有源相控陣雷達（英文名：Active Phased Array Radar，APAR）是指采用有源相控陣列（各個單元通道中都包括有源器件的天線）的相控陣雷達，每個輻射器均裝配有一個發射/接收（T/R）組件，每一個組件都能自己產生、接收電磁波，因此在頻寬、信號處理和冗度設計上都比無源相控陣雷達具有較大的優勢。正因為如此，也使得有源相控陣雷達的造價昂貴，工程化難度加大。但有源相控陣雷達在功能上有獨特優點，有可能取代無源相控陣雷達。是集現代相控陣理論、超大規模集成電路、高速計算機、先進固態器件及光電子技術為一體的高新技術產物。有源相控陣雷達將脈沖多普勒、單脈沖、脈沖壓縮及捷變頻等多種雷達體制集于一體。
1964年，美國開始有關機載有源相控陣雷達的研究，微電子用于雷達計劃（MERA）成功研制了一個604單元的有源列陣。20世紀70年代，美國開展可靠機載固態雷達（RASSR）計劃，研制了1048個T/R組件的有源陣列，驗證了機載有源相控陣雷達的可行性和可靠性。20世紀80年代，GaAs砷化鎵的出現使有源相控陣雷達可直接對X波段信號放大。美國開展固態相控陣SSPA計劃并研制了一個2000單元的陣列，證明了其在功率效率和經濟問題上的可行性。20世紀90年代，代表機載火控雷達發展方向的有源相控陣火控雷達APG-77研制成功，開始了機載航空電子系統綜合化發展的新階段。進入21世紀，隨著第五代戰斗機的研發和服役，機載火控雷達進入到了有源相控陣雷達的時代，如美國的F-22戰斗機的AN/APG-77有源相控陣火控雷達。
有源相控陣雷達中起基礎支撐作用的主骨架是雷達陣面，陣列單元和T/R組件按照一定的分布方式安裝在陣面上，此外還有電源模塊、控制模塊和冷卻裝置等均安裝在雷達陣面上。隨著新型器件如功率微波器件、VHSIC、MMIC 的出現，每個天線輻射陣元用一個接收機和發射功放陣列，每個天線陣元可以是固態 T/R 組件，使相控陣雷達天線變為有源相控陣天線。有源相控陣雷達能滿足雷達的探測距離、數據更新率、多目標跟蹤及測量精度等眾多需求，有源相控陣雷達大部分是三坐標雷達，即方位（水平方向）機械掃描、仰角（垂直方向）電掃描的一維相位掃描雷達，以此獲取目標的距離、方向和高度信息。有源相控陣雷達相比第三代戰斗機上的脈沖多普勒雷達其作用距離、多目標接戰能力、低可攔截度、能耗、可靠性等均有質的飛躍。其具有射頻功率效率高、具有多功能性、可提高探測和跟蹤能力、具有形成不同形狀波束的能力、具有極高的可靠性、雷達隱身性能好、實現對地面慢速目標的監測等優點。
歷史沿革
早期探索階段（20世紀60年代）
有源相控陣雷達技術起源20世紀60年代。1964年，美國德州儀器（TI）公司為空軍研制的世界上第一部X波段機載AESA雷達，命名為MERA。1969年美國空軍繼續支持MERA計劃，并重新命名為RASSR計劃，新雷達由1648個T/R模塊組成，峰值功率已達1W。當時功率微波器件還是由硅器件實現的，性能有限，還不能制造出能夠實際裝備飛機的AESA雷達。
技術奠基階段（20世紀70年代）
20世紀70年代，美國開展可靠機載固態雷達（RASSR）計劃，研制了1048個T/R組件的有源陣列，驗證了機載有源相控陣雷達的可行性和可靠性。
關鍵技術突破階段（20世紀80年代）
GaAs砷化鎵的出現使有源相控陣雷達可直接對X波段信號放大，促進了其研發。美國開展固態相控陣SSPA計劃并研制了一個2000單元的陣列，證明了其在功率效率和經濟問題上的可行性。
初步應用階段（20世紀90年代）
20世紀90年代，代表機載火控雷達發展方向的有源相控陣火控雷達APG-77研制成功。在歐洲，英國、法國和德國在聯合研制機載多功能固態陣列雷達(AMSAR)，將用于法國的陣風戰斗機和歐洲聯合戰斗機的研制計劃中。另外，日本、俄羅斯和以色列也都在研制機載有源相控陣火控雷達。成像技術在機載火控雷達中廣泛應用，機載相控陣技術取得重大進展并進入實用和裝備階段。美國F-22飛機裝備了90年代研制成功的有源相控陣火控雷達APG-77，代表著機載火控雷達的發展方向。
發展與成熟階段（21世紀初至今）
