“宙斯盾”SPY-1相控陣雷達是宙斯盾作戰系統的一部分，該系統部署在美海軍巡洋艦和驅逐艦上以及一些外國艦船上。最初為防空設計，許多美海軍巡洋艦和驅逐艦的宙斯盾系統已經升級為具有彈道導彈防禦(BMD)能力。
“宙斯盾”SPY-1雷達版本
目前部署在美國軍艦上的宙斯盾SPY-1雷達有四個或五個不同版本，其中只有兩個或三個版本的雷達所在艦船已升級為BMD，這可能是由於BMD和其它升級可能已經消除了一些不同版本之間的區別。
SPY-1，這是一個從未部署過的雷達測試版。
SPY-1A，目前部署在7艘最老的仍在服役的巡洋艦上，到編號CG-58(5艘更早的帶有SPY-1A但沒有垂直髮射系統的巡洋艦已經退役)。沒有任何裝備SPY-1A的巡洋艦已經或將要獲得BMD能力。
SPY-1B/SPY-1B(V)，SPY-1B部署在總共15艘巡洋艦中的前6艘，從CG-59到CG-64，包括後來獲得BMD升級的CG-62。1B版本有一個比1A天線有更好副瓣特性的新型天線，這對於必須經常工作在地海雜波環境下的宙斯盾雷達來說是很重要的。SPY-1B的平均功率是1A版本的大約兩倍，還加上其它一些改進。平均功率的增加是通過增加雷達的佔空比而不改變峰值功率來實現的。
SPY-1B(V)安裝在最後9艘巡洋艦上，從CG-65開始，包括4艘隨後獲得BMD升級的艦船。關於1B(V)升級的可用信息很少，它可能主要包括一組新的宙斯盾計算機，與最初的宙斯盾驅逐艦使用的計算機相同。早期的1B雷達可能已經升級到1B(V)版本了。
SPY-1D，部署在最早的40艘驅逐艦上(從DDG-51到DDG-90)。它類似於1B(V)版本，區別為在驅逐艦上使用一個發射機為所有4個雷達陣面供電，而不是使用兩個發射機各自給2個陣面供電。這些艦船中前28艘(DDG-51 Flight I 和Flight II驅逐艦)接受了BMD升級。4艘作為EPAA的一部分部署在西班牙羅塔的宙斯盾BMD艦都是安裝的1D雷達。
SPY-1D(V)，部署在隨後的宙斯盾驅逐艦上的“沿岸作戰”(離海岸較近)版本的雷達，從2005年的DDG-91開始至今已有22艘。該升級增加了一些波形，用於改進雜波抑制和動目標檢測，以提高宙斯盾雷達在地面和其他近表面雜波環境中的性能。
它還提升了至少33%的發射機平均功率，並增加了雙波束能力，能夠從背對的兩個陣面同時給出兩個波束。還未有一艘1D(V)艦獲得BMD升級。
“宙斯盾”雷達參數
每個SPY-1雷達都有四個天線陣面，每個陣面覆蓋的方位角都略大於90°。巡洋艦上的1A、1B和1B(V)版本雷達有兩個發射機，每個都是在一個艙面船室上的兩個天線陣面間複用的。驅逐艦上的1D和1D(V)版本雷達使用一臺發射機驅動所有位於單一艙面船室上的4個天線陣面。此處描述的重點是1B/D版本，以及其與BMD使用相關的物理特性。
工作頻率和帶寬
“宙斯盾”系統工作在S波段，從大約3.1GHz到3.5GHz(波長λ為8.6釐米到9.7釐米)。早期的描述表明，該系統有10MHz的“持續的相干帶寬”和40MHz的瞬時帶寬。宙斯盾系統的帶寬隨後明顯增加，最大可能達到400MHz。目前正在服役的宙斯盾BMD系統添加了輔助BSP信號處理器，使得形成的二維逆合成孔徑圖像有比以前更高的分辨率，體現了寬帶能力。
1999年的林肯實驗室提出了“AN/SPY-1雷達寬帶波形概念”，它採用了由10個40MHz帶寬的脈衝構造的從3.1GHz到3.5GHz的400MHz寬帶的波形。一篇2002年的論文引述了宙斯盾300MHz的帶寬，達到大約0.5米到1.0米的距離分辨率。
天線和波束寬度
每個宙斯盾雷達系統都有4個雷達天線陣面。從SPY-1B開始採用了一個新型天線，雖然它表面上與SPY-1A的天線相似，卻包含了一些重大的改進。特別是1B相對於1A版本改善了最大和平均副瓣, 並消除了天線掃描角度範圍內的柵瓣。
這些改進是通過將天線細分為比1A天線(68個陣，每個子陣64個單元，總共4352個單元)更多的子陣(2175個，每個子陣2個單元，總共4350個單元)，以及改進加工和校準技術。
天線陣面的物理結構為八邊型，高度為4.06米，寬度為3.94米。在1A版本中，天線單元本身包含在一個類似六邊形中，其高度約為3.84米，寬度為3.67米。由天線單元填充的區域(孔徑)大概是大12平方米。
在1B/1D版本中，天線陣面本身(由天線單元佔據的區域)比1A 天線更接近圓形，但是由於單元的數量本質上是相同的，所以它的孔徑區域很可能也是相同的。
