直到五十年代后,硅基半导体材料得到初步应用,推动雷达从真空管向固态器件过渡。
55年,老美采用硅基晶体管实现电子扫描的AN/SPS-32/33舰载相控阵雷达,开始装备到“企业” 号航母,算是实际应用的开端。
64年老美“微电子用于雷达计划”(MERA)首次研制出604单元的L波段有源阵列,验证了分布式发射与接收(T/R)组件的可行性。
69年,老美空军将MERA升级为RASSR计划,开发出1648单元的阵列,但受限于硅器件性能无法实用化。
同样是69年,老美的AN/FPS-85空间监视雷达投入使用。配备32兆瓦发射功率,可跟踪2.2万海里外的卫星。
76年,又搞出了采用固态T/R组件的AN/FPS-115“铺路爪”雷达,探测距离达5500公里,成为弹道导弹防御的核心装备……
以上的这些,都是每个天线单元都搭配1个独立T/R组件。每个组件都能自主产生、放大信号和处理信号的分布式阵列,就是所谓的有源相控阵雷达。
说人话:每个天线单元都是一个小喇叭,能自己喊话、自己听声。
性能表现优秀且全面,但造价昂贵。
于是,一种基于费效比的折中方案出现了。
只有1个或少数几个集中式大功率发射机,信号先由发射机放大到高功率,再通过功率分配网络输送到每个天线单元;接收时所有天线单元的信号也需汇总到1个或少数几个集中式接收机进行处理……
说人话:一个大喇叭喊话,所有天线单元传声,就是所谓的无源相控阵雷达。
没错,有源相控阵比无源相控阵出现,并得到应用的更早。但无源相控阵结构简单成本较低,率先实现战术级普及。
比较划时代的例子,是75年毛子米格- 31截击机上装备的N007“屏障”无源雷达。米格- 31也是全球首款搭载相控阵火控系统的战机。
到这里,硅基相控阵雷达的发展进入了瓶颈期。
受硅高频损耗限制,主要工作在1-6 GHz的L/S波段。难以覆盖8-12 GHz的X波段。
对大型目标探测约200-300公里,对小型目标不足100公里。且工作带宽窄,易受敌方电子压制……
在80年这一时间节点,第二代半导体材料砷化镓与相控阵雷达的应用,已经完成了实验室验证。