基于有源相控阵雷达的通信系统

有源相控阵雷达原理有源相控阵雷达（Active Electronically Scanned Array，AESA）是一种先进的雷达技术，它采用了相控阵天线和主动相控技术，具有较高的抗干扰能力和快速目标搜索、跟踪能力。

相比传统的机械扫描雷达，有源相控阵雷达具有更快的响应速度和更灵活的目标探测能力，因此在现代军事应用中得到了广泛的应用。

有源相控阵雷达的原理基于相控阵天线和主动相控技术。

相控阵天线是由大量的单元阵列组成的，每个单元阵列都可以独立控制，通过改变每个单元阵列的相位和幅度，可以实现对雷达波束的灵活控制。

而主动相控技术则是通过对每个单元阵列的相位和幅度进行实时调控，以实现对雷达波束的实时调整和目标跟踪。

这种灵活的波束控制能力使得有源相控阵雷达可以快速地对多个目标进行跟踪和搜索，极大地提高了雷达的性能和效率。

有源相控阵雷达的原理还体现在其发射和接收的方式上。

传统的雷达通常采用单一的天线进行发射和接收，而有源相控阵雷达则采用了多个单元阵列，可以实现多波束的同时发射和接收。

这种多波束的发射和接收方式可以大大提高雷达的搜索速度和目标跟踪能力，同时也增强了雷达的抗干扰能力和隐身目标的探测能力。

除此之外，有源相控阵雷达还采用了先进的信号处理和数据处理技术。

相控阵天线可以实现对雷达波束的快速调整，同时也可以实现对雷达信号的实时处理和分析。

这种高效的信号处理和数据处理技术使得有源相控阵雷达可以实现对多个目标的快速跟踪和搜索，同时也可以实现对复杂环境下的抗干扰和隐身目标的探测。

总的来说，有源相控阵雷达的原理基于相控阵天线和主动相控技术，通过灵活的波束控制、多波束发射和接收以及先进的信号处理和数据处理技术，实现了对多个目标的快速跟踪和搜索，具有较高的抗干扰能力和快速响应的特点。

在现代军事应用中，有源相控阵雷达已经成为了主流的雷达技术，其在提高雷达性能和效率方面发挥着重要的作用。

233学术论丛有源相控阵雷达浅谈张建强西安电子工程研究院摘要：相控阵雷达的原理，组成，关键技术及特点。

关键词：有源相控阵；优点；发展趋势引言：有源相控阵技术是近年来发展的雷达新技术。

它将是提高雷达在恶劣电磁环境下对付快速，机动及隐身目标的一项关键技术。

经过40余年的发展，该技术终于在各种雷达上取得了成功的应用。

有源相控阵技术可以极大的扩展雷达的功能和提高雷达的性能，提高和丰富作战的能力和作战模式。

一、有源相控阵雷达的原理及关键技术相控阵雷达是一种新型的有源电扫阵列多功能雷达。

它不但具有传统雷达的功能，而且具有其它射频功能。

一般的雷达波束扫描是靠雷达天线的转动实现的，被称为机械扫描。

而相控阵雷达是用电的方式控制雷达波束的指向变动来进行扫描发现目标的，这种方式被称为电扫描。

在相控阵雷达天线阵上，排列着上成千上万个能发射电磁波的辐射器，每个辐射器配有一个"移相器"，每个"移相器"都由电子计算机控制。

当雷达工作时，电子计算机就通过控制这些"移相器"，来改变每个辐射器向空中发射电磁波的"相位"，从而使电磁瓣能像转动的天线一样，一个相位一个相位地偏转，从而完成对空搜索使命。

