什么是相控阵雷达,什么是有源相控阵雷达,两者之间有什么区别吗?:相控阵雷达(Phased Array Radar)又叫相位控制电子扫描阵列雷达,是电子扫描阵列雷达(elect
相控阵雷达(Phased Array Radar)又叫相位控制电子扫描阵列雷达,是电子扫描阵列雷达(electronically scanned array——ESA)的一种,这种雷达通过改变雷达波的相位来改变波束扫描方向,而传统的机械扫描雷达都需要马达驱动天线快速转动来改变扫描方向。当然有些电子扫描阵列雷达因为阵面数量少的原因也会采用机械转动的方式来获得更大的扫描范围,例如中国054A护卫舰上的382型雷达和现代级驱逐舰上的俄制原版“顶板”雷达,而美国伯克级以及中国052C/D型驱逐舰的四面大型相控阵雷达都是固定安装在舰体上,扫描范围全方位覆盖。
美国宙斯盾系统的核心——SPY-1相控阵雷达
有源相控阵雷达(Active Phased Array Radar——APAR)又是相控阵雷达的一种,也叫主动相控阵雷达;另一种是无源相控阵雷达(Passive Phased Array Radar——PPAR),也叫被动相控阵雷达。这里要注意,除了相控阵雷达外,早前还出现过频率控制电子扫描阵列雷达,只不过如今已经销声匿迹,完全被相控阵雷达取代,所以如今AESA(Active electronically scanned array——有源电子扫描阵列雷达)成了有源相控阵雷达的泛称,而PESA(Passive electronically scanned array——无源电子扫描阵列雷达)成了无源相控阵雷达的泛称。
F-22使用的AN/APG-77和F-35使用的AN/APG-81 AESA雷达
苏-35战机使用的雪豹-E PESA雷达
如上图,AESA雷达的天线阵列由上千个发射/接收模块组成,因此表面整齐密布凸出的T/R组件,而PESA雷达只有一个中央发射机和接收机,天线就像一块平板,这是AESA和PESA雷达外观上最大的区别。功能上,由于AESA雷达每个辐射器都配装有一个发射/接收组件,每一个组件都能自己产生、接收电磁波,使得其反应速度、扫描范围、多目标跟踪、可靠性、抗干扰能力都比之前的雷达要好很多,而且一台雷达能同时形成多个独立波束,可同时实现搜索、识别、跟踪、制导、无源探测等多种功能。而PESA雷达只有一个中央发射机和接收机,发射机产生的高频能量经计算机自动分配给天线阵的各个辐射器,目标反射信号经接收机统一放大,功率、效率、波束控制及可靠性等方面都不如AESA雷达。
相控阵雷达也称作相位控制电子扫描阵列雷达。其基本原理是利用大量个别控制的小型天线单元排列成天线阵面,每个天线单元都由独立的移相开关控制,通过控制各天线单元发射的相位,就能合成不同相位波束。
归结起来,相控阵雷达是用电的方式控制雷达波束的指向变化进行扫描的,这种方式被称为电扫描。相控阵雷达天线由大量的辐射器(小天线)组成的阵列(正方形、三角形等),辐射器少则几百,多则数千,甚至上万,每个辐射器的后面都接有一个可控移相器,每个移相器都由电子计算机控制。当相控阵雷达搜索远距离目标时,虽然看不到天线转动,但上万个辐射器通过计算机控制集中向一个方向发射、偏转,即使是上万千米外的导弹和卫星也在它的监测范围之内。
