Question

相控阵雷达原理

Answer 1

有源相控阵雷达采用数量众多的发射/接收模块，每一个辐射器都是一个发射/接收模块，每一个辐射器都自己产生和接收电波（这是有源与无源的区别，无源相控阵雷达只有一个中央发射机和接收机，发射的能量由计算机分配到天线上的每一个辐射器。），而且采用电扫描方式。根据电扫方式，相控阵雷达大体可分为全电扫相控阵和有限电扫相控阵两大类，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。有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，起初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。

Answer 2

学过高中物理中的肯定知道“波的干涉”。相控阵雷达利用的其实就是电磁波的干涉，相控阵雷达天线上都有很多按规则排列的小的发射装置，每个发射装置会发射出经过调制的电磁波，通过控制每个发射装置发出电磁波的相位，就能实现在不同区域上的电磁波有的振幅加强，有的振幅削弱，如果再通过计算机对每个发射装置的相位统一进行控制，就可以实现电磁波加强的方位不断变化，从而实现扫描和波形的变化。由于是采用电子控制，而免受机械扫描的限制，其扫描一次的时间大大缩短，精度和反应速度大大提升。

如果难以理解，楼主可以想想两个波源的干涉，理解了这个，那多个波源的干涉也是同样的道理。所谓“相控”就是“相位控制”的意思。实在不懂，可以查查波的干涉相关知识。

Answer 3

学过高中物理中的肯定知道“波的干涉”。相控阵雷达利用的其实就是电磁波的干涉，相控阵雷达天线上都有很多按规则排列的小的发射装置，每个发射装置会发射出经过调制的电磁波，通过控制每个发射装置发出电磁波的相位，就能实现在不同区域上的电磁波有的振幅加强，有的振幅削弱，如果再通过计算机对每个发射装置的相位统一进行控制，就可以实现电磁波加强的方位不断变化，从而实现扫描和波形的变化。由于是采用电子控制，而免受机械扫描的限制，其扫描一次的时间大大缩短，精度和反应速度大大提升。

如果难以理解，楼主可以想想两个波源的干涉，理解了这个，那多个波源的干涉也是同样的道理。所谓“相控”就是“相位控制”的意思。实在不懂，可以查查波的干涉相关知识。

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Answer 4

相控阵源于定向天线的一个性质，如果有很多沿着一个方向排列的定向天线，每个天线发射的时候延迟那么一丁点，那么最后合成的波瓣就会偏离中心法线，宏观上看，等于就是用相位就能控制发射波瓣的偏转方向，这个比机械扫描快了不知道多少倍，而且没有机械扫描的运动部件，非常适合使用在武器上。

Answer 5

雷达探测目标时，会有一定探测区域，称为波束。可以简单想象成手电筒的照射区域。为了具有高的信噪比、分辨率，要求波束窄，但是窄的同时会降低一些其他性能（很多东西都是矛盾的）。这时候，相控阵雷达应运而生。将多个雷达按规则排列，将多个雷达的波束合成一个大的波束，这个波束会使信噪比较高，分辨率也能达到一个较好的值。具体公式推倒可以参考《天线原理》，各个版本都会讲到相控阵。