不同的振子通过移相器可以被馈入不同的相位的电流，从而在空间辐射出不同方向性的波束。

天线的单元数目越多，则波束在空间可能的方位就越多。

当搜索远距离目标时，成千山万个T/R 模块通过计算机控制集中向一个方向发射电磁波，使天线的辐射总功率大大提高，从而可以探测更远距离的目标。

如果对付近距离目标，这些T/R 模块可以产生多个波束根据担负的任务不同有搜索、确认、跟踪、识别真假目标。

这种雷达的工作基础是相位可控的阵列天线，"相控阵"由此得名。

相位控制可采用相位法、实时法、频率法和电子馈电开关法。

同时天线阵列还可进行机械转动，这样不但克服了平面相控阵雷达天线观察空域有限的缺点，而且大幅提高了雷达数据率，改善了对目标的跟踪性能。

有源相控阵雷达原理相控阵雷达是一种使用多个天线单元来产生波束扫描并形成方向图的新型雷达技术。

其中有源相控阵雷达利用天线单元中的光源、光电传感器和信号处理器来实现波束扫描和控制。

其原理基于两个主要的因素：相位控制和干涉。

本文将详细介绍有源相控阵雷达的原理。

一、原理概述相控阵雷达系统由许多小型天线组成。

它持续地改变每个天线单元的相位和振幅，以使扫描波束在空间中旋转和扇形地向外扩展。

系统中的所有天线单元按照确定的几何方式排列，就可以组成一个阵列。

通过改变每个天线的相位和振幅，可以在各个空间方向上创建一个梳状的波纹状的阵列，并通过将不同的相位和振幅施加到阵列的不同单元中，产生可控向某一方向的波束。

有源相控阵雷达包括天线单元和信号处理器两个主要部分。

天线单元中的光源负责产生微波信号，光电传感器用于接收信号，并将其转化为电信号。

信号处理器负责分析电信号，对波束进行扫描和控制。

通过不同的信号处理算法，相控阵雷达可以实现距离测量、距离速度特征提取、目标探测等功能。

相控阵雷达最重要的特征是其波束扫描能力。

基于天线阵列的干涉原理，相位差控制不同天线之间发射出的电磁波的相位，从而能够控制波束的方向和宽度，实现扫描。

二、原理详解1.波束扫描原理有源相控阵雷达发射电磁波是通过天线单元阵列中的各单元以不同的相位和振幅同时发射。

在到达目标处的反射波达到不同天线时，由于不同天线之间的时间和相位差别，因此反射波的相位和振幅也不同，这就产生了一种几何干涉的效应。

干涉的结果就是，在某个特定方向上的反射波的相位和振幅被放大，而在其他方向上的反射波则被相互抵消。

因此可以实现向某个特定方向上发射一定角度的电磁波，而其余方向则几乎没有发射。

由于天线组织成的阵列具有波束扫描能力，其能够跟随目标扫描方向，并在相应方向上发射束式波，从而获得高方位分辨率。

波束宽度是相控阵雷达的另一个重要原理。

较短的阵列长度具有较高的方向分辨率，但会导致波束宽度增大, 阵列长度较长，则会减小波束宽度，但相应的方向分辨率会变低。

基于有源相控阵技术的雷达数据通信研究发表时间：2019-07-08T10:05:40.103Z 来源：《电力设备》2019年第4期作者：朱超马浩中张子良[导读] 摘要：传统飞机上装载的通信，其传输速度非常慢，无法实现大容量的数据传输。

（陕西长岭电子科技有限责任公司陕西宝鸡 721006）摘要：传统飞机上装载的通信，其传输速度非常慢，无法实现大容量的数据传输。

当采集到大量数据后，目前现有的数据链很难把采集的数据及时传输到地面控制中心，而且在进行任务交接过中，支援飞机也难以把相关文件保存下来。

而有源相控阵技术的发展和应用，正好有效解决了这一问题。

关键词：有源相控阵技术；雷达数据；通信一、有源相控阵雷达天线的特点1、总发射信号功率比较高就有源相控阵雷达天线应用实例表明，该系统在具体应用过程中，通过电缆来代替雷达管道，因此，在具体应用过程中，并不会受到预热时间和脉冲的限制。

而且该系统中的发射系统也比较灵活和便捷，大大提升了总发射信号功率，从而实现相关数据和信息的及时传输。

2、可靠性比较高由于固态电子期间的平均故障间隔时间远远比普通管子更长，因此相关构件失效条件下的功能衰减量比较小，从而大幅度降低馈上功率的无故浪费。

可大幅度提升发射机的输出功率，进一步降低发射机对总功率的要求，从而达到节约电力资源的目的。

二、基于有源相控阵技术的雷达数据通信过程1、系统运行过程整个有源相控阵雷达系统在运行过程中，通信脉冲是实现雷达探测信息和数据技术传输的重中之重，而为更好的满足雷达接收机的应用，实现相关数据的及时传递，就需要从根本上保证通信脉冲和雷达脉冲载波频率的一致性。

同时为最大限度实现相关数据的高速传输，则需要尽量提升信道的宽度，这一点也是其他通信电台难以实现，因此，在有源相控阵雷达系统的发送端，则需要添加其他设备来组成全新的通信电台，具体情况如图1所示：图1 基于有源相控阵技术的雷达数据通信过程图1中，A部分所代表的是系统的发送端，而B部分则表示接收端。

相控阵和有源相控阵相控阵（Phased Array）是一种基于波束形成技术的天线阵列系统，它利用电子器件实现对发射和接收的信号进行相位和幅度的控制，从而实现对天线阵列辐射和接收波束方向的控制。

