有源相控阵雷达 _生活百科

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有源相控阵雷达【有源相控阵雷达】有源相控阵雷达是相控阵雷达的一种。有源相控阵雷达的每个辐射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，因此在频宽、信号处理和冗度设计上都比无源相控阵雷达具有较大的优势。正因为如此，也使得有源相控阵雷达的造价昂贵，工程化难度加大。但有源相控阵雷达在功能上有独特优点，有可能取代无源相控阵雷达。
基本介绍中文名：有源相控阵雷达
外文名：APAR(Active Phased Array Radar)
类别：雷达
工程化：难度加大
造价：昂贵
利用：移相器控制平面阵
开始研究时间：上世纪60年代开始
套用领域：飞机、船舶等
概要二战期间由于军事上的迫切需要，雷达得以广泛套用及发展，并随着技术革新日臻完善。相控阵雷达作为一种多功能设备，天线阵列由多组天线单元组合而成，採用有源相控阵雷达天线的雷达称为有源相控阵雷达（APAR）。和无源相控阵雷达相比，有源相控阵雷达优势明显，因此被作为现代相控阵雷达一个重要研究方向，被用于各种战略、战术雷达，如制导、战场炮位侦查等。随着计算机技术、数模混合积体电路技术及微波移相技术的快速发展，有源相控阵技术具有多目标、远距离、高可靠性和高适应性等优势，正由雷达向通信电子、定位导航等多领域发展。随着新型器件如功率微波器件、VHSIC、MMIC 的出现，每个天线辐射阵元用一个接收机和发射功放阵列，每个天线阵元可以是固态 T/R 组件，使相控阵雷达天线变为有源相控阵天线。有源相控阵雷达作为相控阵雷达的一个核心领域被广泛使用。发展概况有源相控阵雷达天线阵面的每个天线单元中均含有源电路，发射/接收组件（T/R 组件）是有源相控阵雷达的关键部件，很大程度上决定其性能优劣。收发合一的 T/R 组件包括发射支路、接收支路及射频转换开关及移相器。每个 T/R 组件既有发射高功率放大器（HPA）、滤波器，限幅器，又有低噪声放大器（LNA）、衰减器及移相器、波束控制电路等。由此看见，利用二维相位扫描的有源相控阵雷达设备量和成本都相当可观。儘管如此，最先研製成功并投入套用的相控阵雷达就是有源相控阵雷达，例如 20 世纪 60 年代末美国研製的的大型相控阵雷达 AN/FPS-85 。该相控阵雷达作用距离数千公里，天线尺寸 26.9×26.9m2，发射产生 1.4°×1.4°针状波束，接收产生 0.8°×0.8°笔状波束，被用于空间目标监视、跟蹤及识别，可做飞弹预警、测轨和编目卫星。採用收发阵面分离的二维相位扫描相控阵平面天线，其发射天线阵中含有五千多个天线单元，发射机採用四极管等电真空器件，每个发射机峰值功率高达 6kW，平均功率约80W 。採用有源相控阵天线模式，利用空间功率合成方式，实现发射机总输出峰值功率 32MW、平均功率 400kW的要求。在各种战术雷达中，用于卫星测控和弹道飞弹等超远程探测战略目标的相控阵雷达问世最早，而有源相控阵雷达的出现相对较晚。有源相控阵雷达大部分是三坐标雷达，即方位（水平方向）机械扫描、仰角（垂直方向）电扫描的一维相位扫描雷达，以此获取目标的距离、方向和高度信息。为了提高雷达性能，二维相位扫描的三坐标雷达採用了固态有源相控阵雷达天线。这类雷达在水平和垂直方向上均进行相位扫描，同时天线阵列还可进行机械转动，这样不但克服了平面相控阵雷达天线观察空域有限（如限制在±60°範围内）的缺点，而且大幅提高了雷达数据率，改善了对多目标的跟蹤性能。当今国内外研製的舰载雷达、机载雷达、弹道飞弹防御雷达以及星载雷达均採用有源相控阵雷达天线。原理及套用图1列出了按行、列方式馈电的有源平面相控阵天线原理图，它是将平面相控阵天线分为多个列馈的典型例子。