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标  题: 美国舰载四面阵相控阵雷达AN/SPY-1研制概况
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标  题: 美国舰载四面阵相控阵雷达AN/SPY-1研制概况

美国舰载四面阵相控阵雷达AN/SPY-1研制概况
〔摘要〕
本文首先简介了美国舰载宙斯盾(AEGIS)区域防空武器系统，然后对该系统的核心--舰载
四面阵相控阵雷达AN/SPY-1的研制情况作了较详细论述。内容包括雷达的各分机、主要
技术性能参数、技术特点及其改进与更新计划。
1 AEGIS的作战效能
美国舰载四面阵相控阵雷达AN/SPY-1是美国海军舰载宙斯盾(AEGIS)区域防御武器系统的
一个单元，故在论述AN/SPY-1雷达之前，先有必要对AEGIS系统作一简要介绍。
1941年，日本偷袭珍珠港使美国海军受到重创。自此以后，美国海军投入了大量的人力
、物力和财力，着手对导弹武器系统一体化概念进行探讨和设计，这就是二战后着手研
制的宙斯盾(AEGIS)区域防御武器系统。AEGIS防御系统于1969年由国防部批准正式立项
。立项的目的主要是用于对付80年代和90年代乃止2000年以后日益增长的空中威胁，这
些威胁主要是自50年代以后出现了高速高空或高速低空和高载荷的新型战机和高速空/面
及面/面战术导弹。这些导弹采用了欺骗性弹道，并增加了高功率和多用性电子对抗。
AEGIS系统于1970年10月完成系统设计评估，1971年转入设计生产阶段，1972年2月完成
关键设计方案评估并着手制造与试验，1972年年底完成元器件鉴定试验，1973年交RCA公
司陆军试验场作系统级测试，1974年安装在诺顿湾试验舰上作了长达32个月的海上试验
(图1)。
1974年把AN/APY-1安装在诺顿湾试验舰上，成功地自动探测并跟踪了在太平洋上空飞行
的20架飞机，用EA-6B干扰机对AN/APY-1进行满功率干扰也无济于事。美国空军改用相当
于32架EA-6B的满功率干扰机KC-135(配置了TREE SHARK)仍不能完全干扰AN/SPY-1。在这
两种情况下，AN/SPY-1的雷达波束均能“烧穿”干扰机并摸拟发射防御导弹。
1975年，AEGIS在海上作了6天的“实战”演习，演习重点是对无人驾驶飞机和导弹威胁
实际发射了3枚SM-1型导弹均获成功。
1976年3月，美国海军在南加尼福尼亚海岸外组织了多国舰队演习，共有5个国家41条军
舰、数百架飞机和18000人参加。这次演习“敌情”复杂，共持续了10天。诺顿湾试验舰
在全天候和电子对抗环境中成功地探测并拦截了作单批或多批袭击的“敌机”和“敌舰
”。1976年12月10日，一枚SM-2中程导弹在发射后很短的时间内被AN/SPY-1截获、跟踪
和控制，直到直接成功地命中无人驾驶目标。
图1 安装在诺顿湾试验舰上的AEGIS区域防御武器系统
综上所述，AEGIS武器系统是一种具有快速响应可把标准导弹发射到空中和地面目标的高
性能防空作战系统，也是美国海军第一个对密集空中攻击能作出全自动反应的武器系统
。它可提供80年代和90年代的宽域面/空和面/面防御。采用远程面/面巡航导弹和增程面
/空导弹时，可提供攻击海面的反击能力。
AEGIS计划一开始，军方就提出了五项最关键的技术要求，即反应快、火力猛、生存能力
强、可用性高和覆盖范围大。这五项要求是作为设计AEGIS的“基石”。
①反应快
当高速低空或高角度攻击导弹逼近目标时(在20km范围内)，AEGIS必须在2分钟之内击毁
目标。
②火力猛
要求以足够强的火力准确地和以高杀伤率地同时对付多个目标的强烈攻击。
③生存能力强
要求能在强ECM、金属箔片干扰及恶劣的气候条件下有效地工作。
④可用性高
要求能在海上特定的恶劣环境(水下冲击、核冲击、-20°F和70海里/小时的相对风速下
，在特定的时间里能连续工作，不能长时间关机修理。
⑤覆盖范围大
必须对舰队提供有效的区域防御，覆盖360°的空间。
2 AN/SPY-1的组成和技术特点
AN/SPY-1是AEGIS系统的心脏，是AEGIS作战系统的主要对空对海雷达，是一部对空中和
海面目标进行自动搜索、检测、跟踪并对SM-2导弹进行中段制导的多功能雷达。
AN/SPY-1是一部工作在E/F频段的四面阵，可提供方位360°，仰角90°的覆盖范围，作
用距离超过250海里。
AN/SPY-1到目前为止共有四种型号：AN/SPY-1A、AN/SPY-1B、AN/SPY-1C和AN/SPY-1D。
AN/SPY-1A用于装备DDG-47型驱逐舰和CG-58型巡洋舰。
AN/SPY-1B用于装备CG-59型巡洋舰。
AN/SPY-1C是利用飞机作载体提出的项目，因难于实现而被取消。
