當(dāng)?shù)?1月26日，根據(jù)伊朗塔斯尼姆通訊社公布的信息，伊朗海軍最新型驅(qū)逐艦“迪爾曼”號(hào)即將正式入列。該驅(qū)逐艦最引人注目的技術(shù)特征是配備了4部有源相控陣?yán)走_(dá)，使其成為伊朗媒體口中的海軍首艘“盾艦”。

　　雷達(dá)作為人類在20世紀(jì)的一項(xiàng)重要發(fā)明，自問世以來其相關(guān)技術(shù)及裝備發(fā)展迅速，并得到廣泛應(yīng)用，而相控陣?yán)走_(dá)的出現(xiàn)，則是雷達(dá)演進(jìn)史中的“大事件”。目前，世界上已經(jīng)有多個(gè)國家在艦艇和戰(zhàn)機(jī)上配備了相控陣?yán)走_(dá)。配備相控陣?yán)走_(dá)的數(shù)質(zhì)量，成為衡量軍隊(duì)武器裝備和防御網(wǎng)絡(luò)先進(jìn)與否的一項(xiàng)重要指標(biāo)。

　　那么，到底什么是相控陣?yán)走_(dá)？相比傳統(tǒng)雷達(dá)，相控陣?yán)走_(dá)有哪些進(jìn)步與發(fā)展？未來又將有哪些應(yīng)用前景？請看相關(guān)解讀。

　　作為雷達(dá)“集合體”的相控陣?yán)走_(dá)

　　影視作品中，我們經(jīng)常見到雷達(dá)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掃描，這種雷達(dá)大多是傳統(tǒng)的機(jī)械雷達(dá)。

　　雷達(dá)是英文Radar的音譯，意為“無線電探測和測距”，即利用電磁波對(duì)目標(biāo)(飛機(jī)、船舶、坦克等)進(jìn)行探測、定位和識(shí)別的電子裝備。就像探照燈一樣，雷達(dá)發(fā)射一束電磁波，碰到物體以后反射回來，被接收機(jī)接收到，于是就能探測到物體。

　　機(jī)械雷達(dá)在工作過程中要一邊轉(zhuǎn)動(dòng)天線一邊發(fā)射電磁波，這需要一系列特殊的裝備，導(dǎo)致雷達(dá)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體量龐大。

　　轉(zhuǎn)動(dòng)總有時(shí)間差，加上轉(zhuǎn)動(dòng)盲區(qū)大，所以傳統(tǒng)的機(jī)械雷達(dá)偵察能力與它的體量并不匹配，與現(xiàn)代戰(zhàn)爭的需求差距越來越大。

　　這時(shí)，相控陣?yán)走_(dá)應(yīng)運(yùn)而生。廣義上來講，相控陣?yán)走_(dá)就是許多小型傳統(tǒng)雷達(dá)的“集合體”，里面每一個(gè)小型傳統(tǒng)雷達(dá)就是一個(gè)陣元。

　　我們可以將它比作“蜻蜓之眼”。眾所周知，蜻蜓的眼睛是復(fù)眼，每只復(fù)眼由無數(shù)個(gè)單眼組成，每個(gè)單眼都能完整成像，這就使蜻蜓比人眼能看到的范圍大了許多，從而為自身提供更廣闊的眼界。

　　與之相似，相控陣?yán)走_(dá)的天線陣面也是由無數(shù)個(gè)接收單元和輻射單元組成，很多個(gè)小雷達(dá)“綁”在一起，構(gòu)成陣列天線。

　　同時(shí)，與傳統(tǒng)機(jī)械雷達(dá)依靠天線物理上的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行掃描不同，相控陣?yán)走_(dá)可以發(fā)射出很多的波束，邊掃描邊跟蹤，故而具有了許多機(jī)械雷達(dá)無可比擬的優(yōu)越性。

　　——目標(biāo)容量大。相控陣?yán)走_(dá)電掃描靈活性、快速性等特點(diǎn)可以讓其眼觀八方，同時(shí)捕捉到多批目標(biāo)，敵方在其火眼金睛下很難遁形，可控制多枚導(dǎo)彈對(duì)多個(gè)目標(biāo)進(jìn)行打擊。

　　——功能多、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)。相控陣?yán)走_(dá)能同時(shí)形成多個(gè)獨(dú)立控制的波束，分別完成搜索、探測和制導(dǎo)導(dǎo)彈等功能，一部雷達(dá)就能完成多部專用機(jī)械雷達(dá)的工作，大大提升了系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)能力。

　　——指向靈活、數(shù)據(jù)率高。相控陣?yán)走_(dá)天線無需做指針式圓周轉(zhuǎn)動(dòng)，擺脫了傳統(tǒng)意義的天線掃描方式。電掃描使其波束指向靈活，大大縮短了對(duì)目標(biāo)信號(hào)檢測、錄取、信息傳遞等所需的時(shí)間，因此具有更高的數(shù)據(jù)率。

