美国多功能舰载雷达及美国海军舰载多功能雷达系统技术介绍

多功能雷达 AN/SPY-1 的特性和技术能力，该雷达已经在美国海军服役了 30 多年，其修改 - AN/SPY-1A、AN/SPY-1B（V）、AN/SPY-1D、AN/SPY-1D（V），以及雷神公司为解决防空问题而开发的有前途的 DBR 雷达综合体，包括 AN/SPY-4 VSR 和 AN/SPY-3 多功能站。

2010月6月，主要是出于经济原因，美国海军司令部停止了制造新一代导弹巡洋舰CG（X）的计划。一艘船的估计成本超过6亿美元。他们计划配备一个新的双波段雷达综合体（雷达）AMDR，该综合体在所需水平上提供防空和导弹防御任务的解决方案。根据2009年进行的雷达/船体研究的结果，决定在第三次改装的新型O. Burke级导弹驱逐舰上放置一个较小版本的AMDR雷达系统，作为宙斯盾战斗信息和控制系统的一部分。

AMDR综合体包括具有四个有源相控阵（AESA）（2,000-4,000 MHz）的AMDR-S多功能雷达和具有三个AESA（8,000-12,000 MHz）和一个雷达控制系统（RSC - 雷达套件控制器）的AMDR-X。该雷达旨在探测、识别和跟踪远程弹道导弹（包括大气层外）、引导反导弹、控制空中和水面情况，以提供防空——舰艇和编队。在AMDR-S雷达的帮助下，解决了空中目标的空间监视和跟踪任务，并在AMDR-X的帮助下-在地平线平面上观察，以及探测潜望镜和浮动地雷。

AN/SPY-6多功能雷达站和AMDR综合体的主要子系统：1 - 带发射器的面板（37 个单元）;2 - YAMA 天线模块（37 个）;3 - 校准模块（0.1524x0.1524x0.1524 m，2 个单位）;4-数据交换模块;5 - 天线阵列接口单元/频率时间系统;6 - 数字波束成形系统（三个机架）;7 - 实时情景模拟系统（一个机架）;8 - 数字信号处理系统（七个机架）;9 - AN/SPY-6雷达数据处理和控制子系统/AMDR雷达系统控制系统（两个机架）;10 - 不间断电源;11 - 蓄电池;12 - 冷却装置（2 台）;13 - 天线阵列的配电单元（4 个单元）;14 - 天线阵列的通用开关设备。

AN/SPY-6雷达数字AESA主要子系统

天线模块及其组件的一般视图：1 - 六通道集成收发器模块（24 个单元）;2 - 数字接收器激励器的双通道转换器（2 台）;3-数字接收激励器的频率合成器模块;4 - 用于调节数字接收励磁器电源的辅助模块

2011年底，对3厘米雷达（AMDR-X）的性能要求进行了修订。在这方面，第三次修改的前 12 O. Burke 型 EM URO 的 AMDR 复合体将包括带有一个旋转相控阵的两轴 AN/SPQ-9B 雷达的升级版本，该雷达将位于
AN/SPS-67 站的安装现场。

在接下来的 11 艘驱逐舰上，计划安装带有三个固定 AESA（天线尺寸 1.22x1.83 m）的多功能 AMDR-X 雷达，该雷达应该作为单独计划的一部分进行开发。

受 O. Burke 型 URO EM 上层建筑几何形状的限制，AMDR-S 雷达的一个天线阵列的最大尺寸为 4.27 m。据海军专家称，与 AN/SPY-15D（V） 相比，具有这种尺寸天线阵列的 AMDR-S 版本将在 1 dB 的信噪比水平下提供更高的雷达辐射功率，但不能保证符合所有导弹防御和防空要求。信噪比为 30 dB，阵列尺寸至少为 6 m，可满足信号强度和雷达抗干扰性的必要要求。但是，目前尚未计划建造能够携带此类结构的军舰。

雷神公司、洛克希德-马丁公司和诺斯罗普-格鲁曼公司参加了开发 AMDR-S 雷达站的竞赛（根据美国采用的军用电子设备统一符号系统，2014 年该雷达被指定为 AN/SPY-6）和雷达控制（控制器）。

