相控阵雷达相控阵雷达比火控雷达有那些优点? 有源相控阵雷达比无源相控阵雷达又有那些优点?
相控阵雷达是一种新型的有源电扫阵列多功能雷达。它不但具有传统雷达的功能，而且具有其它射频功能。有源电扫阵列的最重要的特点是能直接向空中辐射和接收射频能量。它与机械扫描天线系统相比，有许多显著的优点。 例如、相控阵省略了整个天线驱动系统，其中个别部件发生故障时，仍保持较高的可靠性，平均无故障时间为10万小时，而机械扫描雷达天线的平均无故障时间小于1000小时。下面主要介绍先进的相挂阵雷达。
相控阵雷达的概况
相控阵技术，早在30年代后期就已经出现。 1937年，美国首先开始这项研究工作。但一直到50年代中期才研制出2部实用型舰载相控阵雷达。60年代，美国和前苏联相继研制和装备了多部相控阵...全部
相控阵雷达是一种新型的有源电扫阵列多功能雷达。它不但具有传统雷达的功能，而且具有其它射频功能。有源电扫阵列的最重要的特点是能直接向空中辐射和接收射频能量。它与机械扫描天线系统相比，有许多显著的优点。
例如、相控阵省略了整个天线驱动系统，其中个别部件发生故障时，仍保持较高的可靠性，平均无故障时间为10万小时，而机械扫描雷达天线的平均无故障时间小于1000小时。下面主要介绍先进的相挂阵雷达。
相控阵雷达的概况
相控阵技术，早在30年代后期就已经出现。
1937年，美国首先开始这项研究工作。但一直到50年代中期才研制出2部实用型舰载相控阵雷达。60年代，美国和前苏联相继研制和装备了多部相控阵雷达，多用于弹道导弹防御系统，如美国的 AN／FPS－46、AN／FPS－85、MAR、MSR，前苏联的“鸡笼”和“狗窝”等。
这些都属于固定式大型相控阵雷达，其共同点：采用固定式平面阵天线，天线体积大、辐射功率高、作用距离远。其中美国的AN／FPS－85和前苏联的“狗窝”最为典型，70年代，相控阵雷达得到了迅速发展，除美苏两国外，又有很多国家研制和装备了相控阵雷达，如英、法、日、意、德、瑞典等。
其中最为典型的有：美国的AN／TPN－25 、AN／TPQ—37和GE—592、英国的AR－3D、法国的AN/TPN—25、日本的NPM－510和J／NPQ－P7、意大利的RAT—31S、德国的 KR一75等。
这一时期的相控阵雷达具有机动性高、天线小型化、天线扫描体制多样化、应用范围广等特点。80年代，相控阵雷达由于具有很多独特的优点，得到了更进一步的应用。在已装备和正在研制的新一代中、远程防空导弹武器系统中多采用多功能相控阵雷达，它已成为第三代中、远程防空导弹武器系统的一个重要标志。
从而，大大提高了防空导弹武器系统的作战性能。在21世纪，相控阵雷达随着科技的不断发展和现代战争兵器的特点，其制造和研究将会更上一层楼。
相控阵原理
相控阵，就是由许多辐射单元排成阵列形式构成的走向天线，各单元之间的辐射能量和相位关是可以控制的。
典型的相控阵是利用电子计算机控制移相器改变天线孔径上的相位分布来实现波束在空间扫描，即电子扫描，简称电扫。相位控制可采用相位法、实时法、频率法和电子馈电开关法。在一维上排列若干辐射单元即为线阵，在两维上排列若干辐射单元称为平面阵。
辐射单元也可以排列在曲线上或曲面上．这种天线称为共形阵天线。共形阵天线可以克服线阵和平面阵扫描角小的缺点，能以一部天线实现全空域电扫。通常的共形阵天线有环形阵、圆面阵、圆锥面阵、圆柱面阵、半球面阵等。
综上所述，相控阵雷达因其天线为相控阵型而得名。
分类
相控阵雷达大体可分为两大类，即全电扫相控阵和有限电扫相控阵。全电扫相控阵又可称固定式相控阵，即在方位上和仰角上都采用电扫，天线阵是固定不动的。
有限电扫相控阵是一种混合设计的天线，即把两种以上天线技术结合起来，以获得所需要的效果，起初把相扫技术与反射面天线技术相结合，其电扫角度小，只需少量的辐射单元，因此可大大降低设备造价和复杂程度。
天线阵，根据扫描情况可分为相扫、频扫、相／相扫、相／频扫、机/相扫、机／频扫、有限扫等多种体制。相扫系列利用移相器改变相位关系来实现波束电扫。频扫是利用改变工作频率的方法来实现波束电扫。
相/相扫是利用移相器控制平面阵两个角坐标实现波束电扫。相／频扫是利用移相器控制平面阵一个坐标而另一坐标利用频率变化控制来实现波束电扫．机/相扫是在方位上采用机扫、仰角上采用相扫。机／频扫是在方位上采用机扫、仰角上采用频扫。
