第890章 多波段相控陣天線

    “從信號處理算法的角度來說，確實是這樣。”

    常浩南後退兩步，盯着黑板看了幾秒鐘，然後才開口回答道：

    “但這不應該是之前就知道的……麼？”

    王曉模的這個問題，有點出乎常浩南的預料之外。

    因爲他此前並未預料到，對方，或者其它雷達工程領域研究人員所關注的重點竟然在這裏。

    “之前？”

    王曉模轉頭看向剛剛已經講過的幾面黑板，語氣中有些不解：

    “可是你前面沒寫過跟這個模型表達式有關的內容？”

    “不是……我說的不是這個之前。”

    常浩南擺了擺手：

    “我是說……在今天之前。”

    “光控線型相控線型陣列……或者任何線型相控陣列的數學模型中包括三個向量難道不是共識？”

    這個問題並沒有得到迴應。

    但從王曉模的眼神中不難看出答案——

    “難道是？”

    “嘶……”

    常浩南本以爲自己只是在自變量已知的情況下推導出了一個模型表達式。

    結果卻是萬丈高樓平地起……

    如果擱在理論數學界，那他想要得到完整的過程，還得先去證明“模型中只包含三個向量”這一點才行。

    好在工程領域倒是不太在乎這些細枝末節，只要能跟實際情況對上號就問題不大。

    所以，在這段短暫的插曲過後，常浩南的介紹還是順利進行了下去。

    只不過，後面的內容，相比起來就要順理成章得多了……

    “雷達系統發送的脈衝信號在傳播過程中會受到目標散射、傳播路徑等因素影響，導致回波信號的時域和頻域展寬，因此，爲了提高分辨率，需要對回波信號進行脈衝壓縮，這一過程通常採用匹配濾波或相關信號處理在時域或頻域中完成……”

    一路邊走邊講，偶爾還要在黑板上額外補充一些內容。

    終於，在漫長的一個多小時過後，他來到了最後一面黑板的前面。

    這個時候，王曉模的筆早已經停了下來。

    相比於前面那部分內容，後面這一半雖然在純計算量層面上更大，但因爲沒有了那麼誇張的跳躍性，理解起來反而容易了不少。

    這也讓他有了更多時間來思考一些雷達工程領域的問題。

    “……”

    “……通過卷積由式上式可以求出陣列的脈衝壓縮輸出結果：s(t)在匹配匹配濾波器後輸出爲s'(t)=∑(n=1，N)e^(jφ){e^[j2π(f(t-(t0-τ))+u(t-(t0-τ))T)-e^(j2πf(t-(t0-τ)))]}……”

    常浩南用手指向黑板右下角，全部算式的最末尾。

    然後轉過身，上前兩步，坐回到會議桌前。

    緊接着打開了從最開始就放在桌上，但一直沒有打開的筆記本電腦：

    “根據這個模型，我在一種典型情況下，分別對光控相控陣列和全移相相控陣列的脈衝壓縮進行了數值仿真計算。”

    他把電腦調轉180°，推到王曉模面前：

    “從這兩張結果圖中可以看出，全移相相控陣列的脈壓最大值比光控延時陣列的最大值低4.21dB，也就是說，信噪比損失了4.21dB。”

    “另外，子陣延時光控陣列的脈壓的4dB寬度爲5.12ns，旁瓣高度爲-13.84dB，峯值時間位置爲49.9989μs；而全移相陣列的脈壓4dB寬度爲7.088ns，旁瓣高度爲-26.32dB峯值時間位置爲49.9952μs。”

    “所以，全移相陣列中LFM信號脈壓後主瓣展寬、峯值時間位置偏離較大和損失一定的信噪比。另外，全移相相控陣的寬帶LFM信號的頻譜結構不再是矩形分佈，這會導致脈衝壓縮後的分辨率不及預期。”

    盯着電腦屏幕上現實的歸一化幅度-時間曲線，王曉模並沒有馬上開口。

    毫無疑問，從常浩南得出的結果來看，光控相控陣從機理上就具有傳統相控陣雷達無法企及的優勢。

    尤其是在他此前非常關注的寬角掃描領域。

    剛纔等電腦開機和打開文檔的幾分鐘功夫，王曉模已經在筆記本上粗略計算出了幾個結果。

    保守估計，得益於光纖TTD的寬帶特性和低損耗，單面光控相控陣的可用掃描角度將能夠擴大到±75°，乃至±80°。

    這對於固定的單面，或雙面陣天線來說，是一個十分巨大的進步。

    但是……

    還不夠大。

    幾乎是在看到電腦上面模擬結果的同時，他就產生了一個更加激進的想法。

    “常總。”

    王曉模把圓珠筆放到一邊：

    “如果我們不追求擴大掃描角度呢？”

    “啊？”

