无源有源相控阵雷达原理、电扫阵列及典型雷达系统

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。

有源固态相控阵雷达的系统系统框图：
相控阵雷达天线：相控阵雷达天线由许多辐射器构成，通过移相器控制阵列中各辐射器的相位，得到所需的方向图和波束指向。

通过控制移相器的相移，改变发射电磁波的相位，完成对空搜索。

T/R组件：有源相控阵雷达天线每个辐射器后面都安装一个T/R组件，用于产生和接收电磁波。

控制移相器的相移，改变发射电磁波的相位，改变的就是T/R组件发射电磁波的相位。

此外，无源阵与有源阵的区别也在这里。

无源阵，收发共用一个或几个发射机和接收机。

有源阵，每个阵元都连有可提供所需辐射功率的收发（Ｔ/Ｒ）固态组件，即都是有源的
波束控制：控制相控阵雷达波束指向，
频率综合器：提供雷达所需的全相参信号以及信号波形。

相参信号：各PRT之间相位关系相对固定。

相参处理的意义在于脉冲积累时提高信噪比，提高多普勒频率的准确度。

信号发射：各阵元辐射功率在空间进行合成，各阵元的相位和振幅分布可按要求控制。

发射出去的是球形波，各个通道进行合成，改变了信号的传输方向。

点源发出去的是球形波。

发射的调制信号：发射信号只发射上边带,下边带要虑去,否则接收回来,虑不掉。

进行载波的时候，是cosf1*cosf2，将信号调制到9.4Ghz。

接收校准、发射校准：校准的是各个通道之间幅相不一致性。

相参技术相参雷达是指雷达系统的发射信号、本振电压、相参震荡电压和定时器的触发脉冲均由同一基准信号提供，使得这些信号之间可以保持确定的相位关系，同时接收的回波信号也可以提取信号的相位信息。

相参技术对主振源信号具有极高的频率稳定度要求和频谱纯度，对天线性能，信号处理器等都具有很高的要求。

相同频率，不同相位的信号叠加效果移相器移相器的作用是将信号的相位移动一个角度，相位和频率保持稳定的对应关系是移相器的一个重要特性。

铁氧体移相器铁氧体移相器的基本原理是利用外加直流磁场改变波导内铁氧体的导磁系数，从而改变电磁波的相速，得到不同的相移量。

铁氧体移相器的主要优点是承受功率较高，插入损耗较小，带宽较宽。

其缺点是所需激励功率比PIN管移相器大，开关时间在微秒(us)量级。

半导体PIN二极管PIN二极管开关从“开”到“关”或者相反动作的起始状态达到稳定状态的时间称为开关时间。

以半导体PIN二极管作为开关器件的数字式移相器相位转换时间可以达到纳秒(ns)量级。

GaAs FETGaAs FET开关是数控移相器的主要构成元素，它作为一个三端器件，可以通过对栅偏置电压的控制来改变源漏间电阻，从而实现开关动作，转换时间也在纳秒(ns)量级。

相控阵雷达原理有了信号叠加的原理和移相器，相控阵雷达原理就好理解了，其基本思想：通过移相器改变每个辐射元件发射信号的相位，以提供相长/相消干涉，从而实现波束的电子扫描，在期望的方向上形成窄波束，雷达天线不需要机械转动。

电子扫描阵列很好的解决了机械雷达的机械惯性和扫描需要时间长等问题，实现了波束指向的无惯性快速扫描，为任务的灵活敏捷性创造了很好的条件。

相控阵天线是相控阵雷达组成的核心之一，相控阵天线既有有源、无源之分，也有一维、二维之分。

无源电子扫描阵列Passive Electronically Scanned Array, PESA无源电子扫描阵列天线表面的阵元只有改变信号相位的能力而没有发射信号的能力，信号的产生还是依靠天线后方的信号产生器，然后利用波导管将产生的信号号送到信号放大器上，再传送到阵列单元上面，接收时则反向而行。

