什么是有源相控阵雷达？有什么用呢？

我参与设计过相控阵雷达，所以比较了解，但是如果只依靠专业的知识来解释，恐怕很多人还是很难听懂，所以我这就里就通过做一个通俗常见物品的比喻，来向大家解释一下相控阵雷达的工作原理，以及什么又是有源和无源相控阵雷达。

首先做个比喻，原始的雷达就是一个非常大的探照灯，只能照射到一个固定的方向，如果想要照射到其它方向，就必须通过转动来实现。比如想要实现360度的照射，这就需要探照灯不停的围绕中心旋转。如果想要探测上下目标，就需要上下旋转。所以非常麻烦，探测的角度有限，需要做机械运动。就是我们经常在电视上看到的那种雷达，天线不断的在旋转。

为什么把探照灯比喻传统雷达呢？因为探照灯和手电发出的光，也是一种电磁波，所以把它们比喻成雷达，也是可以的。这个时候人与探照灯或者手电，就形成了一部完整的雷达系统，灯的光源就是雷达的信号源，发射的光源照射到物品发生反射，被眼睛接收，经过处理成像在我们的大脑中。这就和雷达的工作原理一样：发射雷达波、遇到物体反射、反射信号被接收机接收、处理器处理然后成像。

那相控阵是个什么样子的探照灯呢？它是成千上万个小手电排列在一起，形成一个大阵列的探照灯（有点类似我们生活中LED光源），这里的每个手电就是一部小雷达，每个手电都可以自己独立工作并且转动（当然实际的雷达天线不转动，是通过相位控制雷达波束的指向，但也就相当于手电的转动）。

就比如一百个小手电，按照边长为十个排列成一个矩形方阵，所有的小手电，既可以同时照射同一个固定的方向，相当于照射一个目标。也可以分成不同的组别，例如相邻的十个为一组，这样就分成了十组，每组都能照射一个方向，那就是同时照射十个方向，也等于可以至少照射十个目标。这样在不转动雷达本身的情况下，就可以在一定的角度内实现全部方向的覆盖。如果部署三部不同朝向的相控阵雷达或者更多，就能够实现360的覆盖，大家可参考军舰上面的相控阵雷达分布。

不过和手电不一样的就是，真正的相控阵雷达，里面全部的部件全都是固定的，尤其是相控阵雷达的天线是固定的，它是通过改变馈电的相位，来实现雷达波束的偏移，通过模拟电子的方式代替了传统机械式的旋转（这里比较专业，大家也不需要理解的）。

现在大家都应该知道相控阵雷达原理了，它有许多的优势，比如多目标，角度广，探测距离远等。另外加上集成电路的发展，相控阵雷达相比原始的雷达，体积变小了，重量变轻了，能够按安装在小型的作战平台，比如说战斗时上面。

另外相控阵还有一个特点，那就是可靠性，因为相控阵每个雷达模块都独立工作，所以坏了几个几十个，基本不影响雷达整体的效果。而且现实的相控阵雷达有成千上万的小雷达模块组成的，坏一小部分没事。

接下来就和大家说一说相控阵雷达的有源（主动）和无源（被动）区别。区别就在：无源相控阵，整个雷达系统只有一个雷达信号源，产生信号后，被分到各个雷达模块。

而有源的，每一个雷达模块，都有自己的雷达波发射源，它们是可以独自的进行发射与接收信号（T/R组件）。

相比较无源的，有源的难度更大一些，成本也更高，但是性能却更加先进，所以目前主流的相控阵，都是有源主动的，无源被动的慢慢被淘汰了，当然无源的在某些领域，还是可以继续发挥功能的。

目前世界上，相控阵雷达技术最先进的国家，要属美国了。就比如它在军舰上首次使用了宙斯盾系统，主要就是依靠相控阵来实现功能的。还有就是前几年闹得比较厉害的部署在韩国的某型防御系统，用的也是相控阵雷达，所以这个防御系统的探测距离就比较远，探测精度也非常高。

