法國SRABEL/Herakles/Sea Fire500多功能相位陣列雷達

法國Thales開發的Herakles雷達，被法國版FREMM巡防艦、新加坡可畏級（Formidable class）巡防艦等艦艇採用。

（上與下）新加坡的可畏級（Formidable class）巡防艦的前桅杆與上面的Herakles雷達，這是此型雷達第一個

法國在2010年代開發的Sea Fire500艦載主動相位陣列雷達模型，攝於2019年5月新加坡國際防務展（IMDEX 2019）。

此陣面由12個子陣列模組構成，每個子陣列模組有64個單元（8x8排列），每單元有四個T/R組件，

第一套生產型Sea Fire500相位陣列雷達在Thales集團位於Limours的電磁暗室設施進行測試，攝於2019年。

參考資料：尖端科技211、212─新世代艦載相位陣列雷達與21世紀防空艦（張明德著）

法國：ARABEL被動相位陣列雷達

安裝在機動雷達車上的陸基ARABEL雷達。

法國海軍戴高樂號航空母艦正在吊裝桅杆頂部ARABEL雷達的球型天線罩，

可看到裡面的單面旋轉天線。

法國Thomson-CSF公司研發的ARABEL雷達全名為Antenne Radar Balayage Electronique，最初是法國航太、Thomson-CSF在1980年代初期展開的X波段三軍通用快速反應防空飛彈系統(SYRINX)中的射控雷達；爾後法國與義大利將計畫合併為FSAF之後，法國自家的版本仍繼續沿用本國的ARABEL雷達系統。ARABEL負責對空搜索、追蹤以及Aster-15防空飛彈的導引工作，用於法國本身的FSAF與SAAM/F系統。

ARABEL採用波長較短的X波段(波長3~3.75cm)操作，因此鑑別率高於波長較長的EMPAR，目標辨識能力較佳；但短波長電磁波在大氣中的損耗比長波長電磁波快，因此ARABEL的有效偵測距離比EMPAR短。與EMPAR相同，ARABEL也是被動式相陣雷達，也一樣使用一個方形單面旋轉式陣列天線，轉速同為60轉/分，同樣被一個半球型天線罩封閉在內，方形的旋轉天線陣面由2600個小型陣列天線單元構成；後端發射機峰值輸出功率大於100kw，發射機以電磁透鏡空間餽源（Space Dielectric Len）向天線陣面餽送射頻能量（不經過封閉的波導線路，直接在空間輻射，天線接收到射頻能量後以電子控制移相方式生成雷達波束）。天線與垂直方向成30度傾斜，涵蓋的水平方位角為90度，垂直向搜索範圍從0至75度，波束寬度2度。ARABEL天線並附有全向上鏈（up link）傳輸功能，能在每次天線旋轉時自動計算相關的參數，然後計算出修正指令，上鏈（up-link）傳輸給飛行中的飛彈進行中途修正。ARABEL擁有脈衝壓縮、都卜勒、跳頻等先進信號處理技術，號稱從發現目標、射控計算到飛彈發射，只需要短短四秒時間。ARABEL能根據不同的環境參數與威脅型態來調整雷達波形，具備抗干擾能力，對戰機大小目標的最大搜索距離約100km，對雷達截面積0.5平方公尺的小型目標則有50km的搜索距離，可同時偵測100~120個不同的目標，同時追蹤其中50個目標，並同時導引16枚Aster-15防空飛彈接戰10個目標。

與採用四面固定式陣列天線的SPY-1、APAR等相陣雷達系統相比，EMPAR、ARABEL之類採用單面式旋轉陣列天線的相陣雷達無論在成本、重量與體積方面皆比前者低，但是目標更新速率就比前者差；不過，EMPAR、ARABEL的天線轉速高達每分鐘60轉，大致上還是擁有足夠的目標更新速率。

