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今天继续来给大家介绍和雷达有关的知识，来聊一聊相控阵雷达，关于相控阵雷达，想必大家在平时也经常能听到，像什么有源相控阵雷达、无缘相控阵雷达这些，那么，问题来了，什么是相控阵雷达呢？它与传统的雷达之间存在着什么不同？有源和无源又有什么区别？下面就来给大家详细介绍一下。  传统雷达 首先，对于相控阵雷达和传统雷达来说，它们的主要不同点就在于彼此的天线结构不一样。传统的雷达，我们可以把它的天线看成是一个“独立的整体”，比如上图所示，就是使用独立天线结构的传统雷达；而对于相控阵雷达来说，它所谓的天线其实是由一个个小小的电子天线单元共同组成的，这些小小的天线单元成阵列排放组合，所以我们平时说的相控阵雷达它的全称其实也叫做“相位控制电子天线阵列雷达”，如下面两图所示，就是一个相控阵雷达，从图中我们也可以看到在这个雷达的天线阵面上有着密密麻麻的小天线，图二为那些天线的特写：  相控阵雷达  雷达上面小天线单元的特写 然后，既然相控阵雷达和传统天线雷达主要是在天线的结构上不一样，那么，它们的工作原理又有什么区别？区别就在于，处于工作状态的相控阵雷达可以不通过自身天线的物理运动，就可以控制发射的雷达波来搜索探测四周空间内的目标，而对于传统雷达来说，它们在工作时是需要通过天线的转动来控制雷达波的收/发方向的，像我们平时见到的那种雷达天线会一圈一圈转动的，就是传统的旋转天线雷达，每转动一圈就是一个扫描周期，雷达的显示屏上就会显示一次扫描结果，比如下图所示，就是传统雷达的旋转天线以及其扫描动图：  传统的雷达的选择天线  旋转天线雷达扫描动态示意图 而关于相控阵雷达的工作原理，我们先来看一张图，如下图所示，就是一个（无源）相控阵雷达的结构以及工作原理的示意图，先来介绍一下图中各部件的名字，首先，图中的“TX”表示的是一个“中央信号发生器”，区域“A”内的那一排“Φ”就是前面说到的那一个个的小天线单元（图中的小天线正在发射雷达波），至于结构“C”，则表示的是一个“相位控制器”，用来控制天线单元发射雷达波的角度。所以，简单来讲就是，相控阵雷达上的那一个个小天线阵列自身其实就是一个信号收发器，每一个小天线都能够向外发射出雷达波，当这些雷达波经过叠加合并之后，就会在天线的正前方形成一片可以沿着某个特定方向传播的平面波。然后，根据不同的雷达之间功率、功能的不同，它们上面那些小天线单元的排放阵列也是不一样的。  （无源）相控阵雷达结构原理示意图 知道了这些，我们就可以继续来解释，为什么相控阵雷达可以不通过自身天线的物理运动就能控制雷达波来搜索周围立体空间内的环境了，前面已经有提到，每一个小天线发出的雷达波经过叠加合并之后就会在天线前方产生一个平面波，所以，然后只要通过相位控制器C来控制这个平面波与天线阵列平面的夹角“θ”，就可以控制它的传播方向了（即相位控制）。那么，相位控制器C又是如何控制合成平面波与阵列平面的夹角的呢？就是通过控制每一个小天线单元发射雷达波的时间，使不同位置的小天线单元提前或者延迟发射雷达波。举个例子，继续来看上面那张图，从图中我们可以知道，此时的平面波传播方向是往上方，这是因为下方的小天线单元发出雷达波的时间相对于上方天线的被提前了，如果想要平面波往下方扫描，那么就反过来，延迟下方小天线单元发出雷达波的时间就行，如果是想要往正前方扫描，那么则是不延迟也不提前，让所有的小天线都同时发射雷达波就行。因此，这就是相控阵雷达的天线不需要自身的物理运动就能扫描四周的原因所示。下图为相控阵雷达的雷达波扫描示意图：  相控阵雷达工作状态示意动图 最后，有关相控阵雷达和传统天线雷达之间的结构区别以及不同工作原理的相关知识说到这里基本上就介绍完了，不过还要提简单一下的就是无源相控阵雷达（PESA）和有源相控阵雷达（AESA），其实它们之间的区别主要就在于信号的收发装置上，对于无源相控阵雷达来说，它只有一个中央信号收发器，外部的那些小天线单元都是接到这个中央信号收发器上面的，即小天线单元就相当于一个“中转站”，转发由中央信号收发器发出的雷达波或者是接收雷达反射信号再传给中央信号收发器；而有源相控阵雷达则是没有这个中央信号收发器，而是它上面的每一个小天线在计算机的控制下都会连接到小型固态发射/接收模块（TRM）上，所以本身就拥有独立的信号收发能力。因此，上面的那张相控阵雷达结构原理图，其实严格来讲是一个无源相控阵雷达的结构原理图。 |
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