多功能相控阵雷达(MPAR)，特别是双极化与相控阵技术相结合，对于未来的气候预测至关重要。MPAR这项计划的目的是通过结合多个全国(美国)网络的雷达功能，由单个雷达系统为航情和天气监测服务提供充足的性能。相控阵雷达比典型反射抛物面天线复杂得多，与机械抛物面天线雷达相比，具有许多性能和操作上的优势。MPAR将各种雷达网络的不同功能组合为一个多功能网络。有很多单独的雷达网络用于终端区域航情监视（空中监视雷达ASR系列），终端区域气候观测（终端多普勒天气雷达TDWR），远程飞机监视（空中监视雷达ARSR系列），还有远程天气监测雷达（WSR-88D）。本文来源用户翻译内容，需要全文英文的请给“雷达通信电子战”微信公众号发送“0815”。需要中文译文的需要成为铁杆会员，更多专业知识（过去四年多来的所有分享资料）请点击文末的“阅读原文”查看。这些雷达网络中的每一个都单独执行任务，并有各自的管理，维护，训练和保障计划。而组合网络中大约有550台雷达（230台ASR， 45台TDWR，120台ARSR和155台WSR-88D），如果算上美国国防部（DOD）终端航情监视雷达，这个数字还会增加。为了满足所有现存雷达网络的综合要求以及整个生命周期内的任何改进要求，相控阵雷达是唯一可用的技术。其工作理念是，用365个MPAR雷达的单个雷达网络代替550种当前的不同雷达，从而为所有任务提供相同甚至更好的覆盖范围。由于许多现有的单功能雷达具有相互重叠的覆盖区域，因此MPAR雷达需求的数量会更少。随着现有雷达逐渐过时，需要合理规划延长其使用寿命以维持运行，而用MPAR替换旧基础架构有望大幅减少成本。部署MPAR还将减少多个网络的冗余维护，训练和保障成本。无需替换单个零件，单个相控阵雷达网络降低的运维成本也可以帮助降低雷达计划整个系统生命周期成本，并提高雷达可用性。双极化是相控阵雷达上正在应用的新技术之一，并且是基于NOAA最近将WSR-88D升级到双极化的经验而得出的MPAR关键要素之一。
相控阵雷达可以配置成许多不同的几何形状，但是项目研究已经确定四面平面阵列或多面圆柱阵列均可提供最佳的总体性能与成本。MPAR项目资助了两个小型工程技术演示系统（一个平面阵列和一个圆柱阵列）的开发，这些演示系统将用于评估双极化性能，校准技术和扫描平面和圆柱阵列配置的策略开发。灰色区域代表相控阵天线的位置。天线是由许多较小的阵元组成。四平面结构在截断的金字塔的每个面上都有平面阵列。在扫描过程中可以独立操作阵列的每个面。圆柱形结构在围绕该结构的每个面都具有天线面板。在扫描过程中，通过将圆柱体划分成任意象限，以电子方式形成四个相控阵天线。MPAR开发中的三个主要挑战：成本，双极化和多功能。当前的远程天气雷达（WSR-88D）具有双极化功能，已证明对天气预报，即时预报以及高危天气事件的预警做出了重大贡献。如图所示，双极化雷达在水平（H）和垂直（V）平面上均传输能量。 从两个极化方向返回的信号必须相互正交，在相控阵雷达上实现双极化的风险在于，在如此大型的集成电子和电路系统中，使H和V两种信号保持正交要困难得多。 双极化天气雷达提供的信息与其他气象观测结果相结合，可以提供更多气象细节（例如，识别冻结的降水与液态的降水，湿的干旱与干雪的关系以及冰雹的大小），这些细节对于有关部门的运营和公共安全至关重要。例如，接收到的H和V信号之比可提供有关雨滴大小的信息。 双极化数据还有额外的好处，例如改善雷达数据质量，减弱地面杂波，改善飞机探测。MPAR计划的主要目标之一是在相控阵雷达上实现双极化技术。 MPAR计划推进的另一个挑战是实现同时执行天气监测和飞机跟踪任务的能力。相控阵雷达在飞机跟踪方面已经应用很久了，NWRT/PAR已经证明了其在天气监测方面的优势。但是，雷达在进行天气监测时的操作与在进行飞机监视时的操作有很大不同。MPAR必须实现资源共享，才能同时完成这两项功能，也不会影响另一方的性能。
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