相控阵分为“被动无源式”(PESA)与“主动有源式”(AESA),有源和无源相控阵雷达的天线阵相同,二者的主要区别在于发射/接收元素的多少。无源相控阵雷达仅有一个中央发射机和一个接收机,发射机产生的高频能量经计算机自动分配给天线阵的各个辐射器,目标反射信号经接收机统一放大(这一点与普通雷达区别不大),而有源相控阵雷达的每个辐射器都配装有一个发射/接收组件,每一个组件都能自己产生、接收电磁波,因此在频宽、信号处理和冗度设计上都比无源相控阵雷达具有较大的优势。
以上。
我从非专业属于角度给大家介绍一下吧。传统的雷达叫脉冲多普勒雷达,天线需要不停转动才能达到360°扫描。而相控阵雷达是由很多小的发射单元组成的一个平面,不需要转动的。。。有源相控阵是雷达单元自己发射雷达波,自己再接收雷达波。无源相控阵是自己雷达只接收雷达波,而由另外的发射机专门发射雷达波。。。总的来说,有源比无源先进一代,世界各国最新装备的都是有源体制的了。
相控阵雷达是电扫雷达的一种,电扫雷达相对的是机扫雷达,就是那种来回摆头的。电扫雷达分为频扫和相扫雷达。相控阵雷达就是相扫雷达,依靠电磁波的相位角变化来感知目标。这种雷达都相控阵雷达,相控阵雷达又分为有源相控阵和无源相控阵雷达。无源相控阵是雷达天线阵面布置移项辐射器,将后端信号发射器的信号发射出去,并将信号回波传到后端的信号接收器上,完成探测。有源的相控阵是阵面布置TR收发模块,信号不是由后端的发射器接收器进行收发了,而是由阵面上众多的TR模块完成了。相同的输入功率下,有源的发射功率更大,信躁比更好,多任务能力也更强。
首先要明白什么是阵列天线。不同于抛物面反射天线(锅盖天线),阵列天线包含若干个阵元,每个阵元其实就是一个小天线,发射信号时所有阵元同时辐射同频率电磁波,电磁波本质上是正弦振荡电磁场,在阵列天线的照射方向,即天线波束方向,所有阵元发射电磁波的正弦相位完全相同,即所有阵元发射信号的瞬时场强完全相同,因此在这个方向所有阵元发射信号在空间中叠加的功率最强;而在其它方向由于所有阵元的相位不完全相同,不同阵元发射信号的瞬时场强有正、有负随机变化,在空间中会相互抵消,因而叠加的有效功率会大幅降低。
相控阵天线就是通过调整每个阵元发射信号的相位控制电磁波在特定空间方向上实现完全的同相位叠加,这是相控阵天线波束方向控制的基本原理。相控阵天线的波束照射方向完全是电控,而传统天线依赖机械执行机构,波束照射方向调整角速度与角加速度受执行机构的质量与转动惯性制约,不能任意控制波束照射方向跳变,只能在空间中连续扫描,对不同方向的多目标只能进行分时跟踪测量,数据率比较低,相应的测量精度也相对较低;而相控阵天线没有机械执行机构,波束照射方向可以受控任意跳变,这样使得雷达可以对不同方向多目标进行连续高数据率的同时跟踪测量,因而测量精度高。
有源、无源的差异在于相控阵天线在发射信号时是否有功率放大功能。无源相控阵雷达需要一个专门的大功率发射机,发射机输出大功率信号经功率分配网络送给天线的每个阵元,天线阵元只对信号进行移相(相位调整)转发。有源相控阵天线采用天线与发射机合一设计,不需要专门的大功率发射机,发射激励信号送给有源相控阵天线的每个阵元后,阵元对信号既要移相也要进行功率放大!