美国海军宣布，它已收到用于测试AN/SPY-6（V）1 AMDR（空中和导弹防御雷达）雷达的雷达，该雷达用于阿利伯克III航班。测试将在CSEDS（作战系统工程开发站点）测试中心进行，该中心专门从事AEGIS战斗管理系统的开发和开发，其中AN/SPY-6（V）1 AMDR雷达是其中的一部分。测试将涉及 机械零件和软件，还有雷达性能。AN/SPY-6（V）1 AMDR是一种相控阵雷达，四面板和 它具有检测低空飞行目标的能力，小尺寸和 长距离;它还可以探测即将到来的弹道导弹和 巡航导弹。

雷神公司将开发一个AN/SPY-6雷达阵列的原型和两个RSC控制系统的原型，并将它们连接到AN/SPQ-9B站。迄今为止，超过40%的研发已经完成 2014年4月，硬件检查完成，2015年5月，整个雷达完成，以检查是否符合规定的要求。到2015年中期，计划完成天线阵列的组装。

雷神公司开发AN/SPY-6雷达的承包商是：通用动力AIS（开放式架构专业知识，数字接收激励器和数字波束成形系统），Anaren（无源波束成形系统元件），Major Tool&Machine（结构元件），TCM Technologies（背板和散热器），KGR技术（天线模块外壳）。

与SPY-1D（V）雷达相比，AN/SPY-6站的天线阵列将具有更大的质量和厚度，而新雷达的AESA将升高到水位以上。在 AN/SPY-6 中，计划在每个接收中使用多个波束的数字编队，据开发人员称，结合雷达的更高功率，将允许以高度的可靠性检测和识别弹道导弹。与SPY-15D（V）相比，信噪比提高了1 dB，AN/SPY-6将能够以一半的RCS和2倍的范围检测目标。

AN/SPY-6数字有源相控阵雷达的原型由37个RMA（雷达模块化组件）天线模块组成，这些天线模块是阵列的主要结构元件。天线模块为立方体，边缘长度为0.6069m。

天线模块包括接收器和发射器、24个六通道集成收发模块（一个天线模块中有144个收发器通道）和其他元件。它的主体壁用于对安装在其中的电路板进行液体冷却。

要更换集成的收发器模块，无需关闭冷却液供应通道。AN/SPY-6雷达阵列中的发射器（收发器通道）总数为5,328个单位。雷达的收发器模块将包括氮化镓组件。

正在开发一个功率转换模块（PCM）模块，为雷达天线阵列供电，这将确保船舶电网的4160 V AC转换为1000 V DC。

该综合体控制系统的软件将包括1万行程序代码，并将分四个阶段以组件的形式开发，每个新组件都会扩展系统的功能。

雷神公司采用了一种“灵活”的软件开发方法。每个月都会发布经过验证的工作小块软件，而在过去，软件是在大型构建中开发的，需要七到九个月的时间来构建。

这使您可以在早期阶段识别错误和缺陷，并在几天内纠正它们。

这种开发方法使得测试软件（模拟空中目标和弹道目标的检测和跟踪）并获得工作软件的第一个版本成为可能。以前，它需要一年多的时间，通常是18个月。

在美国，多功能 AN/SPY-1KR 提康德罗加型 URO 雷达和 O. Burke 型 EM URO 的现代化工作仍在继续。最新的改装——AN/SPY-1D（V）——提高了在沿海地区典型的干扰条件下探测和跟踪隐形、高速、低空飞行反舰导弹的能力。正在采取措施确保AN/SPY-1弹道导弹雷达的运行。这些雷达的设备包括处理来自弹道导弹的雷达信号和形成新型探测信号的处理器。

正在根据新设计为在建船舶开发多功能雷达，在此基础上正在创建舰载雷达系统。对于雷达复合体，确定以下结构：带有天线的3厘米和10厘米波段的多功能雷达站，这是一个空间间隔的固定扁平有源相控阵系统，以及两个此类雷达的单个处理和控制系统。

正在开发的DBR综合体将仅放置在前两辆杰拉尔德福特级AVMA上。

对于第三次改装的 O. Burke 级驱逐舰，正在开发 AMDR 综合体。在前 12 艘驱逐舰上，它将包括带有一个旋转相控阵的 AN/SPQ-9V 雷达的升级版本、AN/SPY-6 MF 雷达和雷达综合体的控制系统（控制器）。AMDR-X 多功能雷达将作为单独计划的一部分创建，并将成为未来 11 艘船综合体的一部分。