AN/SPY-1D用于装备DDG-51型驱逐舰。
AN/SPY-1系列雷达结构和特点基本相同，故本文只着重介绍AN/SPY-1A。其它型号的改进
部分只略作介绍。
AN/SPY-1A(图2)由如下五个功能单元组成(图3)：天线单元、雷达发射机单元、信号处理
单元、控制单元和辅助设备单元。这五个单元的组合支撑着AEGIS上述的五大关键性能。
这“五大”关键性能也是AN/SPY-1系列雷达的五大显著特点。
图2 AN/SPY-1A正在美国陆军试验场进行试验
图3 AN/SPY-1A雷达组成
①天线单元形成和控制高功率发射波束并把它辐射入空间。它也可接收和放大被接收到
的信号并把它转换成中频。
②发射单元把高功率射频脉冲发送到相控阵天线。发射单元含有两组各32个SFD-261型
交叉场放大器作为终端放大器(SFD-261的设计规范为5000小时寿命，但到70年代中期已
达规定寿命的2～4倍，每组放大器均可在军舰的一端驱动电控阵列。
③信号处理机产生雷达发射机波形并根据雷达计算机组指定的接收机来处理所选择的回
波。它也可为AN/UYA-4型显示单元产生并分配AN/SPY-1A雷达视频信号。
④控制单元含有AN/SPY-1A雷达计算机组和显示设备。
这些设备的工作是靠AN/SPY-1A型雷达计算机程序来调度和控制雷达系统功能。
⑤辅助设备单元提供特定的工作条件使AN/SPY/1A雷达
工作最佳化。该单元包括空气冷却和水冷却、空气脱水、水净化和若干电源设备。
AN/SPY-1A雷达和可用率高是借助于机内冗余技术和快速计算机控制的重组来确保的。雷
达必需连续工作，只需少量操作维护人员。
AN/SPY-1A的操作程序如下：
首先借助AN/UYK-7计算机组(控制单元)，由信号处理机产生合适的搜索射频波形或跟踪
射频波形。信号在发射机通道中被放大并被选择阵面。通过天线位置程序器把波束指向
指令转换为阵列移相器指令，从而产生发射机输出，这些输出通过天线阵面在特定的空
间角度形成波束。由阵列和通道(距离)和两个差通道(仰角和方位)接收的信号首先在射
频前置放大器中被放大，在雷达接收机中作频率转换并被进一步放大。随后这些信号被
送到信号处理机。该信号处理机可完成对接收到的信号作恒虚警率和脉压处理以及角度
和距离估值。这些数据由AN/SPY-1A型计算机组用来起动雷达跟踪。如果需要增加杂波抑
制，则MTI处理可同时用于跟踪和搜索两种工作方式。
AN/SPY-1B采用新型移相器和波束成形技术，以降低天线旁瓣，从而降低了有源电子干扰
的威胁。AN/SPY-1B还将采用分布式微处理器系统以实现快速信号处理，使得中央处理器
的信号分析和融合中心的融合任务容易完成。
AN/SPY-1D雷达更新项目目前正在洛克希德·马丁公司进行前期组装联试。雷达更新目的
是提高在重杂波环境下(如沿海地区的城市、工业区、迁移鸟类和沙暴)对低空目标的快
速截获能力。
更新项目包括对发射机、信号处理机及计算机程序的修改。发射机的关键件换成新器件
，以降低内部噪声，提高信号稳定度。信号处理机改为先进的数据分布结构，微处理器
的能力也得到加强，从而大大加快了信号处理速度。计算机程序采用新的处理方法，加
强了对信号处理和发射机管理，提高了消除杂波和对欺骗性电磁干扰的抑制能力，从而
确保了与当前正在发展的威胁目标相同步。
3 结论
美国海军装备的AEGIS系统是一个成功的舰载区域防御武器系统，AN/SPY-1雷达是该舰核
心，也是迄今为止的世界上第一部四面阵舰载相控阵雷达。AEGIS系统的研制从1969年立
项算起，前后共花了30年时间，已经耗费500亿美元。每艘AEGIS军舰价格为7.5～9亿美
元。
为了对付2000年以后来自外层空间的远程战略弹道的威胁，美国海军已着手作进一步的
开发和改进，其中包括研制新型拦截导弹和对AN/SPY-1雷达作进一步的改进。改进计划
要求扩大防区，当目标在大气层时，AEGIS系统应能识别再入弹头与弹片，这是AEGIS系
统改进的关键。这种改进后的AEGIS作战系统必须与美国全球作战管理系统和在下世纪初
部署的C&C系统联成一体。新型AEGIS系统将为联合部队指挥部提供必要的遍及整个战区
的可靠的弹道导弹防御，这一系统预计在2000年以后装备部队。
美国海军舰载AEGIS系统对于我国海军研制装备舰载区域武器系统具有重大借鉴作用，我
们应对AEGIS系统作更深入研究，以便“洋为中用”。

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         ------没有比人更高的山，
                   没有比脚更长的路。

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