相控阵雷达概述（请大家指正）

       按照天线的工作方式可以将雷达分为机械扫描雷达、相控阵雷达和合成孔径雷达，相控阵雷达是指天线的扫描方式是电子扫描方式的雷达。

       我们一般理解的机械扫描雷达是通过机械随动方式在方位角和俯仰角上转动天线，从而实现波束的空间扫描，随着战争的发展，其机械运动惯性大，扫描速度不高的特点已经无法满足信息更新速度和高增益窄波束的要求。

       相控阵雷达就是在这个背景下应运而生的。

       所谓的电子扫描是指利用波的干涉原理，通过控制排列在天线阵上的数十个乃至数十万个天线单元所发射电磁波的相位从而使波束在空间中能按一定规律扫描。由天线单元组成的天线阵列在一定范围内扫描时无须转动。由于通过电路控制各个天线单元相位且无须克服机械的惯性，电子扫描比机械扫描更加灵活，能实现波束的快速指向。

       相控阵雷达工作时，计算机给出需要形成的波束的位置信息，位置信息被送到波束控制机，波束控制机计算出每个单元的相位信息，再通过每个辐射天线单元的移相器使每个辐射天线单元发射合适相位的电磁波，最终各个辐射天线单元发射的电磁波相互干涉，形成所需要的波束。同理，天线单元通过移相器获得目标回波信号的相位，并将回波信号的相位信息送至计算机计算获得目标的位置信息。所以，无论是发射波束还是处理回波，都是通过移相器来实现的，移相器也就成了电子扫描的基础元器件。

       相控阵雷达快速扫描除了能实现快速跟踪外，另一个巨大的优势就是装载于舰艇上时可通过控制波束来补偿舰艇的摇摆，降低了对机械稳定平台的要求。宙斯盾系统用的AN/SPY—1相控阵雷达即使在发生30度纵倾和15度横倾无机械稳定平台的情况下也能保持精确的跟踪。              


                                       

                                                                          相控阵雷达参与舰队防空的作战过程

       除了快速扫描，相控阵雷达还可根据实际情况需要将天线阵列分为几个区块，各自形成不同的波束，从而实现跟踪处理多方位、多批次目标或者同时实现制导导弹、跟踪目标、通信、无源探测电子对抗等多种功能。典型的例子是“爱国者”地空导弹武器系统的相控阵雷达AN/MPQ—53，除了有主天线单元阵列，还有5个电子对抗电子对抗天线单元阵列，敌我识别天线单元阵列和专门负责导弹制导的TVM天线单元阵列，一部雷达可同时完成探测跟踪、导弹制导、电子对抗等多重任务。

       相控阵雷达的天线阵列有两种基本组成形式，一种是无源阵列，一种是有源阵列。

       无源阵列，仅用一个发射机和接收机，通过功率分配将发射波信号和功率送到各个移相器及移相器对应的天线单元，该形式相控阵雷达天线的特点是结构简单，发射机能最终发射的总能量取决于发射设备末级功率管的性能，但不易于实现全固态化。

       有源阵列，它的每一个天线单元都单独使用一个发射机和接收机，有源阵列不需要移相器，因为各个独立的发射机可以发射不同相位的电磁波。该形式相控阵雷达天线的特点是雷达辐射的总能量可以通过增加天线单元数目和天线单元发射机功率来提高，易于实现全固态化。这里所说的全固态化是指全电路用晶体管固态器件取代电子管，具有不需要预热延时、工作体积小、工作频带宽、维护方便等优点。

       相控阵雷达的技术有诸多优势，但技术难点也很大，主要集中于以下几点：

       一是天线单元制造难度高，由于要在很小的体积内实现射频信号的发射与接收，要达到一定的功率和灵敏度，其研制难度较大，尤其是难以小型化。二是数据处理能力要求高，相控阵雷达探测数据容量大、类型多，对数据处理能力要求很高。三是大功率低压电源要求高，虽然每个天线单元要求的电压不高，但多个天线单元组成的天线要求的电流却很大，因此需要大功率低压电源，而且要求电源可靠性高、质量小。四是冷却要求高，数百乃至数千个天线单元产生的热功率非常高，可达几千瓦，冷却系统的设计也成为相控阵雷达设计成败的关键。

参考文献：

[1]杨建军 . 地空导弹武器系统概论 . 北京：国防工业出版社 , 2006 .

[2] 尤晓航 . 国外海军典型C4I及武器系统 . 北京：国防工业出版社 ，2008 .

