它最大的優(yōu)點(diǎn)是能夠智能的實(shí)現(xiàn)大空域內(nèi)的波束掃描，增益也較大，能夠?qū)τ^察范圍內(nèi)的目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確跟蹤、識(shí)別，并且能同時(shí)跟蹤多個(gè)目標(biāo)的動(dòng)態(tài)，反饋信息，進(jìn)行計(jì)算機(jī)的分析。

它可以在設(shè)定的空域內(nèi)獲取目標(biāo)信息，根據(jù)目標(biāo)，快速靈活地改變天線波束和指向形狀，能夠?qū)φ麄€(gè)空間內(nèi)的各頻段電磁波進(jìn)行發(fā)送和接收，這是相控陣天線的空域?yàn)V波功能，即可對(duì)多個(gè)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)搜索、跟蹤、捕獲、識(shí)別等任務(wù)的精確完成。

一、機(jī)械掃描與電掃描

波束掃描方式不同

相控陣天線的發(fā)展以相控陣?yán)走_(dá)為基礎(chǔ)，相控陣?yán)走_(dá)是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的一種電掃描式雷達(dá)，改進(jìn)了之前的機(jī)械掃描式雷達(dá)。

1. 機(jī)械掃描式雷達(dá)是通過轉(zhuǎn)動(dòng)雷達(dá)天線實(shí)現(xiàn)波束掃描。

2. 電掃描式雷達(dá)則是通過控制天線陣元饋電方法靈活控制波束指向。

換句話說，相控陣天線的波束圖變化是通過計(jì)算機(jī)控制的，它的天線參數(shù)會(huì)隨著波束掃描角的變化而變化，此外相控陣天線的結(jié)構(gòu)參數(shù)也會(huì)影響天線的波束方向圖形狀，（陣元間距、陣元排列形式，饋電系統(tǒng)等參數(shù)）

AN/FPS-115

“鋪路爪”相控陣?yán)走_(dá)，是上世紀(jì)70年代研制出來的遠(yuǎn)程預(yù)警雷達(dá)。即使是今天，5000+公里的探測(cè)距離也是相當(dāng)不錯(cuò)的。

AN/FPS-115 “鋪路爪” 雷達(dá)

它是由兩個(gè)平面陣組成，兩個(gè)圓形無線陣面彼此成60度，每個(gè)陣面后傾20度，直徑約30米，由2000個(gè)陣元組成。掃描一次所需時(shí)間為6秒，平均無故障工作時(shí)間可達(dá)450小時(shí)。用來探測(cè)彈道導(dǎo)彈，測(cè)試各個(gè)參數(shù)，如速度、位置、發(fā)射和著落點(diǎn)等，可以覆蓋240°的方位角以及3°~85°的高低仰角，探測(cè)距離一般為4800公里，對(duì)高彈道、雷達(dá)截面為10平方米的潛射彈道導(dǎo)彈的探測(cè)距離可達(dá)5550公里。

二、陣列天線分類

陣元排列結(jié)構(gòu)

1. 線陣
2. 面陣
3. 圓形陣
4. 共面陣

性能分類

1. 一般陣列
2. 自適應(yīng)陣
3. 相控陣
4. 信號(hào)處理陣列

相控陣

1. 無源相控陣?yán)走_(dá)的天線不能產(chǎn)生雷達(dá)波，它的多個(gè)陣元共同使用一個(gè)發(fā)射機(jī)、接收機(jī)。
2. 有源相控陣?yán)走_(dá)的每個(gè)天線陣元均采用獨(dú)立的T/R模塊，且每個(gè)組件都能發(fā)送和產(chǎn)生高頻電磁能量。（在功率、效率、波束控制、測(cè)量精確度等方面有較大優(yōu)勢(shì)，并且重量輕于無源相控陣，但造價(jià)要明顯高）

有源& 無源

有源陣列

每個(gè)陣元采用獨(dú)立T/R模塊

無源陣列

多個(gè)陣元公用一個(gè)T/R

三、饋電結(jié)構(gòu)

饋電結(jié)構(gòu)

通過饋電網(wǎng)絡(luò)來激勵(lì)陣元復(fù)電流，從而控制波束指向和形狀。下面介紹兩種饋電結(jié)構(gòu)：傳輸線饋電，三維空間饋電，多波束陣列饋電。

