Radar mảng pha là gì

Radar luôn được các cường quốc quân sự ưu tiên đầu tư

Có thể nhìn vào việc trang bị hệ thống radar của các cường quốc quân sự để nhận định thêm về xu hướng của các thế hệ radar tương lai. Như tại căn cứ quân sự khổng lồ 1.400.000m2 của Nga tại Bắc Cực, ngoài các vũ khí chiến đấu khét tiếng như tiêm kích đánh chặn MiG-31 hay ngư lôi Poseidon 2M39, Nga đầu tư lớn cho hệ thống radar Sopka-2 với độ phân giải cao, giúp nhận dạng từng mục tiêu bay trong nhóm. Tổ hợp trang bị vòm bảo vệ ăng-ten hoạt động trong mọi điều kiện thời tiết, đặc biệt dưới tốc độ gió lên đến 40m/giây và nhiệt độ không khí xuống âm 40 độ C. Bộ Quốc phòng Nga tuyên bố mạnh mẽ rằng không có sản phẩm nào tương tự Sopka-2 trên thế giới.

Israel có hệ thống Iron Dome (Vòm sắt) nổi tiếng với 5-8 khẩu đội, mỗi khẩu đội gồm 1 radar mảng pha quét điện tử đa năng (AESA) EL/M-2084, 1 đài chỉ huy và 3 bệ phóng với 20 tên lửa đánh chặn Tamir; với thời gian phản ứng từ khi phát hiện mục tiêu đến khi phóng tên lửa chỉ vài giây. Vòm sắt có khả năng đánh chặn từ 4km đến 70km, đủ sức bảo vệ khu vực rộng ~150km2 an toàn trước mối nguy tấn công bằng tên lửa, kể cả chiến đấu cơ. Dù sau 10 năm xuất hiện, Iron Dome dần bộc lộ những yếu điểm nhưng vẫn là hệ thống phòng thủ đáng tin cậy nhất hiện có của Israel.

Radar kỹ thuật số đa năng ELM 2248 của Israel được lắp trên tàu chiến. Ảnh:dmitryshulgin

Vào tháng 4-2021, ở Triển lãm radar thế giới (Nam Kinh, Trung Quốc), Trung Quốc đã ra mắt hàng loạt radar thế hệ mới có khả năng chống máy bay tàng hình. Một số loại được chú ý như: Radar 3D TWA băng S là radar tiên tiến nhất trong việc thăm dò các mục tiêu nhỏ, bay chậm ở độ cao thấp; cung cấp thông tin gồm: Khoảng cách, vị trí, độ cao, tốc độ và hướng của mục tiêu. Radar JY-26 thuộc thế hệ mới của radar dẫn đường cảnh báo không đối không ba tọa độ tầm xa băng tần UHF, được tuyên bố rằng có khả năng đối phó với các máy bay tàng hình hiện đại như F-22, F-35 và B-2 của Mỹ. Hay radar YLC-8E với khả năng phát hiện và theo dõi máy bay tàng hình tiên tiến nhất, có tầm hoạt động hơn 500km và có thể phát hiện tên lửa từ khoảng cách hơn 700km... Có thể nói, đây là tín hiệu rõ ràng về việc Trung Quốc đang thiết lập hệ thống radar tích hợp trên cả nước để có một mạng lưới cảnh báo sớm hoàn thiện.

Có thể nói, các thế hệ radar tiếp theo sẽ có những bước đột phá vô cùng mạnh mẽ về công nghệ, tính năng để đáp ứng, mở rộng nhiệm vụ của ngành radar trong các yêu cầu tác chiến hiện đại. Dưới đây là các thế hệ radar tiếp theo đã, đang được nghiên cứu-phát triển.

Radar thế hệ thứ tư - Radar đa năng

Các yêu cầu tác chiến mới đã tạo nên radar thế hệ 4-đó là radar đa chức năng (cảnh giới, chỉ thị, điều khiển hỏa lực, thậm chí có chức năng dự báo thời tiết) dựa trên công nghệ quét búp sóng điện tử chủ động theo cả hai chiều phương vị và góc tà giúp người sử dụng dễ dàng cấu hình búp sóng theo từng nhiệm vụ cụ thể.

Công nghệ đa búp sóng, đa nhiệm vụ là một trong số những xu hướng của radar trên thế giới hiện nay. Xu hướng này đi kèm với sự mở rộng các dải tần hoạt động radar và sự phát triển của hệ thống cao tần băng thông rộng. Nhờ hoạt động ở nhiều dải tần khác nhau, radar có nhiều tính năng vượt trội so với thế hệ trước, thực hiện đồng thời quét mục tiêu trên nhiều dải tần số, từ đó kết hợp với xử lý đa kênh sẽ giúp cho thông tin về mục tiêu có được nhiều hơn. Radar có thể cùng lúc thực hiện nhiều chức năng như: Quan sát thời tiết, cảnh giới, điều khiển hỏa lực; bảo đảm khả năng tác chiến độc lập trong mọi điều kiện; bảo đảm khả năng chống tác chiến điện tử hiệu quả do dải tần hoạt động rộng.

