雷達非常耳熟，但它的原理又是什麼呢？傳統雷達與相控陣雷達之區別要說相控陣雷達的原理，就不得不提一下傳統雷達的工作方式。影視中，如果非要出現雷達畫面的話，傳統雷達就是最好的道具，因為傳統雷達動感十足，快速旋轉的天線便於營造緊迫感。傳統機械式雷達透過不停轉動來掃描目標雷達探測目標距離的原理：雷達波從發射到從目標返回的總時間，乘上光速，等於目標距離的兩倍。傳統雷達依靠360度旋轉來掃描目標，而相控陣雷達與它的區別是，絕大多數相控陣雷達都是不動的，既然不動，那它又是如何掃描不同方向的呢？答案是，相控陣雷達不是「一個雷達」，本質上，它是很多個「傳統雷達」的共同體。相控陣雷達的天線很容易就能發現，相控陣雷達的天線由無數個小單元天線組成，這些小單元天線叫做「陣元」，對於有源相控陣雷達來說，每一個陣元都是獨立控制的，它們既能獨立發射雷達波，也能接收雷達波的回波訊號。相控陣雷達不但不動，而且天線陣列也是平面的，那奇怪了，它到底是如何調整掃描方向的？顧名思義，「相控陣」就是控制每個陣元產生電磁波的相位與幅度，以此強化電磁波在指定方向上的強度，並壓抑其他方向的強度，從而實現讓電磁波束的方向發生改變。相控陣雷達掃描不同方向動畫示意圖這就是相控陣雷達的基本工作原理，人們常把傳統機械式掃描雷達比喻為「個體戶」，而把相控陣雷達說成是「合作社」。人們還把它說成是21世紀的雷達，是否裝配相控陣雷達也是第四代戰鬥機一個非常重要的標準。而很多第三代機，把老式雷達改裝成相控陣雷達後，戰鬥力迅速提高。F-16裝上相控陣雷達後，火雞變鳳凰下面，我們就來看看，相控陣雷達有哪些先進之處。沒有機械運動相控陣雷達因為省去了整個天線的機械驅動系統，所以它的可靠性非常高，平均無故障時間遠遠高於傳統雷達。另外，相控陣雷達的思想有點兒類似於網際網路，某些節點壞了不影響整體功能的使用，數百個或上千個陣元中，就算有百分之十的陣元損壞，相控陣雷達依然可以使用。分身有術相控陣雷達是否強大，跟“陣元”是否先進和陣元數量的多少有很大的關係。陣元的數量可以是幾百個，也可以是上萬個，像美國的“鋪路爪”陸基相控陣預警雷達，就有15360個能發射電磁波的陣元和2000個不發射電磁波的陣元。15360個陣元分成96組，與其他不發射電磁波的輻射器搭配起來，本質上相當於96部雷達的組合體。美國的“鋪路爪”長程預警雷達，主要用於監視彈道導彈，它可以探測導彈的彈道、發射點，計算出彈著點的位置。同時，它還可以用於監視和探測太空中的衛星。正是因為有非常多的陣元，所以，軍艦面對敵方導彈的飽和攻擊時，可以把所有陣元分成若干組，每一組分別跟蹤和對付一個目標。我們經常聽到某種戰機或者軍艦能同時對付多少個多少個目標，其實，這其中的大部分功勞主要是屬於戰機或者軍艦上的相控陣雷達。F-35戰機配備的AN / APG-81相控陣雷達，既可以跟蹤空中的目標，還能監視地面上坦克和車輛，以及海面上的船隻。快速切換蜻蜓的複眼蜻蜓的眼睛又大又鼓，佔據著頭部的絕大部分，它是世界上眼睛最多的昆蟲之一，由上萬只「小眼」組成，蜻蜓的視力很棒，還能向上、向下、向前、向後看而不必轉頭。相控陣雷達跟蜻蜓的復眼有相似之處，每一個陣元相當於蜻蜓的每一隻小眼。在很多人的眼裡，雷達就是會發射和接收電磁波的鐵傢伙，但是其實，人類的眼睛又何嘗不是這樣？人的眼睛依靠接收可見光這種電磁波從而看見東西，而雷達，本質上就是「人著眼」，它是戰機、軍艦和衛星的眼睛，沒有雷達，拳頭再硬也無用武之地。傳統雷達像人類的眼睛，估計還是獨眼龍那種，想看到左邊，就得把頭扭向左邊；而相控陣雷達，相當於蜻蜓的復眼，看左邊和右邊都不用扭頭。這樣的好處是，相控陣雷達探測和跟蹤目標的速度極快，如果要調整100度的方向，普通雷達因為要轉動，大約需要1秒，而相控陣雷達所需時間不到1毫秒。它是雷達界的全能冠軍在過去，軍艦上安裝有不同種類的雷達，體積龐大、重不說，另一個麻煩是幹擾，常常是，一種雷達工作時，另一種雷達就會受到幹擾，嚴重的甚至不能同時工作。由於相控陣雷達由電腦控制，所以它的方位指向和波段切換速度極快，能夠同時完成對空、對地、對海不同目標的探測，如此的話，它可以把原來需要多種不同種類雷達才能完成的任務一下子接過來，實現火控雷達、搜尋雷達、預警雷達等合而為一。另外，相控陣雷達還可以進行戰機間通訊，如果集中波速，可以對敵實施電磁幹擾戰。相控陣雷達可以在1秒內關機，1秒內開機，好處是，當軍艦遇到依靠雷達訊號進行引導的「反雷達導彈」時，可以迅速地把朝向來襲導彈方向的雷達關機，同時，其他方向的雷達保持開啟。智慧蒙皮相控陣雷達由多個獨立的收發陣元組成，未來技術成熟後，這些陣元可以分散到機身各處，與機身徹底融為一體，這就是戰機的智慧蒙皮，它能讓飛機的機身更緊湊，進一步減少風阻。預警機揹著一個“大圓盤”，這是不得已而為之。未來智慧蒙皮成熟後，大圓盤或許不再存在。以上，人們把相控陣雷達說成是21世紀的雷達，並把它作為第四代戰機最重要的評判標準之一，實在是一點不為過。