一般来说,有源相控阵功率效率高、可靠性高,少数阵元功率放大器件失效对整体性能影响有限,但成本也高、生产调试工艺复杂、工作时天线需要性能较强的冷却系统;无源相控阵成本低、生产调试工艺相对简单、工作时天线无需冷却系统,但功率分配网络会损耗信号功率、而且只要发射机出问题就不能正常工作。目前主流采用有源相控阵天线。
相控阵的核心是一块由许多叫‘移相器’的电子器件组成的平板形状的天线。通过计算机控制每个移相器的状态,可以控制电磁波经过天线后的方向、形态。简单说雷达是个手电筒,天线像个透镜,电磁波就像光线,波束控制计算机(波控机)+移相器就好比人在调光束粗细和照射方向,只不过一切由计算机和电路控制,又快又精确。有源就是有发射机和接收机,主动发射电磁波,然后接收反射波;无源就是没有发射机,只有接收机,只能接收第三方发射机打到目标上的回波,或目标主动发出的电磁波。有源的抗干扰性好、看得远,无源的轻,飞机上用的多点。
力求用白话说出大概的意思,请勿见笑!
将若干“小天线”(辐射单元)排列在平面上,用计算机控制馈往各小天线电流的相位,就可以实现波束摆动扫描,这种雷达采用相位可控的阵列天线,称为“相控阵”雷达。这是由“小天线”个体户组成的“合作社”。
每个“小天线”都可独立发射、接收电磁波,称为“有源相控阵”:只有部分“小天线”能接收电磁波(由接收机统一接收),称为“无源相控阵”。
显然,有源相控阵雷达的“个体户”们个个耳聪目明,更易于发现、跟踪更多的目标。
老式机械转动的雷达就像人的眼睛,只能看清视角内的东西,要想看到全部只能不停转动身子和头部,视角外看不清,背后看不到,观察到的东西不联过。 而相控阵雷达就像昆虫如苍蝇青蜓的大眼睛由成千上万个独立的小眼晴组成,整体视角很大,看到的东西经大脑处理后物体是联过的。无源是被动的,相当于物体自已发光被你看到了,不发光你看不到。有源是主动的,相当于你主动将光打出去照射物体,物体本身发不发光你都能看到。
这个问题可以分为两个部分来回答!一、什么是相控阵雷达在影视剧中,我们经常在战舰上看见有雷达在转来转去,这是普通机械雷达。它的波束扫描是靠雷达天线的转动而实现的。而相控阵雷达是用电的方式控制雷达波束的指向变化进行扫描的,但是使用的是电扫描,使用“移相器”来实现雷达波束转动,尽管看不见雷达转动,但是通过上万辐射器来进行扫描、跟踪、引导。这比常规机械雷达先进多了。二、有源相控阵雷达与无缘相控阵雷达区别相控阵雷达分为有源相控阵(主动)和无缘相控阵(被动)两种有源相控阵雷达的天线接受与发射模组,每一块都产生电磁波;无源相控阵的天线则使用的是统一的发射机和接收器。结构上的区别导致了性能上的差异,有源相控阵雷达故障率低,即便坏掉几个模组,也能够继续使用,而无缘相控阵雷达就没有这个优势了。无源相控阵雷达是相控阵雷达家族的一种低端产品,过渡使用!
通常雷达分脉冲雷达和连续波雷达,多普勒是一种原理,连续波雷达利用多普勒原理检测目标的速度信息,但目标的距离信息是模糊的,所以一般雷达都是脉冲雷达,一般来说脉冲宽度越大,测距精度越差,现在雷达利用脉冲压缩技术脉冲宽度都可以很大,已经类似连续波雷达,也可以利用多普勒原理检测目标的速度信息。阵列天线是与反射体式天线相对的,通常反射体天线一般只有一个辐射源,通过反射体形成波束。通过改变天线的物理位置来改变波束指向。而平面阵列天线通常是许多辐射源组成一个阵列,通过改变天线的行或者列的馈电频率或者相位来改变波束指向,变频的称为频扫,变相的称为相扫,统称为电扫描。相扫的就是所谓的相控阵雷达!无源是指雷达只有一个发射机,通过馈线和功分器送到各个辐射源,而有源相控阵是指每个或是一组辐射源对应一个T/R组件,所谓T/R组件是指发射接收一体组件,直接安装于天线背面,与无源相比省去了馈线和功分器。
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