Chính nhờ các ưu điểm trên mà radar đa chức năng đang trở thành xu hướng trên thế giới. Hiện nay, các hãng chế tạo radar lớn như SAAB (Thụy Điển), Thales (Pháp), ELTA (Israel), Raytheon (Mỹ)... đều đang nghiên cứu chế tạo loại radar này. Những sản phẩm radar tiêu biểu theo xu hướng này mới được giới thiệu gần đây như: Radar ELM 2248 (ELTA); Kronos (SAAB) năm 2020; GM200 (Thales) năm 2019.

Ngoài ra, nếu như trước đây với mỗi loại đài radar chỉ thực hiện chức năng phát hiện một loại mục tiêu (mục tiêu trên không, mục tiêu biển, mục tiêu trên bộ) thì hiện nay, một số dòng sản phẩm radar thế hệ 4 đa chức năng có khả năng cấu hình để có thể phát hiện với từng loại mục tiêu cụ thể dựa trên cùng một nền tảng công nghệ sản phẩm.

Radar thế hệ thứ 5 - Radar thông minh

Trong tương lai, để tiếp bước các radar thế hệ 4, một số hãng trên thế giới hiện đã bắt tay vào việc nghiên cứu radar thế hệ 5-radar thông minh sử dụng trí tuệ nhân tạo. Radar thế hệ 5 có thể tự động điều chỉnh dạng tín hiệu điều chế, điều chỉnh búp sóng và chế độ xử lý dựa trên các cảm biến và khả năng tự học về môi trường xung quanh. Các đặc trưng phức tạp của tín hiệu mục tiêu được phân tích và học thích nghi tự động, tái lập cấu trúc và đặc tính mục tiêu, từ đó hỗ trợ phân loại và nhận dạng các mối nguy hại với cấp độ khác nhau để đưa ra quyết định tác chiến phù hợp. Tất cả các tính năng mới này đều hưởng lợi từ sự phát triển đột phá trong vài năm trở lại đây của các nền tảng học máy và trí tuệ nhân tạo, nền tảng phần cứng thu phát bán dẫn siêu băng rộng với tần số siêu cao, thậm chí các loại phần cứng radar nhỏ gọn trên một con chip đơn lẻ. Do đó, các radar thế hệ 5 đang dần khai phá ra nhiều ứng dụng và vai trò mới ngày càng quan trọng trong mọi mặt của đời sống, không chỉ dừng lại ở các lĩnh vực quân sự và dân sự truyền thống.

Nền tảng công nghệ thế hệ thứ 4 và thứ 5

Các radar thế hệ tiếp hệ thứ 4 và thứ 5 được nghiên cứu và phát triển dựa trên đa dạng các nền tảng công nghệ như sau.

Thứ nhất, quét búp sóng chủ động AESA theo cả hai trục: Ăng-ten cố định với khả năng quét búp sóng hai trục giúp tăng khả năng quan sát đồng thời nhiều mục tiêu khác nhau, khả năng quan sát không bị phụ thuộc vào quán tính quay cơ khí như các radar truyền thống. Công nghệ này không chỉ đáp ứng cho radar cảnh giới mà còn phù hợp cho radar điều điều khiển hỏa lực với yêu cầu độ chính xác cao.

Thứ hai, đa chức năng, băng thông rộng: Một trong những xu hướng chính của radar là sự mở rộng các dải tần số hoạt động radar đối với các ứng dụng cho hệ thống cao tần đa chức năng băng thông rộng. Nhờ hoạt động ở nhiều dải tần khác nhau, radar có khả năng thực hiện đồng thời nhiều chức năng như: Quan sát thời tiết, cảnh giới, điều khiển không lưu, điều khiển hỏa lực cảnh giới.

Thứ ba, số hóa trực tiếp cao tần: Các loại đài radar thế hệ tiếp theo được thiết kế theo dạng số hóa tín hiệu cao tần trực tiếp. Trong đó, các bộ số hóa như ADC sẽ số hóa trực tiếp các tín hiệu thu về và DAC sẽ tạo trực tiếp các tín hiệu điều chế ở băng tần cao. Ưu điểm của đài radar số hóa trực tiếp cao tần là tạo tín hiệu phát ở nhiều băng tần, nhiều dạng điều chế phức tạp khác nhau để phù hợp với nhiều tình huống tác chiến, nhiều mục đích sử dụng đa dạng.

Thứ tư, công nghệ MMIC (Monolithic microwave integrated circuit) trong thiết kế phần cứng cao tần: Về công nghệ MMIC là xu hướng tích hợp có thể tích hợp nhiều thành phần như bộ lọc tạp âm thấp, thiết bị khuếch đại công suất, kênh thu và kênh phát và cũng có thể tích hợp cả ăng-ten trên cùng một đế duy nhất (package). Lợi ích của việc tích hợp có thể kể đến là kiểm soát chất lượng tốt hơn, thu gọn kích thước các module, tối ưu hóa thiết kế và có thể giảm chi phí trong các trường hợp chế tạo số lượng lớn.

Thứ năm, công nghệ AI: Công nghệ trí tuệ nhân tạo sẽ được áp dụng để tăng khả năng nhận diện mục tiêu cho các đài radar; tự động điều chỉnh các chế độ để phù hợp với những điều kiện môi trường tác chiến và các loại mục tiêu khác nhau để lựa chọn ra chế độ hoạt động tối ưu. Công nghệ AI sẽ tiếp tục được nghiên cứu phát triển và ứng dụng trên hàng loạt radar thông minh thế hệ tiếp theo.

THÀNH NAM