    這個問題讓常浩南一愣。

    你之前說要寬角掃描，我這結果都給你算出來了，現在又不用了？

    鬧呢？

    看到他一臉見鬼的表情，王曉模趕緊繼續解釋道：

    “我的意思是，既然掃描角度和瞬時帶寬是一對相互矛盾的指標，那光控相控陣雷達既然可以實現同等帶寬下的大掃描角，是不是也可以換個思路，實現同等掃描角下的高帶寬？”

    聽到這個思路的常浩南先是低頭沉思。

    接着眉頭微皺。

    然後眼露精光。

    “應該是……可以！”

    他畢竟不是雷達專業出身，剛剛的計算也只是從數學和物理層面進行的理論推導，所以在應用層面的想法上，其實是有點受限的。

    之前在南鄭的時候，王曉模一直在說寬角掃描的問題，所以他的計算結果也一直在往這個方向去推進。

    但現在被對方這麼一提醒，他的思路也緊跟着打開了——

    雷達的帶寬跟網絡的帶寬並不是一個概念。

    它不是一個速度單位，而是一個頻率單位。

    指的是雷達天線在正常工作狀態下所能夠適配的頻帶寬度。

    我們常說一部雷達“工作在某某波段”。

    這個波段範圍就是帶寬。

    在絕大多數情況下，雷達的後端模塊是無所謂頻段的。

    但發射/接收天線的適應性很差。

    所以總體上會表現出窄帶的特性。

    然而正如王曉模剛纔所說，光控天線完全可以克服這個問題。

    華夏未來的主要裝備，無論是預警機或者地導系統的可轉動雙面/單面陣，還是軍艦上要用的四面陣，對於寬角掃描的需求總結起來都是“有最好，沒有也行”。

    但寬頻段可就是另一回事了。

    誇張點說，甚至能通過同一個陣面實現雙波段，乃至多波段探測！

    “如果維持掃描角度是120°或者90°不變的話。”

    想到這裏，常浩南把電腦拽回自己面前，開始飛速敲擊鍵盤。

    剛剛那個複雜的模擬過程，自然是在超算上完成的，這裏只是顯示了個結果的截圖而已。

    但只是把帶寬和掃描角進行一輪換算，那PC的性能還是夠用的。

    時間一分一秒過去，坐在對面的王曉模也終於耐不住性子，繞過辦公桌來到了常浩南身後，希望能在計算完成的第一時間看到結果。

    一列列計算命令被常浩南輸入進去，反倒是計算過程本身其實並沒有持續太長時間。

    結果很快顯示在了電腦屏幕上。

    “嗯……不同波段下的寬帶性能其實也會有些區別。”

    常浩南飛速看完，然後總結道：

    “大體上，對於搜索雷達常用的S波段和相鄰頻段來說，如果把搜索範圍控制在±60°，那頻率範圍大概可以覆蓋2.7Ghz左右，基本上是一個完整的頻段加上一個不太完整的頻段。”

    “把範圍調整到±45°的話，那頻率範圍就可以覆蓋到3.7Ghz的水平，那就是兩個完整的頻段，或者是一個完整的波段加上兩個不太完整的波段……”

    “更高頻率範圍的話，可用寬度會相應低稍微降低一點，比如對於火控雷達常見的X波段來說，就算把掃描範圍控制在±45°，也只能覆蓋到2.9Ghz……”

    王曉模右手握成拳頭，輕輕敲了敲自己的胸口。

    顯然，這個結果對於老同志來說，有點過於驚喜了。

    稍微緩了緩之後，他才開口道：

    “沒關係，火控雷達對分辨率的要求更高，追求大帶寬的意義恐怕不如大掃描角，還是重點關注搜索雷達的情況。”

    “像是現在已經快完成測試的海基346雷達，工作頻段是S波段，但是海紅旗9防空導彈的引導指令系統卻工作在C波段，本來我們是打算在主雷達陣面下邊額外裝一組收發天線，但如果能讓雷達同時工作在S波段和C波段，就能省去這檔子事了……”

    而常浩南想的則更長遠一些：

    “艦載四面陣只需要±45°的工作範圍，這樣雷達甚至可以同時工作在L、S和C三個波段，比如1Ghz到4.7Ghz，這樣甚至能直接用346雷達取代517A雷達，獲得一定的反隱身和超遠程探測能力……”

    517A，就是052C/D驅逐艦後面那個天線形狀類似晾衣架的型號，屬於從50年代一直服役到21世紀的老前輩了。

    雖然總體性能已經有些落後，但因爲P波段的性質，還是有一定的反隱身和遠程警戒潛力。

    這是單純的S波段雷達從原理上就無法比擬的。

    所以一直到後來的052D，乃至055，都一直改了又改繼續用。

    但如果346雷達本身就能工作在與P波段性質相近的L波段，那對於517A的需求就大大降低了。

    王曉模和常浩南對視了一眼，幾乎同時從對方眼中看出了這個技術的巨大潛力。

    (本章完)