雷神公司正在开发的AN/SPY-6多功能雷达将在2,000-4,000 MHz的频率范围内运行。它将包括四个AESA，每个AESA包括37个天线模块。新站将使用每个接收的几个波束的数字编队，再加上雷达的更高功率，将允许可靠地探测和识别弹道导弹。与SPY-15D（V）雷达相比，AN/SPY-1雷达的信噪比提高了6 dB，能够以一半的RCS和2倍的射程探测目标。

在美国，为了进一步改进宙斯盾多功能（MF）武器控制系统（MSAR），安装在驱逐舰（EM）上的O.伯克型导弹武器（URO）。目前正在积极工作，以创建下一代舰载雷达并将其投入战斗操作，这些雷达基于各种修改的新型 AN/SPY-b。除EM外，还计划为美国海军的另外四类舰艇配备新站：两栖攻击舰和直升机船坞舰（DVKD），通用登陆舰（UDC），两种类型的核多用途航空母舰（AVMA），以及有前途的多用途护卫舰URO。

预计新的AN/SPY-6站系列将取代各种改装的多功能AN/SPY-1雷达，这些雷达旨在搜索，探测，识别和跟踪表面，空中和弹道目标，发布目标指定数据，以及引导防空导弹（SAM）和反导弹（PR）。AN/SPY-1A和-1B站的改装安装在提康德罗加级巡洋舰上。以及O.伯克级驱逐舰上的AN/SPY-1D（V）版本。

新雷达采用模块化设计，增加了辐射功率和探测范围，具有更高的探测特性，扩展了同时将SAM和PR引导到已识别目标的能力，以及更长的正常运行时间。

据外国专家介绍，AN/SPY-6（V）1在许多基本战术和技术特性上优于AN/SPY-1：
- 新站的最大目标探测范围比AN/SPY-120（V）长1%;
- 距离分辨率高 2 倍：
- 检测到和跟踪的目标数量分别是 3 倍和 B 倍。

在美国海军舰艇上放置 AN/SPY-6（V） 系列多功能舰载雷达的选项

在2019年第三季度，开发商美国雷神公司推出了新雷达系列。它包括四种AN/SPY-6（V）站的变体，用于美国海军的七种舰艇：
- 用于O. Burke级URO MOD。3;
- 带有用于圣安东尼奥级DVKD的旋转有源相控阵天线（AESA）。美国级UDC和尼米兹级航空母舰（CVN-68）;
- 为杰拉尔德·福特级航空母舰（CVN-78）和先进的多用途护卫舰URO FFG（X）配备固定的AESA（EASRFFR）;
- 为 O. 伯克级驱逐舰模组。凌晨 2 点

该公司提供的电台变体在天线阵列面板上的AESA面板和RMA（雷达模块化组件）模块的数量以及用途上有所不同。据开发人员介绍，天线系统设计的模块化和单一的硬件和软件将降低批量生产电台的成本，并显着降低生命周期内的运营成本。

新型雷达的天线阵列结构由相同类型的可互换RMA天线模块组成。它们中的每一个都有一个带有方形末端的矩形（线性尺寸 -0.61 x 0.61 m）。一个模块有144个基于氮化镓的收发器元件。

应该指出的是，当今设计的模块化是远程检测MFRLS开发的主要最有前途的方向之一，包括用于船舶站。这一原理也被国外其他国家用于类似车站的设计和建造。例如，法国泰雷兹公司的现代海火-500和Smart-L雷达，以及以色列埃尔塔公司的EL/M-2248 MF-STAR，都采用形成AESA天线孔径的模块化原理。

最初，AN/SPY-6（V）站被开发为双波段雷达综合体“Amdr”，包括两个雷达：“Amdr-S”和“Amdr-X”。美国频率分类指数“S”对应于范围2-4。“X” - 8-12 GHz。使用 10 cm （2 4 GHz） 波长可以检测所需范围内的目标，而 3 cm （8-12 GHz） 范围可以识别、识别和精确定位其坐标。

2014年，Amdr-S版本被命名为AN/SPY-6（V），而不是Amdr-X站，决定在O. Burke URO的前12艘驱逐舰上使用AN/SPQ-9B雷达的升级版本。