法國海軍戴高樂號（Charles De Gaulle R91）核子動力航空母艦配備由ARABEL雷達和Aster-15防空飛彈組成的SAAM/F系統的，此外法國兩艘卡沙級（Cassard class）在改良後也安裝了ARABEL雷達（但仍使用原本的美製標準SM-1防空飛彈系統）。在此系統實際裝上戴高樂號之前，法國曾將ARABEL的原型安裝在巴黎近郊SESDA測試場的一座高50m的高塔上，以模擬實際安裝於航空母艦桅杆上的操作情況。此外，沙烏地阿拉伯於1994年向法國訂購兩艘F-3000S拉法葉巡防艦防空改良型，也配備由垂直發射Aster-15防空飛彈/ARABEL相陣雷達組成的SAAM防空系統，沙國並於1997年增訂第三艘F-3000S。而EUROSAM隨後也發展了測試陸基車載型的ARABEL雷達，供FASF的陸基版使用。

法國：MFR-30 Herakles相位陣列雷達

法國FREMM首艦阿基坦號（Aquitaine D-650）前桅杆頂部的Herakles雷達。

Herakles相位陣列雷達的硬體圖，包含天線陣列以及後端機櫃。

Herakles相位陣列雷達天線罩的內部透視圖，注意天線罩內的雷達系統像是

一個平放的角椎體，前端（寬處）是相移器構成的天線陣面，後端（窄處）

是發射機；兩者之間設有倫伯電磁透鏡，將發射機的射頻能量傳遞到

天線陣面。此外，雷達陣面後方以背接方式設置一個長方形敵我識別天線。

Herakles雷達的天線陣面，可清楚觀察陣面上相移器的布置。

Thales集團研發的MFR-30力士型(Herakles)E/F(S)頻多功能雷達(Multi-function Radar，MFR)是一種輕量級3D多波束被動式相位陣列雷達，衍生自該公司的Master A陸基相位陣列雷達，在2000年代成為法國新一代艦艇上與PAAMS結合的主雷達系統，用於法義合作的FREMM多用途巡防艦法國版、出售給新加坡的可畏級（Formidable class）巡防艦上。而規劃用於法國的FREDA防空艦（FREMM防空強化版）的力士型雷達強化了性能，透過增加陣面發射模組數量、新的雷達波形與新的搜索/監視模式來增加探測距離。第一個採用Herakles相位陣列雷達的客戶是新加坡海軍，裝備於該國在2000年代向法國訂購的可畏級（Formidable class）飛彈巡防艦上。

力士型採用採用一面雙軸向、單脈衝、多波束、水平機械旋轉的全固態被動相位陣列天線系統，安裝在一個具有匿蹤外型的多角形天線外罩內，天線外罩能有效降低天線本身的雷達截面積；整個天線與外罩安裝在旋轉基座上，最大轉速每分鐘60轉。外罩內部的雷達天線系統像是一個平放的角椎體，前方（寬端）是天線陣面（Thales集團稱為「透鏡」，lens），由1761個相移器（phase shifter）構成，分為16個單元；角椎體後方（窄端）則設置雷達射頻發射機（Thales集團稱為「視網膜」，retina），由16個發射組件構成，能同時產生四個波束頻道；而角椎體中間（發射機與天線之間）是倫伯電磁透鏡（Luneburg Lens），把發射機產生的射頻能量傳送到天線陣面上（而不是先前Arabel雷達上簡單的空間餽源設計）。此外，天線陣面的後方以背接（back-to-back）方式安裝一具敵我識別天線（識別模式包括mode 1、2、3/A、C、4、5、S、NSM等）。天線外罩內部設置氣冷系統來為天線陣面與發射機提供冷卻，，整個天線系統含外罩重3000kg以上。