進入21世紀，隨著第五代戰斗機的研發和服役，機載火控雷達進入到了有源相控陣雷達的時代，其典型代表是配裝F-22戰斗機的AN/APG-77有源相控陣火控雷達。隨后世界各國大力發展機載有源相控陣火控雷達，除了配裝第四代機的AN/APG-77以及AN/APG-81有源相控陣火控雷達外，還研發了大量配裝第三代和第三代改進型戰斗機的有源相控陣雷達，例如美國配裝F-15E戰斗機的AN/APG-82、配裝F/A-18E/F戰斗機的AN/APG-79以及歐洲配裝"陣風"和"狂風"戰斗機的RBE2有源相控陣雷達等。2012年臺軍啟動代號"鳳展計劃"的F-16戰機升級案，其核心是換裝AN/APG-83有源相控陣雷達，該雷達與F-35使用的AN/APG-81處于同一技術水平，其最大探測距離相當于F-16A/B原先使用的AN/APG-68雷達的兩倍，該雷達號稱能在一定程度上探測隱形戰斗機，對大型空中目標的最遠搜索距離達370公里。機載有源相控陣雷達成為了四代機和三代改進型戰斗機的重要標志之一。
基本結構
有源相控陣雷達天線陣面的每個天線單元中均含有源電路，發射/接收組件（T/R組件）是有源相控陣雷達的關鍵部件， 很大程度上決定其性能優劣。收發合一的T/R組件包括發射支路、接收支路及射頻轉換開關及移相器。每個T/R組件既有發射高功率放大器（HPA）、濾波器，限幅器，又有低噪聲放大器（LNA）、衰減器及移相器、波束控制電路等。
天線特點
參考資料：
工作原理
相控陣雷達基本原理是利用大量個別控制的小型天線單元排列成天線陣面，每個天線單元都由獨立的移相開關控制，通過控制各天線單元發射的相位，就能合成不同相位波束，用電的方式控制雷達波束的指向變化進行掃描的，這種方式稱為電掃描。相控陣分為“被動無源式”（PESA）與“主動有源式”（AESA），有源相控陣雷達的每個輻射器都配裝有一個發射/接收組件，每一個組件都能自己產生、接收電磁波，因此在頻寬、信號處理和冗度設計上都比無源相控陣雷達具有較大的優勢。
有源的含義是指輻射的功率在輻射組件內產生，相控陣天線孔徑自身具有功率增益，同時實現發射與接收的一體化設計。有源相控陣列孔徑的每一單元皆與T/R組件的通道對應，其饋電網絡是為解決各天線單元接收到的信號能按一定的幅度與相位要求進行加權。波束控制器是有源相控陣雷達所特有的，它替代或減小了對雷達伺服驅動機械掃描的設計要求。有源相控陣雷達實現了自適應調整的技術基礎，主要是靠天線波束掃描的靈活性、信號波形的捷變性能及數字波束形成技術。DBF技術將接收天線的波束形成與信號處理結合在一起，從而對時域和空域進行二維信號處理，使得有源相控陣雷達的工作方式更為靈活。
有源相控陣天線發射饋線多個輸出段分別接入各T/R組件中功率放大器的輸入端，T/R組件里接收電路的輸出信號傳送至接收饋線功率相加器的輸入端，傳送至數字式的行饋波束形成網絡。有源子天線陣組合饋電接收系統是整個有源相控天線陣分為多個子陣，各子陣接收機的輸出經多波束相加網絡處理后，可得到N個接收波束，每個波束的輸出分別連接到相應的波束通道信號處理器。各子陣接收機的輸出為正交雙通道，則輸出為數字正交信號，保留了信號的幅度和相位信息。
與無源相控陣的區別
相控陣分為“被動無源式”（PESA）與“主動有源式”（AESA），有源和無源相控陣雷達的天線陣相同，二者的主要區別在于發射/接收元素的多少。無源相控陣雷達僅有一個中央發射機和一個接收機，發射機產生的高頻能量經計算機自動分配給天線陣的各個輻射器，目標反射信號經接收機統一放大，而有源相控陣雷達的每個輻射器都配裝有一個發射/接收組件，每一個組件都能自己產生、接收電磁波，因此在頻寬、信號處理和冗度設計上都比無源相控陣雷達具有較大的優勢。
無源相控陣雷達的特點是采用電真空管中央發射機，具有快速搜索速率和自適應波束捷變掃描能力。典型產品有AN/SPY-1A和國家氣象雷達試驗床 (NWRT)等；有源相控陣雷達其特點是采用固態T/R組件，無中央發射機，具有較高靈敏度、高可靠性、高探測性能，典型產品有COBRA、AN/SPY-4和EQ-36等。
無源相控陣雷達在成本和散熱上有優勢，在輻射功率、抗干擾和多功能等方面存在一定的欠缺。有源相控陣雷達擴展了平臺的偵測范圍，豐富了應用功能，提升了平臺在多種威脅環境下以低可觀測性、高機動性、高靈活性和超視距攻防能力。
