经常被提起的相控阵雷达是什么原理？

当天空阴云密布、小雨纷纷扬扬时，你是否好奇雨什么时候会停？相控阵雷达则是一种先进的气象探测工具，它采用先进的技术，实现了多波束同时扫描探测，极大缩短了扫描时间。相比传统雷达，相控阵雷达具有更高的时空分辨率，可以实现中小尺度天气系统的精细探测。它的全称叫做相位控制电子扫描阵列雷达。

(资料图片)

说到雷达，我们一般的印象都是一个硕大的天线，不断转动扫描搜索目标。就像是一个手电筒，由于照亮的光束（也就是雷达波瓣）宽度有限，所以想看哪个方位就得对准哪个方位，要想探测高低或其他方位，就需要天线不停地转动了。而相控阵雷达，就有点类似苍蝇的复眼，把很多小雷达绑在一起，构成阵列天线。那这些小雷达都被绑一起，还怎么转动搜索呢？

根据我们高中物理学过的波的干涉原理，我们知道，当这些小天线同时发出同频率的电磁波时，在干涉作用下就会叠加起特定方向的指向性波束。如果单个天线在发射时，有相位差，这些同频率，方向相同的雷达波，就会在干涉作用下造成叠加波方向的偏转。这样就可在不转动雷达本身的情况下，改变波束方向扫描，所以叫相位控制阵列雷达，简称相控阵雷达。

相控阵雷达又分为有源相控阵和无源相控阵。它俩的区别在于有源相控阵就是每个天线单元都自带发射器，无源相控阵则是只有一个主发射模块，其他都是被动接收。无源相控阵雷达的优点是成本低，技术要求低，缺点就是发射和接收环节要是出了问题，整个雷达都不能使用；而有源相控阵雷达则是每个辐射器都安装了发射和接收的组件，整个雷达可以拥有成千上万个这样的辐射器，就算其中有些辐射器坏了，也不会影响其他辐射器的正常运行，因为每个单元都是独立的。优点是可以进行三坐标扫描（水平方向和垂直方向），缺点是造价高，技术要求高。

无源相控阵雷达示意图

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。有源相控阵的T/R组件既能独立发射雷达波，也能接收回波信号，除了传统的探索跟踪之外，还能进行电子干扰和远程通讯，功能比无源相控阵丰富多了。基于这种工作体制，目前的相控阵雷达，同时跟踪多个方向的几百个目标都没有问题，这么强大的跟踪多目标的能力是机械扫描雷达不能比拟的。

相控阵雷达的应用领域非常广泛，包括天气预报、航空和军事等。在天气预报中，它可以帮助气象学家更准确地监测和预测天气变化，提供及时的天气信息，确保人们的安全。在航空和军事领域，相控阵雷达可用于飞行导航和目标探测，提高飞行的安全性和精确性。

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