相控阵雷达的工作原理图 相控阵雷达的工作原理是什么

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相控阵雷达系统是什么意思啊?

相控阵雷达系统 传统雷达的工作原理是首先向空中发射一束电磁波束，用机械的方式转动雷达天线，以使波束扫过一定的区域(天空、地面或海面)。当电磁波束与目标相同时就会反射一定的回波，利用计算机对回波进行解算，就能对目标定位和测距了。相控阵雷达与传统雷达不同的是天线。它是依靠在一块平面火线上有规则地排列许多个辐射单元(称为阵元)，利用电磁波的相位原理，通过计算机控制输往天线各辐射单元电流相位的变化来改变波束的方向，对一定区域进行扫描。接收单元则将接收到的辐射回波输入主机，经过解算对目标的方位、距离进行探测跟踪和定位。因此，相控阵雷达也称为电子扫描雷达。 相控阵雷达有两种，一种是有源相控阵雷达，一种是无源相摔阵雷达。两者的区别存于：有源相控阵雷达的天线是一种称为T/R模组的接收与发射装置，每一块T/R模组都能产生电磁波；而无源相控阵雷达则是使用统一的发射机和接收机，外加具有相位控制能力的相控阵天线而成，天线本身不能产生雷达波。有源与无源相控阵雷达在功能上无太大的区别，不过有源相控阵的收发装置只有T/R模组，所以结构重量轻，故障率低，即使几个相邻阵元出现故障和损坏，也不会对整个系统的性能造成影响。而无源相控阵雷达与传统雷达有天线及处理系统的差别，结构重量、生存率等均不能与有源相控阵雷达相比。因此，有源相控阵雷达是未来战斗机机载雷达的发展方向。 与传统雷达相比，相控阵雷达在性能上有重大突破，主要表现在以下几个方面： 1．具有对付多目标的能力。相控阵雷达利用电子扫描的灵活性、快速性和多波束、可按时分割原理，能实现边搜索边跟踪工作方式，可与电子计算机相配合，能同时搜索探测和跟踪不同方向和不同高度的多批目标，并能同时制导多枚导弹对多个目标进行攻击。 2．具有多功能性。相控阵雷达能同时形成多个独立控制的波束，分别用于执行搜索、探测、识别、跟踪、照射和制导导弹等多种功能。因此一个雷达便具有多个专用雷达的功能。 3．反应时间短、数据更新率高。由于相控阵雷达可同时针对不同方向进行扫描，加之扫描方式为电子控制而非机械转动，因此反应时间短，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，资料更新周期为秒或10秒级，而电子扫描雷达则为毫秒或微秒级， 而更适于对付高机动目标。 4．抗十扰能力强。相控阵可以利用分布在天线孔径上的多个单元综合成非常高的功率，并能合理地管理能量和控制主瓣增益，可根据不同方向上的需要分配不同的发射能量，易于实现自适应旁瓣抑制和自适应抗各种干扰，有利于发现远距目标和雷达小反射面目标，还可提高抗反辐射导弹的能力。 5．可靠性高。相控阵雷达阵列较多且并联使用，即使有少量组件失效仍能正常工作。此外，随着固念器件的发展，相控阵雷达的固态器件越来越多(甚至产生出全固态相控阵雷达)，所以平均故障间隔时间增大，即使有10％的阵7亡损坏也不会对系统的性能造成1人大的影响。 6．具有隐形功能。传统机械雷达的转动，结构会造成相当大的回波，而使用电子扫描的相摔阵雷达能使这种影响降到最小。时，相控阵雷达工作时发射的窄波束会减少被发现的机会，并使对方的电子干扰系统难以发挥作用。 中国研制相控阵雷达已有多年，在地对空导弹系统、炮兵侦测系统和新型驱逐舰上已有实际应用。但是机载相控阵雷达必须解决好三个难题： 一是T/R模组的体积。一般是28个T/R单元使用一组共用元件，一个模组中共用单元的数量越多越好，但共用组件故障时对雷达性能的影响也就较显著。所以，两者必须平衡。一是大功率低压电源。相控阵雷达的天线阵元要求的电压不高，但所需电流却很大。作为机载相控阵雷达系统中的电源，必须可靠性高，体积小，重量轻。三是冷却。相控阵雷达的天线阵面上密着数百上千个T/R模组，热功率相当高，如何对其冷却是保证雷达可靠、正常工作的条件。 有源相控阵雷达技术难点较多，而无源相控阵雷达相对来说技术难度较小，装备比较容易，作为有源相控阵雷达的替代品或机载雷达的低端产品，不失为一种首选方案。

