雙波段雷達

       研究雷達的入門知識，是了解電磁波「波長」與「波束」的關係。這關係非常簡單，兩句話、八個字：波長越長，波束越寬。

又由於C＝fλ (C：光速；f：頻率；λ：波長)，所以這兩句話也等於：頻率越低，波束越寬。

接著請看艦用雷達最常使用的四個波段：

由於頻率越低，波束越寬，因而此四種波段的波束示意圖如下：

 

波束的寬窄代表什麼意義？

一、    動能

不妨把波束看成鐵球。兩顆大小不一的鐵球，以相同「初速」往前滾，哪一顆滾得遠？

當然是大顆鐵球。

鐵球越大，動能越大，滾得就越遠。

二、    解析度

兩架戰機併飛，使用以下波束偵測，系統會誤判只有1個空中目標。

 

假如波束變窄，多次發波後會收到2個不同回跡，系統會清楚這是2個空中目標。

 

波長越長，偵測距離越遠，但解析度變差；反之，波長越短，偵測距離雖近，但可以提升解析度。

早期艦用雷達，L與S波段運用於「遠程對空預警」，C波段在平面搜索，X波段則提供精確追蹤。至於近代相列雷達，基本上仍遵循此原則，然可透過「鄰近饋送角」波束的「重疊區域」，改進目標位置的精確度。

例如下圖，鄰近2個饋送角發射的波束，會形成「1、2、3」三個區域：  

若只有波束1得到回跡，表示目標在第1 區；兩個波束都有回跡，目標在第2區；只有波束2有回跡，目標在第3區。

這現象告訴我們什麼？

相列雷達可藉「增加饋送角的數量」，提升目標精確度！

例如下圖，16道波束將這塊小空間區分成多少區！ 

相列雷達饋送角的「數量越多」，目標位置就越精確。例如神盾系統使用S波段，五千個饋送角，能夠將精確度壓縮到1゜以內；但假如饋送角的數量減半，精確度可能會膨脹到1.6゜～ 1.8゜。

前述理論對「使用者」（海軍）並不重要，因為使用者講的是「結果」；或是更正確地說：作戰需求！

針對相列雷達，典型作戰需求如下：偵測距離大於400公里，仰角覆蓋不小於60゜，每2秒掃描全空域1次，可建立500筆目標資料，並對其中128個目標追蹤，以及同時攻擊18個目標。

海軍提出作戰需求，廠商便會依此要求從事相關設計。

例如某廠商選用S波段，五千個饋送角，掃描全空域需要1.4秒。

也有可能，另一家廠商選用C波段。由於C波段的波束較窄，因而必須安裝八千個饋送角才能含蓋作需要求的空域，掃描一圈，時間因饋送角的增加而延長到2.2秒。

2.2秒不符作戰需求，這時廠商該怎麼辦？

最直覺的作法是採用「雙波」系統――兩套雷達，各負責一半偵搜空域，如此便可將時間縮短到1.1秒。

講到這先岔開話題，介紹軍火圈的一個特色：天下武器一大抄！

好比說研發雄二飛彈，何苦煩惱彈徑該多大、長度該多少？

美國研發魚叉飛彈已經試了又試、改了又改，之所以成為現在的魚叉飛彈，必然有它的原因。也因此，不必煩惱雄二的尺寸，直接比照魚叉飛彈的彈徑、彈長，十之八、九準沒錯！

同樣的早期神盾系統，由於AN/SPY-1採用S波段，後續所有「類神盾系統」的相列雷達全為S波段。

S波段配上垂直發射，明顯曝露「超音速掠海飛彈」的致命傷！特別是S波段的波束太寬，解析度不佳，很難識別貼海而來，雷達橫截面(RCS)極小的彈頭。

如何解決這問題？

三十年前我還在海軍服役，曾投書《海軍學術月刊》，建議使用X波段相列雷達。

這想法如今已實現，就是現今最先進的雙波段雷達(DBR：Dual Band Radar )，而解放軍055大驅已使用S與X雙波段雷達。 

雙波段雷達顧名思義，是一艘軍艦同時配備兩種波段的相列雷達，我們不妨稱為「大盾」和「小盾」。兩種盾可以達到優勢互補的結果――大盾低空探測能力差、精度偏低的缺陷，可以由小盾彌補；小盾探測距離近，易受惡劣天候影響的缺點，又可由大盾來補救。

大盾與小盾搜索空域示意圖如下：

 

軍事裝備的研發永遠充滿矛與盾之爭。

一旦發現某缺陷，工程師便苦思解決之道；等到解決了問題，幾年或十幾年之後，更具殺傷力的裝備又製造新的威脅。

看到上圖，你能想像軍艦未來的致命傷在哪兒嗎？

從天而降的攻擊！

截至目前為止，艦用戰鬥系統無法偵測「從天而降」的目標；更不幸的是，「正上方」是所有軍事裝備最脆弱的部位。