不知道我这么说大家明白没有，如果您有更好的介绍，欢迎评论。

什么是有源相控阵雷达？有什么用呢？

哥们我就是学的理工专业、哥们我就是搞技术的，所以这个问题我准备用最简单、最直白的话语跟大家解释一下。一定要保证大部分人一看就能基本上都懂。

一战时期的雷达

二战期间，雷达就开始大量地应用起来了，基本上各个交战大国都有这个东东，主要还是为了防空袭用的。

其实雷达的原理很简单：一部标准的雷达包含了这个几个部分——发射机、发射天线、接收机、接收天线，处理部分以及显示器。

说白了就是：向天空发射一种电磁波，照射到物体上以后，然后进行回收、处理，这样就能发现其高度、速度、方位等等。

再简单点来说的话，手电筒其实也属于雷达的一部分，你把手电照向空中照射物体，手电筒就是发射装置、光就是照射波，你自己的眼睛就是接受装置，大脑就是处理系统了。

搞懂了雷达的基本原理以后，我们来分析两个问题：一是，什么叫做相控阵雷达呢？二是，什么又叫做有源相控阵雷达，到底优势在哪里，又有什么用途呢？

我们还是拿手电筒来做比喻，传统的雷达就是相当于一个固定的手电筒了，往往只能照射到一个方向。当然了，雷达照射出去的是电磁波，并不是光源。那么就会出现一个非常严重的问题——往往只能照射到一个方向了。

那么传统的雷达要是想探测到更多的方向，也就必须要旋转起来了，这样才能保证各个角度都可以照射到。但是这样就有两个问题存在：

一是，照射范围可能存在死角的问题，毕竟旋转起来不可能没有死角；

二是，延迟性的问题，既然旋转探测，必然会出现旋转时间了，也就会出现了“漏网之鱼”或者叫暂时性的盲区了。

当然了，你说把很多这种雷达放在一起使用，其实也行，不过目标就会很大、成本就会很高了。

往往发生战争的时候，就严重不实用了——机动性会很差，由于体积问题也不适合装上舰艇、装在战斗机上面了。

相控阵雷达就能很好地解决这个问题：他把无数个“手电筒”或者叫探测单元集成到一起，同时这些探测单元也是独立可以旋转的。这样就形成了一个阵列了。

这些“手电筒”或者探测单元，既可以同时照射一个方向、又可以分散照射；可以照射一个目标，也可以照射几十上百个目标了。

这种相控阵雷达有两个巨大的好处：

一是，由于采用了多个探测单位的集合以及可以把多个相控阵雷达集合在一起使用。那么探测的区域往往就可以实现：360度全覆盖了，重量也比较轻，完全可以装在侦察机、预警机上面使用。

二是，由于每个单元都是独立的，所以稳定性就很强了——坏了一个单元别的单元还可以继续工作。

不得不说，相控阵雷达系统是现代雷达领域的主流产品，世界上的大国、强国基本都用的这种雷达。

现代的相控阵雷达一般分为有源相控阵雷达和无源相控阵雷达。

前面分析过了：无源相控阵雷达的原理和优势了。可是无源相控阵雷达通常仅有一个主发射机和一个接收机。

发射机产生的高频能量是自动分配给雷达的各个探测器的，目标反射信号经接收机统一放大，这一点与传统机扫雷达十分相似。说白了就是：无源相控阵雷达只有一个统一的大脑、统一的接受系统。

这样一来就有一个问题了：万一这个统一的大脑出现了故障、出现了问题的话，往往这部雷达也就基本没啥用了。

有源相控阵间雷达相对于无源就是属于加强版与升级版了。

有源相控阵雷达每个探测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。往往数十个组件组成一个阵面，每个阵面可独立搜索目标，这使得有源相控阵雷达在多目标搜索和可靠性上存在绝对优势。

举个例子：无源相控阵雷达就像一个老师傅带着一群徒弟干工程，每一个任务都要经过老师傅派发和验收，一旦老师傅罢工，徒弟就只能放假；

而有源相控阵雷达就像一群老师傅在干工程，大家都能独立完成工作。即使其中一个老师傅罢工并不会很大程度上影响整个工程的进展。

目前整体上来讲，无源的被动相控阵雷达已经被军事强国慢慢的淘汰了。有源相控阵雷达才是未来的方向。我又要实话实说了，目前在有源相控阵雷达运用和研究方面，美国人还是处在领先地位的。

AMDR有源相控阵雷达示意图

美国目前已经在舰艇上装备了一款AMDR有源相控阵雷达。

这款雷达可为驱逐舰等7种美海军舰艇提供先进的综合防空反导，还可完成对来袭导弹的远程预警探测、跟踪识别、拦截引导与毁伤评估全流程作战，还能执行反舰、反潜、远程对陆攻击等多种作战任务。