據報道，“宙斯盾”雷達增益G=42dB=15800，波束寬度1.7°×1.7°。然而，所述的1.7°波束寬度大於42dB增益和天線直徑對應值，從這兩個值得到的實際波束寬度約為1.3°。
發射功率
如上所述，1B和1D版本幾乎是相同的，除了1B版本使用兩部發射機，每部給兩個天線陣面供電，而1D版本只有一部發射機為所有四個天線陣面供電。然而，由於發射機明顯只能同時用於一個陣面(1D(V)可以給兩個陣面)，可以從任何天線陣面輻射的最大功率兩個版本應該是相同的。
據報道，SPY-1A的原始版本峰值功率高達5MW，平均功率為32kW。SPY-1A的發射機輸出由32個正交場放大器提供，每個放大器峰值功率為132kW，最終組合成4.2MW峰值功率。
據報道，SPY-1B的平均功率為58kW，峰值功率為4-6MW。這些數值與一些報道的描述是一致的，即稱1B版本與1A峰值功率相同但平均功率高一倍(即佔空比提高一倍)，具體點說，SPY-1B/1D採用新型CFA提高了佔空比。
2004年國防科學委員會報告指出，“宙斯盾雷達系統的平均輻射功率孔徑為485kW㎡”。假設該報告內容適用於SPY-1D，即天線口面12㎡，那麼平均功率大概會是40kW。
這一較低的平均功率可能部分說明了，報告中提到的雷達峰值功率和平均功率是指發射機功率，而不是實際發射功率，由於發射機和天線間存在插損，實際發射功率將更小；另外，天線有效口徑是少於12㎡的，可能就像報告中提到的有1.7°x1.7°波束寬度。
脈衝寬度
宙斯盾雷達(SPY-1B版本)可以產生脈寬為6.4、12.7、25和51μs的脈衝，脈衝壓縮比為128。51μs的最大脈寬與1997的研究稱由“宙斯盾”雷達脈衝產生的電磁干擾將最多持續52μs的說法是吻合的。然而，鑑於對宙斯盾進行了包括BMD升級在內的許多系統升級，這些脈寬數值可能已經發生了重大變化。
噪聲係數
一篇1978年的論文指出，宙斯盾SPY-1A接收機的噪聲係數約為4.25dB=2.66。同樣，隨著系統的改進和升級，這個數值可能會發生重大變化。
SPY-1D(V)是目前正在建造宙斯盾雷達的版本，2005年從DDG-91開始首次部署在美國海軍驅逐艦上。對雷達的這種升級似乎並不涉及對天線的重大改變。增加33%的佔空比顯然SPY-1D(V)升級的一個需要。
在SFD-268 CFA上實現放大器佔空比比SFD-262 CFA上增加了“超過33%”，目的是為了使用在SPY-1D(V)雷達上，部分原因是使用了改進的冷卻技術。如果根據1B/1D版本58kW發射機平均功率計算的話，佔空比增加後將使發射機平均功率達到至少77kW。
探測距離和BMD能力
宙斯盾對特定目標探測距離的一個公開數字是，SPY-1D“可以在165公里外跟蹤一個高爾夫大小的目標”。高爾夫球大小(直徑1.68英寸)的球體在3.3GHz的雷達散射截面(RCS)約為σ=0.0025㎡。
這一描述是在當時即將部署的SPY-1D(V)雷達的背景下的，用以在雜波環境下檢測迫擊炮和火炮外殼和小口徑火箭，因此推測它適用於1D(v)版本。對應到雷達散射截面更典型的彈道導彈最終助推器級(1.0㎡)或彈頭(0.03㎡)，探測距離將分別能夠達到至少740公里和310公里。
如果軍艦部署在發射點附近，這樣的射程就足以追蹤導彈助推級，但它很可能只能夠在很短的時間內跟蹤彈頭本身。最近兩份由政府贊助的報告清楚表明，目前的宙斯盾雷達對於除近程彈道導彈之外的所有目標都有嚴重的侷限性。
第一個報告：“有關早期彈道導彈防禦攔截可行性的科學技術問題”，是由美國國防科學委員會(DSB)於2011年9月發佈的。報告中說，“目前的“宙斯盾”艦雷達不足以支持EPAA任務的客觀需要，”而且“為全面實現堅固的區域防衛，需要比目前宙斯盾艦雷達探測距離大得多的雷達。”
第二份報告由美國國家科學院(NAS)於2012年9月發佈，並沒有討論宙斯盾雷達的侷限性，至少在報告的非保密部分沒有提及。該報告只展望了宙斯盾雷達在歐洲防禦中的一個非常有限的作用。
在回答關於2011年美國國防科學委員會報告的結論，即宙斯盾雷達不足以支持EPAA的問題時，美國國家科學院小組聯席主席戴維•蒙塔古在宣佈國家科學院報告發布的電話新聞發佈會上表示，“國防科學委員會所說的是SPY-1雷達沒有足夠的能力部署在歐洲以支持導彈攔截，我們表示同意。”他接著說，X波段雷達必須要提供目標跟蹤和攔截器發射的數據，所有的宙斯盾SPY-1雷達要做的是“與攔截器反覆通信”。
本文來源：Union of Concerded Scientists
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