该系列雷达的第一次修改 - AN/SPY-6（V） 1 - 设计用于安装在 O. Burke 级模组的驱逐舰上。

原型站的工厂测试于2016年在萨德伯里地区（马萨诸塞州）的雷神无线电电子工厂开始。同年5月完工后，一个由37个RMA模块组成的AESA面板被交付给巴金沙导弹靶场（夏威夷群岛考艾岛）的Ardel实验室进行现场测试。自2016年年中以来，该站原型（以“ Amdr-S”的名称）已在实验室进行了测试。在综合测试过程中，评估了其在复杂干扰环境中探测低轨道单个和组空中目标和航天器的能力。

因此，在 2017-2019 年的巴金沙试验场，进行了一系列测试，以评估该站使用 Standard-3 PR mod 探测警惕型弹道目标（警惕猎人、维吉彭特利爪等）的能力。

在这些站的特点中，应该指出的是，AN/SPY-6PV系列雷达的地面测试是在紧邻海水（分别是Wallops和Barking Sands山脉，大西洋和太平洋海岸）的海岸上进行的。据推测，这是由于在处理从海面反射的信号时需要评估其探测能力。天线放置在约 30 m 的高度，这大约等于计划安装它们的水面舰艇上海平面以上 AESA 面板的高度。这为最佳核算和初始数据的生成创造了条件，以补偿下层海面对台站探测信号造成的干扰。

在Barking Sands，AN/SPY-6（V） 1版本在单个AESA面板上用37个RMA模块进行了测试，而O. Burke级驱逐舰则进行了测试。3 计划安装四个面板，每个面板上有 44 个模块。

此外，还在这里进行了两个雷达的联合测试——AN/SPY-6（V）1 和 AN/SPQ-9B。同时，AN/SPQ-9B旋转大灯帆布被放置在AWSPY-6（V）1 AESA主上方。

AN/SPQ-9B站设计用于搜索、探测和跟踪空中和地面目标。其全视角（12 rpm视速率）由相控阵的机械旋转提供。

美国海军司令部的计划规定装备 URO“O. Burke”模组的前 9 艘驱逐舰。从2019年开始 - 安装雷达。在FXR（未来X波特雷达）计划下创建。

根据美国海军研究办公室（ONR）的要求，先进FXR雷达的主要任务是探测反舰导弹。此外，该站应配备有源相控阵（AN/SPQ-9B配备常规相控阵），并在3厘米波长范围（8-12 GHz）内工作，并且具有较小的重量和尺寸特性。同时，它应该具有低辐射功率的附加操作模式，用于搜索和探测船舶基地锚地的水面和空中目标。这一要求是由于需要在港口和道路上提供EM的防空。此外，尺寸限制是由于需要将站的天线放置在吃水线以上尽可能高的位置以增加目标探测无线电地平线的范围。

总的来说，在两个站的地面测试中获得的结果被认为是成功的。

AN/SPY-6（V） 1雷达的第一套系列计划不早于2020年安装在O.伯克级驱逐舰模组上。 “杰克卢卡斯”。

带有旋转AESA的AN/SPY-6（V）2变体设计用于安装在圣安东尼奥级（LPD-17）和美国级UDC（LHA-8）上。美国海军司令部还打算为这些站配备尼米兹级航空母舰，这些航空母舰将一直使用到 2057 年。

AN/SPY-6（V）2雷达变体的一个特点是旋转支架上只有一个AESA面板，由于天线的机械旋转，它可以提供360°的空域视图。

AN/SPY-6（V）2站还有另一个名字——“EASR RV”（EASR.RV旋转变体是具有机械方位角旋转的变体。第二个修改 - “EASR EFR - 固定面变体”是在带有固定 AESA 的固定版本中进行的。

带有一个旋转AESA面板的Easr RV版本最初旨在取代AN/SPS-49和-48雷达并安装在UDC和DVKD上，而带有三个AESA面板的版本（“Easr FFR”，在固定版本中）旨在用于新的和未来的AVMA。

地面原型在瓦洛普斯导弹靶场（弗吉尼亚州）进行了测试，在此期间，评估雷达在复杂的电子环境中搜索和识别空中目标（包括民航飞机）的探测能力的问题得到了解决。计划于2021年下半年生产第一台此类串行雷达。预计美国级两栖攻击舰布干维尔上的天线系统安装将于2021年完成。