这样的例子有很多，例如：宙斯盾系统、前段时间搞得比较热闹的“萨德”系统等等。

什么是有源相控阵雷达？有什么用呢？

纸上的宣仔，为您解答。

有源相控阵雷达，是由多个可发射雷达波的独立的T/R元器件构成的天线阵列从名字可以看出这个雷达的两个特点，第一个是有源，即阵列上每个发射元器件都是有源器件，可以独立向外发射电磁波信号；第二个是相控阵体制。雷达波束的偏转靠的是天线阵面上各个发射器件对电磁波的相位调节，通过波的干涉原理，在预期的方向上得到最大的雷达波束增益，从而实现对波束的偏转控制。在发射某个形状和方向的波束前，通过计算机解算出发各个器件的相位偏移，并将电信号传送给每个T/R器件来实现精确控制。在T/R模块内部，相位的改变是通过选择不同的延时电路实现。这样的好处是，省去了传统机械扫描雷达的机械回转机构，仅使用电信号控制就能精确控制雷达波束的方向。

相控阵雷达天线是有多个T/R模块组成

相控阵体制控制波束扫描的原理

机械扫描雷达，需要回转机构

有源相控阵雷达的英文是Active Electronically Scanned Array，简称AESA，直接翻译成中文的话应该叫主动电扫阵列，所以有源相控阵雷达也叫主动电扫雷达，最早不仅指相位控制的电扫雷达，也指频率扫描的电扫雷达，不过频扫雷达具体应用不多，现在AESA基本专指有源相控阵雷达了。有源相控阵雷达AESA的概念与无源相控阵雷达Passive Electronically Scanned Array PESA（被动电扫阵列）相对。二者都是相位控制波束扫描，区别在于有源相控阵没有中央发射机，每个T/R都是有源器件，相位调节直接在T/R器件上实现，而无源相控阵雷达只有一个中央发射机是有源的，天线阵列上的T/R都是无源器件，相位的控制靠移相器来实现。

无源相控阵PESA和有源相控阵AESA的区别

有源相控阵的优点

高增益，插入损耗小

有源相控阵雷达由于是多个T/R的波束合成，因此可以将增益做的很高，T/R数越多，中央方向的增益也越高，同时旁瓣抑制能力好，减小在其他方向上被敌方发现的几率，提高雷达的低可探测能力；

AESA 10个T/R，20个T/R，40个T/R波束合成的差别，T/R数越多，主瓣增益越高，旁瓣抑制能力越好

无源相控阵的内部电路比较复杂，比有源相控阵多了移向器，2级反馈，波导管和中央发射机保护装置，因此插入损耗比有源相控阵大得多，因此相同的总发射功率下，AESA的损耗更小，可以探测更远的目标；

无源相控阵和有源相控阵的链路损耗对比

多波束和可靠能力

除此之外，由于无源相控阵只有一个中央发射机，T/R上的能量是中央发射机分配来的，因此不论移相器如何工作，它在同一时间只能产生一个波束，而有源相控阵每个T/R都是有源器件，因此可以采用分组的方式将阵面上的T/R分成数个分组，通过相位控制来实现多波束扫描；同样由于T/R器件是有源的，单个器件损坏对雷达整体的性能不构成致命影响。用我国预警机总设计师王小谟院士的话说，有源相控阵在50% T/R损坏的情况下依然可以正常工作。而无源相控阵只要中央发射机损坏，就无法工作了。

功率大，应用范围广

有源相控阵雷达的功率，不受中央发射机功率的约束，只采用简单叠加T/R数量就可以将功率叠上去，因此它的应用范围非常广，从战斗机到火控雷达，到军舰的搜索雷达，再到弹道导弹防御系统的大型早期预警雷达，都可以采用有源相控阵体制，只需要改变T/R数量就可以实现。

F-22的AESA雷达，有1957个T/R

052C的346 AESA雷达，每个阵面T/R数在4000个以上

美国的大型预警雷达，每个阵面T/R超过1万个

带宽范围更宽

有源相控阵雷达拥有比无源相控阵雷达更宽的带宽，因此可以通过频率捷变来减少被敌人发现的概率，是实现低截获概率雷达（Low Proportion Inception）的前提。除此之外，由于带宽更宽，敌方想要干扰阻塞难度也就更大，因此有源相控阵雷达的战场表现比其他雷达要好得多。