　　——抗干擾能力強(qiáng)。相控陣?yán)走_(dá)輻射單元多，發(fā)射功率高，能夠合理地管理能量，根據(jù)方向的不同分配不同的能量并進(jìn)行發(fā)射，易于對(duì)抗各種干擾。

　　——可靠性高。雷達(dá)的陣列組較多，且并聯(lián)使用，即使有少量組件失效，仍能正常工作。

　　當(dāng)然，相控陣?yán)走_(dá)也有一些缺點(diǎn)。一方面，相控陣?yán)走_(dá)造價(jià)昂貴，典型的相控陣?yán)走_(dá)造價(jià)是普通雷達(dá)的10倍左右；另一方面，相控陣?yán)走_(dá)波束掃描范圍有限。其最大的掃描角度為90~120度，如果要做到360度全范圍掃描，需要幾個(gè)相控陣?yán)走_(dá)才能實(shí)現(xiàn)。

　　目前，多功能相控陣?yán)走_(dá)已廣泛應(yīng)用于機(jī)載系統(tǒng)、艦載系統(tǒng)和地面遠(yuǎn)程預(yù)警系統(tǒng)，典型的如俄羅斯C-300防空武器系統(tǒng)的多功能相控陣?yán)走_(dá)等。

　　從“無源相控陣”走向“有源相控陣”

　　就像從“功能手機(jī)”到“智能手機(jī)”的跨越，相控陣?yán)走_(dá)也實(shí)現(xiàn)了從無源相控陣?yán)走_(dá)到有源相控陣?yán)走_(dá)的升級(jí)。

　　時(shí)間回溯到二戰(zhàn)時(shí)期，德國在“愛神”雷達(dá)的基礎(chǔ)上研制升級(jí)成最初的無源相控陣?yán)走_(dá)，其產(chǎn)生的波束在垂直面可控，且全部采用一個(gè)電磁波發(fā)射機(jī)，在雷達(dá)陣面上不產(chǎn)生電磁波。

　　進(jìn)入20世紀(jì)60年代以后，相控陣?yán)走_(dá)的發(fā)展進(jìn)入了高潮。美國和蘇聯(lián)相繼研制和裝備了多部地面相控陣?yán)走_(dá)，多用于彈道導(dǎo)彈防御、外空目標(biāo)監(jiān)測及衛(wèi)星觀測。

　　20世紀(jì)70年代開始，隨著人們對(duì)相控陣?yán)走_(dá)的不斷研發(fā)，相控陣?yán)走_(dá)得到更廣泛的應(yīng)用。80年代以后，砷化鎵等半導(dǎo)體器件的出現(xiàn)更是讓相控陣?yán)走_(dá)的發(fā)展如雨后春筍般突飛猛進(jìn)，并漸漸地開始從無源相控陣?yán)走_(dá)走向有源相控陣?yán)走_(dá)。

　　從外表上看，有源相控陣?yán)走_(dá)和無源相控陣?yán)走_(dá)并沒有太大的區(qū)別，都是由很多小單元組成，每一個(gè)小單元的天線都能發(fā)射和接收信號(hào)，也都能通過電磁干涉來控制電磁波束的方向，高速掃描目標(biāo)空域。

　　但從“無源”到“有源”，有源相控陣?yán)走_(dá)的優(yōu)勢顯而易見。

　　性能的進(jìn)化——

　　無源相控陣?yán)走_(dá)只有一個(gè)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，一次只能產(chǎn)生一個(gè)波束，只能通過迅速轉(zhuǎn)移波束掃描多個(gè)目標(biāo)，而且精度較差。如果發(fā)射和接收環(huán)節(jié)出了問題，整個(gè)雷達(dá)都不能使用。

　　而有源相控陣?yán)走_(dá)則是每個(gè)輻射器都安裝了發(fā)射和接收的組件，整個(gè)雷達(dá)可以擁有成千上萬個(gè)這樣的輻射器，就算其中有些輻射器壞了，也不會(huì)影響其他輻射器的正常運(yùn)行；同時(shí)，有源相控陣?yán)走_(dá)的每個(gè)天線元件接收和發(fā)射信號(hào)都有單獨(dú)的控制開關(guān)，當(dāng)工作任務(wù)量不大的時(shí)候，可以只啟動(dòng)部分天線元件工作，從而降低雷達(dá)功耗。

　　戰(zhàn)略威懾性強(qiáng)——

　　無源相控陣?yán)走_(dá)工作時(shí)必須要啟動(dòng)所有的天線元件，系統(tǒng)功耗相對(duì)較高。信息處理能力也相對(duì)較弱，一般只能在同一時(shí)間執(zhí)行單一任務(wù)。

