AN/SPS-49 2D長程對空搜索雷達

美國海軍林肯號(USS Abraham Lincoln CVN-72)核子動力航空母艦上的SPS-49雷達。

澳洲紐澳軍團級(ANZAC class)巡防艦的SPS-49雷達。

(上與下)已經由台灣海軍操作的紀德級(Kidd class)飛彈驅逐艦的SPS-49雷達。攝於2016年11月13日。

(上與下)出售給台灣海軍的派里級巡防艦銘傳號(FFG-1112 ex-FFG-50 Taylor )的AN/SPS-49A(V)1雷達

這是AN/SPS-49(V)5進行MPU升級的型號。攝於2019年9月28日台灣基隆港。

 

型號 AN/SPS-49
製造國/製造廠 美國/雷松(Raytheon)
用途 長程對空搜索
天線形式 2D拋物面旋轉天線
天線尺寸(m) 7.31x4.34
天線重量(kg) 1380
天線旋轉速率  (轉/分) 6/12
操作波段 L
脈衝寬度(微秒) 脈衝壓縮:125(壓縮比83:1)

短距離:2

脈衝回覆頻率(pps) 280(長程)、800/1000(短程)

AN/SPS-49A(V)1/2:3500
天線增益(dB) 29
最大功率(KW) (V)1~4:280

(V5)~:360

平均功率 12~13kw
波束角(度)     (方位/俯仰) 3.3/9
最大偵測距離(km) 457

──By Captain Picard


 

此為美國海軍於1970年代初期裝備的L波段(約900MHz)2D長程對空搜索雷達 ,由雷松(Raytheon)研製,採用一般的拋物面天線 ,由一個Klystron調速管驅動,並擁有穩定基座,操作頻率為850至942MHz,最早出現於派里級與提康德羅加級上,並取代航空母艦與早期飛彈巡洋艦的SPS-37/43。原本SPS-49打算採用固態發射機,但由於原有的Klystron調速管已經有5000小時操作經驗,證實可靠度良好,遂放棄了固態發射機的開發。

值得一提的是,在SPS-49對空搜索雷達問世之前,美國海軍各種不同等級的艦艇經常部署不同型號的對空搜索雷達,好處是面臨敵方實施電子干擾時不會被一網打盡。然而,蘇聯在1970年代中期開始部署US-A (RORSAT)以及US-P(EORSAT)等兩種空基海洋偵測與標定系統,這是兩種在大氣層邊緣高度運作的衛星,US-A使用主動的合成孔徑雷達(SAR)朝下方探測,US-P(EORSAT)則以被動截收方式截收美國海軍艦隊的電子系統信號,用來強化蘇聯海洋監視系統(Soviet Ocean Surveillance System,SOSS)的效能並作為蘇聯長程反艦飛彈先期攻擊的指引依據;此外,當時蘇聯還發展用來攻擊航空母艦的SS-NX-13戰術彈道飛彈,使用被動截收裝置針對美國海軍高價值資產(High Value Unit,HVU,如航空母艦等)的電磁信號特徵。為了對抗蘇聯的信號截收偵測方式,美國海軍很重視電磁欺騙與掩蓋作業,在次要小型船艇或誘餌船上部署用來模擬HVU的通信/偵測信號以及雷達回跡,例如早年美國海軍在掃雷艦艇或驅逐艦上部署AN/ULQ-5/6欺誘裝置,截獲敵方雷達信號之後予以放大再往回發射,此外還可故意施放虛假的航空母艦太康(TACON)空中管制信號;1970年代的AN/SSQ-74整合掩盖和欺騙系统(ICADS),能紀錄與分析蘇聯偵測雷達的輻射脈衝,加入若干頻移或調幅,然後將調製後的假信號發射回去欺騙敵方雷達和處理系統,能讓小船的雷達回波信號看起來像是大型目標,或者將回波投影在不同的接觸位置(ICADS還包括一個拖曳聲學系統來製造假的聲學信號,迷惑蘇聯潛艇的聲學偵測)。而美國海軍另一項特殊手段就是普遍在各型作戰艦艇上配備與航空母艦相同的SPS-49長程搜索雷達,使蘇聯US-P衛星無法單純透過截收雷達信號來判斷是否為航空母艦。

在多年的服役生涯中,SPS-49(V)不斷地進行性能提升,以下便簡介各階段的衍生型:

SPS-49(V)1:1970年代早期的型號,技術特徵包括對抗誘餌與電子干擾的 相位干涉旁瓣消除(Coherent Sidelobe Canceller,CSLC)、增加偵測低空高速目標能力的數位目標動態指示(Moving Target Indicator,MTI)技術等等。此雷達裝備於當時美軍的核子動力與傳統動力飛彈巡洋艦、後期型史普魯恩斯級驅逐艦、紀德級飛彈驅逐艦、懷德貝島級兩棲船塢登陸艦、胡蜂級兩棲突擊艦上

SPS-49(V)2:SPS-49(V)1的簡化版,取消CSLC,配備於派里級飛彈巡防艦 以及經過NTU升級的巡洋艦上上。

SPS-49(V)3:相當於改進雷達顯示處理器(Radar Video Processor,RVP)介面的SPS-49(V)1,擁有目標自動偵測(Automatic Target Detection,ATD)技術 ,具備嵌入式處理器,但此時仍只有處理軌跡的能力,而無法有效處理局部(點)功能。裝備於長堤號核子動力飛彈巡洋艦以及提康德羅加級神盾巡洋艦上。