有源相控阵的缺点

有源相控阵雷达的最大缺点，就是一个字：贵。因为每个T/R只有几W的发射功率，需要使用很多T/R模块才能实现满足要求的功率。T/R所在的MMIC，都是一个复杂的电路板，上面除了射频器件外，还要有高精度的A/D，D/A器件，数字处理器或者FPGA，要能够处理非常复杂的波形数据。一个战斗机的有源相控阵雷达就要有上千个T/R组成，比如F-22的AN/APG-77，有1957个；而像052C、052D上面搭载的大型有源相控阵雷达达到了4X4m，单个阵面上的T/R超过4000个，价格真不是一般贵。当年我们的052C，光那个346雷达采购价格就超过了5亿元。如今055已经服役，使用的有源相控阵雷达恐怕要比这个更贵了。

一个氮化镓的T/R模块

俄罗斯米格35的甲虫雷达T/R模块，上面用的还是Altera的FPGA

什么是有源相控阵雷达？有什么用呢？

有源相控阵雷达实际上有两种，一种是模拟体制的，一种是数字体制。

数字体制的有源相控阵雷达，通常称为数字阵列雷达。

有源相控阵雷达很厉害，数字阵列雷达就更厉害了。

雷达实际上就像探照灯一样，要发射一束电磁波，碰到物体以后反射回来，被接收机接收到，于是就能探测到物体。

唯一的区别是，探照灯发射的是光波，是波长很短的电磁波，雷达波发射的基本上都是在波长一毫米以上的电磁波。

探照灯要照亮周围的物体，必须要不停的来回转动，早期雷达也是这个原理要指向不同的方向。因为这种雷达的天线需要一个机械转动装置，一般被称为机械雷达。

所以机械雷达的扫描速度，就是雷达的转动速度。而且，因为雷达要一边转动一边发射电磁波，要把电送到一个不停旋转的天线上面，需要一系列特殊的装备，重量庞大，结构复杂。

雷达越大转动越困难，但是为了探测到更远的距离，又不得不把雷达做大。于是就遇到了一个瓶颈。

这个时候，一种新体制的雷达就应运而生，这就是所谓的相控阵雷达，它的目的是在雷达天线不转动的情况下，改变雷达波的指向。

而且相控阵雷达可以发射出很多的波束，边扫描边更跟踪，是机械雷达无论如何都做不到的。

雷达波和所有的波一样，它是有相位的。

所谓的相位，是指波峰和波谷在坐标轴上的位置。

如果两束雷达波的相位不同，碰到一起的时候就会产生波的叠加效应，有些地方被加强，有些地方被抵消了。

那么，被加强的这些波看起来就像一束波，和探照灯的光柱一样有明确的指向。

只要改变电磁波的相位，就可以让电磁波在空间不同的方向干涉叠加，迅速改变雷达波的指向，这就是相控阵的原理。

因为要进行叠加，所以需要很多个波的发射点，这些发射点组成的不是单一天线，而是一个阵列。

用来控制电磁波相位的，叫做移相器，是一种特殊的电子装备，外形如同一个火柴盒子，插进一根铜管。

这就是相控阵雷达名字的来源。

根据相控阵雷达电磁波的发射情况来区分，一种叫做有源相控阵雷达，一种叫做无源相控阵雷达。

早期的相控阵雷达都是无源相控阵雷达。有人从字面上来理解无源相控阵雷达，认为这种雷达是不发射电磁波的，这是不对的。

无源相控阵雷达，是指雷达的阵面上不产生电磁波。

那么，既然雷达阵面上不产生电磁波，这个电磁波是从哪里来的呢？

这个电磁波是从下面的一个总的发射机产生的，通过一系列的管道馈送到发射面上。在这个发射面上有一个一个小的开孔，电磁波就从这个小的开孔里面发射出去。

早期的相控阵雷达全部采用一个电磁波发射机，雷达阵面上不产生电磁波，所以都是无源相控阵。最著名的就是美国提康德罗加导弹巡洋舰上面的 SPY1雷达。

后来技术进步了以后，把下面这个大的发射机和输送电磁波的管道全部取消，在雷达阵面上贴上一个一个小的发射单元，这就是所谓的有源相控阵雷达。

所以，无源相控阵雷达和有源相控阵雷达的核心区别，就在于雷达阵面上会不会制造电磁波。

无源相控阵雷达是因为有一个发射机，然后用行波管传送雷达波，所以要受到这一系列设备的限制，体积庞大。尤其是在军舰上，体积受限的情况下，功率就不能做得太大。