雷达的工作原理雷达(radar)原是“无线电探测与定位”的英文缩写。

雷达的基本任务是探测感兴趣的目标，测定有关目标的距离、方问、速度等状态参数。

雷达主要由天线、发射机、接收机（包括信号处理机）和显示器等部分组成。

雷达发射机产生足够的电磁能量，经过收发转换开关传送给天线。

天线将这些电磁能量辐射至大气中，集中在某一个很窄的方向上形成波束，向前传播。

电磁波遇到波束内的目标后，将沿着各个方向产生反射，其中的一部分电磁能量反射回雷达的方向，被雷达天线获取。

天线获取的能量经过收发转换开关送到接收机，形成雷达的回波信号。

由于在传播过程中电磁波会随着传播距离而衰减，雷达回波信号非常微弱，几乎被噪声所淹没。

接收机放大微弱的回波信号，经过信号处理机处理，提取出包含在回波中的信息，送到显示器，显示出目标的距离、方向、速度等。

为了测定目标的距离，雷达准确测量从电磁波发射时刻到接收到回波时刻的延迟时间，这个延迟时间是电磁波从发射机到目标，再由目标返回雷达接收机的传播时间。

根据电磁波的传播速度，可以确定目标的距离公式为：S=CT/2 其中S为目标距离，T为电磁波从雷达发射出去到接收到目标回波的时间，C为光速雷达测定目标的方向是利用天线的方向性来实现的。

通过机械和电气上的组合作用，雷达把天线的小事指向雷达要探测的方向，一旦发现目标，雷达读出些时天线小事的指向角，就是目标的方向角。

两坐标雷达只能测定目标的方位角，三坐标雷达可以测定方位角和俯仰角。

测定目标的运动速度是雷达的一个重要功能，雷达测速利用了物理学中的多普勒原理：当目标和雷达之间存在着相对位置运动时，目标回波的频率就会发生改变，频率的改变量称为多普勒频移，用于确定目标的相对径向速度，通常，具有测速能力的雷达，例如脉冲多普勒雷达，要比一般雷达复杂得多。

雷达的战术指标主要包括作用距离、威力范围、测距分辨力与精度、测角分辨力与精度、测速分辨力与精度、系统机动性等。

其中，作用距离是指雷达刚好能够可靠发现目标的距离。

相控阵形式相控阵（Phased Array）是一种利用多个天线元件组成的阵列天线，通过控制每个天线元件的相位来实现波束的方向图变化。

相控阵技术在雷达、通信、无线电等领域具有广泛的应用前景。

本文将对相控阵的基本概念、原理、分类以及应用领域进行详细介绍。

一、相控阵的基本概念相控阵是一种由多个天线元件组成的阵列天线，通过对每个天线元件的相位进行独立控制，实现对波束方向图的动态调整。

相控阵的核心思想是将传统的机械扫描方式改为电子扫描方式，从而提高天线的性能和灵活性。

二、相控阵的原理相控阵的工作原理是通过改变阵列中每个天线元件的相位，使得阵列波束在一个平面内实现动态扫描。

当所有天线元件的相位相同时，阵列波束最大；当相邻天线元件的相位差为180度时，阵列波束为零；当相邻天线元件的相位差为任意值时，阵列波束将沿着相位差的方向逐渐减小。