力士型多功能雷達具有廣泛的功能，涵蓋中/遠程空域與水面監視、多目標精確追蹤、快速分析與目標識別分類輔助、支援Aster系列防空飛彈以及飛彈火砲的射控，此外還能以被動方式追蹤標定敵方電子干擾來源。力士型具備具有數位脈衝壓縮（Digital pulse compression）、有限脈衝回覆都卜勒慮波（Finite Impulse Response Doppler Filtering，FIR）以及專門用來支援Aster飛彈射控的快速迴路等，電子反反制（ECCM）能力良好，偵測水面目標與射控時有濺落觀察（splash spotting）能力。力士型雷達具有智慧型雷達波束管理（Intelligent Radar beam Management，IRM）以及環境自適應（Self-Adaptive）能力，配備時空管理系統（Space Time Management，STM），使雷達波束能不同目標之間快速切換，並根據環境背景雜訊干擾的情況，自動調整掃瞄特定方位的的時間與能量，此外還能根據不同背景環境而選擇適當波形，使得偵測性能與能量效率達到優化；例如以3D多波束進行對空/平面搜索，追蹤時使用精確度較高的3D筆狀窄波束，辨識目標時更使用鑑別度達1公尺以內的波形。此外，力士型的雷達後端系統也具備非同步目標辨識（non-cooperative target recognition ，NCTR）能力，利用雷達波的高解析度，透過回波特徵來自動辨識目標類別（無須敵我識別詢答器的輔助）。在導控飛彈接戰時，力士型同時追蹤目標與本身發射的飛彈，此時使用高解析度筆狀波束，並使用掃瞄同時追蹤（Track While Scan，TWS）模式。力士型雷達也負責Aster-15/30防空飛彈中途飛行階段的上鏈(up-link)資料傳輸，後端射控能量最多能同時支援16枚在空的Aster防空飛彈，此外還能導控艦上76mm快砲進行接戰。力士型具備都卜勒濾波等抗干擾技術，能對抗地面背景環境/海浪雜波以及敵方電子反制等訊號。

力士型的尖峰輸出功率約50KW，最大對空偵測距離超過250km，平面偵測距離最高可延伸到80km，最大偵測高度約20km，雷達波束角涵蓋的俯仰範圍0到70度，能同時偵測超過400個空中與水面目標，並對其中50個目標實施高精確度追蹤。力士型雷達的水平轉速為每分鐘60轉，首次接觸後（旋轉第一次）展開追蹤（1秒），而對高速掠海反艦飛彈等小型目標則可在天線旋轉第二圈、第二次接觸後（2秒）展開追蹤。力士型能在200km外偵測戰機、直昇機大小的目標，在60km外偵測低雷達截面積的空中目標（如飛彈），在20km外偵測到掠海飛行的反艦飛彈。力士型雷達的可靠度良好，平均故障間隔（Mean Time Between Failure，MTBF）約900小時，並能在雷達開機運作的情況下直接抽換部分故障組件；即便雷達天線上部分的相移器損壞，系統仍能繼續運作，即便損失50%的相移器，雷達偵測距離也只會下降20%。

與E被動型號的早期EMPAR相較，Herakles的成本較為低廉，尺寸、功率與天線相移器數目也較低，但是拜使用波長較長之賜，有效偵測距離仍與EMPAR（被動版本）同級，多目標追蹤能力也不相上下，不過解析度應遜於使用C波段的EMPAR。

法國：Sea Fire/Ground Fire主動相位陣列雷達

法國Thales集團新開發的Sea Fire 500相位陣列雷達，採用四面固定式陣列天線。

Sea Fire 500相位陣列雷達的硬體採用模組化設計，人員能在艦內艙室輕易更換

Thales集團在2014年歐洲海軍展（Euronaval 2014）中展出的Sea Fire 500相位陣列雷達模型

在2014年10月的歐洲海軍展（Euronaval 2014）中，Thales宣布Sea Fire 500相位陣列雷達系統開發成功，此型雷達的概念是法國針對新型雷達技術和架構進行三年高級研究的成果，這項研究也獲得法國國防採購局（DGA）的協助。Sea Fire 500號稱是歐洲第一種全數位化的主動相位陣列雷達，採用模組化設計，能依據載台尺寸來調整天線組件數量，並可安裝在船艦上不同位置，適用於排水量4000到7000噸級的水面作戰艦艇，最大有效探測距離超過400公里，每一面陣列天線能同時持續追蹤100個目標。

依照Thales的說法，Sea Fire最大探測距離可達500公里，平面探測距離達80公里，可同時追蹤800個空中與水面目標，對各種目標都有良好的追蹤能力，包括慢速（低都卜勒效應）、低雷達截面積（RCS）、超音速迴旋機動目標等。Sea Fire具備多波束（Multi-Beam）能力，可同時在空間中同時產生多道波束並以水平和垂直雙軸向排列，堆疊出在水平與垂直軸向都涵蓋更廣的大波束。

