什么叫相控阵雷达？，相控阵雷达

什么是相控阵雷达?

相控阵雷达即相位控制电子扫描阵列雷达，其快速而精确转换波束的能力使雷达能够在1min内完成全空域的扫描。所谓相控阵雷达是由大量相同的辐射单元组成的雷达面阵，每个辐射单元在相位和幅度上独立受波控和移相器控制，能得到精确可预测的辐射方向图和波束指向。

雷达工作时发射机通过馈线 *** 将功率分配到每个天线单元，通过大量独立的天线单元将能量辐射出去并在空间进行功率合成，形成需要的波束指向。

功能的多样性，机动性强：

相控阵雷达是一部可以代替多部专用雷达工作的系统，它可以同时形成多个波束并且对其进行独立的控制。这些波束可以进行搜索、勘探、识别、跟踪、对目标进行照射以及对 *** 进行制导等。正因为如此，它可以很大程度的对武器系统设备进行减少，从而提升了系统的机动能力。

什么叫相控阵雷达？

相控阵雷达又称作相位阵列雷达，是一种以改变雷达波相位来改变波束方向的雷达，因为是以电子方式控制波束而非传统的机械转动天线面方式，故又称电子扫描雷达。

相控阵雷达有相当密集的天线阵列，在传统雷达天线面的面积上可安装上千个相控阵天线，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。因而它更适於对付高机动目标。此外由於可发射窄波束，因而也可充当电子战天线使用，如电磁干扰甚至是构想中发射反相位雷达波来抵消探测电波等。

什么是相控阵雷达？

随着雷达技术的发展，从20世纪60年代开始，雷达家族出现了一位“多面手”——相控阵雷达

这种雷达可以同时具备对不同目标进行远程警戒、引导、跟踪和制导等多种功能

它能在30秒钟内对300多个目标进行跟踪

对于像篮球那么大的目标的更大探测距离可达3700千米，可以说是目前雷达技术的尖端

什么是相控阵雷达

相控阵雷达实际上是说的一种采用特殊天线体制的雷达（当然现在其实已经很普及了）。相控阵天线一般为平面阵列，阵列中有很多个阵元，每一个阵元都可以控制其电流相位，通过控制阵元之间相位差来实现电子扫描。所以相控阵雷达是电扫描雷达的一种。如果想知道具体原理，可以参考《天线原理与设计》，一般本科教材那种都会有介绍的。

相控阵雷达还可以细分为无源相控阵（PESA）和有源相控阵（AESA）两种。（有时也被翻译成被动（passive和主动active两种类型）

主要差别：

一般而言前者是一个发射机，再馈电到天线阵列前端，实施电扫描，发射机多采用行波管，真空管等电子器件。后者是阵列前端每一个阵元就是一个T/R组件，可以单独辐射电磁波，不需要设置专门的集中式发射机，发射机多采用固态器件。可以简单理解为普通手电筒和多个灯泡的那种led手电筒的区别。AESA在结构上比PESA复杂得多，成本也高得多。但是在军事上性能可以提升一个档次。

相控阵雷达的工作原理是什么

相控阵雷达的工作原理，阵列间波束形成（DBF）

下面考虑8个间距λ/2(波长一半)的天线，他们作波束形成的仿真和结果讨论，波位指向是【0°,10°,20°,30°,40°,50°】.