通过改变每个天线元件的相位，可以实现对波束方向图的动态调整。

三、相控阵的分类根据阵列中天线元件的数量和排列方式，相控阵可以分为以下几类：1. 线阵：线阵是由一系列沿直线排列的天线元件组成，适用于需要大范围扫描的场景。

线阵可以分为一维线阵和二维线阵。

一维线阵只有一个维度上的天线元件，适用于单向扫描；二维线阵有两个维度上的天线元件，适用于双向扫描。

2. 面阵：面阵是由一系列分布在一个平面内的天线元件组成，适用于需要高分辨率的场景。

面阵可以分为矩形面阵和圆形面阵。

矩形面阵中的天线元件呈矩形排列，适用于需要高增益的场景；圆形面阵中的天线元件呈圆形排列，适用于需要低副瓣的场景。

3. 子阵列：子阵列是由一组相互独立的子阵列组成，每个子阵列可以独立控制其相位。

子阵列可以提高系统的可靠性和灵活性，适用于需要快速响应的场景。

四、相控阵的应用相控阵技术在雷达、通信、无线电等领域具有广泛的应用前景。

以下是一些典型的应用场景：1. 雷达系统：相控阵雷达通过控制阵列中每个天线元件的相位，实现对波束方向图的动态调整，从而实现对目标的快速跟踪和高分辨率成像。

无源雷达的定位原理无源雷达是一种无需发射信号而能够获取目标位置的定位技术。

其原理是基于天线接收到目标发射的无线电波，通过信号处理和计算，可以计算出目标的位置和速度信息。

无源雷达主要由两个部分组成：接收天线和信号处理器。

接收天线会接收到目标发射的信号，并传送到信号处理器中进行处理分析。

信号处理器需要进行频谱分析、多普勒分析和时域分析等操作，对接收到的信号进行加工处理，通过多种算法计算出目标的距离、速度以及方位角等信息。

其中，频谱分析是无源雷达定位的关键技术之一。

通过对接收到的信号进行频谱分析，可以得到频域信息。

在接收目标信号时，无源雷达会接收到多种频率、不同相位和不同功率的信号，而这些信号都会对目标位置和速度的计算产生影响。

因此，无源雷达需要通过频谱分析和计算，识别出所有信号的信息，再进行处理后确定目标位置和速度。

另一个重要技术是多普勒分析。

当目标向雷达靠近或远离时，目标发射的信号会发生多普勒频移。

这种频移可以通过多普勒分析技术来计算出目标的速度信息。

同时，多普勒分析也可以用于识别并过滤掉各种杂波和背景噪声，从而提高雷达的定位精度。

总的来说，无源雷达的优点在于对空间目标主动隐蔽，无需信号发射，避免了被探测的风险。

但是也存在一些局限性，比如需要目标自发射信号，目标发射器的功率和发射方式需满足雷达系统的接收条件等。

此外，信号的识别和处理算法设计也是无源雷达技术发展的重要方向。

总之，无源雷达的定位原理是基于目标发射信号被接收后的信号处理和分析，识别出目标的位置、速度、方位角等信息。

该技术的优点在于能够有效隐蔽目标，但也有其局限性，需要继续进行相关技术研究和探索。

雷达基础知识雷达⼯作原理 雷达即⽤⽆线电的发现⽬标并测定它们的空间位置。

那么你对雷达了解多少呢?以下是由店铺整理关于雷达知识的内容，希望⼤家喜欢! 雷达的起源 雷达的出现，是由于⼀战期间当时英国和德国交战时，英国急需⼀种能探测空中⾦属物体的雷达(技术)能在反空袭战中帮助搜寻德国飞机。

⼆战期间，雷达就已经出现了地对空、空对地(搜索)轰炸、空对空(截击)⽕控、敌我识别功能的雷达技术。

⼆战以后，雷达发展了单脉冲⾓度跟踪、脉冲多普勒信号处理、合成孔径和脉冲压缩的⾼分辨率、结合敌我识别的组合系统、结合计算机的⾃动⽕控系统、地形回避和地形跟随、⽆源或有源的相位阵列、频率捷变、多⽬标探测与跟踪等新的雷达体制。

后来随着微电⼦等各个领域科学进步，雷达技术的不断发展，其内涵和研究内容都在不断地拓展。

雷达的探测⼿段已经由从前的只有雷达⼀种探测器发展到了红外光、紫外光、激光以及其他光学探测⼿段融合协作。

当代雷达的同时多功能的能⼒使得战场指挥员在各种不同的搜索/跟踪模式下对⽬标进⾏扫描，并对⼲扰误差进⾏⾃动修正，⽽且⼤多数的控制功能是在系统内部完成的。

⾃动⽬标识别则可使武器系统最⼤限度地发挥作⽤，空中预警机和JSTARS这样的具有战场敌我识别能⼒的综合雷达系统实际上已经成为了未来战场上的信息指挥中⼼。

雷达的组成 各种雷达的具体⽤途和结构不尽相同，但基本形式是⼀致的，包括:发射机、发射天线、接收机、接收天线，处理部分以及。

还有电源设备、数据录取设备、抗⼲扰设备等辅助设备。

雷达的⼯作原理 雷达所起的作⽤和眼睛和⽿朵相似，当然，它不再是⼤⾃然的杰作，同时，它的信息载体是⽆线电波。

事实上，不论是可见光或是⽆线电波，在本质上是同⼀种东西，都是电磁波，在真空中传播的速度都是光速C，差别在于它们各⾃的频率和波长不同。

其原理是雷达设备的发射机通过天线把电磁波能量射向空间某⼀⽅向，处在此⽅向上的物体反射碰到的电磁波;雷达天线接收此反射波，送⾄接收设备进⾏处理，提取有关该物体的某些信息(⽬标物体⾄雷达的距离，距离变化率或径向速度、⽅位、⾼度等)。

