AN/SPQ-9A/B監視/追蹤雷達

台灣基隆級飛彈驅逐艦(原紀德級)的SPQ-9A追蹤雷達的球型天線罩,此雷達屬於MK-86艦砲射控系統的一部分。

此為馬公號(DDG-1805,ex-USS Chandler DDG-996)。

SPQ-9A雷達的 拋物面天線。

SPQ-9B改用新型輕量化背接雙面陣列天線。

美國海軍提康德羅加級神盾巡洋艦安提坦號(USS Antietam  CG-54)裝備的AN/SPQ-9B搜索雷達。

美國海軍在2000年代為提康德羅加級神盾巡洋艦展開大規模改良,項目包括加裝一座AN/SPQ-9B來加強

近距離的目標精確追蹤。

──By Captain Picard

型號 AN/SPQ-9A/B
製造國/製造廠 美國/Northrop Grumman/Norden
用途 監視/追蹤
天線形式 SPQ-9A:2D旋轉天線(外有球型護罩)

SPQ-9B:雙面接背旋轉陣列天線

天線旋轉速率   (轉/分) SPQ-9A:60

SPQ-9B:30

天線尺寸(m) SPQ-9B:2.35 X 0.762
天線重量(kg) SPQ-9B:537.5
操作波段 X頻(8~12GHz)
脈衝回覆率(pps) 3000
最大功率 1.2kw
波束寬度(度)(方位x俯仰) SPQ-9B:1.35x3
偵測距離(km) 最大37km,最小137m
距離分辨率 SPQ-9B:45.7m

 


 

AN/SPQ-9A是一種 高解析度的監視/追蹤雷達,1970年開始服役,為MK-86艦砲射控系統中的一環, 不過也被利用來偵測低高度的近距離空中目標,並將目標資料傳輸給同屬MK-86系統的SPG-60照明雷達。SPQ-9A是一種具有高解析度掃瞄追蹤(TWS)能力雷達,使用波長較短的X(I)波段操作,精確度高而有效距離較短 。SPQ-9A的天線位於一個球型保護罩內, 旋轉速度高達60轉/分,目標更新速率快且同時追蹤多目標的能力較佳,並具備目標動態指示能力(改良後已經提升了在雜訊中解析目標的能力)。SPQ-9A主要負責監視艦艇中短距離內的周遭環境 ,能較SPS-49等長程搜索雷達更快捕捉到低空高速迫近中的小型目標,並對其實施精確追蹤 。SPQ-9A擁有脈衝壓縮技術,操作時具有五種工作頻率可以選擇,遭遇電子干擾時能以對脈跳頻方式來降低干擾。SPQ-9A的最小偵測距離約137m,最大偵測距離37km。

在1991年,美國海軍實驗室(Naval Research Laboratory)受命研發新的AN/SPQ-9B雷達系統,作為下一代艦艇反飛彈防禦系統的一環。 此雷達的先進發展模型(Advanced Development Model,ADM)於1993至1994年進行陸上測試,1994至1995年進行海上測試。 初步測試成功之際,美國海軍在1994年10月與西屋.諾登公司(後來併入諾格集團)簽署一筆1600萬美元的的合約,發展新的AN/SPQ-9B雷達。 在1995預算年度,美國海軍授予西屋427.7萬美元的SPQ-9B雷達研製合約。首具SPQ-9B的量產驗證組件(Production Proof Kits,PPK)於1997年底運交,在1998年於美國海軍武器測試中心(NSWC Port Hueneme Division)完成完整的測試。 首批兩套SPQ-9B套件的初期低速生產合約在1997年6月簽署,價值920萬美元,並於1999年2月交付,隨即進入美國海軍服 役,分別安裝於雷根號航空母艦(CVN-76)與史普魯恩斯級驅逐艦的奧登多夫號(USS Oldendorf DD-972)。在1998年4月, 西屋獲得兩套SPQ-9B雷達的合約,價值810萬美元,其中一套是改進現有系統,第二套則是製造供首艘聖安東尼奧級船塢運輸艦所需的雷達 ,於2000年2月完成。在1999年2月,美國海軍與西屋簽署SPQ-9B的後續改進合約,價值700萬美元,於2000年7月完成。在1999年8月, 美國海軍又給予西屋一筆價值940萬美元的合約,為現有兩套SPQ-9B換上新的輕量化陣列天線,於2001年2月完成。在2001年2月,美國海軍簽約購買 首批五套量產型SPQ-9B。

