什麼是相控陣雷達？

01-05

顧名思義，控制各個單元信號的相位，從而靠干涉產生定向的電磁波。

不同的位置的波源會產生干涉，比如這樣：

那麼對於一串陣列，如果初始相位是相同的，那麼發射出的電磁波強度分布是這樣的：

那麼如果稍稍調整一下相位：

LightDot[100, 3, Table[{100, i, (20 i [Pi])/60, 1}, {i, 20, 80}]]

代碼中的{100,i,20 i pi/60,1}中第三項，即為初相位，通過使它有規律的變化，可以調整電磁波的指向，而不需要旋轉雷達本身。

我們還可以把方向反過來：

這裡同樣只是改了第三項——初相位，就改變了方向。這樣的雷達可以很快轉變方向，快速掃描天空。

簡單來做下自我介紹吧。

相控陣雷達實際上是說的一種採用特殊天線體制的雷達（當然現在其實已經很普及了）。相控陣天線一般為平面陣列，陣列中有很多個陣元，每一個陣元都可以控制其電流相位，通過控制陣元之間相位差來實現電子掃描。所以相控陣雷達是電掃描雷達的一種。如果想知道具體原理，可以參考《天線原理與設計》，一般本科教材那種都會有介紹的。

相控陣雷達還可以細分為無源相控陣（PESA）和有源相控陣（AESA）兩種。（有時也被翻譯成被動（passive和主動active兩種類型）

主要差別：

一般而言前者是一個發射機，再饋電到天線陣列前端，實施電掃描，發射機多採用行波管，真空管等電子器件。後者是陣列前端每一個陣元就是一個T/R組件，可以單獨輻射電磁波，不需要設置專門的集中式發射機，發射機多採用固態器件。可以簡單理解為普通手電筒和多個燈泡的那種led手電筒的區別。AESA在結構上比PESA複雜得多，成本也高得多。但是在軍事上性能可以提升一個檔次。

無源陣：

1、採用集中式發射機，發射機輸出信號放大後經過功分網路，再經過移相器移相，最後接至天線陣列面。

2、因為這種集中式發射機的方式，幾乎都採用電真空器件。這樣在功率分配網路中損耗較大。

3、總體技術難度較有源陣小。

有源陣：

1、採用分散式發射機，多為每一個天線後方有單獨的發射機相連，且陣元天線後接單獨的T/R（收/發）組件。這就是「有源」名字的來歷。也有的有源陣把陣列面分為很多小陣。每一個小陣共用一個單獨的發射機。

2、採用T/R組件，固態發射機。T/R組件上面可集成低噪放、移相器等部件。因為多採用固態器件，可大幅減小雷達總體的質量和體積，並且提高效率和可靠性。

3、更容易實現大功率。採用空間功率合成各子發射機的功率。固態器件技術發展至今，在X波段及以下，固態發射機的功率已經能和電真空器件相比。固態器件工作電壓更低，可靠性更高，也容易實現功率合成，所以在這些頻段，總的來說固態器件更有優勢。

答案就在名字里。

相控：不同於機械掃描雷達的通過天線轉動來實現電磁波定向發送，相控陣雷達通過信號單元發射不同相位的電磁波相互耦合實現不同方向的傳播。簡單的說，機械掃描雷達會動，相控陣雷達不會。

陣：由信號單元組成發射陣列。

陣列天線在遠程的方向圖是由陣元方向圖和陣因子決定的，陣因子的方向圖是由波程差和饋電埠的相位差決定的，而相控陣雷達在硬體上就是靠相控陣天線決定的，天線原理陣列天線那一節有講到具體推導過程，