相控阵激光雷达原理相控阵激光雷达（Phased Array Radar，简称PAR）是一种基于相控阵技术的激光雷达系统。

它可以通过有效控制激光束的方向和波束的形状，在三维空间中实现高速高精度的目标检测、跟踪和成像。

相控阵激光雷达的工作原理是基于光的干涉和相位控制。

它由多个发射单元和接收单元组成，每个单元都有一个独立的光源（例如激光二极管）和光接收器（例如光电二极管）。

这些单元按照一定的几何排列，形成一个二维阵列。

每个单元都可以独立控制激光束的发射时间和相位，从而实现波束的形状和方向的可调控。

在发射过程中，相控阵激光雷达首先将输入信号分配给不同的发射单元。

每个发射单元会产生一个相位不同的激光束，这些激光束之间会相互干涉形成一个总的辐射波束。

通过改变各单元的激光发射时间和相位，可以改变总波束的方向和形状，从而实现对目标的扫描和探测。

在接收过程中，相控阵激光雷达会收集从目标反射回来的激光信号。

这些信号被接收单元接收并转换成电信号，然后经过放大和滤波处理。

每个接收单元会分别调整接收信号的相位和延时，以便将信号从不同方向的目标分离出来。

最后，这些信号会被送入相控阵激光雷达的信号处理模块进行目标检测、跟踪和成像。

相控阵激光雷达具有以下几个特点：1. 高速高精度：相控阵激光雷达可以通过调整激光波束的方向和形状，实现对广泛范围内的多个目标进行高速高精度的检测和跟踪。

2. 多功能性：相控阵激光雷达可以同时实现目标的探测、测距、速度测量和成像等多种功能，具有较大的灵活性和适应性。

3. 抗干扰能力强：由于相控阵激光雷达可以通过动态改变波束形状和方向，因此它具有较强的抗干扰能力，可以有效抑制多径效应和杂波干扰，提高目标探测的可靠性。

4. 全天候工作：相控阵激光雷达采用激光技术，可以在良好或恶劣的天气条件下工作，如雨、雪、雾等，具有良好的适应性。

总的来说，相控阵激光雷达是一种基于相控阵技术的高性能激光雷达系统。

它通过控制激光波束的方向和形状，实现对目标的高速高精度的探测、跟踪和成像。

相控阵雷达在无人机控制中的应用研究随着技术的不断发展，无人机的应用越来越广泛，无人机的控制技术也越来越先进。

其中，相控阵雷达技术在无人机控制中具有非常重要的应用价值。

本文将从原理、特点、优势和应用等方面对相控阵雷达在无人机控制中的应用进行论述。

一、相控阵雷达原理相控阵雷达是一种由许多小型天线单元阵列组成的雷达系统。

该系统可以通过调整每个小型天线单元之间的相位差异来控制瞬态发射，从而形成各种矢量图形和扫描图形。

其基本原理是通过调控每个单元天线的辐射相位和振幅，使得总辐射方向朝向需要监测的物体。

在发射和接收中，简单地说，相控阵雷达通过小天线单元反射的电磁波来捕捉和探测目标信号的信息，对目标进行高效精确探测和定位。

二、相控阵雷达特点1.高分辨率:相控阵雷达的每个小型天线单元都可以控制发射电磁波的方向，因此可以形成锐利的波束，从而能够实现高精度的目标探测和定位。

2.高抗干扰性:相控阵雷达采用数字信号处理技术，可以实现自适应抗干扰，能够对不同类型的干扰进行快速调整，从而提高系统的可靠性和稳定性。

3.高速度:相比传统雷达，相控阵雷达的速度更快，能够实现快速扫描和目标跟踪。

三、相控阵雷达优势相控阵雷达技术具有多个优势，可以为无人机控制提供快速且高效的解决方案。

1.精准控制:通过控制发射方向和波束形状，相控阵雷达能够实现非常精细的目标探测和定位，从而可以提供无人机控制的精准性和准确性。

2.高速度:相控阵雷达能够实现快速扫描和目标跟踪，能够为无人机控制提供速度的保障。

3.低功耗:相控阵雷达能够对波束的功率进行调整，使得它不会对无人机的电能带来太大的负担，从而可以提高系统的效率和稳定性。