傳輸線饋電

這種傳輸線饋電是等線長(zhǎng)的。

為陣列天線提供等相位信號(hào)分布。

空間三維饋電

初級(jí)饋源輻射出的電磁波經(jīng)透鏡控制陣列得到相位激勵(lì)（空間透鏡）

空間透鏡反射陣，兩圖波前的方向不同；透鏡具有相移功能。

多波束陣列饋電

“矩陣饋電”，移相器是非常關(guān)鍵的部件，對(duì)天線的相位變化起決定性作用，屬于——相控陣天線，國(guó)內(nèi)研制較多。

“透鏡饋電”的一個(gè)同時(shí)多波束天線，饋電原理，利用大量的準(zhǔn)光學(xué)技術(shù)代替移相器。饋電網(wǎng)絡(luò)在整個(gè)波束系統(tǒng)內(nèi)通過微帶實(shí)現(xiàn)。屬于多波束天線。

四、陣列天線的基本參量

基本參量

1. 輻射圖：天線輻射功率在空間中相對(duì)分布隨方向變化的圖。（主E面輻射圖包含輻射場(chǎng)最大值和電場(chǎng)矢量E，主H面輻射圖內(nèi)包含最大輻射值和磁場(chǎng)矢量H。）

2. 方向性：表征天線輻射電磁場(chǎng)能量在空間分布情況的性能參量。（方向性函數(shù)是“單位立體角內(nèi)的輻射功率”和“單位立體角內(nèi)的平均輻射功率”比的函數(shù)。也可用場(chǎng)強(qiáng)方向圖、極化方向圖以及相位方向圖來描述）

3. 增益：（單位立體角內(nèi)的輻射功率與輸入輻射功率比值的函數(shù)）

4. 帶寬：陣列天線的帶寬取決于陣元形式、陣元間距、饋電電流的幅度及相位等因素。

（絕對(duì)帶寬用頻率范圍表示；相對(duì)帶寬用相對(duì)于中心頻率的百分比表示；）
窄帶天線指（相對(duì)帶寬小于10%），天線性能會(huì)隨頻率變化而變化，例如微帶天線，喇叭天線等；
寬帶天線指（相對(duì)帶寬大于10%小于30%），天線頻率改變不會(huì)對(duì)性能指標(biāo)產(chǎn)生很大的影響，如對(duì)數(shù)周期，錐形天線等。
超寬帶天線（相對(duì)帶寬大于30%）

5. 波瓣寬度：天線方向圖的主瓣寬度。

6. 旁瓣：主瓣之外的輻射波瓣成為旁瓣。高旁瓣會(huì)引入雜波，降低天線的接受性能。

7. 柵瓣：除主瓣以外的其他掃描范圍內(nèi)出現(xiàn)了（由于輻射場(chǎng)同相疊加形成的波瓣）。對(duì)于固定頻率，陣列天線陣元間距過大，會(huì)導(dǎo)致柵瓣形成，占據(jù)天線輻射能量，影響天線增益和效率。

主瓣&旁瓣&柵瓣

主瓣是天線的最大輻射方向；
高旁瓣會(huì)引入雜波，影響接受效率；
柵瓣會(huì)占據(jù)天線輻射能量，影響天線增益和效率。

等間距陣列天線&柵瓣

其中
當(dāng)n=0時(shí)，θ= θB陣列天線不會(huì)出現(xiàn)柵瓣；
當(dāng)n≥1時(shí)，將在除θB方向外，出現(xiàn)柵瓣；

5、技術(shù)結(jié)合&應(yīng)用

技術(shù)結(jié)合

隨著，相控陣?yán)走_(dá)處理頻段提高到射頻以后，它已經(jīng)結(jié)合了許多技術(shù)。比如波束掃描、超低旁瓣、波束自適應(yīng)置零等。

應(yīng)用

除地面建筑物，它還可以應(yīng)用在艦載、機(jī)載、星載等多個(gè)平臺(tái)中，在推出和應(yīng)用多功能有源相控陣?yán)走_(dá)之后，也加強(qiáng)了國(guó)防、艦載、機(jī)載及星載預(yù)警系統(tǒng)等軍用防衛(wèi)能力，也在衛(wèi)星通信、氣象水文、地球勘探、生物醫(yī)學(xué)等民用領(lǐng)域得到廣泛使用，未來還會(huì)有更多的應(yīng)用。