相控陣?yán)走_(dá)：“蜻蜓之眼”觀八方

廣義上來(lái)講，相控陣?yán)走_(dá)就是許多小型傳統(tǒng)雷達(dá)的“集合體”，里面每一個(gè)小型傳統(tǒng)雷達(dá)就是一個(gè)“陣元”。

我們可以將它比作“蜻蜓之眼”。眾所周知，蜻蜓的眼睛是復(fù)眼，每個(gè)復(fù)眼由很多個(gè)小眼組成，每個(gè)小眼都能完整成像。這就使蜻蜓的眼睛比人眼能看到的范圍大了許多，從而為自身提供更廣闊的眼界。

與之相似，相控陣?yán)走_(dá)的天線陣面也是由很多個(gè)發(fā)射單元和接收單元組成的，很多個(gè)小雷達(dá)“綁”在一起，構(gòu)成陣列天線。同時(shí)，與傳統(tǒng)機(jī)械雷達(dá)依靠天線面上的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行掃描不同，相控陣?yán)走_(dá)可以發(fā)射出很多電滋波束，邊掃描邊跟蹤，故而具有了許多機(jī)械雷達(dá)無(wú)可比擬的優(yōu)越性能。

第一，目標(biāo)容量大。相控陣?yán)走_(dá)具有掃描靈活、快速等特點(diǎn)，可以“眼觀八方”，同時(shí)捕捉到多批目標(biāo)，敵方在其“火眼金睛”下很難遁形，其可控制多枚導(dǎo)彈對(duì)多個(gè)目標(biāo)進(jìn)行打擊。第二，功能多、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)。相控陣?yán)走_(dá)能同時(shí)發(fā)射并形成多個(gè)獨(dú)立控制的電磁波束，分別完成搜索、探測(cè)和制導(dǎo)導(dǎo)彈等功能。一部相控陣?yán)走_(dá)就能完成多部專(zhuān)用機(jī)械雷達(dá)的工作，大大提升了系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)能力。第三，指向靈活、數(shù)據(jù)率高。相控陣?yán)走_(dá)天線一般無(wú)須做指針式圓周轉(zhuǎn)動(dòng)，擺脫了傳統(tǒng)意義的天線掃描方式。用電子控制的掃描方式使其電磁波束指向靈活，大大縮短了對(duì)目標(biāo)信號(hào)檢測(cè)、接收、信息傳遞等所需的時(shí)間，因此具有更高的數(shù)據(jù)率。第四，抗干擾能力強(qiáng)。相控陣?yán)走_(dá)發(fā)射單元多，發(fā)射功率高，能夠合理地管理能量，根據(jù)方向的不同分配不同的能量并進(jìn)行發(fā)射，易于對(duì)抗各種干擾。第五，可靠性高。相控陣?yán)走_(dá)的陣列組較多，即使有少量組件失效，也能正常工作。

當(dāng)然，相控陣?yán)走_(dá)也有一些缺點(diǎn)。一方面，相控陣?yán)走_(dá)造價(jià)昂貴，典型的相控陣?yán)走_(dá)造價(jià)是普通雷達(dá)的10倍左右；另一方面，相控陣?yán)走_(dá)掃描范圍有限，如果要做到360度全范圍掃描，需要幾部相控陣?yán)走_(dá)才能實(shí)現(xiàn)。

目前，多功能相控陣?yán)走_(dá)已廣泛應(yīng)用于機(jī)載系統(tǒng)、艦載系統(tǒng)和地面遠(yuǎn)程預(yù)警系統(tǒng)等。

就像從“功能手機(jī)”到“智能手機(jī)”的跨越，相控陣?yán)走_(dá)也實(shí)現(xiàn)了從無(wú)源相控陣?yán)走_(dá)到有源相控陣?yán)走_(dá)的升級(jí)。

二戰(zhàn)時(shí)期，最初的相控陣?yán)走_(dá)誕生，笨重又復(fù)雜，未能發(fā)揮出其優(yōu)越性能。

20世紀(jì)70年代初，無(wú)源相控陣?yán)走_(dá)誕生，其發(fā)展進(jìn)入了高潮。美國(guó)和蘇聯(lián)相繼研制和裝備了多部地面無(wú)源相控陣?yán)走_(dá)，多用于彈道導(dǎo)彈防御、外空目標(biāo)監(jiān)測(cè)及衛(wèi)星觀測(cè)。

從20世紀(jì)70年代開(kāi)始，隨著人們對(duì)相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)的不斷研發(fā)，相控陣?yán)走_(dá)得到更廣泛的應(yīng)用。之后，相控陣?yán)走_(dá)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，并漸漸地開(kāi)始從無(wú)源相控陣?yán)走_(dá)走向有源相控陣?yán)走_(dá)。

從外表上看，有源相控陣?yán)走_(dá)和無(wú)源相控陣?yán)走_(dá)并沒(méi)有太大的區(qū)別，都由很多小單元組成，每一個(gè)小單元也都能通過(guò)電磁干涉來(lái)控制電磁波束的方向，高速掃描目標(biāo)區(qū)域。但從“無(wú)源”到“有源”，有源相控陣?yán)走_(dá)的優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn)。

首先，性能進(jìn)化。無(wú)源相控陣?yán)走_(dá)只有一個(gè)發(fā)射器和接收器，列陣單元不能獨(dú)立發(fā)射信號(hào)，只能通過(guò)迅速轉(zhuǎn)移電磁波束掃描目標(biāo)，而且精度較差。如果發(fā)射和接收環(huán)節(jié)出了問(wèn)題，整部雷達(dá)就不能使用。而有源相控陣?yán)走_(dá)則是每個(gè)發(fā)射器都安裝了發(fā)射和接收的組件，整部雷達(dá)可以擁有成千上萬(wàn)個(gè)這樣的發(fā)射器，就算其中有些發(fā)射器壞了，也不會(huì)影響其他發(fā)射器的正常運(yùn)行。同時(shí)，有源相控陣?yán)走_(dá)的每個(gè)天線元件發(fā)射和接收信號(hào)都有單獨(dú)的控制開(kāi)關(guān)，當(dāng)工作任務(wù)量不大的時(shí)候，可以只啟動(dòng)部分天線元件，從而降低雷達(dá)功耗。

其次，戰(zhàn)略威懾性強(qiáng)。無(wú)源相控陣?yán)走_(dá)工作時(shí)必須啟動(dòng)所有的天線元件，系統(tǒng)功耗相對(duì)較高；信息處理能力相對(duì)較弱，一般只能在同一時(shí)間執(zhí)行單一任務(wù)。有源相控陣?yán)走_(dá)的組件既能獨(dú)立發(fā)射電磁波束，也能接收返回的電磁波束信號(hào)，大幅提高了掃描速度。除了傳統(tǒng)的搜索等功能，有源相控陣?yán)走_(dá)還具有更加強(qiáng)大的跟蹤目標(biāo)能力，可以同時(shí)跟蹤多個(gè)方向的多個(gè)目標(biāo)，具有進(jìn)行電子對(duì)抗干擾和遠(yuǎn)程通信等功能。

有源相控陣?yán)走_(dá)在技術(shù)層面上比無(wú)源相控陣?yán)走_(dá)更加先進(jìn)，在提高掃描精度和壓縮雷達(dá)體積等方面，都具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。

（節(jié)選自《解放軍報(bào)》2023年12月8日，有刪改）

[導(dǎo)讀]

你能分析一下第二段的作用嗎？