4.抗干扰:相控阵雷达采用数字信号处理技术，可以实现自适应抗干扰，能够对不同类型的干扰进行快速调整，从而提高系统的可靠性和稳定性。

四、相控阵雷达在无人机控制中的应用1.无人机目标检测和识别相控阵雷达可以精确定位和跟踪无人机，从而实现无人机目标检测和识别。

揭秘预警机的相控阵雷达系统现代预警机除了装备有先进的机载远程监视雷达，通常还装有电子侦察、敌我识别，以及通信、导航、指挥控制和电子／通信对抗等多种电子设备。

它不但能及早发现和监视从各个空域入侵的空中和海面目标，还能对己方战斗机和其它武器设备进行引导和控制；不但是空中雷达站，更是空中指挥所，在多次现代战争中发挥着无以替代的作用，证明了自身重大价值，成为各国重点开发研制的尖端武器装备。

目前，美国、以色列、俄罗斯、瑞典和英国等国装备了自行研制的预警机，日本、法国、印度、沙特、希腊、澳大利亚和巴基斯坦则不惜重金从他国购买预警机，现役预警机总数已逾300架，型号逾20种……从而也成为广大军事爱好者关注的焦点之一。

在我们生活的大自然中，有很多生物，它们的眼睛并不相同。

例如，昆虫的眼睛和人类的眼睛就不一样。

昆虫的每只眼睛内部几乎都是由成千上万只六边形的小眼睛紧密排列组合而成，每只小眼睛又都自成体系，各自具有屈光系统和感觉细胞，而且都有视力。

这种奇特的小眼睛，动物学上叫做“复眼”。

蜻蜓的复眼，在昆虫界要算最大最多的，占整个头部的2/3，最多可达2.8万只左右，是一般昆虫的10倍。

这样它在空中捕捉小虫时，便能得心应手，百发百中，从不落空。

而人们常把雷达比作战争的眼睛。

实际上，就像生物的眼睛有很多类型一样，雷达作为战争的眼睛，也有很多种。

今天我们要介绍的有源相位控制阵列，简称有源相控阵，就像蜻蜓的眼睛，在所有种类的雷达里面，具有最好的“视力”。

那么，什么是相控阵？什么是有源？有源相控阵和蜻蜓的眼睛到底有什么相似之处？这就是我们今天的话题。

相位控制天线阵列——不靠天线旋转实现扫描在回答什么是相控阵之前，我们需要知道雷达的天线为什么要旋转。

我们看到一部雷达时首先看到的就是天线——个头又大又高的部分。

雷达作为战争的眼睛，用来看目标的实际上就是天线。

大部分雷达，特别是早期的雷达，天线都是需要旋转的，天线要旋转的根本原因是天线的视野不是“广角”的，为了使所有方向上的飞机都能“天网恢恢、疏而不漏”，就要让天线转起来，就像人的眼睛只能看到前方，如果想看到自己两侧和身后的东西，就必须转身一样。

有源相控阵雷达原理
相控阵雷达是一种利用阵列天线和相控技术进行目标检测和测距的雷达系统。

相控阵雷达通过发射并接收一系列窄束信号，并通过调整相位和振幅来控制每个窄束的发射和接收方向，从而实现对目标的准确定位和跟踪。

相控阵雷达系统由多个天线组成的阵列组成，每个天线被称为阵元。

阵列中的每个阵元都可以独立控制发射和接收信号的相位和振幅。

相控阵雷达通过调整阵元的相位差和振幅来产生一个或多个窄束，每个窄束的方向可以独立控制。

在雷达工作时，首先通过发射信号激励阵列中的每个阵元。

这些发射信号具有不同的相位和振幅，从而形成特定方向的窄束。

然后，这些发射窄束在空间中传播并与目标相互作用。

当发射窄束碰到目标时，一部分能量会被目标散射回来，并被接收天线阵列接收。

接收信号通过每个阵元的接收天线获取，并经过相应的放大和滤波处理。

然后，通过调整阵元的相位和振幅，对接收信号进行合成和组合。

这个过程类似于波束形成(Beamforming)操作，将接收到的信号聚焦到特定方向，从而提高雷达系统的灵敏度和分辨率。

通过对合成后的接收信号进行处理和分析，可以提取出目标的位置、速度和其他特征信息。

相控阵雷达系统可以通过动态调整发射和接收窄束的方向，实现对多个目标同时进行跟踪和探
测。

此外，相控阵雷达还具有快速扫描和快速响应的能力，适用于各种复杂环境下的目标探测和追踪任务。