SPQ-9B是一種脈衝都卜勒雷達,與SPQ-9A相較,最顯著的不同,在於換裝一具輕量化雙面 反射式接背陣列天線(Lightweight Back-to-Back Slotted Array Antenna),以裂縫式波導管排成天線陣面,而且天線孔徑更大, 能產生解析度更高、寬度更窄的筆狀 波束,偵測效能遠勝過SPQ-9A的傳統拋物面天線;為了強化對抗雜波與干擾的能力,SPQ-9B的天線還應用了數位化的旁波瓣對消技術。 由於同時擁有兩面背對背的天線,SPQ-9B的轉速雖降至30次/秒,但目標更新速率仍與SPQ-9A相同,而天線轉速降低意味著機械可靠度增加。 SPQ-9B兼具單脈衝掃瞄與連續追蹤功能,對空頻道的脈衝寬度可以變化,對水面目標的脈衝寬度則為固定,動目標顯示改善因子為80dB。 SPQ-9B的天線以新型電子穩定裝置取代原先笨重的機械式穩定裝置,除了動作更加靈敏、能更好地抵銷船艦縱搖與橫搖趨勢外, 天線重量也比SPQ-9A大幅減輕450公斤(原本SPQ-9A天線含外罩重約1噸), 能裝置在桅杆上更高的位置,增加對海平面的搜索距離。 SPQ-9B的天線長2.35m,寬76.2cm,重537.5kg。

SPQ-9B的雷達發射機衍生自美國海軍F/A-18戰機的APG-68雷達,此外也換裝一個新的接收機、信號處理機、低噪聲前端以及超低噪訊激勵器,這些處理裝備都大量採用商規技術; 每面天線可產生三個波束,一旦主波束探測到一個空中目標,則後續2個波束就立刻對同一目標進行確認與追蹤初始化(而不用等到下次天線陣面轉到相同方位才進行確認),當雷達轉動半週 (背面的天線轉到相同方位)時就已經能確認目標的位置、航向與速度。 SPQ-9B具備窄波束、高資料處理能力和脈衝都卜勒處理技術,搜索、追蹤演算法也大幅改進,可同時搜索與追蹤不同的空中、水面目標, 並具極佳的雜波抑制性能,並顯著改善在面臨嚴重背景雜波與敵方金屬干擾絲情況下、低空偵測追蹤低雷達截面積掠海反艦飛彈的能力。 SPQ-9B具有多種運作模式,包括對空搜索(Air Mode)、平面搜索(Surface Mode)、反飛彈模式(Anti-Ship Missile Defense,ASMD)以及照明模式(Beacon Mode),其中平面搜索模式中還有一個名為移動目標指示(Surface-Moving Target Indicator,MTI)的子模式,能自動過濾靜止的目標;而ASDM模式主要負責追蹤低空/高速目標,如果發現則自動加以追蹤。 SPQ-9B最大偵測距離37km,最小使用距離137m,對3萬碼外(27.4km)雷達截面積1平方公尺的目標發現概率約90%。 此外,SPQ-9B也廣泛應用自我檢測裝備來改善可維修性。 在後續的改良計畫中,SPQ-9B也繼續改進後端處理軟體,並強化搜索諸如伸出水面的潛望鏡等小型水上目標的能力。

除了作為SPQ-9A的接替者之外,SPQ-9B 也是美國海軍新一代船艦自衛系統(Ship Self Defense System,SSDS)MK-1中的重要射控裝置。從1998年起,現役尼米茲級航空母艦、各型兩棲作戰艦艇 陸續以SPQ-9B替換原有的SPQ-9A,至於新造的聖安東尼奧級船塢運輸艦則在設計階段便納入SPQ-9B。神盾艦方面, 提康德羅加級神盾巡洋艦在2000年代末期大規模升級之後,每艘也會加裝一座SPQ-9B來強化近距離追蹤監視能力。

神盾艦艇方面,提康德羅加級飛彈巡洋艦在2008財年開始執行的CR2/ACB 08升級計畫起,就把原本的SPQ-9A雷達換成SPQ-9B。柏克級方面,最初所有柏克級都沒有SPQ-9A追蹤雷達,而2010年代重啟生產的柏克Flight 2A技術插入型(DDG-118起)開始配備SPQ-9B雷達,而柏克Flight 3(DDG-125起)則以SPQ-9B的前端系統與SPY-6 AMDR X波段主動相位陣列雷達組成雙波段雷達系統(由單一後端控制)。

在神盾Baseline 9系統中,SPQ-9B雷達不僅改善近距離的對空監視能力,萬一SPY-1 S波段相位陣列雷達失效時,仍能由SPQ-9B繼續支持標準SM-2、ESSM等防空飛彈的接戰作業(包括追蹤目標並進行中途上鏈修正,以及指揮SPG-62 X波段照射器為SM-2、ESSM的半主動雷達尋標器提供終端照射)。例如,在2017年完成翻修、神盾系統升級為Baseline 9A的提康德羅加級飛彈巡洋艦莫爾比灣(USS Mobile Bay CG-53)在2017年10月24日進行的戰鬥系統驗證測試中,項目包括在AN/SPQ-9B雷達指引下,發射一枚SM-2防空飛彈擊落靶彈,這是神盾作戰艦艇第一次SPY-1相位陣列雷達沒有介入防空飛彈射控迴路而成功接戰的紀錄。

在2010年代下半,出口給若干盟邦的神盾艦(包括澳洲霍巴特級防空巡防艦、日本升級的愛宕級飛彈驅逐艦)也開始配備SQP-9B雷達。