什么是有源相控陣雷達？

簡單理解的話，相控陣雷達就是把近1000個小型傳統雷達縮小100倍，再組裝在一個平面上，而有源相控陣雷達就是讓這1000個迷你雷達都能獨立的工作，但是重點就在于怎么個工作法。

相控陣雷達的誕生

自1935年世界上第一臺實用雷達發明以后，雷達作為國防的千里眼，一直以來最直觀的“進化”過程都是天線的變化。冷戰結束后，戰斗機的機載雷達主要采用的是拋物面天線，隨著戰斗機的發展，拋物面天線具有明顯的缺陷。

首先，雷達要求探測的距離越遠越好，一般來說，我們要想看得更遠，往往會把眼睛瞇起來，雷達也一樣，需要收窄探測角度，來提高精準度，但是拋物面天線雷達與手電筒里的反光鏡面的原理差不多，結構簡單，成本也不高，這樣的話，要想精度越高，天線的整體高度就要做高，整體面積也要做大，然而做高了，體積就越大，無論是戰斗機還是戰艦都需要預留更多的空間來安裝和做掃描工作。

其次，很多時候拋物面天線在掃描一個飛行物時，搞不好轉一圈下來，飛行物都飛走了，它還沒轉回來，這就讓人尷尬了。

為了解決這個問題，“倒置卡塞格倫”雙面反射面天線，應運而生，這玩意長這樣。

它的工作原理，就是在傳統拋物面天線的基礎上，把主反射面變成一個可以扭轉的面，然后安裝了一個柵格式的副反射面，效率變高了不說，體積也變小了。

但是，這玩意也有缺陷，可能你也看出來了，搞不好就會“側漏”。

這個時候，平面陣列天線也誕生了，一種由數百個，甚至上萬個的小單元天線，按照一定的規則，間距，均勻地組合在一個面上的天線。這就有了所謂的“陣”。

為了解決“側漏”的弊端，就有了相參雷達，相參雷達就是通過電子設備，改變不同的信號的相位，并通過移相器，來控制波束指向，不需要能過天線機械運動來實現信號的接收和發射。這就是“相控”的意思。

平面陣列天線的出現，很快就得到了全世界的普及，在經過一代一代的升級改造后，就形成了現在的主流雷達，相控陣雷達。

相控陣雷達簡單的理解就是，通過電子設備，并設置相關算法，來確定移相器要移動的相位，配合陣列的元數，提高天線的增益。

相控陣雷達結合了傳統拋物面雷達和倒置卡塞格倫天線的優點。陣列單元數就相當于，擴大了接受和放大波長的面積，而前放的模塊，其實和倒置卡塞格倫天線的柵格原理相同，后面才是用來接收和發射的模塊。

同時，相控陣可以是線性陣，也可以是平面陣。

線性陣是把多個陣元合成一路信號，也就是“并連最路”的形式，進行統一移相，但只能是單一方向的線性移動，也稱作固定式相控陣。

平面陣就是陣元中的每個小陣元都有獨立的移相器，每個小陣元都是可以單獨控制的混合設計天線，可以上下移動，因為電把角度小，也被稱為有限電掃相控陣。

相控陣雷達就像是蜻蜓復眼，所以，相控陣雷達實際上是電掃描雷達的一種，但是真正的被廣泛的應用，還是在計算機技術，光電子技術，材料，工藝技術發展之后，才得到實質性的進展和廣泛的普及。

毫不夸張地說，現代相控陣雷達是軍用雷達中的皇冠，也是代表著一個國家在設計和制造領域的尖端科技。它讓所有的戰機，戰艦都不再是近視眼。

什么是有源相控陣雷達

說完了相控陣的原理，理解有源相控陣雷達就簡單得多了。

有有源，就有無源，區別就是：

無源相控陣，陣列上的所有小單元天線都是一樣大，而且是固定的，它們沒有獨立的信號放大器，只能集中的由一陣面后的一個放大器來進行統一放大，放大后再分配給小天線，發射出去，所以無源相控陣的每一個小天線收發信號的強度都差不多大，而這個的集中處理方式，使得無源相控陣雷達的功率損耗也很大。

有源相控陣，陣列上的所有小單元都自帶接收和發射器，能自己接收信號，也能自己用自己的放大器來把信號放大到不同的程度，每個小天線都能承擔著不同的功能，做不同的工作。可以同時對一個目標進行掃描，也能同時對多個目標進行掃描，還能同時進行電子干擾，遠程通訊，所以它的功率損耗相對要低得多。

唯一相同的是，無源相控和有源相控的每個小天線都能發射和接收信號，也能改變相位，只不過，無源在放大信號上只能集中一個放大器來處理，而有源可以自主處理大小。

所以，有源相控陣雷達無論從功能上，還是技術上，都要比無源相控陣雷達先進且適用得多。

目前世界上先進的戰艦，戰斗機都配備的有源相控陣雷達，像我國的殲-20、殲-16等等。

不過，目前最強的還是戰艦上的360度有源相控陣雷達，區別是三面相控技術，實現防空、反導一體、反艦、反潛、對陸等多功能，雷達有高度共用的能力，也是未來的趨勢。

值得一提的是：繼美蘇后，我國成為世界上第三個掌握相控陣雷達技術的國家，而我國華睿1號自協芯片的研發，讓我國國防電子工業告別被“卡脖子”，同時也使得我國的有源相控陣雷達在處理數據，運算能力上與其它國家縮短了差距，不久的將來，國產機全面配備有源相控陣雷達，指日可待。

有源相控陣雷達的作用

有源相控陣雷達由于抗干擾性能好，就算是某些單元件損壞，依然能繼續工作，而且其掃描范圍大，目標多，還能分別實現搜索、識別、跟蹤、制導、無源探測等多種功能，被廣泛應用于很多領域。

在軍用領域：

有源相控陣雷達可對射程10000km和4500km，不同高度，不同方向的彈道導彈進行監測，探測，還可以引導多枚導彈制導，導彈防御，形成精準打擊。

帶有數據連接和多傳感器的有源相控陣雷達，還可以多設備，多戰機，戰艦之間進行通訊，星載成像等功能。

另外，還可以進行機械掃描，識別以及評估。美國的RPS-42有源相控陣雷達，甚至可以進行可見光和夜視追蹤，還可以專門用來探測無人機，遙控機槍開火。

民用領域：

有源相控陣雷達如今可以對洪水進行監測，調查土壤濕度、對海洋進行監測、森林防火，進行氣象探測，甚至應用于汽車雷達領域。

隨著有源相控陣雷達的發展，其在民用領域具有很大的潛力。2021年5月，納睿雷達自主研發的多功能有源相控陣雷達產品就曾亮相于深圳會展中心，獲得社會人士和專家的一致肯定。

寫在最后：

美國國防科學委員會主席就曾說過，在21世紀，美國的戰斗機雷達、預警與監視飛機的雷達，都應該使用有源相控陣雷達。而有源相控陣雷達在大角度掃描，超寬帶，特別是結合5G在的應用，依然有很多難題需要解決，所以，還有很大的發展空間。

在未來，還可以應用于智能家居，智能醫療，智能安防等領域，這就要求雷達模塊能更小，更輕便，更低廉等優點。

如果說雷達是人類技術發展的縮影，而有源相控陣雷達無疑是人類技術發展里閃爍最亮的一顆星之一。