03.06 什麼是相控陣雷達,什麼是有源相控陣雷達,兩者之間有什麼區別嗎?

馬之千里者


相控陣雷達也稱作相位控制電子掃描陣列雷達。其基本原理是利用大量個別控制的小型天線單元排列成天線陣面,每個天線單元都由獨立的移相開關控制,通過控制各天線單元發射的相位,就能合成不同相位波束。

歸結起來,相控陣雷達是用電的方式控制雷達波束的指向變化進行掃描的,這種方式被稱為電掃描。相控陣雷達天線由大量的輻射器(小天線)組成的陣列(正方形、三角形等),輻射器少則幾百,多則數千,甚至上萬,每個輻射器的後面都接有一個可控移相器,每個移相器都由電子計算機控制。當相控陣雷達搜索遠距離目標時,雖然看不到天線轉動,但上萬個輻射器通過計算機控制集中向一個方向發射、偏轉,即使是上萬千米外的導彈和衛星也在它的監測範圍之內。

相控陣分為“被動無源式”(PESA)與“主動有源式”(AESA),有源和無源相控陣雷達的天線陣相同,二者的主要區別在於發射/接收元素的多少。無源相控陣雷達僅有一箇中央發射機和一個接收機,發射機產生的高頻能量經計算機自動分配給天線陣的各個輻射器,目標反射信號經接收機統一放大(這一點與普通雷達區別不大),而有源相控陣雷達的每個輻射器都配裝有一個發射/接收組件,每一個組件都能自己產生、接收電磁波,因此在頻寬、信號處理和冗度設計上都比無源相控陣雷達具有較大的優勢。

以上。


光明科普


相控陣雷達(Phased Array Radar)又叫相位控制電子掃描陣列雷達,是電子掃描陣列雷達(electronically scanned array——ESA)的一種,這種雷達通過改變雷達波的相位來改變波束掃描方向,而傳統的機械掃描雷達都需要馬達驅動天線快速轉動來改變掃描方向。當然有些電子掃描陣列雷達因為陣面數量少的原因也會採用機械轉動的方式來獲得更大的掃描範圍,例如中國054A護衛艦上的382型雷達和現代級驅逐艦上的俄製原版“頂板”雷達,而美國伯克級以及中國052C/D型驅逐艦的四面大型相控陣雷達都是固定安裝在艦體上,掃描範圍全方位覆蓋。

美國宙斯盾系統的核心——SPY-1相控陣雷達

有源相控陣雷達(Active Phased Array Radar——APAR)又是相控陣雷達的一種,也叫主動相控陣雷達;另一種是無源相控陣雷達(Passive Phased Array Radar——PPAR),也叫被動相控陣雷達。這裡要注意,除了相控陣雷達外,早前還出現過頻率控制電子掃描陣列雷達,只不過如今已經銷聲匿跡,完全被相控陣雷達取代,所以如今AESA(Active electronically scanned array——有源電子掃描陣列雷達)成了有源相控陣雷達的泛稱,而PESA(Passive electronically scanned array——無源電子掃描陣列雷達)成了無源相控陣雷達的泛稱。

F-22使用的AN/APG-77和F-35使用的AN/APG-81 AESA雷達

蘇-35戰機使用的雪豹-E PESA雷達

如上圖,AESA雷達的天線陣列由上千個發射/接收模塊組成,因此表面整齊密佈凸出的T/R組件,而PESA雷達只有一箇中央發射機和接收機,天線就像一塊平板,這是AESA和PESA雷達外觀上最大的區別。功能上,由於AESA雷達每個輻射器都配裝有一個發射/接收組件,每一個組件都能自己產生、接收電磁波,使得其反應速度、掃描範圍、多目標跟蹤、可靠性、抗干擾能力都比之前的雷達要好很多,而且一臺雷達能同時形成多個獨立波束,可同時實現搜索、識別、跟蹤、制導、無源探測等多種功能。而PESA雷達只有一箇中央發射機和接收機,發射機產生的高頻能量經計算機自動分配給天線陣的各個輻射器,目標反射信號經接收機統一放大,功率、效率、波束控制及可靠性等方面都不如AESA雷達。