　　有源相控陣?yán)走_(dá)的組件既能獨(dú)立發(fā)射雷達(dá)波，也能接收回波信號(hào)，大幅提高了掃描速度。除了傳統(tǒng)的搜索跟蹤功能外，有源相控陣?yán)走_(dá)還具有更加強(qiáng)大的跟蹤目標(biāo)能力，可以同時(shí)跟蹤多個(gè)方向的幾百個(gè)目標(biāo)，進(jìn)行電子對(duì)抗干擾和遠(yuǎn)程通信等。

　　第一代有源相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)接近定型的有美國裝備F-22和日本裝備FS-X的雷達(dá)，英、法和德國共同研制的AMSAR項(xiàng)目也確定使用先進(jìn)的有源相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)，為其后續(xù)的歐洲戰(zhàn)斗機(jī)雷達(dá)的升級(jí)改裝做準(zhǔn)備。

　　此時(shí)“有源”勝“無源”。有源相控陣?yán)走_(dá)的出現(xiàn)，在技術(shù)層面上要比無源相控陣?yán)走_(dá)更加先進(jìn)，在提高掃描精度和壓縮雷達(dá)體積等方面，都具有無可比擬的優(yōu)勢。

　　未來可期的數(shù)字相控陣?yán)走_(dá)

　　對(duì)戰(zhàn)機(jī)和軍艦來講，雷達(dá)就是眼睛?，F(xiàn)代戰(zhàn)場環(huán)境復(fù)雜多變，給戰(zhàn)機(jī)、軍艦執(zhí)行多項(xiàng)作戰(zhàn)任務(wù)帶來了巨大挑戰(zhàn)，性能優(yōu)越、更易攜行的相控陣?yán)走_(dá)也由此成為舉足輕重的存在。比如，由荷蘭泰利斯-NL公司、德國EADS公司和加拿大北電公司共同研制的APAR艦載多功能有源相控陣?yán)走_(dá)，由4個(gè)固定的有源陣面組成，可覆蓋360度的方位面，同時(shí)完成連續(xù)水平搜索、多目標(biāo)跟蹤、導(dǎo)彈制導(dǎo)支援、海面火控支援、目標(biāo)攔截等任務(wù)。

　　在2004年，俄羅斯宣稱部署55Zh6ME Nebo-M數(shù)字相控陣?yán)走_(dá)，在遠(yuǎn)距離也可獲得分辨率極高的波束，有效地解決了雷達(dá)搜索距離和精確度的矛盾。

　　此后，數(shù)字相控陣?yán)走_(dá)漸漸進(jìn)入人們的視野。

　　數(shù)字相控陣?yán)走_(dá)利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)低功耗、高穩(wěn)定、高精度，具有快速的廣域掃描速率、高靈敏度、易于軟件化、更易實(shí)現(xiàn)共形技術(shù)等優(yōu)勢。

　　在應(yīng)用的過程中，數(shù)字相控陣?yán)走_(dá)以其獨(dú)特的優(yōu)勢廣受歡迎。它可以快速測量多目標(biāo)的距離和速度，應(yīng)用于導(dǎo)彈、戰(zhàn)機(jī)，可大幅提高預(yù)警系統(tǒng)與反導(dǎo)系統(tǒng)的靈敏度，擴(kuò)大預(yù)警范圍，提高攔截能力；或可與地面裝備的火控、光電系統(tǒng)相結(jié)合，增強(qiáng)對(duì)目標(biāo)的探測識(shí)別能力，提升火力打擊精確度。

　　但與此同時(shí)，有些暴露出來的問題也亟待解決。一方面，數(shù)字相控陣?yán)走_(dá)采用“寬發(fā)窄收”的工作模式，通過發(fā)送一個(gè)寬波束，接收多個(gè)窄波束，雖然保證了匹配率，但也限制了發(fā)射陣面口徑的利用率。另一方面，發(fā)射多個(gè)波束也會(huì)側(cè)面導(dǎo)致能量較為分散，利用率低下。

　　不可否認(rèn)的是，未來的戰(zhàn)場上，數(shù)字相控陣?yán)走_(dá)可能會(huì)更加頻繁地出現(xiàn)在人們的視野之中。未來戰(zhàn)場對(duì)于雷達(dá)的需求，也逐漸向功能數(shù)字化、目標(biāo)多樣化、環(huán)境復(fù)雜化的方向轉(zhuǎn)變。

　　從“看得見”到“看得清”再到“辨得明”，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，相控陣?yán)走_(dá)仍將大放異彩，廣泛地應(yīng)用于陸基、艦(船)載、機(jī)載等幾乎所有民用和軍用領(lǐng)域，“雷達(dá)之王”的地位目前不可撼動(dòng)，其發(fā)展也將進(jìn)入一個(gè)全新階段。(解放軍報(bào))