相控阵在通信、雷达、无线电导航等领域都有广泛应用。

有源相控阵是相控阵的一种特殊形式，它在阵列单元上集成了功率放大器，能够实现对信号的发射和接收。

相比于传统的被动相控阵，有源相控阵具有更高的灵活性和性能。

相控阵的核心是阵列单元，每个阵列单元都包含一个天线和一个相控器。

相控器通过调节天线的相位和幅度来控制阵列单元的辐射和接收方向。

相控阵可以通过改变相控器的控制信号来实现波束的形成和指向的控制。

相控阵的工作原理是利用阵列单元之间的相位差来形成波束。

当阵列单元的相位差为零时，阵列单元的辐射和接收方向就是波束的指向方向。

通过改变相位差，可以改变波束的指向，从而实现对目标的定向辐射和接收。

相控阵的优点之一是能够实现波束的电子扫描，即通过改变相控器的相位和幅度来改变波束的指向，从而实现对不同方向的目标的辐射和接收。

这种电子扫描比传统的机械扫描更快速、灵活。

相控阵还具有波束锁定和波束跟踪的能力，可以实时跟踪目标并对其进行定向辐射和接收。

有源相控阵在相控阵的基础上集成了功率放大器，具有更高的发射功率和接收灵敏度。

有源相控阵的功率放大器可以提供足够的发射功率，使得信号可以远距离传输，同时还可以提高接收信号的灵敏度，增强系统的接收能力。

有源相控阵在军事和民用领域都有广泛的应用。

在军事方面，有源相控阵可以用于雷达系统，实现对目标的高精度定位和跟踪；在民用方面，有源相控阵可以应用于通信系统和卫星导航系统，提供高速、高容量的通信和导航服务。

总之，相控阵和有源相控阵是一种基于波束形成技术的天线阵列系统，能够实现对发射和接收信号的相位和幅度的控制，从而实现对波束指向和形成的控制。

有源相控阵在相控阵的基础上集成了功率放大器，具有更高的灵活性和性能。

毫米波有源相控阵
毫米波有源相控阵是一种应用于雷达和通信系统中，基于毫米波频段的无线电技术。

相控阵技术是指通过多个发射天线或接收天线，通过精密的幅度和相位调控，实现对电磁波的方向可控、波束可调和波前合成处理等功能，从而达到更高的空间聚焦度和信息传输速率的效果。

在毫米波有源相控阵技术中，天线采用有源结构，即天线上集成了电子设备，可以进行精确的相位调制和幅度调制。

多个天线之间进行协同工作，形成一个复杂的相互作用网络，通过计算机控制，实现对整个系统的精密调控和运行。

毫米波有源相控阵技术具有较高的频带利用率、抗干扰能力强、波束可控性好等优点，在未来的5G通信系统和雷达应用领域上具有广泛的应用前景。

同时，由于毫米波频段的特殊性质，毫米波有源相控阵也面临着很多挑战，如天线设计、电路复杂度等问题，需要进行技术上的不断创新和突破。

一种有源相控阵雷达接收系统的设计方法
周凤艳;莫骊;陈志岩
【期刊名称】《空军预警学院学报》
【年(卷),期】2015(000)004
【摘要】为提高机载环境下雷达系统工作效能，给出了一种基于机载平台应用环境的相控阵体制雷达接收系统设计方法。

通过对接收系统方案的优化设计与功能划分组合，对系统噪声系数、增益、动态范围等关键指标进行了设计与分析，给出了系统电路的实现。

该接收系统采用高集成小型化、一体化结构设计，使得接收机具有高灵敏度、大动态、抗干扰性能优越等特点。

该设计完全满足雷达整机的要求，已应用于某型机载雷达装备中。

【总页数】5页(P251-254,261)
【作者】周凤艳;莫骊;陈志岩
【作者单位】中国电子科技集团第38研究所，合肥230088;中国电子科技集团第38研究所，合肥230088;中国电子科技集团第38研究所，合肥230088
【正文语种】中文
【中图分类】TN958
【相关文献】
1.一种有源相控阵雷达接收系统的设计方法 [J], 周凤艳;莫骊;陈志岩;
2.有源相控阵雷达模块盲插设计方法研究 [J], 吕建路;顾叶青;姚晔
3.一种有源相控阵雷达天线环控系统的设计方法 [J], 王猛;闫富荣
4.一种有源相控阵雷达幅相一致性校正方法研究 [J], 聂慧锋;王林;翟羽佳;黄颖;丁兆贵
5.一种有源相控阵雷达阵面环控系统设计 [J], 李大成;周康;孙颋
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浅析TR组件的原理及其在雷达中的应用摘要：时间反转技术，即TR技术，通常在其他系统中应用TR组件来实现。

