當(dāng)天空陰云密布、小雨紛紛揚(yáng)揚(yáng)時，你是否好奇雨什么時候會停？相控陣?yán)走_(dá)則是一種先進(jìn)的氣象探測工具，它采用先進(jìn)的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了多波束同時掃描探測，極大縮短了掃描時間。相比傳統(tǒng)雷達(dá)，相控陣?yán)走_(dá)具有更高的時空分辨率，可以實(shí)現(xiàn)中小尺度天氣系統(tǒng)的精細(xì)探測。它的全稱叫做相位控制電子掃描陣列雷達(dá)。

(資料圖片僅供參考)

說到雷達(dá)，我們一般的印象都是一個碩大的天線，不斷轉(zhuǎn)動掃描搜索目標(biāo)。就像是一個手電筒，由于照亮的光束（也就是雷達(dá)波瓣）寬度有限，所以想看哪個方位就得對準(zhǔn)哪個方位，要想探測高低或其他方位，就需要天線不停地轉(zhuǎn)動了。而相控陣?yán)走_(dá)，就有點(diǎn)類似蒼蠅的復(fù)眼，把很多小雷達(dá)綁在一起，構(gòu)成陣列天線。那這些小雷達(dá)都被綁一起，還怎么轉(zhuǎn)動搜索呢？

根據(jù)我們高中物理學(xué)過的波的干涉原理，我們知道，當(dāng)這些小天線同時發(fā)出同頻率的電磁波時，在干涉作用下就會疊加起特定方向的指向性波束。如果單個天線在發(fā)射時，有相位差，這些同頻率，方向相同的雷達(dá)波，就會在干涉作用下造成疊加波方向的偏轉(zhuǎn)。這樣就可在不轉(zhuǎn)動雷達(dá)本身的情況下，改變波束方向掃描，所以叫相位控制陣列雷達(dá)，簡稱相控陣?yán)走_(dá)。

相控陣?yán)走_(dá)又分為有源相控陣和無源相控陣。它倆的區(qū)別在于有源相控陣就是每個天線單元都自帶發(fā)射器，無源相控陣則是只有一個主發(fā)射模塊，其他都是被動接收。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)要是出了問題，整個雷達(dá)都不能使用；而有源相控陣?yán)走_(dá)則是每個輻射器都安裝了發(fā)射和接收的組件，整個雷達(dá)可以擁有成千上萬個這樣的輻射器，就算其中有些輻射器壞了，也不會影響其他輻射器的正常運(yùn)行，因?yàn)槊總€單元都是獨(dú)立的。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)是造價高，技術(shù)要求高。

無源相控陣?yán)走_(dá)示意圖

早期的相控陣?yán)走_(dá)全部采用一個電磁波發(fā)射機(jī)，雷達(dá)陣面上不產(chǎn)生電磁波，所以都是無源相控陣。最著名的就是美國提康德羅加導(dǎo)彈巡洋艦上面的SPY1雷達(dá)。后來技術(shù)進(jìn)步了以后，把下面這個大的發(fā)射機(jī)和輸送電磁波的管道全部取消，在雷達(dá)陣面上貼上一個一個小的發(fā)射單元，這就是所謂的有源相控陣?yán)走_(dá)。有源相控陣的T/R組件既能獨(dú)立發(fā)射雷達(dá)波，也能接收回波信號，除了傳統(tǒng)的探索跟蹤之外，還能進(jìn)行電子干擾和遠(yuǎn)程通訊，功能比無源相控陣豐富多了。基于這種工作體制，目前的相控陣?yán)走_(dá)，同時跟蹤多個方向的幾百個目標(biāo)都沒有問題，這么強(qiáng)大的跟蹤多目標(biāo)的能力是機(jī)械掃描雷達(dá)不能比擬的。

相控陣?yán)走_(dá)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，包括天氣預(yù)報(bào)、航空和軍事等。在天氣預(yù)報(bào)中，它可以幫助氣象學(xué)家更準(zhǔn)確地監(jiān)測和預(yù)測天氣變化，提供及時的天氣信息，確保人們的安全。在航空和軍事領(lǐng)域，相控陣?yán)走_(dá)可用于飛行導(dǎo)航和目標(biāo)探測，提高飛行的安全性和精確性。

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