火控雷達(dá)和相控陣?yán)走_(dá)是什么意思？

額，火控雷達(dá)和相控陣?yán)走_(dá)在概念上就不同好吧，“火控雷達(dá)”說(shuō)白了就是從雷達(dá)的用途上去定義的，和它對(duì)應(yīng)的是其他用途類雷達(dá)，比如氣象雷達(dá)、預(yù)警雷達(dá)、導(dǎo)航雷達(dá)等，不同用途雷達(dá)輻射的電磁波波段是不一樣的；而所謂的“相控陣?yán)走_(dá)”則是從雷達(dá)的結(jié)構(gòu)原理（天線）上來(lái)定義的，完整的叫法是“相位控制電子陣列天線雷達(dá)”，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是相控陣?yán)走_(dá)的天線結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)雷達(dá)是不一樣的，傳統(tǒng)雷達(dá)的天線就是一個(gè)“單獨(dú)的個(gè)體”，而相控陣?yán)走_(dá)的天線則是由許許多多的小單元天線陣列共同組成，比如下圖所示，就分別是傳統(tǒng)雷達(dá)的獨(dú)立天線和相控陣?yán)走_(dá)上密密麻麻的單元天線陣列：▲傳統(tǒng)雷達(dá)天線

▲相控陣?yán)走_(dá)上的單元天線陣列

那么，使用“相控陣天線”的雷達(dá)與傳統(tǒng)雷達(dá)之間有什么不同呢？簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是相控陣?yán)走_(dá)在工作時(shí)，其天線不用通過(guò)自身的物理運(yùn)動(dòng)就能控制雷達(dá)波來(lái)搜索周圍的目標(biāo)，而傳統(tǒng)雷達(dá)的天線則是需要通過(guò)一圈一圈的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)向四周發(fā)射/接收雷達(dá)波，每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，目標(biāo)才會(huì)在顯示器上顯示一次，比如下圖所示，就是傳統(tǒng)雷達(dá)工作時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)搜索的天線，以及顯示動(dòng)圖：▲傳統(tǒng)雷達(dá)的天線轉(zhuǎn)動(dòng)搜索▲每掃描一圈顯示一次

而對(duì)于相控陣?yán)走_(dá)來(lái)說(shuō)，它上面的每一個(gè)“陣元”（即小天線）都是一個(gè)單獨(dú)的信號(hào)輻射/接收單元，根據(jù)不同雷達(dá)的功能不同、功率大小不同，這些單元陣列的數(shù)目也是不一樣的，每個(gè)小單元天線都能主動(dòng)發(fā)射電磁波，而這些電磁波經(jīng)過(guò)合并疊加之后，就會(huì)形成一束沿著特定方向傳播的平面波，比如下圖所示，就是一個(gè)相控陣天線工作原理圖，圖中TX是就是一個(gè)總的“中央信號(hào)發(fā)生器”，而“A”區(qū)域內(nèi)的一排“Φ”就是那些正在輻射電磁波的小單元天線，“C”結(jié)構(gòu)則是一個(gè)相位控制器（下圖中的其實(shí)是一個(gè)無(wú)源相控陣天線）。▲（無(wú)源）相控陣天線原理動(dòng)圖

那么，相控陣?yán)走_(dá)又是如何不通過(guò)自身的物理轉(zhuǎn)動(dòng)就可以用雷達(dá)波掃描周圍環(huán)境的呢？只要控制合成平面波的傳播方向就行了，而控制平面波的傳播方向就要利用到上圖中提到的“相位控制器”C了，這個(gè)相位控制器的作用其實(shí)就是用來(lái)控制每一個(gè)天線單元發(fā)射電磁波的時(shí)間的，使它延遲或者提前發(fā)射，這樣一來(lái)就可以控制合成疊加的平面波傳播方向與整個(gè)天線陣列軸線方向的夾角“θ”，從而來(lái)控制這束平面波傳播掃描方向（相位）。就比如上圖中所示的那樣，我們可以發(fā)現(xiàn)，此時(shí)圖中的雷達(dá)波是朝右上方掃描的，因?yàn)榇藭r(shí)A區(qū)域內(nèi)上方的小單元天線“Φ”發(fā)射電磁波的時(shí)間相對(duì)下方的被延遲了，所以疊加形成的平面波就是朝上方傳播的。如果想要使雷達(dá)波朝水平方向傳播的話，那么A區(qū)域內(nèi)的所有單元小天線只要同時(shí)發(fā)射電磁波就行了，而如果是想要朝右下方傳播，則是讓下方的單元小天線相對(duì)上方延遲發(fā)射電磁波就行。這就是相控陣?yán)走_(dá)的工作原理，下圖為相控陣?yán)走_(dá)的雷達(dá)波往不同方向掃描時(shí)的動(dòng)態(tài)示意圖：▲相控陣?yán)走_(dá)掃描動(dòng)態(tài)示意圖

所以，題目中說(shuō)到的火控雷達(dá)和相控陣?yán)走_(dá)在概念上就是不一樣的，不能直接拿來(lái)比較，因?yàn)榛鹂乩走_(dá)可以是傳統(tǒng)的獨(dú)立脈沖雷達(dá)，也可以是使用“相控陣列天線”的雷達(dá)，同樣都是火控雷達(dá)，但是它們使用的天線卻是不一樣的，現(xiàn)在很多先進(jìn)的軍艦、戰(zhàn)機(jī)上都已經(jīng)是用相控陣?yán)走_(dá)來(lái)取代傳統(tǒng)的機(jī)械掃描雷達(dá)了，因?yàn)檫@是因?yàn)榕c傳統(tǒng)雷達(dá)相比，相控陣?yán)走_(dá)的功能更加強(qiáng)大，可靠性也更高，即使其中的某個(gè)小部件出現(xiàn)故障時(shí)，仍然可以保持一定水平的工作能力，平均無(wú)故障時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)機(jī)械掃描雷達(dá)。下圖是F-22機(jī)頭內(nèi)部的有源相控陣?yán)走_(dá)（AESA）。▲F-22戰(zhàn)機(jī)上的有源相控陣?yán)走_(dá)（AESA）

最后再來(lái)簡(jiǎn)單說(shuō)一下有源相控陣?yán)走_(dá)（AESA）和無(wú)源相控陣?yán)走_(dá)（PESA），兩者之間的區(qū)別就在于，有源相控陣?yán)走_(dá)上的每一個(gè)小天線都擁有獨(dú)立的信號(hào)發(fā)射/接收單元，而無(wú)源相控陣?yán)走_(dá)則是只有一個(gè)中央信號(hào)發(fā)射/接收機(jī)，其所有的天線元件都是連接到這個(gè)中央發(fā)射器/接收器上面的。就比如上面的相控陣天線原理動(dòng)圖，其實(shí)就是一個(gè)無(wú)源相控陣?yán)走_(dá)，它有一個(gè)“中央信號(hào)發(fā)生器”TX，外部的小天線都連接到這個(gè)中央信號(hào)發(fā)生器上面。