声学和地理是TR技术主要应用的两个方面之一，其次，雷达的理论方面、无线网络方面和系统方面均是需要研究的重点，同时，该项技术的拓展应用也在迅速发展，未来将会涌现更多应用领域。

关键词:时间反转；多输入多输出雷达；克拉美罗界；距离估计；到达方向估计对于目前而言，TR组件应用是一个备受关注的话题，但是实际上，TR组件在雷达领域的应用早已达到成熟水平。

本文结合多年经验和目前TR组件的最新发展，介绍了TR组件在多种雷达应用中的应用。

本文还详细介绍了多输入多输出雷达中TR组件的应用，并通过实验分析了各种雷达应用中TR组件的性能表现。

一、TR组件(一)TR组件的介绍TR组件即收发组件，是T/R（Transmitter and Receiver）的简写。

一般来说，T/R组件指无线视频传输系统中连接视频与天线的部分。

T/R组件的一端连接天线，一端连接中频处理单元，从而形成完整的无线收发系统。

它的作用是扩大、调整和削弱信号。

通常包含收发两个支路，单元电路涵盖本振、上下变频、滤波器、低噪声放大器、功率放大器、双工电路等模块。

(二)基本原理为了介绍TR组件技术原理，首先需要知道两个方面：目标源头的存在情况（也就是有源或无源）以及TR组件应用时是模拟计算得出结果还是通过物理传输。

这两个方面将会对TR组件技术的基本应用产生影响。

通常，我们使用TR组件对现实中存在的物体进行物理传输，如下图所示，这在有源目标的情况下是非常有用的。

图1图片展示的是探测脉冲的向前传播，考虑到实际情况，图片中包含了许多干扰杂波，介质为强多径介质，与真实应用接近。

在正向探测阶段中，每个小部分的传感阵列都会接收到延迟且失真的探测信号，这些探测信号是从多个路径传输回来的，并与实际探测信号进行比较。

以下图片展现了另一种时间反转信号的传播方式：反向传播。

这种情况与之前描述的情况相似，但同时考虑现实因素，引入了大量干扰信号，从而形成了一个强多径介质。

有源相控阵雷达T/R组件稳定性分析设计发布时间：2022-08-12T06:07:14.196Z 来源：《科学与技术》2022年第30卷第3月第6期作者：刘先莉[导读] T/R组件是有源相控阵雷达的核心部件，刘先莉中国电子科技集团公司第三十八研究所安徽省合肥市 230000摘要：T/R组件是有源相控阵雷达的核心部件，有源相控阵雷达天线辐射单元经T/R组件将发射信号功率放大，以低噪声放大接收信号，并调整幅度及相位，从而完成发射与接收波束的空间合成。

关键词：有源相控阵雷达；T/R组件；稳定性一、有源相控阵雷达发展概况相控阵雷达是指通过相位控制电子对阵列雷达进行扫描，利用大量个别控制的小型天线进行单元排列，最终形成天线阵面，并且每个天线单元由各自独立的开关控制，形成不同相位波束。

相控阵雷达分为有源和无源两类，其中，有源相控阵雷达天线阵面的每个天线单元中均含有源电路，T/R组件是有源相控阵雷达的关键部件，很大程度上决定其性能优劣。

收发合一的T/R组件包括发射支路、接收支路、射频转换开关、移相器。

每个T/R组件既有发射高功率放大器(HPA)、滤波器，限幅器，又有低噪声放大器(LNA)、衰减器、移相器、波束控制电路等。

由此看见，利用二维相位扫描的有源相控阵雷达设备量和成本相当可观。

尽管如此，最先研制成功并投入应用的相控阵雷达就是有源相控阵雷达，例如20世纪60年代末美国研制的的大型相控阵雷达AN/FPS-85。

该相控阵雷达作用距离数千公里，被用于空间目标监视、跟踪及识别，可做导弹预警、测轨和编目卫星。

采用收发阵面分离的二维相位扫描相控阵平面天线，其发射天线阵中含有五千多个天线单元，发射机采用四极管等电真空器件，每个发射机峰值功率高达6kW，平均功率约80W。

采用有源相控阵天线模式，利用空间功率合成方式，实现发射机总输出峰值功率32MW、平均功率400kW的要求。

有源相控阵雷达出现较晚，大部分是三坐标雷达，即方位(水平方向)机械扫描、仰角(垂直方向)电扫描的一维相位扫描雷达，以此获取目标距离、方向和高度信息。