所以，相控阵雷达体质最开始是用于导弹预警雷达，因为固定在地面上，可以不受体积和重量的限制，造的任意大。通常都有几层楼那么高。

有源相控阵雷达没有传送雷达波的管道，理论上可以无限制叠加雷达波发射单元，理论上可以做到功率无限大。

这就是有源相控阵雷达最大的优势，因为我们知道，功率越大雷达波看的就越远。

除此以外，有源相控阵的发射单元可以贴在曲面上，与设备的外形保持一致，做到保形。

军舰上能够用到的无源相控阵雷达，雷达面能够做到3.5米×3.5米就是极限，这就是SPY1大概的尺寸。

我国第一代舰载固定四面阵相控阵雷达，就采用有源相控阵，装备在2003年下水的052c导弹驱逐舰首舰兰州号上。052d首舰昆明舰2012年下水，装备第2代有源相控阵雷达。到055舰下水，我国舰载固定4面阵相控阵雷达，在14年时间中一共发展了3代。

最新的055驱逐舰上的有源相控阵雷达的阵面大概是7米×7米，用无源相控阵很难做到这么大。

正因为055驱逐舰上有一个超大的雷达，拥有超强发射功率，F22刚从地平线上一露头就被发现。

我们知道，光和电磁波实际上是同一种东西，只是波长不一样。

二极管可以发光，叫做LED。实际上有源相控阵上面的发射单元就是一种二极管。我国大量使用的雷达波发射单元被称为氮化镓TR组件。

这种元件的特点就是耐高温性比较好，是目前世界上最好的雷达波发射单元，而且因为我国的产量特别大，质量特别好，各种民用雷达，甚至门禁上都在用相控阵体制。

目前我国最先进的相控阵雷达是数字阵列雷达，而且已经进入实用。

数字阵列雷达，和有源相控阵雷达一样，都是在雷达阵面上有很多个小的电磁波发射单元，区别在于移相体质和有源相控阵不一样。

上文说过了，相控阵雷达和普通雷达最主要的区别就在于，是否用移相器来改变雷达波束的指向。不管是无源相控阵，还是有源相控阵，这个移向器都是一个固定的设备。

电磁波的波形是在时间轴上展开的，数字阵列雷达取消了移向器，用计算机控制电磁波的发射时间来制造相位差，所以叫做数字阵列。

与数字阵列雷达相比较，原来的有源相控制和无源相控阵，都是模拟体制的雷达。区别就相当于第1代模拟大哥大，和第2代GSM手机的区别。这是一种质的飞跃。

目前，我国的数字阵列雷达世界领先，已经装备在空警500预警机上，可以在较远的距离发现像F35这样的隐身飞机。

什么是有源相控阵雷达？有什么用呢？

有源相控阵雷达是指天线表面的每一个阵列单元都完整包含信号产生、发射和接收的能力，既是将信号产生器、放大器等全部缩小到每一个阵列单元中，而天线不需要依靠信号发生器和波导管反馈信号。其中每个阵列单元均能单独作为信号源主动发射电磁波。有源相控阵雷达相比于机械扫描雷达而言，具有应对多目标的能力、功能多和机动性较强、反应时间短、抗干扰能力强、可靠性高等特点。

由于相控阵的每个单元仅扫描其中的一块固定区域。因此每个模块的信号相对相位经过调整，最后会强化信号在特定方向的强度，而且还会压制其他方向的强度。在相同的覆盖范围内，不需要移动雷达天线就能满足扫描所需。与此同时，相控阵雷达需要极高的计算能力。早在第二次世界大战时，便有人提出有源相控阵雷达理论，并开始在地面的大型弹道导弹预警雷达上做试验。

美国空军的一架RC-135飞机上首次进行了空中有源相控阵雷达测试。1980年才逐渐将该技术应用在舰船或者飞机上。有源相控阵由于取消了波导管，电磁波能量在传输中的散失就会降低，能量输出则集中在波束上。波束信号则产生在阵列单元上，这也会降低栓送线路上的噪音影响。有源阵列天线在频率的转换和多模式的同时运作比无源阵列更加有效，当天线表面的阵列有部分受损或故障的情况下，雷达性能也会削弱。

有源相控阵雷达在多工模式中，可以将雷达分为几个区块，能发出自身波束执行不同任务。这些诸多优点也让相控阵雷达成为未来主流发展趋势。

什么是有源相控阵雷达？有什么用呢？

简而言之，就相当于把很多小雷达集中在一面上，并且每个雷达可以控制调节。