日刊：日用三十年时间研制出世界最强舰载雷达

黄豆浆

日本《军事研究》杂志（月刊）9月号刊登防卫技术研究专家多田智彦的一篇文章，题为《世界最高性能的“日本多功能雷达”》，节译如下：
     2013年8月6日，日本海上自卫队22DDH“出云”号直升机护卫舰下水。被世界分类为直升机航母的“出云”舰搭载了高性能电子扫描阵列多功能雷达OPS-50，这种雷达在目标搜索探测跟踪和直升机控制方面能力很强。
     最早的舰载型电子扫描阵列多功能雷达，是美国海军巡洋舰和驱逐舰上搭载的宙斯盾系统的SPY-1系列。不过，与SPY-1的无源相控阵方式不同，在世界上首先开发出有源相控阵雷达的日本的FCS-3系列多功能雷达，继装备于“日向”号直升机护卫舰后，陆续装备至日本的新型舰艇。日本国产开发的FCS-3系列雷达拥有世界上最高的性能，也是世界上装备数量最多的有源相控阵多功能雷达。
     日本新型雷达研制耗时30余载
     以美国海军SPY-1为契机，相控阵列多功能雷达的优势得到广泛认同。日本和欧洲也在开发和装备了同样方式的雷达的同时，也利用电子技术的进步，开发出与SPY-1不同的产品。
    SPY-1雷达采用的是无源相控阵雷达，即经由传送路径，将大电力放射器的放射电力提供给天线阵面上移相器的一种方式。而日本和欧洲开发的是有源相控阵雷达。
    有源相控阵雷达将移相器和半导体增幅器组合成模块，无需配备传统的大电力放射器，而是将标准信号放射器的小电力信号提供给各模块。在模块内用移相器改变相位后，信号增强，经通过辐射单元辐射后，形成电**束。因为天线阵面除了移相器外，还有像半导体增幅器那样的有源部分，因此被称为有源阵列。另外，模块里面除了放大发射电波的部分外，还容纳了放大目标反射接收信号的部分，因此通常被称为发射和接受模块。
    在上世纪五六十年代，像SPY-1采用的S波段那样用半导体增幅高周波的技术尚不成熟，需要小型化的舰载多功能雷达很难采用有源相控阵列。只能从传统电子管放射器经由复杂的供电导波管向各移相器提供大电力。然而，随着半导体技术的进步，现在有源阵列不再是问题，已经到了各国都能够开发的程度。
    上世纪80年代初，日本当时的防卫厅技术研究本部开始就护卫舰搭载用多功能雷达展开基础研究，试图在被称作舰载用新射击指挥装置（FCS-3）系统上，引入当时世界上尚未投入应用的有源相空阵列（使用C波段频率）。
    1986至1988年研发的FCS-3试制机在近海陆地上进行试验后发现，其在搜索探测和跟踪海上飞行的多个目标方面，性能超乎预期。 1990至1994年实施的FCS-3雷达开发中，日本科研人员结合时代技术进步，制出了硬软件都焕然一新的实用装备型号，并经陆上试验后，将之搭载于海上自卫队“飞鸟”号试验舰上。 1995至1998年实施的海上技术试验及实用性试验中，FCS-3在所有试验项目中，都发挥了超出世界水平的性能。尤其在探测跟踪小型高速超低空飞行反舰导弹的试验中，取得了令人惊奇的好成绩，远远超过试验预期。
     通过“飞鸟”试验舰确认能力后，防卫厅又根据技术试验和使用试验结果重新设计了FCS-3实用机，并将其部署在了一线部队主力舰艇上。第一批装备的是16DDH“日向”号直升机护卫舰和18DDH“伊势”号直升机护卫舰，之后又一边改良和提高性能，一边陆续装备后续舰艇。
    陆续装备两艘直升机航母
    2009年和2011年，日本相继有两艘直升机护卫舰服役，分别是16DDH“日向”号和18DDH“伊势”号。
    “日向”号的舰载机运用能力有了飞跃提高，可以同时起降两架直升机。另外，通过强化情报通信和网络系统，其作为护卫舰群旗舰的指挥控制能力也显著增强。尤其值得关注的是，因为搭载了由新型射击指挥装置FCS-3及改良型海麻雀ESSM-162导弹构成的“短萨姆”导弹系统，单舰防御能力得到加强。
    FCS-3虽然是FCS-3开发试制机的改良实用型号，但其以有源相空阵列多功能雷达为中心的基本架构并未改变。两个直径1.5米的固定型天线阵面一个设在上层建筑和前部舰桥的上前方和左侧，另外两个阵面设在后部舰桥的上后方和右侧，四个方向合计能够覆盖360度全角半球空间。覆盖天线表面的天线罩内部装有数千个发射和接收模块，按照计算机的指令发射电波笔形波束，搜索特定空间，可以探测和跟踪多个目标。
    FCS-3控制的防空导弹ESSM需要通过X波段电波来实现飞行中期指令制导和飞行末期间歇连续波照射制导，因此在目标搜索探测和跟踪用多功能雷达（C波段）之外，还分别在C波段天线旁安装了放射X波段的4个固定型天线阵面。这些X波段天线也采用相控阵列放射制导电波，因此与宙斯盾舰使用的机械可动型连续波照射器CWI不同，实际上不受控制导弹数量的限制。垂直发射ESSM导弹的Mk-41垂发系统在船体后部右舷侧装备了16个单元。不过，因为还兼用于垂直发射”阿斯洛克“反潜导弹，所以只有4个单元用于发射ESSM导弹，其余12个单元则给”阿斯洛克”用。
    由于装备可处理多个目标的有源相空阵列多功能雷达系统，“日向”舰在2009年实施的导弹发射试验中，成功击落了目标。
    搭载融合搜索雷达和跟踪雷达的多功能雷达后，原则上不需要再搭载传统型的个别雷达，但为了掌握近距离水面目标和沿岸情况，日向级直升机护卫舰还装备了传统护卫舰使用的OPS-20C航海雷达。