相控阵雷达的基本工作原理是什么?

相控阵雷达的天线阵面由许多个辐射和接收单元（称为阵元）组成，单元数目和雷达的性能有关，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。利用电磁波相干原理，通过计算机控制馈往各辐射单元电流的相位，就可以改变波束的方向进行扫描，故称为电扫描。wS7星座分析

天线单元把接收到的回波信号送入主机，完成雷达对目标的搜索、跟踪和测量。每个天线单元除了有天线辐射振子之外，还有移相器等开关的器件。不同的振子通过移相器可以被馈入不同的相位的电流，从而在空间辐射出不同方向性的波束。wS7星座分析

天线的单元数目越多，则波束在空间可形成的波束就越多。这种雷达的工作基础是相位可控的阵列天线，“相控阵”由此得名。相位控制可采用相位法、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面阵。wS7星座分析

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。wS7星座分析

扩展资料：wS7星座分析

据美国《国家利益》双月刊网站报道，有俄罗斯新闻媒体援引中文报道称，人民解放军空军的歼-11D战机2021年4月29日首次试飞。这款飞机是歼-11B的升级版，歼-11B则模仿了俄罗斯的苏-27。wS7星座分析

据报道，歼-11D采用了中国歼-16战机的诸多技术。这两款飞机都由中国沈阳飞机工业集团生产。歼-11D最引人注目的改进是，据说它采用了歼-16先进的主动电子扫描相控阵列雷达。wS7星座分析

2014年4月《大众科学》的一篇文章介绍称：歼-16的最重要改进是主动电子扫描相控阵列雷达，它比苏-30和歼轰-7A的缝隙天线雷达更强大。wS7星座分析

主动电子扫描相控阵列雷达使歼-16与其前身相比能从更远距离起飞拦截敌机，并同时袭击多个地面目标。这种雷达还通过数据自动传输装置与中国的其他平台、包括无人飞行器相连以提高它们对环境的认识。wS7星座分析

参考资料来源：人民网-外媒：歼11D堪称中国版苏35 配新相控阵雷达(图)wS7星座分析

参考资料来源：百度百科-相控阵雷达wS7星座分析

有源相控阵雷达简介

二战期间由于军事上的迫切需要，雷达得以广泛应用及发展，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，采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、数模混合集成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。wS7星座分析

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。wS7星座分析

一、有源相控阵雷达发展概况wS7星座分析

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采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雷达简介，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°范围内）的缺点，而且大幅提高了雷达数据率，改善了对多目标的跟踪性能。当今国内外研制的舰载雷达、机载雷达、弹道导弹防御雷达以及星载雷达均采用有源相控阵雷达天线。[1]wS7星座分析

二、有源相控阵雷达原理及应用wS7星座分析

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。wS7星座分析

该雷达工作在S波段，是一个有源相控阵天线，其发射馈线包括一个行馈和多个列馈，每一列馈为一个功率分配网络，其多个输出段分别接入该列天线各T/R组件中功率放大器的输入端。T/R组件里接收电路的输出信号传送至接收馈线功率相加器的输入端，经功率合成后再经下变频器、中放、A/D变换，变为二进制信号，传送至数字式的行馈波束形成网络。采用这种方式的主要目的是便于在方位上用数字方式形成接收波束。wS7星座分析

