什么是相控陣?yán)走_(dá)？

機(jī)械掃描雷達(dá)慣性大、目標(biāo)容量有限，已無法滿足對(duì)高速飛機(jī)和人造地球衛(wèi)星的探測(cè)，無法適應(yīng)更大的覆蓋空域、更高的數(shù)據(jù)率以及多目標(biāo)的環(huán)境。

機(jī)械雷達(dá)的掃描方式

相控陣?yán)走_(dá)（Phased ArrayRadar，PAR）即相位控制電子掃描陣列雷達(dá)，利用大量個(gè)別控制的小型天線元件排列成天線陣面，有源相控陣的(Transmit/Receive，T/R) 組件既能獨(dú)立發(fā)射雷達(dá)波，也能接收回波信號(hào)。通過干涉作用，疊加起特定方向的指向性電磁波波束，就能實(shí)現(xiàn)方向掃描。

機(jī)械雷達(dá) VS 相控陣?yán)走_(dá)

來源：《相控陣?yán)走_(dá)中的關(guān)鍵元器件技術(shù)探析》，《相控陣?yán)走_(dá)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)》

無源相控陣和有源相控陣

無源相控陣天線所有的陣元共用一個(gè)T/R單元，結(jié)構(gòu)和功能簡單。無源相控陣天線表面的陣元只有改變信號(hào)相位的能力而沒有發(fā)射信號(hào)的能力，信號(hào)的產(chǎn)生需要依靠天線后方的信號(hào)產(chǎn)生器，然后利用波導(dǎo)管將產(chǎn)生的信號(hào)送到放大器上，再傳送到陣列單元上面，接收時(shí)則反向而行。

無源相控陣?yán)走_(dá)的優(yōu)點(diǎn)是成本低，技術(shù)要求低，缺點(diǎn)就是發(fā)射和接收環(huán)節(jié)一旦出了問題，整個(gè)雷達(dá)都無法使用。

無源相控陣?yán)走_(dá)的掃描方式

有源相控陣每個(gè)天線陣元都有獨(dú)立的T/R組件，且采用微波集成的方法，可實(shí)現(xiàn)設(shè)備小型化。有源相控陣的每個(gè)天線陣元都有一個(gè)獨(dú)立的T/R組件，每個(gè)T/R組件都包含一個(gè)移相器和放大器，通過調(diào)整從每個(gè)天線陣元發(fā)射信號(hào)的相位和幅度來形成波束，可以同時(shí)在多個(gè)頻率上以不同方向形成多個(gè)波束。

有源相控陣整個(gè)雷達(dá)擁有成千上萬個(gè)T/R組件，就算其中有些組件壞了，也不會(huì)影響其他組件的正常運(yùn)行。優(yōu)點(diǎn)是可以進(jìn)行三坐標(biāo)掃描（水平方向和垂直方向），缺點(diǎn)是造價(jià)高，技術(shù)要求高。

來源：《機(jī)載有源相控陣?yán)走_(dá)的作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)、性能對(duì)比及軍事應(yīng)用》

有源相控陣?yán)走_(dá)涵蓋P波段雷達(dá)、S/C波段雷達(dá)、X波段雷達(dá)、Ka波段雷達(dá)等諸多細(xì)分領(lǐng)域。

在民用領(lǐng)域，英飛睿推出的民用有源相控陣產(chǎn)品S5000，采用Ku波段（12-18GHz頻段）的脈沖多譜勒體制，用來識(shí)別、跟蹤、鎖定移動(dòng)車輛、無人機(jī)、船只或行人等目標(biāo)。

大疆T50也標(biāo)配了兩面有源相控陣?yán)走_(dá)陣列（型號(hào)為：前相控陣數(shù)字雷達(dá)：RD241608RF；后相控陣數(shù)字雷達(dá)：RD241608RB）可以高效助力無人機(jī)進(jìn)行地形識(shí)別、避障。

在氣象領(lǐng)域，X波段雙偏振相控陣天氣雷達(dá)，可以探測(cè)天氣過程的宏觀演變，還能獲取降水粒子的形狀、大小、相態(tài)分布、空間取向、降水類型等，有助于提高龍卷、下?lián)舯┝鞯葟?qiáng)對(duì)流天氣的精準(zhǔn)氣象預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)。

有源相控陣的核心 - T/R 模塊

相控陣天線是相控陣?yán)走_(dá)的核心組件，T/R模塊是有源相控陣?yán)走_(dá)的核心。

大型相控陣?yán)走_(dá)天線陣面包含上萬個(gè)天線單元，每個(gè)陣面基本模塊集成了天饋、收發(fā)、校正、監(jiān)控、供電和環(huán)控等系統(tǒng)，設(shè)備量多，邏輯關(guān)系復(fù)雜，安裝要求高。

整個(gè)有源相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)由成百上千個(gè)輻射器按照一定的排布構(gòu)成，每個(gè)輻射器后端均連接一個(gè)單獨(dú)有源相控陣T/R模塊。

有源相控陣T/R模塊的性能參數(shù)直接決定相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)的作用距離、空間分辨率、接收靈敏度等關(guān)鍵參數(shù)。也定了有源相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)的體積、重量、成本和功耗。

T/R模塊3D構(gòu)圖及實(shí)物

T/R模塊從“磚塊”發(fā)展到“瓦片”型，體積、重量、成本均大幅下降。

相控陣?yán)走_(dá)天線的架構(gòu)演變

相控陣系統(tǒng)一般占雷達(dá)系統(tǒng)總成本的近50％，T/R模塊占相控陣系統(tǒng)成本的45％左右， 其中，射頻芯片占比最大。

有源相控陣?yán)走_(dá)天線成本構(gòu)成

來源：《低成本有源相控陣天線研究》

相控陣核心供應(yīng)商，致力于低成本芯片自主可控-華安證券

相控陣?yán)走_(dá)迭代，國產(chǎn)化器件起航-民生證券