相控阵雷达的特点
相控阵雷达之所以具有强大的生命力，因为它优胜于一般机械扫描雷达。它具有以下特点：
（1）能对付多目标。相控阵雷达利用电子扫描的灵活性、快速性和按时分割原理或多波束，可实现边搜索边跟踪工作方式，与电子计算机相配合，能同时搜索、探测和跟踪不同方向和不同高度的多批目标，并能同时制导多枚导弹攻击多个空中目标。
因此，适用于多目标、多方向、多层次空袭的作战环境。
（2）功能多，机动性强。相控阵雷达能够同时形成多个独立控制的波束，分别用以执行搜索、探测、识别、跟踪、照射目标和跟踪、制导导弹等多种功能。
一部相控阵雷达能起到多部专用雷达的作用，如“爱国者”的一部多功能相控阵雷达可以完成相当于“霍克”和“奈基”－2型9部雷达的功能，而且还远比它们能够同时对付的目标多。因此，可大大减少武器系统的设备，从而提高系统的机动能力。
（3）反应时间短、数据率高。相控阵雷达可不需要天线驱动系统，波束指向灵活，能实现无惯性快速扫描，从而缩短了对目标信号检测、录取、信息传递等所需的时间，具有较高的数据率。相控阵天线通常采用数字化工作方式，使雷达与数字计算机结合起来，能大大提高自动化程度，简化了雷达操作，缩短了目标搜索、跟踪和发控准备时间，便于快速、准确地实施畦达程序和数据处理。
因而可提高跟踪空中高速机动目标的能力。
（4）抗干扰能力强。相控阵雷达可以利用分布在天线孔径上的多个辐射单元综合成非常高的功率，并能合理地管理能量和控制主瓣增益，可以根据不同方向上的需要分配不同的发射能量，易于实现自适应旁瓣抑制和自适应抗各种干扰，有利于发现远离目标和小雷达反射面目标（如隐形飞机），还可提高抗反辐射导弹的能力。
（5）可靠性高。相控阵雷达的阵列组较多，且并联使用，即使有少量组件失效，仍能正常工作，突然完全失效的可能性最小。此外，随着固态器件的发展，格控阵雷达的固态器件越来越多，甚至已生产出全固态儿控阵雷达，如美国的。
“爱国者”雷达，其天线的平均故障间隔时间高达15万小时，即使有10％单元损坏也不会影响雷达的正常工作。
当然，相控阵雷达不是十全十美的，也有其缺点。主要是造价贵，典型的相控阵雷达比一般雷达的造价要高出若干倍。
此外，相控阵雷达对于短程弹道导弹的袭击可以说是无能为力，这也是美国及台湾为什么担心大陆方面在福建沿海部署东风导弹的原因。而1991年，海湾战争期间，伊拉克用“飞毛腿”导弹袭击以色列的时候，其“爱国者”导弹根本无法有效将其击落。
普通雷达的波束扫描是靠雷达天线的转动而实现的，又称为机械扫描雷达。
而相控阵雷达是用电的方式控制雷达波束的指向变化进行扫描的，这种方式被称为电扫描。相控阵雷达虽然不能像其他雷达那样依靠旋转天线来使雷达波束转动，但它自有自己的“绝招”，那就是使用“移相器”来实现雷达波束转动。
相控阵雷达天线是由大量的辐射器（小天线）组成的阵列（正方形、三角形等），辐射器少则几百，多则数千，甚至上万，每个辐射器的后面都接有一个可控移相器，每个移相器都由电子计算机控制。当相控阵雷达搜索远距离目标时，虽然看不到天线转动，但上万个辐射器通过电子计算机控制集中向一个方向发射、偏转，即使是上万千米外的洲际导弹和几万千米远的卫星，也逃不过它的“眼睛”。
如果是对付较近的目标，这些辐射器又可以分工负责，产生多个波束，有的搜索、有的跟踪、有的引导。正是由于这种雷达摒弃了一般雷达天线的工作原理，人们给它起了个与众不同的名字———相控阵雷达，表示“相位可以控制的天线阵”的含义。
相控阵雷达又分为有源（主动）和无源（被动）两类。其实，有源和无源相控阵雷达的天线阵相同，二者的主要区别在于发射／接收元素的多少。无源相控阵雷达仅有一个中央发射机和一个接收机，发射机产生的高频能量经计算机自动分配给天线阵的各个辐射器，目标反射信号经接收机统一放大（这一点与普通雷达区别不大）。
有源相控阵雷达的每个辐射器都配装有一个发射／接收组件，每一个组件都能自己产生、接收电磁波，因此在频宽、信号处理和冗度设计上都比无源相控阵雷达具有较大的优势。正因为如此，也使得有源相控阵雷达的造价昂贵，工程化难度加大。
但有源相控阵雷达在功能上有独特优点，大有取代无源相控阵雷达的趋势。
有源相控阵雷达最大的难点在于发射／接收组件的制造上，相对来说，无源相控阵雷达的技术难度要小得多。无源相控阵雷达在功率、效率、波束控制及可靠性等方面不如有源相控阵雷达，但是在功能上却明显优于普通机械扫描雷达，不失为一种较好的折中方案。