陣風戰機使用的AESA雷達

現代戰機多采用有源相控陣雷達，主要是它的優勢很多，會很靈活的的快速改變波束在空間的指向，還容易獲得更大的功率，可靠性也高。機械掃描的雷達需要雷達不停的左右上下轉動來發射和接收雷達波，一是轉動的期間有空檔，二是高頻率的轉動會使得故障比較高，兩者相比，機械雷達無故障時間為100小時，而有源相控陣雷達則達到2000小時，這個差距可就大多了。

同時有源相控雷達在傳遞能量過程中損失也小。主要是因為收發元件，在天線單元的後面，電流量發射出去路徑短，傳輸過程中損失小。這樣就對雷達提高發現距離更有利。而傳統的機械掃描雷達，發射元件離天線單元距離遠，這樣電波量路徑長，損失大；大概能少3－4倍。這樣探測距離上就明顯不如有源相控陣雷達那麼遠。另外，有源相控陣多功能性強大，大量收發元件都是獨立工作的，效率高。

APG-79 AESA雷達，主要配備超級大黃蜂艦載機

效能強大自然工藝要求也高。相當於要把發射機，接收機，移相器，功率放大管等關鍵部件都集合在一個很小的部件上，實際上就是說每一個收發元件都是一個微型的雷達，這麼多雷達一起工作，要想不互相干擾相當複雜。電路設計要仔細精心合理，同時製作工藝也要過關，不然很容易損壞。在雷達的總成本中，這些元件要佔在8成左右。

既然全是小雷達，那麼想要增加功率就增加收發元件數就可以了，同時照射目標時，有源相控陣雷達可由計算時控制，在目標身上停留更多時間，從而到得更精確的資料，停留的時間長了自然雷達波照射目標的時間也長，返回的雷達波也會更多，自然也就能就讓雷達看到更遠更清楚。

蘇-27戰鬥機配備的NO01火控雷達

有源相控陣雷達是區別於無源相控陣雷達，具有波束多、指向性強、追蹤目標多、覆蓋死角小等優點，從使用效能上看，有源雷達可以隨時改變頻率，更加有利於抗干擾；可靠性更高，一個TR單元壞了，其他的仍可以繼續使用，戰時有源雷達可以同時探測、跟蹤多個目標，戰術效能遠遠優於無源雷達。不過有源雷達能耗較大、整合縮小較為困難。

有源雷達才有電掃描的方式，更加快速高效，由於雷達波指向靈活，可以迅速根據目標運動情況適時跟蹤、識別、制導，由於體積較大，想整合使用到飛機上一直十分困難。同時在設計、使用過程中，有源雷達還需要考慮地形地波形成的干擾，所以目前世界上能成功研製有源雷達的國家十分有限。據悉，我國出口的梟龍戰機上就配備了有源雷達，可見我國已經掌握了製造研發該型雷達的技術。而我國最新的殲-20戰機配備的也是國產最新的有源相控陣雷達，這是我國殲-20形成戰鬥力的重要保證。

有源雷達的一個重要的優勢就是可以在水平、高低兩個方向電子掃描，從而防止遺漏和出現探測死角。但是有源雷達的一個重要缺陷就是耗電，由於電能使用效率較低，只有大約30%左右，大量的電能都被轉化為熱能，所以使用起來需要專門的冷卻系統對雷達進行冷卻，這也大大增加了機載雷達的使用效率，這也是國外很多國家無法安裝機載有源雷達的原因，同時由於用電量大，實際上也會造成雷達使用效能的下降。

