站。它使用信號無線電或光纖電纜在交戰(zhàn)控制站和發(fā)射器之間傳輸加密數(shù)據(jù)。通過分布式賬本技術，系統(tǒng)操作員可以遠程安置、回轉或收起發(fā)射器，對發(fā)射器或導彈進行診斷，以及發(fā)射導彈。 超高頻通信陣列由三個超高頻無線電“堆?！奔捌湎嚓P的修補和加密設備組成。這些無線電連接到OE-349 天線桅桿組的天線，用于在姐妹愛國者電池及其相關的ICC之間創(chuàng)建超高頻“鏡頭”。這創(chuàng)建了一個安全的實時數(shù)據(jù)網(wǎng)絡（稱為PADIL，愛國者數(shù)據(jù)信息鏈接），使 ICC 能夠集中控制其下屬的發(fā)射電池。 路由邏輯無線電接口單元充當所有進入交戰(zhàn)控制站的數(shù)據(jù)的主要路由器。路由邏輯無線電接口單元在營數(shù)據(jù)網(wǎng)絡上給一個火力連一個地址，并從整個營發(fā)送/接收數(shù)據(jù)。它還將來自武器控制計算機的數(shù)據(jù)“翻譯”到數(shù)據(jù)鏈路終端，促進與發(fā)射器的通信。  圖8 AN/MPQ-53雷達 |
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