带有固定AESA的AN/SPY-6（V）3变体（也称为Easr FFR）是为杰拉尔德福特级航空母舰和有前途的URO护卫舰FFG（X）设计的。

应该指出的是，领先的航空母舰杰拉尔德福特配备了 Dbr 雷达。但由于其成本高，发现操作和技术缺陷，决定在该系列的第二艘及后续航空母舰上安装带有三个 AESA 面板的 Easr FFR 站。

Dbr雷达的高成本是由于该站最初计划装备一系列27艘Zumvolt级URO驱逐舰。但是，由于它们的数量减少到三个（到2019年全部建成），因此决定减少DBR站的生产。

Easr FFR站除了主要用途外，还将为基于航空母舰的飞机提供空中交通管制。

计划在建造时装备新一代FFG（X）多用途护卫舰。美国海军预计将购买约20艘舰艇。

AN/SPY-6（V）4变体最初打算安装在O. Burke型EV改装车上。2A. 计划不早于 2 年装备一艘连环驱逐舰 - 2020A“帕特里克·卡拉赫”。以下 mod 系列的驱逐舰。3（DDG-128 之后）和前两个（DDG-125 和 DDG-126）将配备一个版本（（V）l. 44 模块）的新站，其线性尺寸超过 1 m 变体的长宽（（V）4、24 个模块）。

据外国专家介绍，应该制造一个 AN/SPY-6（V）4 雷达：计划更换现有改装舰上各种改装的 AN/SPY-1（V） 的过时站。美国海军的2A未知。除了技术问题外，这可能是由经济可行性引起的，因为拆除过时的站并在船上安装新站的成本可能超过 40 万美元。

到2019年中期，雷神公司总共开发了三个雷达原型，用于地面工厂和现场测试。其能力的测试和评估在该公司的无线电电子工厂和测试中心（马萨诸塞州）以及瓦洛普斯（弗吉尼亚州）和巴金沙（夏威夷群岛考艾岛）导弹靶场进行了 12 个月（自 2017 年底以来）。

新雷达天线系统的最终组装和测试在安多弗村（马萨诸塞州）附近的雷神无线电电子厂进行。部分测试是在尺寸为15x24x15 m的消声室中进行的，该暗室配备了72个金字塔形雷达吸收锥。它具有自动测量台，用于在辐射模式下记录许多AESA特性。

除了改进的技术和探测特性外，新的AN/SPY-6（V）系列雷达还提供了与分布式火控网络NIFC-CA（海军综合火控-空中对抗）的接口，使您可以形成空中和地面情况的统一图像。它显示来自舰船雷达（巡洋舰、带有宙斯盾系统的驱逐舰）检测到的目标的所有传入数据。E-2D先进鹰眼机载预警和控制飞机，以及舰载机。同时，分布式NIFC-CA网络通过Link-16数据传输网络的通道与协作参与能力（CEC）数据处理和分发系统互连。一般来说，由于更早地探测到水面和空中目标，包括弹道导弹和反舰导弹，在 NIFC-CA 中包括配备 AN/SPY-6（V） 雷达的舰艇将显着提高其作战能力。此外，这是通过向网络的每个战斗元素（舰船、战斗机）提供来自给定区域内配备与该网络接口的雷达的所有设施的单一且完整的数据图片来实现的。

因此，在美国首次为五类舰艇开发了单系列舰载多功能雷达AN/SPY-6（V）。

由于天线系统设计的模块化，这成为可能，它允许使用不同数量的不同尺寸的AESA面板，具体取决于船舶的等级以及目标检测所需的范围和精度。这种天线帆布布置原理大大降低了批量生产的成本，简化了部署和操作。

在探测特性方面，新台站优于AN/SPY-1，后者目前是宙斯盾ISAR的主要元件。

第一台雷达预计将于2020年安装在船上。总的来说，到 2030 年，计划为 38 个 AN/SPY-6 （V） 系列提供站，其中 22 个用于 O. Burke URO 的驱逐舰，16 个用于两栖攻击舰-直升机-码头、通用登陆舰和航空母舰。将来，可以将它们安装在带有导弹武器的有前途的 FFG（X） 多用途护卫舰上。

总的来说，作为NIFC-CA分布式火控网络一部分的AN/SPY-6（V）系列站的部署和使用将显着提高美国海军舰艇群的作战能力，因为更早地探测到目标并形成每艘船和舰载机作为一组舰艇一部分的声标情况的统一图片。