有源相控陣雷達（APAR）的核心，在於其使用的雷達天線採用了有源電子掃描陣列（AESA），所以我們一般也會把AESA直接說成是有源相控陣雷達，雖然不嚴謹，但意思大家都懂就可以了。與之作為對比的，則是無源電子掃描陣列（PESA）天線。

PESA其實跟AESA有很大的相似之處，比如都是由大量（幾百到幾千個）的天線模組構成，而提升雷達效能的主要途徑，都是增加模組的數量。而由於提供給每個模組的訊號的相位可以透過電子方式來改變，因此PESA和AESA都可以使雷達“指向”特定方向（透過利用波的相長/相消特性），而無需轉動雷達。

（相控陣雷達指向原理）

不同的是，在PESA雷達中，只有一個主微波頻率訊號發生源（發射器）。這個源訊號被放大後，分配給每個模組，也就是說每一個模組的頻率是相同的。這樣帶來的優勢就是所有功率全部用來執行一個任務，所以探測距離更遠。但問題也隨之而來，由於所有模組都在單個頻率下工作，因此敵人更容易發現並干擾雷達波束。

而AESA的每一個模組都是獨立的（類似於OLED的每一個畫素可以自發光），都具備完整的發射/接受（T/R）功能。理論上講可以讓每一個模組都執行不同的任務。但考慮到功率太小沒有實際意義，所以AESA通常會使用軟體對所有模組進行分組，讓每一個分組的功率儘可能大一些，而每一組則可以執行不同的任務。

（AESA多工多目標示意圖）

這樣一來，AESA的優勢就比較明顯了。

1、多目標、多工能力

AESA雷達可以同時形成多個分組，且頻率各異。每一個分組即一個雷達波束，而各個波束可分別同時執行掃描、跟蹤、火控、對抗等不同的任務。因此與PESA相比，AESA雷達具有更快的掃描速率，可以同時搜尋並跟蹤更多的目標。

另外，AESA雷達的特性還使其可以形成緊密聚焦波束的能力，獲得更高的訊號增益，因此具有更好的方向性和探測精度。比如公開資料顯示，俄羅斯的Irbis-E可以形成10°x10°波束，而美國的APG-77可以形成2°x2°的超窄波束。

2、提升雷達隱身性

在任何時間，AESA的每個天線模組都可以不同的頻率執行，而且，每個模組可以以每秒約1000次的速度來更改其工作頻率。其結果就是，AESA雷達波束不再以單個頻率工作，而是能夠將訊號發射散佈在很寬的頻率範圍內，因此AESA雷達訊號會被敵方預警雷達認為是天空背景噪聲而忽略。

所以AESA雷達也被稱為LPI（低攔截機率）雷達，並廣泛裝備於隱形戰鬥機和先進艦艇。

3、抗干擾能力強

因為PESA所有天線模組都在單個頻率下工作，因此單次發射的雷達波束頻率是固定的，這就讓敵人更容易發現並進行干擾（只需要對抗一個頻率）。而AESA同時能夠發出多個不同頻率的雷達波束，抗干擾能力就要強得多。

雖然現在升級的PESA雷達也具備一定的ECCM（電子反干擾）能力，但距離AESA的抗干擾能力仍有很大的差距，這是兩種技術本質上帶來的差異，無法彌補。甚至傳統的DRFM（數字射頻儲存）技術干擾器在AESA面前根本就不起作用。如果敵方干擾器採用寬頻干擾的話，會導致每個頻率的干擾功率大大降低，而實際上即便這樣，AESA還可以在瞬間改變到某一特定頻率，並再次躲過干擾。

AESA抗干擾能力強，其實也意味著它的干擾能力（電子戰）也很強。由於AESA能夠形成非常窄的雷達波束（例如：2°x2°），所以可以將功率集中在較小的區域上，從而提高干擾的效果，甚至比峰值功率較大的PESA雷達更有效。

4、維護性可靠性強

PESA雷達發射器的任何故障都將導致整個雷達完全停用。但AESA因為所有的T/R模組都是獨立的，一個模組的故障對整個雷達來說幾乎可以忽略不計。

另外，AESA雷達所需的維護要比PESA少得多，升級更方便，並且使用壽命也更長。比如F-35上的APG-81雷達壽命幾乎是飛機機身壽命的兩倍。

當然，AESA雷達也不是什麼都好，比如它太貴了，功率太大了，對散熱系統要求很高。而且對軟體的依賴性更強，因為乾的活又多又雜，就需要處理非常複雜的訊號資料，等等。

總之，沒有最好的雷達，只有最合適的，AESA再先進也取代不了所有的PESA，在沒有進一步的技術突破之前，二者還會一直共存相當長的時間。

相控陣雷達是雷達領域最先進的存在，是人類雷達技術的集大成者。相比機械掃描雷達的工作方式，有源相控陣雷達速度快，低延時。沒有搜尋死角。並且可以同時掃描跟蹤多方向多批次的目標，抗干擾能力強。逐漸成為了目前機載雷達和艦用雷達的主要發展方向。那麼什麼是相控陣雷達？相控陣雷達有哪些優缺點？有源相控陣和無源相控陣的區別是什麼？相控陣雷達有多強？

