日本新型雷達研制耗時30余載
以美國海軍SPY-1為契機,相控陣列多功能雷達的優勢得到廣泛認同。日本和歐洲也在開發和裝備了同樣方式的雷達的同時,也利用電子技術的進步,開發出與SPY-1不同的產品。
SPY-1雷達采用的是無源相控陣雷達,即經由傳送路徑,將大電力放射器的放射電力提供給天線陣面上移相器的一種方式。而日本和歐洲開發的是有源相控陣雷達。
有源相控陣雷達將移相器和半導體增幅器組合成模塊,無需配備傳統的大電力放射器,而是將標準信號放射器的小電力信號提供給各模塊。在模塊內用移相器改變相位后,信號增強,經通過輻射單元輻射后,形成電波波束。因為天線陣面除了移相器外,還有像半導體增幅器那樣的有源部分,因此被稱為有源陣列。另外,模塊里面除了放大發射電波的部分外,還容納了放大目標反射接收信號的部分,因此通常被稱為發射和接受模塊。
在上世紀五六十年代,像SPY-1采用的S波段那樣用半導體增幅高周波的技術尚不成熟,需要小型化的艦載多功能雷達很難采用有源相控陣列。只能從傳統電子管放射器經由復雜的供電導波管向各移相器提供大電力。然而,隨著半導體技術的進步,現在有源陣列不再是問題,已經到了各國都能夠開發的程度。
上世紀80年代初,日本當時的防衛廳技術研究本部開始就護衛艦搭載用多功能雷達展開基礎研究,試圖在被稱作艦載用新射擊指揮裝置(FCS-3)系統上,引入當時世界上尚未投入應用的有源相空陣列(使用C波段頻率)。
1986至1988年研發的FCS-3試制機在近海陸地上進行試驗后發現,其在搜索探測和跟蹤海上飛行的多個目標方面,性能超乎預期。1990至1994年實施的FCS-3雷達開發中,日本科研人員結合時代技術進步,制出了硬軟件都煥然一新的實用裝備型號,并經陸上試驗后,將之搭載于海上自衛隊“飛鳥”號試驗艦上。1995至1998年實施的海上技術試驗及實用性試驗中,FCS-3在所有試驗項目中,都發揮了超出世界水平的性能。尤其在探測跟蹤小型高速超低空飛行反艦導彈的試驗中,取得了令人驚奇的好成績,遠遠超過試驗預期。
通過“飛鳥”試驗艦確認能力后,防衛廳又根據技術試驗和使用試驗結果重新設計了FCS-3實用機,并將其部署在了一線部隊主力艦艇上。第一批裝備的是16DDH“日向”號直升機護衛艦和18DDH“伊勢”號直升機護衛艦,之后又一邊改良和提高性能,一邊陸續裝備后續艦艇。