軍車研究社


首先要明白什麼是陣列天線。不同於拋物面反射天線(鍋蓋天線),陣列天線包含若干個陣元,每個陣元其實就是一個小天線,發射信號時所有陣元同時輻射同頻率電磁波,電磁波本質上是正弦振盪電磁場,在陣列天線的照射方向,即天線波束方向,所有陣元發射電磁波的正弦相位完全相同,即所有陣元發射信號的瞬時場強完全相同,因此在這個方向所有陣元發射信號在空間中疊加的功率最強;而在其它方向由於所有陣元的相位不完全相同,不同陣元發射信號的瞬時場強有正、有負隨機變化,在空間中會相互抵消,因而疊加的有效功率會大幅降低。

相控陣天線就是通過調整每個陣元發射信號的相位控制電磁波在特定空間方向上實現完全的同相位疊加,這是相控陣天線波束方向控制的基本原理。相控陣天線的波束照射方向完全是電控,而傳統天線依賴機械執行機構,波束照射方向調整角速度與角加速度受執行機構的質量與轉動慣性制約,不能任意控制波束照射方向跳變,只能在空間中連續掃描,對不同方向的多目標只能進行分時跟蹤測量,數據率比較低,相應的測量精度也相對較低;而相控陣天線沒有機械執行機構,波束照射方向可以受控任意跳變,這樣使得雷達可以對不同方向多目標進行連續高數據率的同時跟蹤測量,因而測量精度高。

有源、無源的差異在於相控陣天線在發射信號時是否有功率放大功能。無源相控陣雷達需要一個專門的大功率發射機,發射機輸出大功率信號經功率分配網絡送給天線的每個陣元,天線陣元只對信號進行移相(相位調整)轉發。有源相控陣天線採用天線與發射機合一設計,不需要專門的大功率發射機,發射激勵信號送給有源相控陣天線的每個陣元后,陣元對信號既要移相也要進行功率放大!

一般來說,有源相控陣功率效率高、可靠性高,少數陣元功率放大器件失效對整體性能影響有限,但成本也高、生產調試工藝複雜、工作時天線需要性能較強的冷卻系統;無源相控陣成本低、生產調試工藝相對簡單、工作時天線無需冷卻系統,但功率分配網絡會損耗信號功率、而且只要發射機出問題就不能正常工作。目前主流採用有源相控陣天線。


公僕主人


力求用白話說出大概的意思,請勿見笑!

將若干“小天線”(輻射單元)排列在平面上,用計算機控制饋往各小天線電流的相位,就可以實現波束擺動掃描,這種雷達採用相位可控的陣列天線,稱為“相控陣”雷達。這是由“小天線”個體戶組成的“合作社”。

每個“小天線”都可獨立發射、接收電磁波,稱為“有源相控陣”:只有部分“小天線”能接收電磁波(由接收機統一接收),稱為“無源相控陣”。

顯然,有源相控陣雷達的“個體戶”們個個耳聰目明,更易於發現、跟蹤更多的目標。


諶人


通常雷達分脈衝雷達和連續波雷達,多普勒是一種原理,連續波雷達利用多普勒原理檢測目標的速度信息,但目標的距離信息是模糊的,所以一般雷達都是脈衝雷達,一般來說脈衝寬度越大,測距精度越差,現在雷達利用脈衝壓縮技術脈衝寬度都可以很大,已經類似連續波雷達,也可以利用多普勒原理檢測目標的速度信息。陣列天線是與反射體式天線相對的,通常反射體天線一般只有一個輻射源,通過反射體形成波束。通過改變天線的物理位置來改變波束指向。而平面陣列天線通常是許多輻射源組成一個陣列,通過改變天線的行或者列的饋電頻率或者相位來改變波束指向,變頻的稱為頻掃,變相的稱為相掃,統稱為電掃描。相掃的就是所謂的相控陣雷達!無源是指雷達只有一個發射機,通過饋線和功分器送到各個輻射源,而有源相控陣是指每個或是一組輻射源對應一個T/R組件,所謂T/R組件是指發射接收一體組件,直接安裝於天線背面,與無源相比省去了饋線和功分器。