（一）不考虑天线单元方向图和窗函数，只考虑天线间的相位矢量合成的简单情况。

结果如下图（matlab源码见下文）。特点大概有以下几点：

A 各个波位的最强峰值相同（18.06dB）；

B 各个波位的最强峰值与预设的波位指向相同；

C 正前方指向（0°）时3dB（能量下降到峰值一半）波束宽度为6.4*2=12.8度，≈100/8（8是天线数量），符合相控阵波束宽度计算理论。一般理解的相控阵雷达的角度分辨率就在这里的3dB波束宽度，各个波束分别进行CFAR检测，点迹凝聚，然后再波束间合并（融合），最终航迹跟踪。

D 波位指向逐渐加大时，3dB宽度逐渐增大，50度指向时3dB宽度≈61.3-40.9=20.4度。

E 不加窗函数时，副瓣较高，图中的副瓣大约是5.2dB，相对于主瓣低13dB左右，符合理论。

相控阵雷达，数字波束形成

clc; clear all; close all;set(0,'defaultfigurecolor','w');

sita = -80:0.1:80;

d_lam=0.5*1.0;

figure;

for AngleV=0:10:50 %预期的波束形成阵列的角度指向

ksai = 2.*pi.*sind(sita).*d_lam; %波程差引起的相邻阵元辐射场的相位差. 空间相位差。

fai = 2.*pi.*sind( AngleV ).*d_lam ; %相邻阵元激励电流之间的相位差. 阵内相位差。

N= 8 ; %8个天线阵列

win=ones(N);%chebwin(N,20);%chebwin(N,30);

%cell_pattern = cosd(sita).^1.5;%天线单元方向图

for sn=1:N

%E(sn,:) = exp(1j.*(sn-1).*(ksai-fai)).*win(sn).*cell_pattern;

E(sn,:) = exp(1j.*(sn-1).*(ksai-fai)).*win(sn);

end

Esum = sum(E,1);

Esum_db = db(Esum);%+db(cell_pattern);

[db_max, ind_max] = max(Esum_db);

plot(sita,Esum_db); hold on;

end

xlim([sita(1),sita(end)]);ylim([db_max-40, db_max+8]); grid minor; grid on;

fprintf('中心指向:%.1f,强度:%.1f\n', sita(ind_max),db_max);

xlabel('θ/deg'); ylabel('Amp/dB')

legend('DBF波位指向0°','DBF波位指向10°','DBF波位指向20°','DBF波位指向30°','DBF波位指向40°','DBF波位指向50°')

title('相控阵雷达，数字波束形成')

（二）考虑上阵元方向图的情况

各个天线阵元也是有天线方向图的（参看下面的whst的微带天线照片,其他类型例如缝隙的也类似），一般简单考虑正前方最强，两侧角度上强度逐渐减小（专门的天线设计另作考虑哈），可以用余弦函数近似[(cosθ)^1.5]。从以下的结果来看，有以下这么几点：

A 越偏离正前方，强度越弱，按照(cosθ)^1.5估计单元方向图时，50度指向的波位强度比正前方降低了18.16-12.82=5.34dB，降了不少。

B 除了正前方之外，实际合成角度最强值偏向0度指向，例如50度波位指向时，最强点的角度处在46.2度。所以想让最强值指向50度，需要将波位预设角度大于50度。

（三）加入窗函数，抑制副瓣

一般的雷达设计，都会考虑加窗，来抑制副瓣。下面是切比雪夫-20dB的情况。

A 加入窗函数的确让副瓣下降了。代价是主瓣幅度降低了，图中0度波位从18.06降低到了15.89，降低了2.17dB，主副瓣差达到了20.9dB。

B 加入窗函数之后，3dB波束宽度加宽了。图中0度指向加宽到了14度，50度波位加宽到了15.48度（相对情况一）。

天线自己是不区分发射还是接收的，即用作发射还是用作接收，其方向图完全相同，所以可以预见±50度处设备探测能力已经下降到一定程度了，例如下降3dB可以使探测能力下降到84%。下面是whst公开的一个雷达设计. 8个接收通道按照λ/2间距排列，符合以上的设计讨论，标称参数大概也就在±50度了，如果要做覆盖角度更大，天线设计是要专门考虑了。

相控阵雷达工作原理

相控阵雷达是什么?

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 *** 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、 *** 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 *** 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 *** 武器系统的一个重要标志。从而，大大提高了防空 *** 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