對于很多人來說，相控陣?yán)走_(dá)非常耳熟，但它的原理又是什么呢？

傳統(tǒng)雷達(dá)與相控陣?yán)走_(dá)之區(qū)別

要說相控陣?yán)走_(dá)的原理，就不得不提一下傳統(tǒng)雷達(dá)的工作方式。影視中，如果非要出現(xiàn)雷達(dá)畫面的話，傳統(tǒng)雷達(dá)就是最好的道具，因為傳統(tǒng)雷達(dá)動感十足，快速旋轉(zhuǎn)的天線便于營造緊迫感。

傳統(tǒng)機械式雷達(dá)通過不停轉(zhuǎn)動來掃描目標(biāo)

雷達(dá)探測目標(biāo)距離的原理：雷達(dá)波從發(fā)射到從目標(biāo)返回的總時間，乘上光速，等于目標(biāo)距離的兩倍。

傳統(tǒng)雷達(dá)依靠360度旋轉(zhuǎn)來掃描目標(biāo)，而相控陣?yán)走_(dá)與它的區(qū)別是，絕大多數(shù)相控陣?yán)走_(dá)都是不動的，既然不動，那它又是如何掃描不同方向的呢？

答案是，相控陣?yán)走_(dá)不是“一個雷達(dá)”，本質(zhì)上，它是很多個“傳統(tǒng)雷達(dá)”的共同體。

相控陣?yán)走_(dá)的天線

很容易就能發(fā)現(xiàn)，相控陣?yán)走_(dá)的天線由無數(shù)個小單元天線組成，這些小單元天線叫做“陣元”，對于有源相控陣?yán)走_(dá)來說，每一個陣元都是獨立控制的，它們既能獨立發(fā)射雷達(dá)波，也能接收雷達(dá)波的回波信號。

相控陣?yán)走_(dá)不但不動，而且天線陣列也是平面的，那奇怪了，它到底是如何調(diào)整掃描方向的？顧名思義，“相控陣”就是控制每個陣元產(chǎn)生電磁波的相位與幅度，以此強化電磁波在指定方向上的強度，并壓抑其他方向的強度，從而實現(xiàn)讓電磁波束的方向發(fā)生改變。

相控陣?yán)走_(dá)掃描不同方向動畫示意圖

這就是相控陣?yán)走_(dá)的基本工作原理，人們常把傳統(tǒng)機械式掃描雷達(dá)比喻為“個體戶”，而把相控陣?yán)走_(dá)說成是“合作社”。人們還把它說成是21世紀(jì)的雷達(dá)，是否裝配相控陣?yán)走_(dá)也是第四代戰(zhàn)斗機一個非常重要的標(biāo)準(zhǔn)。而很多第三代機，把老式雷達(dá)改裝成相控陣?yán)走_(dá)后，戰(zhàn)斗力迅速提高。

F-16裝上相控陣?yán)走_(dá)后，火雞變鳳凰

下面，我們就來看看，相控陣?yán)走_(dá)有哪些先進之處。

沒有機械運動

相控陣?yán)走_(dá)因為省去了整個天線的機械驅(qū)動系統(tǒng)，所以它的可靠性非常高，平均無故障時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)雷達(dá)。另外，相控陣?yán)走_(dá)的思想有點兒類似于互聯(lián)網(wǎng)，某些節(jié)點壞了不影響整體功能的使用，數(shù)百個或上千個陣元中，就算有百分之十的陣元損壞，相控陣?yán)走_(dá)依然可以使用。

分身有術(shù)

相控陣?yán)走_(dá)是否強大，跟“陣元”是否先進和陣元數(shù)量的多少有很大的關(guān)系。陣元的數(shù)量可以是幾百個，也可以是上萬個，像美國的“鋪路爪”陸基相控陣預(yù)警雷達(dá)，就有15360個能發(fā)射電磁波的陣元和2000個不發(fā)射電磁波的陣元。15360個陣元分成96組，與其他不發(fā)射電磁波的輻射器搭配起來，本質(zhì)上相當(dāng)于96部雷達(dá)的組合體。

美國的“鋪路爪”長程預(yù)警雷達(dá)，主要用于監(jiān)視彈道導(dǎo)彈，它可以探測導(dǎo)彈的彈道、發(fā)射點，計算出彈著點的位置。同時，它還可以用于監(jiān)視和探測太空中的衛(wèi)星。