SPS-49(V)4:用於派里級,是SPS-49(V)2改良RVP介面的版本 ,增加了以UYK-20計算機為基礎的雷達影像處理器,但省略了CSLC裝置。

SPS-49(V)5:發展自1980年代初期, 用於經新威脅提升工程(New Threat Upgrade,NTU)改良的艦艇。主要改良是增設具有目標自動偵測(Automatic Target Detection,ATD)技術的雷達影像處理器(RVP)、一個脈衝都卜勒處理器、一個移動目標指示器、一個具有一致性的旁波瓣消除器、一個數位信號處理器,而雷達尖峰功率也 從早期型號的280kW增為360KW。透過脈衝都卜勒處理器,SPS-49(V)5更能過濾更多背景雜訊,獲得較佳的低空目標偵測能力,不過脈衝都卜勒濾波也導致第一盲速(Blind Speed)的降低;移動目標指示器具備消除雜訊、氣象干擾與來自固定目標的干擾,並有效提昇對低飛高速目標的偵測能力;而旁波瓣消除器則強化了雷達的電子反反制能力。SPS-49(V)5具備將波束進行局部(點)仰升的功能,用於反制敵方對其主波瓣的干擾。此外,SPS-49(V)5雷達還擁有一個特殊的抗金屬干擾絲模式,藉由提高脈波回複率(PRF)來增加第一盲速,以過濾干擾絲。使用低PRF模式操作時,SPS-49(V)5的最大偵測距離可達225海浬(365km)以上;在每分鐘12轉的操作模式模式下,SPS-49(V)5能有效偵測低空或者突然自雷達視野下冒出(Pop-Up)的目標。紀德級、後期型的派里級都配備此型雷達。

SPS-49(V)6:SPS-49(V)3換裝雙層屏蔽電纜double shielded cables),並搭配用於神盾系統的新型冷卻系統,用於提康德羅加級。

SPS-49(V)7:SPS-49(V)3換裝與(V)6相同的新冷卻系統,用於提康德羅加級上 ,其ADT能同時儲存255個目標軌跡。

SPS-49(V)8:SPS-49(V)5加裝神盾追蹤系統改良套件(AEGIS Tracker modification kit),用於提康德羅加級上。

SPS-49A(V)1/A(V)2:即AN/SPS-49MPU,「中等脈衝回復速率(PRF)改進」(MPU)型號,發展於1990年代中期, 主要特徵包括多脈衝都卜勒處理能力,採用新的雷達波形,脈衝回覆速率(PRF)增至3500pps(原本SPS-49在短程操作為800/1000,長程操作為280),新增對每個目標的速度測量能力,強化抗雜訊能力,並將雷達近距離盲區降至20海里(32km)以內。SPS-49A在海面背景雜波之中探測小型目標的能力大增,探測範圍是原本的二倍多。為了因應雷達系統強化之後產生的更多脈衝信號,SPS-49A(V)1/2雷達後端改用四條不受電磁脈衝干擾的FDDI分散式光纖資料匯流排來傳輸資料,取代原本的傳統排線。SPS-49A(V)1於1994年12月交付,改良自SPS-49(V)5,主要加裝了九個新套件,此一規格隨即用於升級美國航空母艦、兩棲突擊艦、巡防艦與船塢登陸艦的SPS-49雷達。

在1999年,應用物理實驗室(APL)推出一種新的MPU套件來改善SPS-49的精確度,以配合船艦自衛系統(SSDS)MK-1與RAM公羊短程防空飛彈,研發作業耗費約500萬美元,每套MPU價格約100萬美元。

此外,雷松還以SPS-49的系統架構為基礎,自行進行幾種衍生計畫,以下便分別簡介:

1.一個將SPS-49轉型成三維雷達的方案,由雷松自費進行,原型安裝於提康德羅加級的雷伊泰灣號(USS Leyte Gulf CG-55)進行測試。此方案將原本的拋物面天線換成一個輕量化低旁波瓣平面陣列天線,其發射機與波束成形技術沿用先前雷松自行開發、實驗性的MBAR雷達。 此計畫有兩種衍生型,第一種是形成單一波束,在70度之內的垂直範圍內往復掃瞄,以獲得目標高度,第二種方案則是連續發射多道(應為三道)不同波束, 並堆疊成主波束。

2.SPS-49(VSR):是SPS-49的主動陣列版本,這可能是雷松為了開發DD(X)驅逐艦的VSR長程搜索雷達而進行的基礎研究計畫,不過不太成功。

3.SPS-49LW:SPS-49的輕量化版本,換裝一個較小型的天線。

4.SPS-1000:雷松開發的SPS-49外銷輕量化版本(SPS-1000是雷松自訂的編號),大量採用商規組件,換裝輕量化天線,並以固態發射機取代原本的調速管,以減輕整體系統重量,使之能安裝於1000噸級的小型艦艇上。SPS-1000的天線形式仍與SPS-49相當,但尺寸縮減至與SPS-40雷達相近的規模,重量減至816.5kg(含IFF天線);至於後端固態發射器則衍生自雷松先前開發、廣泛使用的民航航管雷達,功率約為SPS-49的三成,能在137km外截獲雷達截面積1平方公尺的目標,對戰機大小目標的偵測距離為200km,對接近中的小型目標的偵測距離約100km。由於天線孔徑縮小,導致SPS-1000的波束變寬,解析度因而下降。