相控阵雷达天线的工作原理及其发展.doc

相控阵雷达天线的工作原理及其发展潘婷陕丙黄河集团有限公司陕丙丙安710043摘要：木文从相控阵雷达天线的工作原理入手，简要说明了相控阵雷达天线的优 点和应用关键词：相控阵；天线；雷达；应用自20世纪30年代雷达问世以来，雷达作为一种军事装备开始服务于人类，始终保持着方兴未艾、蓬勃发展的态势雷达技术获得了高速的发展，在国 防、军事和民用的各个领域，雷达都发挥着举足轻重的作用它是精确打击武器 系统的重要组成部分，是武器系统发挥作战效能的有力保证相控阵雷达是20 世纪60年代问世的一种新体制电扫描雷达相控阵雷达能在设定的空域，根据 战术需要，灵活地改变波束形状及指向，对多达数百批目标实施无惯性搜索、跟 踪、编码，识别和分类的多任务功能在雷达发展史中，相控阵雷达完成了从早 期雷达仅能对单个目标的距离，角域等标量参数进行粗略测量而感知目标，到瞬 间同时对众多目标的距离、角域、速度，加速度和极化等标量和矢量参数精确实 时测定而认知目标的飞跃一、相控阵雷达的工作原理？相控阵雷达即相位控制电子扫描阵列雷达，利用大量个别控制的小型天 线元件排列成天线阵面，每个天线单元都由独立的开关控制，通过控制各天线元 件发射的时间差，就能合成不同相位（指向）的主波束，而且在两个轴向上均可 进行相位变化；相控阵各移相器发射的电磁波以建设性干涉原理强化并合成一个 接近笔直的雷达主瓣，而副瓣则由于干涉相消而大幅减低。

我们知道，蜻蜓的每只眼睛由许许多多个小眼组成，每个小眼都能成完 整的像，这样就使得蜻蜓所看到的范围要比人眼大得多与此类似相控阵雷达的 天线阵面也由许多个辐射单元和接收单元（称为阵元）组成，单元数目和雷达的 功能有关，可以从几百个到几万个这些单元有规则地排列在平面上，构成阵列 天线典型的相控阵是利用电磁波相干原理，通过电子计算机制移相器改变天线 孔径上的相位分布来实现波束在空间扫描，简称电扫辐射单元把接收到的冋波 信号送入主机，完成雷达对B标的搜索、跟踪和测量每个天线单元除了有天线 振子之外，还奋移相器等必须的器件不冋的振子通过移相器可以被馈入不冋的 相位的电流，从而在空间辐射出不同方向性的波束天线的单元数0越多，贝iJ波 束在空间可能的方位就越多这种雷达的工作基础是相位可控的阵列天线，相控 阵雷达因其天线为相控阵型而得名二、相控阵雷达的分类根据电扫方式，相控阵雷达可分为两大类，即全电扫相控阵和有限电扫 相控阵全电扫相控阵又可称固定式相控阵，即在方位上和仰角上都采用电扫， 天线阵是固定不动的冇限电扫相控阵是一种混合设计的天线，即把两种以上天 线技术结合起来，以获得所需要的效果，把相扫技术与反射面天线技术相结合， 其电扫角度小，只需少量的辐射单元，因此可大大降低设备造价和复杂程度。

天线阵，根据扫描情况可分为相扫、频扫、相/相扫、相/频扫、机/相 扫、机/频扫、有限扫等多种体制相扫系列利用移相器改变相位关系来实现波 束电扫频扫是利用改变工作频率的方法来实现波束电扫相/相扫是利用移相 器控制平面阵两个角坐标实现波束电扫相/频扫是利用移相器控制平面阵一个 坐标而另一坐标利用频率变化控制来实现波束电扫机/相扫是在方位上采用机 扫、仰角上采用相扫机/频扫是在方位上采用机扫、仰角上采用频扫相控阵雷达又可分为有源和无源两类其实，冇源和无源相控阵雷达的 天线阵相同，二者的主要区别在于发射/接收元素的多少无源相控阵雷达仅有一个中央发射机和一个接收机，发射机产生的高频能量经计 算机自动分配给天线阵的各个辐射器，B标反射信号经接收机统一放大（这一点 与普通雷达区别不大）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三、 相控阵雷达的优点？在其功能方面，相控阵雷达较之传统雷达，主要有以下五个优点：(1) 波束指向灵活，能实现无惯性快速扫描，扫描数据率高相控阵 雷达利用电子扫描的灵活性、快速性和按时分割原理或多波束，可实现边搜索边 跟踪工作方式，与电子计算机相配合，能Ml吋搜索、探测和跟踪不同方向和不同 高度的多批0标，并能同时制导多枚导弹攻击多个空中B标。

适用于多0标、多 方向、多层次空袭的作战环境2) 相控阵雷达能够同时形成多个独立控制的波束，分别实现搜索、 识别、跟踪、制导、无源探测等多种功能可大大减少武器系统的设备，从而提 高系统的机动能力3) g标容量大，可在空域内同吋监视、跟踪数百个s标它的反应 吋间短、数据率高4) 对复杂S标环境的适应能力强5) 抗干扰性能好全固态相控阵雷达的可靠性高，即使少量组件失 效仍能正常工作四、 相控阵雷达天线的应用相控阵雷达与机械扫描雷达相比，扫描更灵活、性能更可靠、抗干扰能 力更强，能快速适应战场条件的变化如今，多功能相控阵雷达己广泛用于地面 远程预警系统、机载和舰载防空系统、机载和舰载系统、炮位测量、靶场测量等 随着微电子技术的发展，固体冇源相控阵雷达得到了广泛应用，是新一代的战术 防空、监视、火控雷达相控阵雷达天线在无线电定位领域中的深入应用源自于现代战争，特别 是当前的电子战和信息战中实现海空远程精确打击的军事新需求为雷达配套的 相控阵天线工作频率0前己从数MHz的超短波跨跃到数十GHz的毫米波，工作 波形既有脉冲波也有连续波相控阵天线的载体除了地面固定和移动建筑物外， 还有舰载、机载、气球载、弹载和星载等多种平台。

相控阵天线可用于监视引导、低空补盲、导弹制导，炮位侦察、敌我识 别、精密跟踪测量、0标指示校射以及机载预警火控等几乎所右的军用雷达系统 目前，在双/多基地雷达和超视距雷达中也采用相控阵体制此外，相控阵天线在港U及空中交通管制、微波着陆导航气象预测预 报、通信广播、射电天文和生物医疗等领域的民用事业中己经出现并将有不可估 量的广阔用武之地五、结束语？相控阵雷达的诞生是雷达技术体制的一个重要变革，相控阵雷达的优越 性已为大家所公认，在某种程度上来说它影响了当今新军事技术革命的发展方向 因此，研究相控阵雷达的发展规律，对促进和推动相控阵雷达的发展将是十分奋 意义的随着科学技术的进步，相控阵雷达将会得到不断的完善参考文献[1】张光义.相控阵雷达原理[M].国防工业出版社.[2】束咸氣何炳发，高铁.相控阵雷达天线.[3】张光义.相控阵雷达技术關.电子工业出版,2006.[4】陈运涛，黄寒砚，陈玉兰.雷达技术基础[M].国防工业出版社.。