正是因為有非常多的陣元，所以，軍艦面對敵方導(dǎo)彈的飽和攻擊時，可以把所有陣元分成若干組，每一組分別跟蹤和對付一個目標(biāo)。我們經(jīng)常聽到某種戰(zhàn)機或者軍艦?zāi)芡瑫r對付多少個多少個目標(biāo)，其實，這其中的大部分功勞主要是屬于戰(zhàn)機或者軍艦上的相控陣?yán)走_(dá)。

F-35戰(zhàn)機配備的AN / APG-81相控陣?yán)走_(dá)，既可以跟蹤空中的目標(biāo)，還能監(jiān)視地面上坦克和車輛，以及海面上的船只。

快速切換

蜻蜓的復(fù)眼

蜻蜓的眼睛又大又鼓，占據(jù)著頭部的絕大部分，它是世界上眼睛最多的昆蟲之一，由上萬只“小眼”組成，蜻蜓的視力很棒，還能向上、向下、向前、向后看而不必轉(zhuǎn)頭。

相控陣?yán)走_(dá)跟蜻蜓的復(fù)眼有相似之處，每一個陣元相當(dāng)于蜻蜓的每一只小眼。在很多人的眼里，雷達(dá)就是會發(fā)射和接收電磁波的鐵家伙，但是其實，人類的眼睛又何嘗不是這樣？人的眼睛依靠接收可見光這種電磁波從而看見東西，而雷達(dá)，本質(zhì)上就是“人著眼”，它是戰(zhàn)機、軍艦和衛(wèi)星的眼睛，沒有雷達(dá)，拳頭再硬也無用武之地。

傳統(tǒng)雷達(dá)像人類的眼睛，估計還是獨眼龍那種，想看到左邊，就得把頭扭向左邊；而相控陣?yán)走_(dá)，相當(dāng)于蜻蜓的復(fù)眼，看左邊和右邊都不用扭頭。這樣的好處是，相控陣?yán)走_(dá)探測和跟蹤目標(biāo)的速度極快，如果要調(diào)整100度的方向，普通雷達(dá)因為要轉(zhuǎn)動，大約需要1秒，而相控陣?yán)走_(dá)所需時間不到1毫秒。

它是雷達(dá)界的全能冠軍

在過去，軍艦上安裝有不同種類的雷達(dá)，體積龐大、重不說，另一個麻煩是干擾，常常是，一種雷達(dá)工作時，另一種雷達(dá)就會受到干擾，嚴(yán)重的甚至不能同時工作。

由于相控陣?yán)走_(dá)由電腦控制，所以它的方位指向和波段切換速度極快，能夠同時完成對空、對地、對海不同目標(biāo)的探測，如此的話，它可以把原來需要多種不同種類雷達(dá)才能完成的任務(wù)一下子接過來，實現(xiàn)火控雷達(dá)、搜索雷達(dá)、預(yù)警雷達(dá)等合而為一。另外，相控陣?yán)走_(dá)還可以進行戰(zhàn)機間通信，如果集中波速，可以對敵實施電磁干擾戰(zhàn)。

相控陣?yán)走_(dá)可以在1秒內(nèi)關(guān)機，1秒內(nèi)開機，好處是，當(dāng)軍艦遇到依靠雷達(dá)信號進行引導(dǎo)的“反雷達(dá)導(dǎo)彈”時，可以迅速地把朝向來襲導(dǎo)彈方向的雷達(dá)關(guān)機，同時，其他方向的雷達(dá)保持開啟。

智能蒙皮

相控陣?yán)走_(dá)由多個獨立的收發(fā)陣元組成，未來技術(shù)成熟后，這些陣元可以分散到機身各處，與機身徹底融為一體，這就是戰(zhàn)機的智能蒙皮，它能讓飛機的機身更緊湊，進一步減少風(fēng)阻。

預(yù)警機背著一個“大圓盤”，這是不得已而為之。未來智能蒙皮成熟后，大圓盤或許不再存在。

以上，人們把相控陣?yán)走_(dá)說成是21世紀(jì)的雷達(dá)，并把它作為第四代戰(zhàn)機最重要的評判標(biāo)準(zhǔn)之一，實在是一點不為過。

審核編輯 ：李倩