飛雪一刀1


我從非專業屬於角度給大家介紹一下吧。傳統的雷達叫脈衝多普勒雷達,天線需要不停轉動才能達到360°掃描。而相控陣雷達是由很多小的發射單元組成的一個平面,不需要轉動的。。。有源相控陣是雷達單元自己發射雷達波,自己再接收雷達波。無源相控陣是自己雷達只接收雷達波,而由另外的發射機專門發射雷達波。。。總的來說,有源比無源先進一代,世界各國最新裝備的都是有源體制的了。


鄭啟拓48190052


這個問題可以分為兩個部分來回答!
一、什麼是相控陣雷達
在影視劇中,我們經常在戰艦上看見有雷達在轉來轉去,這是普通機械雷達。它的波束掃描是靠雷達天線的轉動而實現的。
而相控陣雷達是用電的方式控制雷達波束的指向變化進行掃描的,但是使用的是電掃描,使用“移相器”來實現雷達波束轉動,儘管看不見雷達轉動,但是通過上萬輻射器來進行掃描、跟蹤、引導。
這比常規機械雷達先進多了。
二、有源相控陣雷達與無緣相控陣雷達區別
相控陣雷達分為有源相控陣(主動)和無緣相控陣(被動)兩種
有源相控陣雷達的天線接受與發射模組,每一塊都產生電磁波;
無源相控陣的天線則使用的是統一的發射機和接收器。
結構上的區別導致了性能上的差異,有源相控陣雷達故障率低,即便壞掉幾個模組,也能夠繼續使用,而無緣相控陣雷達就沒有這個優勢了。
無源相控陣雷達是相控陣雷達家族的一種低端產品,過渡使用!

龍起


相控陣雷達是電掃雷達的一種,電掃雷達相對的是機掃雷達,就是那種來回擺頭的。電掃雷達分為頻掃和相掃雷達。相控陣雷達就是相掃雷達,依靠電磁波的相位角變化來感知目標。這種雷達都相控陣雷達,相控陣雷達又分為有源相控陣和無源相控陣雷達。無源相控陣是雷達天線陣面佈置移項輻射器,將後端信號發射器的信號發射出去,並將信號回波傳到後端的信號接收器上,完成探測。有源的相控陣是陣面佈置TR收發模塊,信號不是由後端的發射器接收器進行收發了,而是由陣面上眾多的TR模塊完成了。相同的輸入功率下,有源的發射功率更大,信躁比更好,多任務能力也更強。


老呂的體壇新論點


相控陣的核心是一塊由許多叫‘移相器’的電子器件組成的平板形狀的天線。通過計算機控制每個移相器的狀態,可以控制電磁波經過天線後的方向、形態。簡單說雷達是個手電筒,天線像個透鏡,電磁波就像光線,波束控制計算機(波控機)+移相器就好比人在調光束粗細和照射方向,只不過一切由計算機和電路控制,又快又精確。有源就是有發射機和接收機,主動發射電磁波,然後接收反射波;無源就是沒有發射機,只有接收機,只能接收第三方發射機打到目標上的回波,或目標主動發出的電磁波。有源的抗干擾性好、看得遠,無源的輕,飛機上用的多點。


一分鐘神思漫遊


相控陣就是有很多的發射單元,就像複眼一樣,每一個都是獨立的,可以不同的角度,不同的方向進行電子掃描,相比傳統的雷達有重量輕,快速準確,故障率低!有源相控陣就是有發射單元,先發射後接收反射波。無源相控陣就是沒有發射單元,直接收不發射


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