谈谈相控阵雷达为何如此先进

眼镜一米二

对于很多人来说，相控阵雷达非常耳熟，但它的原理又是什么呢？

传统雷达与相控阵雷达之区别

要说相控阵雷达的原理，就不得不提一下传统雷达的工作方式。影视中，如果非要出现雷达画面的话，传统雷达就是最好的道具，因为传统雷达动感十足，快速旋转的天线便于营造紧迫感。

传统机械式雷达通过不停转动来扫描目标

雷达探测目标距离的原理：雷达波从发射到从目标返回的总时间，乘上光速，等于目标距离的两倍。
传统雷达依靠360度旋转来扫描目标，而相控阵雷达与它的区别是，绝大多数相控阵雷达都是不动的，既然不动，那它又是如何扫描不同方向的呢？
答案是，相控阵雷达不是“一个雷达”，本质上，它是很多个“传统雷达”的共同体。


相控阵雷达的天线

很容易就能发现，相控阵雷达的天线由无数个小单元天线组成，这些小单元天线叫做“阵元”，对于有源相控阵雷达来说，每一个阵元都是独立控制的，它们既能独立发射雷达波，也能接收雷达波的回波信号。

相控阵雷达不但不动，而且天线阵列也是平面的，那奇怪了，它到底是如何调整扫描方向的？顾名思义，“相控阵”就是控制每个阵元产生电磁波的相位与幅度，以此强化电磁波在指定方向上的强度，并压抑其他方向的强度，从而实现让电磁波束的方向发生改变。

相控阵雷达扫描不同方向动画示意图这就是相控阵雷达的基本工作原理，人们常把传统机械式扫描雷达比喻为“个体户”，而把相控阵雷达说成是“合作社”。人们还把它说成是21世纪的雷达，是否装配相控阵雷达也是第四代战斗机一个非常重要的标准。而很多第三代机，把老式雷达改装成相控阵雷达后，战斗力迅速提高。
F-16装上相控阵雷达后，火鸡变凤凰下面，我们就来看看，相控阵雷达有哪些先进之处。
没有机械运动
相控阵雷达因为省去了整个天线的机械驱动系统，所以它的可靠性非常高，平均无故障时间远远高于传统雷达。另外，相控阵雷达的思想有点儿类似于互联网，某些节点坏了不影响整体功能的使用，数百个或上千个阵元中，就算有百分之十的阵元损坏，相控阵雷达依然可以使用。
分身有术
相控阵雷达是否强大，跟“阵元”是否先进和阵元数量的多少有很大的关系。阵元的数量可以是几百个，也可以是上万个，像美国的“铺路爪”陆基相控阵预警雷达，就有15360个能发射电磁波的阵元和2000个不发射电磁波的阵元。15360个阵元分成96组，与其他不发射电磁波的辐射器搭配起来，本质上相当于96部雷达的组合体。

美国的“铺路爪”长程预警雷达，主要用于监视弹道导弹，它可以探测导弹的弹道、发射点，计算出弹著点的位置。同时，它还可以用于监视和探测太空中的卫星。正是因为有非常多的阵元，所以，军舰面对敌方导弹的饱和攻击时，可以把所有阵元分成若干组，每一组分别跟踪和对付一个目标。我们经常听到某种战机或者军舰能同时对付多少个多少个目标，其实，这其中的大部分功劳主要是属于战机或者军舰上的相控阵雷达。

F-35战机配备的AN / APG-81相控阵雷达，既可以跟踪空中的目标，还能监视地面上坦克和车辆，以及海面上的船只。
快速切换

蜻蜓的复眼

蜻蜓的眼睛又大又鼓，占据着头部的绝大部分，它是世界上眼睛最多的昆虫之一，由上万只“小眼”组成，蜻蜓的视力很棒，还能向上、向下、向前、向后看而不必转头。

相控阵雷达跟蜻蜓的复眼有相似之处，每一个阵元相当于蜻蜓的每一只小眼。在很多人的眼里，雷达就是会发射和接收电磁波的铁家伙，但是其实，人类的眼睛又何尝不是这样？人的眼睛依靠接收可见光这种电磁波从而看见东西，而雷达，本质上就是“人着眼”，它是战机、军舰和卫星的眼睛，没有雷达，拳头再硬也无用武之地。传统雷达像人类的眼睛，估计还是独眼龙那种，想看到左边，就得把头扭向左边；而相控阵雷达，相当于蜻蜓的复眼，看左边和右边都不用扭头。这样的好处是，相控阵雷达探测和跟踪目标的速度极快，如果要调整100度的方向，普通雷达因为要转动，大约需要1秒，而相控阵雷达所需时间不到1毫秒。
他是雷达界的全能 冠军

在过去，军舰上安装有不同种类的雷达，体积庞大、重不说，另一个麻烦是干扰，常常是，一种雷达工作时，另一种雷达就会受到干扰，严重的甚至不能同时工作。

由于相控阵雷达由电脑控制，所以它的方位指向和波段切换速度极快，能够同时完成对空、对地、对海不同目标的探测，如此的话，它可以把原来需要多种不同种类雷达才能完成的任务一下子接过来，实现火控雷达、搜索雷达、预警雷达等合而为一。另外，相控阵雷达还可以进行战机间通信，如果集中波速，可以对敌实施电磁干扰战。相控阵雷达可以在1秒内关机，1秒内开机，好处是，当军舰遇到依靠雷达信号进行引导的“反雷达导弹”时，可以迅速地把朝向来袭导弹方向的雷达关机，同时，其他方向的雷达保持开启。智能蒙皮
相控阵雷达由多个独立的收发阵元组成，未来技术成熟后，这些阵元可以分散到机身各处，与机身彻底融为一体，这就是战机的智能蒙皮，它能让飞机的机身更紧凑，进一步减少风阻。

预警机背着一个“大圆盘”，这是不得已而为之。未来智能蒙皮成熟后，大圆盘或许不再存在。以上，人们把相控阵雷达说成是21世纪的雷达，并把它作为第四代战机最重要的评判标准之一，实在是一点不为过。