正在製造的第一套Sea Fire 500相位陣列雷達天線，準備用於法國規劃中的FTI巡防艦。

Sea Fire系列的陣面都由標準的子陣面模組（Pannel）組成，每個子陣面模組有64個單元（8x8排列），每個單元包含四個T/R組件，天線組件由氮化鎵（GaN）半導體技術製造。依照初步規劃，Sea Fire 500具有三種構型，都採用四面固定陣列（每面天線完全獨立運作），構成每個陣面的子陣面模組數量分別是4個（共1024個T/R組件）、7個（共1792個T/R組件）以及12個（共3072個T/R組件）。Sea Fire 500的模組化硬體設計使得維修作業非常方便，天線陣列上的硬體都是分別設置在機櫃上的獨立單元，能輕易由人工抽換。在2018年5月，Thales宣布，量產型的Sea Fire 500艦載相位陣列雷達已經進入製造階段，2019年在位於聖芒德裏耶（Saint-Mandrier）的法國國防採購局（DGA）測試中心進行測試評估，而第一種裝備此型雷達的艦艇是法國海軍規劃用來取代拉法葉級的FTI中型巡防艦。FTI巡防艦使用固定式四陣面的Sea Fire 500，單一陣面尺寸為2.5 x 2.5m，每個陣面由12個子陣面模組構成（共3072個T/R組件）。

（上與下）Thales的Ground Fire 300相位陣列雷達的展示原型。Ground Fire是Sea Fire的陸基版，
Ground Fire 300天線陣面由20個子陣面構成，比Sea Fire500（12個子陣面）更大。
Ground Fire 300會取代SAMP/T陸基防空飛彈系統原有的ARABEL相位陣列雷達。

此外，Thales也發展了海火的陸基版本，稱為地火（Ground Fire，GF），使用與海火相同的天線陣面模組單元。在2017年，法國軍備採辦局（DGA）啟動地火300（GF 300）相位陣列雷達的原型展示項目，此型雷達會取代原有地對空中程防空飛彈系統（SAMP/T）的Arabel被動相位陣列雷達。GF 300的天線陣面由20個子陣面單元（總共有5120個T/R組件），比FDI巡防艦使用的Sea Fire 500（12個子陣面單元、共3072個T/R組件）更大。GF 300探測距離達400km（ARABEL僅100km級），並同時追蹤1000個目標。GF 300部署在機動雷達車上，可以在停車後15分鐘內完成部署。新世代的SAMP/T以GF 300雷達取代ARABEL，並結合可攔截1500km級中程彈道飛彈的Aster 30 B1 NT (Block 1 New Technology) 防空飛彈，稱為新世代地對空中程防空飛彈系統（SAMP/T NG）。

回「PAAMS主要防空飛彈系統」

	ARABEL	MFR-30 Herakles	Sea Fire 500
生產國家/廠商	法國/Thomson-CSF（後成為Thales）	法國/Thales	法國/Thales
形式	被動式相位陣列雷達	被動式相位陣列雷達	主動式相位陣列雷達
操作波段/ 波長(cm)	X/ 3~3.75	S(E/F) E頻：10~15 F頻：7.5~10	S
天線構型	單面式旋轉陣列天線＊1(與垂直方向成30度傾斜)	單面式旋轉陣列天線＊1	固定式陣列天線＊4
天線轉速(s/r)	60	60
每面天線之外型/尺寸(m)	四邊形	八邊形/1.5＊1.5	巡防艦版：2.5 x 2.5
天線陣列相移器數量	2600＊1	1761＊1	三種版本：1024、1792、3072個
輸出功率(kw)	>100（峰值）	50（峰值）
每面天線涵蓋之橫向方位角(度)	90	90
波束垂直俯仰範圍(度)	0~70	0~70
最大搜索距離(km)	對空100	對空250 平面80	對空400~500 平面80
搜索能力	戰機大小目標：100 雷達截面積0.5平方公尺的小型目標：50	戰機大小目標：200km外飛彈大小目標：60km 掠海反艦飛彈：20km
同時偵測目標數	120	超過400（空中+水面）	800
同時追蹤(優先處理)目標數	50	50
同時導引飛彈數	16	16
同時接戰目標數	10
管制武器	Aster-15/30防空飛彈	Aster-15/30防空飛彈