       按照天线的工作方式可以将雷达分为机械扫描雷达、相控阵雷达和合成孔径雷达，相控阵雷达是指天线的扫描方式是电子扫描方式的雷达。

       我们一般理解的机械扫描雷达是通过机械随动方式在方位角和俯仰角上转动天线，从而实现波束的空间扫描，随着战争的发展，其机械运动惯性大，扫描速度不高的特点已经无法满足信息更新速度和高增益窄波束的要求。

       相控阵雷达就是在这个背景下应运而生的。

       所谓的电子扫描是指利用波的干涉原理，通过控制排列在天线阵上的数十个乃至数十万个天线单元所发射电磁波的相位从而使波束在空间中能按一定规律扫描。由天线单元组成的天线阵列在一定范围内扫描时无须转动。由于通过电路控制各个天线单元相位且无须克服机械的惯性，电子扫描比机械扫描更加灵活，能实现波束的快速指向。

       相控阵雷达工作时，计算机给出需要形成的波束的位置信息，位置信息被送到波束控制机，波束控制机计算出每个单元的相位信息，再通过每个辐射天线单元的移相器使每个辐射天线单元发射合适相位的电磁波，最终各个辐射天线单元发射的电磁波相互干涉，形成所需要的波束。同理，天线单元通过移相器获得目标回波信号的相位，并将回波信号的相位信息送至计算机计算获得目标的位置信息。所以，无论是发射波束还是处理回波，都是通过移相器来实现的，移相器也就成了电子扫描的基础元器件。

       相控阵雷达快速扫描除了能实现快速跟踪外，另一个巨大的优势就是装载于舰艇上时可通过控制波束来补偿舰艇的摇摆，降低了对机械稳定平台的要求。宙斯盾系统用的AN/SPY—1相控阵雷达即使在发生30度纵倾和15度横倾无机械稳定平台的情况下也能保持精确的跟踪。              


                                       

                                                                          相控阵雷达参与舰队防空的作战过程

       除了快速扫描，相控阵雷达还可根据实际情况需要将天线阵列分为几个区块，各自形成不同的波束，从而实现跟踪处理多方位、多批次目标或者同时实现制导导弹、跟踪目标、通信、无源探测电子对抗等多种功能。典型的例子是“爱国者”地空导弹武器系统的相控阵雷达AN/MPQ—53，除了有主天线单元阵列，还有5个电子对抗电子对抗天线单元阵列，敌我识别天线单元阵列和专门负责导弹制导的TVM天线单元阵列，一部雷达可同时完成探测跟踪、导弹制导、电子对抗等多重任务。

       相控阵雷达的天线阵列有两种基本组成形式，一种是无源阵列，一种是有源阵列。

       无源阵列，仅用一个发射机和接收机，通过功率分配将发射波信号和功率送到各个移相器及移相器对应的天线单元，该形式相控阵雷达天线的特点是结构简单，发射机能最终发射的总能量取决于发射设备末级功率管的性能，但不易于实现全固态化。

       有源阵列，它的每一个天线单元都单独使用一个发射机和接收机，有源阵列不需要移相器，因为各个独立的发射机可以发射不同相位的电磁波。该形式相控阵雷达天线的特点是雷达辐射的总能量可以通过增加天线单元数目和天线单元发射机功率来提高，易于实现全固态化。这里所说的全固态化是指全电路用晶体管固态器件取代电子管，具有不需要预热延时、工作体积小、工作频带宽、维护方便等优点。

       相控阵雷达的技术有诸多优势，但技术难点也很大，主要集中于以下几点：

       一是天线单元制造难度高，由于要在很小的体积内实现射频信号的发射与接收，要达到一定的功率和灵敏度，其研制难度较大，尤其是难以小型化。二是数据处理能力要求高，相控阵雷达探测数据容量大、类型多，对数据处理能力要求很高。三是大功率低压电源要求高，虽然每个天线单元要求的电压不高，但多个天线单元组成的天线要求的电流却很大，因此需要大功率低压电源，而且要求电源可靠性高、质量小。四是冷却要求高，数百乃至数千个天线单元产生的热功率非常高，可达几千瓦，冷却系统的设计也成为相控阵雷达设计成败的关键。

参考文献：

[1]杨建军 . 地空导弹武器系统概论 . 北京：国防工业出版社 , 2006 .

[2] 尤晓航 . 国外海军典型C4I及武器系统 . 北京：国防工业出版社 ，2008 .