图2列出了一种有源子天线阵组合馈电接收系统框图。wS7星座分析

整个有源相控天线阵分为m个子阵，每个子阵有n个天线单元通道，每个天线单元上接有一个T/R组件，T/R组件由低噪声放大器、高功率放大器、移相器、T/R开关等功能电路组成。在图中，m个子阵相加网络形成m个接收通道，每个子阵相加网络的输出端均皆有子阵接收机（SAR）。 各子阵接收机的输出经多波束相加网络处理后，可得到L个接收波束（B1，B2，···，BL），每个波束的输出分别连接到相应的波束通道信号处理器。wS7星座分析

图中可以看出，各子阵接收机的输出为正交双通道，则输出为数字正交信号（Ii，Qi）保留了信号的幅度和相位信息，图中所示的多波束相加网络应该是数字波束形成（DBF）。美国为弹道导弹防御系统研制的早期预警相控阵雷达“铺路爪”AN/FPS-115， 发射机采用固态功率放大器件，作为第一部二维相位扫描有源相控阵雷达，一般探测距离可达4800km， 对雷达截面为10m2的潜射弹道导弹探测距离可达5500km。AN/FPS-115采用密度加权方式，且是收发合一的天线阵面，因而有源天线单元总数约有1800个固态T/R组件。wS7星座分析

“铺路爪”大型远程相控阵雷达AN/FPS-115采用空间功率合成模式，可获得探测与跟踪多目标高功率的要求（其发射机总的输出峰值功率600kW，平均功率150kW），这样可以降低对于馈线系统承受的高功率、传输线损耗以及发射系统对初级电源的功率要求，从而增强了整个馈线系统的综合化、标准化、模块化设计程度。wS7星座分析

图3给出了AN/FPS-115全固态大型有源相控阵雷达发射功率分配系统与子天线阵接收机系统的框图，整个雷达天线阵分为五十六个子天线阵，每个子天线阵内的功率分配网络及所有T/R组件均相同，其中功率分配网络为1/32功分器。wS7星座分析

发射机激励级、子天线阵驱动级和T/R组件中的HPA的输出功率量级相同，约三百瓦。基于综合化、标准化、模块化设计理念，可以极大程度简化雷达系统设计流程，利于批量生产和降低成本。从图中可以看出，子天线阵作为公用收发天线，其在32个天线单元构成的子天线阵级分别实现接收波束。[1]wS7星座分析

三、有源相控阵雷达特点wS7星座分析

有源相控阵天线的每一个天线单元通道上均有一个高功率放大器、低噪声放大器或T/R组件。与无源相控阵天线相比，有源相控阵天线具有以下特点：wS7星座分析

（1）由于天线阵元后面直接连接功率源，故雷达的性能不受馈源和移相器损耗的影响：T/R组件中的LNA由接收机的噪声系数所决定。wS7星座分析

（2）降低馈线系统承受高功率的要求。降低相控阵天线中馈线网络即信号功率相加网络接收时的损耗。wS7星座分析

（3）每个阵元通道上均有一个T/R组 件，重复性、可靠性、一致性好，即使有少量的T/R组件损坏，也不会明显影响性能指标，而且很能方便地实现在线维修。wS7星座分析

（4）易于实现共形相控阵天线。wS7星座分析

（5）有利于采用MMIC和HMIC，可提高天线的宽带性能，实现频谱共享的多功能天线阵列，为综合化、标准化电子信息系统（包括雷达、通信和ESM等）的实现提供条件。wS7星座分析

（6）有利于与微电子、光电子、光纤通信技术结合，实现高密度集成的光控相控阵天线及天线系统。虽然有源相控阵天线优势众多，但在相控阵雷达使用中是否被采纳，要结合实际需求，首先要着重分析雷达任务，其次应分析采用有源相控阵天线的代价，考虑技术风险、雷达设计周期及生产成本的影响，这样才能做到最佳匹配。wS7星座分析

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