什麼是相控陣雷達？

相控陣雷達並非是一個單獨的雷達，而是由一個個傳統的雷達組合而成。相控陣雷達天線看上去是一個平板，實際上那只是雷達的整流罩。內部是由一個個小的雷達單元所組成的。這就是相控陣雷達的陣元。

在雷達工作時，雷達天線並不轉動，而是透過控制每個陣元的發出電磁波的相位和幅度，強化電磁波在特定方向上的強度。從而控制整個雷達波的方向變化。而相控陣雷達有源和無源的區別就在於雷達陣元是不是能夠單獨的發射和接受電磁波。

相控陣雷達相比傳統雷達的優缺點

優點

探測距離更遠，因為內部由多個小的雷達組成，可以在一個方向上整合更強的雷達波束。所以相控陣雷達一般都擁有比傳統雷達更遠的探測距離。比如艦用相控陣雷達的探測距離一般都有400公里以上，而傳統火控雷達只有200公里多點。而大型相控陣預警雷達則擁有幾千公里的探測距離，這是傳統的雷達所不具備的優勢。功能更全面。相比於傳統雷達，相控陣雷達波束更加靈活。可以快速掃描，幾乎沒有延時。資料處理能力很強。一個雷達可以形成多個，多方位的獨立雷達波束。可以分別對不同的目標實施搜尋，識別，跟蹤和制導。而傳統的雷達每個功能都需要一部雷達來實現。處理目標的能力更強，可以適應更加複雜的環境。相控陣雷達可以同時對不同方向上的不同目標同時監控和跟蹤。而且目標容量大，可以處理的數量可以達到數百個。對環境的要求不高，可以在幾乎所有的複雜環境下工作。抗干擾能力更強，可靠性高。因為相控陣雷達陣元的電磁波能量集中，所以對於電子干擾的抗性較強。而且由於其陣元大多是獨立存在的，所以即使是在戰時部分陣元損壞，依然可以正常工作！

缺點

相控陣雷達優點雖然很多，但是好的雷達伴隨著的同樣也有缺點。缺點之一就是貴。造價高昂！集成了多種功能的相控陣雷達一直都是超級貴的裝備。而且還有另外一個缺點，就是體積龐大，特別費電。在現有海軍裝備中，應該是耗電排第一的存在。目前的中華神盾和美國宙斯盾驅逐艦之所以造這麼大，正是為了給艦用相控陣足夠的空間。還有為其供應足夠的電力。

美國部署在大型X波段巨型海基相控陣雷達的直徑達到了17.8米。寬73米(240英尺)，長119米。其塔架從底端到天線罩頂端有86米多長，排水量約50000噸。這部可以探測4800公里遠的海基預警雷達的造價更是達到了22億美元，頂的上半艘尼米茲級航母的造價了！

有源和無源的區別，為什麼有源相控陣更先進

有源相控陣每個陣元都可以獨立的發射和接收電磁波，而無源相控陣雷達只有一箇中央發射機和中央接收機。無源相控陣雷達的陣元有點類似於偏折透鏡一樣。並不能獨立的發射和接收電磁波。

無源相控陣雷達總體來說是相控陣雷達中的低端產品，技術難度小。而有源相控陣雷每個天線都裝備有一個單獨的發射接收單元，在電磁波的頻寬以及訊號處理和設計冗餘上都比無源相控陣有更大的優勢。這個優勢主要表現在雷達的功率，波束的強度以及控制上都要優秀的多。所以有源相控陣雷達比無源相控陣雷達更加的先進。取代無源相控陣雷達也是大勢所趨！

一部相控陣雷達，相當於多部不同用途雷達的功能總和

相控陣雷達一個陣面之上集成了數百個乃至幾千個小的雷達，類似於動物的複眼。功能十分強大。現代盾艦上的相控陣雷達，是集成了多個雷達的共同體。自從相控陣雷達上艦之後，艦艇顯得特別的簡潔，沒有那麼多到處堆放的雷達天線。這主要是因為一部相控陣雷達，集成了艦艇上的幾乎所有的警戒，制導，航海以及其他的火控雷達。一部相控陣可以做到的，傳統雷達需要多不雷達才能完成。