李戈 武健
陕西黄河集团有限公司 陕西 西安 710043
在传统雷达天线面的面积上可安装上千个相控阵天线，相控阵雷达有相当密集的天线阵列，任何一个天线都可收发雷达波，而相邻的数个天线即具有一个雷达的功能。扫描时，选定其中一个区块(数个天线单元)或数个区块对单一目标或区域进行扫描，因此整个雷达可同时对许多目标或区域进行扫描或追踪，具有多个雷达的功能。由于一个雷达可同时针对不同方向进行扫描，再加之扫描方式为电子控制而不必由机械转动，因此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因而资料更新周期为秒或十秒级，电子扫描雷达则为毫秒或微秒级。因而它更适于对付高机动目标。
关键词：相控阵雷达原理特点应用分类应用历史发展
1.相控阵雷达的历史及发展
1.1相控阵雷达的历史
相控阵技术，早在20世纪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20世纪50年代中期才研制出2部实用型舰载相控阵雷达。20世纪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，其制造和研究更上一层楼。
1.2相控阵雷达技术的发展
（1）雷达体制从无源到有源。 作为有源相控阵雷达的前身，无源相控阵雷达的发射机与天线分离配置，射频能量从发射机通过复杂昂贵的波导管馈送至天线。无源相控阵雷达由行波管之类的发射机来提供功率，要增大雷达发射功率不那样容易。人们认识到了无源相控阵雷达的上述缺点，设法寻找新的雷达模式。微波集成电路的快速发展带来了机遇－－人们可以在砷化镓晶片上做出几厘米大小、能发射/接收电磁波的小单元，用来取代庞大的行波管和天线。将一个个这种小单元（移相器）排成阵列，就成为发射机与天线合一的有源相控阵雷达。（2）全面提升电子对抗能力在电子对抗日趋激烈的未来海战场环境中，为了有效地发挥雷达的信息作战优势，强大的抗干扰、电子压制能力不可或缺。面对海军作战区域由远洋向近岸水域转变的趋势，水面舰艇所面临的威胁与实战环境也变得更加复杂。（3）增强弹道导弹侦测能力。海基导弹防御系统比陆基系统有更高的灵活性和远程机动部署能力，因此，侦测弹道导弹并引导防空导弹实施拦截，已成为舰载相控阵雷达的重要使命。美国改进AN/SPY-1系列相控阵雷达，以满足海基反导的需求；长远目标是整合各种舰载雷达的功能，以期用1部多功能相控阵雷达满足从远程导弹拦截到近距防御的多种需求，如远距离探测、跟踪、目标锁定以及各类舰载武器的导引、作战指挥，从根本上简化舰艇的雷达配置。
2.相控阵雷达的原理
相控阵雷达利用电磁波相干原理，通过计算机控制馈往各辐射单元电流的相位，就可以改变波束的方向进行扫描，故称为电扫描。
辐射单元把接收到的回波信号送入主机，完成雷达对目标的搜索、跟踪和测量。每个天线单元除了有天线振子之外，还有移相器等必须的器件。不同的振子通过移相器可以被馈入不同的相位的电流，从而在空间辐射出不同方向性的波束。天线的单元数目越多，则波束在空间可能的方位就越多。这种雷达的工作基础是相位可控的阵列天线。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。
2.1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）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，而且还远比它们能够同时对付的目标多。（2）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。（3）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。（4）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。（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。
1.2相控阵雷达的优点
（1）波束指向灵活，能实现无惯性快速扫描，数据率高；（2）一个雷达可同时形成多个独立波束，分别实现搜索、识别、跟踪、制导、无源探测等多种功能；（3）目标容量大，可在空域内同时监视、跟踪数百个目标；（4）对复杂目标环境的适应能力强；（5）抗干扰性能好。全固态相控阵雷达的可靠性高1.3相控阵雷达的缺点
美中不足的是，相控阵雷达设备复杂、造价昂贵，且波束扫描范围有限，最大扫描角为90°～120°。当需要进行全方位监视时，需配置3～4个天线阵面。
3.相控阵雷达的应用
相控阵雷达与机械扫描雷达相比，扫描更灵活、性能更可靠、抗干扰能力更强，能快速适应战场条件的变化。多功能相控阵雷达已广泛用于地面远程预警系统、机载和舰载防空系统、机载和舰载系统、炮位测量、靶场测量等。当相控阵雷达警戒、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，即使是上万公里外来袭的洲际导弹和几万公里远的卫星，也逃不过它的“眼睛”。
4.雷达发展趋势-数字阵列雷达
数字阵列雷达是一种接收波束和发射波束均采用数字波束形成技术的全数字有源相控阵雷达，主要由阵列天线、数字TR模块、数字波束形成、信号处理器、控制处理器等组成。数字阵列雷达是现代雷达技术特别是雷达工程实现领域的前沿与重要发展方向。数字阵列雷达系统的设计有别于传统相控阵雷达，随着微电子技术和数字集成电路技术的发展，数字阵列模块逐渐向数字化、软件化、集成化、多功能方向发展，通过计算机可实现雷达体制、工作方式、工作频段、信号参数和处理方法的软件控制，真正意义上的全数字化软件雷达将会成为现实。