因此在研制出实用的有源相控阵雷达之前，完全可以采用无源相控阵雷达作为过渡产品。而且，即使有源相控阵雷达研制成功以后，无源相控阵雷达作为相控阵雷达家族的一种低端产品，仍具有很大的实用价值。
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传统雷达的工作原理是首先向空中发射一束电磁波束，用机械的方式转动雷达天线，以使波束扫过一定的区域(天空、地面或海面)。
当电磁波束与目标相同时就会反射一定的回波，利用计算机对回波进行解算，就能对目标定位和测距了。相控阵雷达与传统雷达不同的是天线。它是依靠在～块平面火线上有规则地排列许多个辐射单元(称为阵元)，利用电磁波的相f原理，通过计算机控制输往天线各辐射单元电流相位的变化来改变波束的方向，对一定区域进行扫描，接收单元则将接收到的辐射回波输入主机，经过解算对目标的方位、距离进行探测跟踪和定位。
因此，相控阵雷达也称为电子扫描雷达。
相控阵雷达有两种，一种是有源相控阵雷达，一种是无源、相摔阵雷达。两者的区别存于：有源相控阵雷达的天线是一种称为T／R模组的接收与发射装置，每一块T／R模组都能产生电磁波；而无源相控阵雷达则是使用统一的发射机和接收机，外加具有相位控制能力的相控阵天线而成，天线本身不能产生雷达波。
有源与无源相控阵雷达在功能上无太大的区别，不过有源相控阵的收发装置只有T／R模组，所以结构重量轻，故障率低，即使几个相邻阵元出现故障和损坏，也不会对整个系统的性能造成影响。而无源相控阵雷达与传统雷达l有天线及处理系统的差别，结构重量、生存率等均不能与有源相控阵雷达相比。
因此，有源相控阵雷达是未来战斗机机载雷达的发展方向。
与传统雷达相比，相控阵雷达在性能上有重大突破，主要表现在以下几个方面：
1．具有对付多目标的能力。相控阵雷达利用电子扫描的灵活性、快速性和多波束、可按时分割原理，能实现边搜索边跟踪工作方式，可与电子计算机相配合，能同时搜索探测和跟踪不同方向和不同高度的多批目标，并能同时制导多枚导弹对多个目标进行攻击。
2．具有多功能性。相控阵雷达能同时形成多个独立控制的波束，分别用于执行搜索、探测、识别、跟踪、照射和制导导弹等多种功能。因此一个雷达便具有多个专用雷达的功能。
3．反应时间短、数据更新率高。
由于相控阵雷达可同时针对不同方向进行扫描，加之扫描方式为电子控制而非机械转动，因此反应时间短，资料更新率大大提高。机械扫描雷达因受限于机械转动频率，资料更新周期为秒或10秒级，而电子扫描雷达则为毫秒或微秒级， 而更适于对付高机动目标。
4．抗十扰能力强。相控阵可以利用分布在天线孔径上的多个单元综合成非常高的功率，并能合理地管理能量和控制主瓣增益，可根据不同方向上的需要分配不同的发射能量，易于实现自适应旁瓣抑制和自适应抗各种干扰，有利于发现远距目标和雷达小反射面目标，还可提高抗反辐射导弹的能力。
5．可靠性高。相控阵雷达阵列较多且并联使用，即使有少量组件失效仍能正常工作。此外，随着固念器件的发展，相控阵雷达的固态器件越来越多(甚至产生出全固态相控阵雷达)，所以平均故障间隔时间增大，即使有10％的阵7亡损坏也不会对系统的性能造成1人大的影响。
6．具有隐形功能。传统机械雷达的转动，结构会造成相当大的回波，而使用电子扫描的相摔阵雷达能使这种影响降到最小。时，相控阵雷达工作时发射的窄波束会减少被发现的机会，并使对方的电子干扰系统难以发挥作用。
中国研制相控阵雷达已有多年，存地对空导弹系统、炮兵侦测系统和新型驱逐舰上已有实际应用。但是机载相控阵雷达必须解决好三个难题： 一是T／R模组的体积。一般是28个T／R单元使用一组共用元件，一个模组中共用单元的数量越多越好，但共用组件故障时对雷达性能的影响也就较显著。
所以，两者必须平衡。一是大功率低压电源。相控阵雷达的天线阵元要求的电压不高，但所需电流却很大。作为机载相控阵雷达系统中的电源，必须可靠性高，体积小，重量轻。三是冷却。相控阵雷达的天线阵面上密着数百上千个T／R模组，热功率相当高，如何对其冷却是保证雷达可靠、正常工作的条件。
有源相控阵雷达技术难点较多，而无源相控阵雷达相对来说技术难度较小，装备比较容易，作为有源相控阵雷达的替代品或机载雷达的低端产品，不失为一种首选方案。
美国海基相控阵雷达。收起