主要優勢
有源相控陣雷達的每個輻射器都配裝有一個發射/接收組件，每一個組件都能自己產生、接收電磁波，因此在頻寬、信號處理和冗度設計上都比無源相控陣雷達具有較大的優勢。
有源相控陣雷達是每個輻射器都安裝了發射和接收組件，整個雷達可以擁有成千上萬個這樣的輻射器；這種雷達的每個天線元件接收和發射信號都有單獨的控制開關，當工作任務量不大的時候，可以只啟動部分天線元件工作，從而降低雷達功耗。
有源相控陣雷達容易獲得大的平均功率，功率孔徑積大，作用距離遠。有源相控陣雷達低功率電平的饋電系統一般采用價廉而精密的低功率數字移相器，組合饋電既輕又便宜。
有源相控陣雷達陣列部件（如T/R組件）大量采用單片微波集成電路器件，降低了微波元器件的耐功率需求，改善了陣面結構設計，縮小了雷達的體積，減輕了雷達的重量，有利于提高雷達的可靠性。
有源相控陣雷達便于實現數字波束形成及多個接收波束的自適應控制，有利于超高分辨技術及眾多現代信號處理技術的實現，具有多種工作狀態瞬時自動轉換和自適應抗干擾的能力。
有源相控陣雷達瞬時帶寬較寬，距離分辨率高，可進行識別目標，滿足低截獲概率準則、靈活易變的大占空比的發射波形，易于進行發射功率管理，增強電磁隱蔽性。可以實現共形相控陣天線所需的幅度、相位補償，有利于實現“靈巧蒙皮”（Smart Skin）天線。
有源相控陣雷達的組件既能獨立發射雷達波，也能接收回波信號，大幅提高了掃描速度。除了傳統的搜索跟蹤功能外，還具有更加強大的跟蹤目標能力。
有源相控陣雷達擁有高數據率，能以時分方式實現同時多功能（多目標搜索、截獲、跟蹤及制導等）及計算機自動化工作，使雷達的反應時間非常短（波束掃描時間僅數微秒），可同時跟蹤多批目標。大功率器件是雷達可靠性的薄弱環節，有源相控陣雷達改為小功率的固態組件，故障率很低。一般陣面50%的單元失效時雷達仍能正常工作，10%的單元失效時系統性能只是略有下降，平均故障時間>10萬小時。
關鍵技術
發射/接收（T/R）組件
發射/接收（T/R）組件在有源相控陣雷達中，是功能實現的重要器件，它是構成有源孔徑的核心部件，也是發展有源相控陣技術的關鍵所在。發射/接收（T/R）組件中微波電路的性能在很大程度上決定了有源相控陣雷達的性能，發射/接收（T/R）組件結構在很大程度上決定了相控陣天線的集成方式。合理確定發射/接收（T/R）組件的組成和功能是有源相控陣雷達設計中的一個重要內容。
饋電網絡系統
饋電網絡在發射天線陣列中，從發射機至各天線單元間應有一個饋電網絡進行功率分配。在接收天線陣列中，各天線單元至接收機間亦應有一個饋電網絡進行功率疊加，饋電網絡系統在有源相控陣列中占有至關重要的位置。有源相控陣列是由成千上萬個相同的T/R組件組成的，其饋電網絡的基本特點是極低功率電平的集中式強制饋電，因而固態發射機幾乎是唯一的選擇。就有源相控陣而言，初級饋電功率較大，常采用波導、同軸電纜甚至微帶線組成一定級數的功率分配網絡，子陣級則采用微帶或同軸電纜將信號傳送至每個天線單元，所以光纖饋電是一種較為理想的饋電方式。
數字波束形成技術
有源相控陣雷達具有性能先進的陣列信號處理系統。陣列信號處理是利用不同的信號空間指向來區分有用信號和干擾信號的一種處理方式，通常稱為空域濾波技術，是現代信號處理技術的一個重要組成部分。隨著數字處理技術，尤其是超大規模集成電路的發展，使數字波束形成技術(DBF)及其相關的天線陣列處理技術能應用于有源相控陣雷達中。DBF具有改變波束形狀的靈活性，即波束捷變性能。采用DBF能實現搜索波束與跟蹤波束的快速轉換、改變波束相交電平及擴展波束寬度，還可形成跟蹤和差波束及余割平方波束。DBF易于實現幅度與相位的校正，這一特點在低/超低副瓣接收天線形成、共形陣天線幅相調整和波束控制中得到了廣泛的應用。
數字信號處理與專家系統
數字信號處理數字信號處理系統具有可重復性、可控性及便于集成等優點。相控陣雷達將采用高處理性能、高可靠性、靈活的可擴展性和易于自適應控制的多芯片多模式雷達信號處理結構o有源相控陣雷達體制決定其發射波形是大時寬帶寬信號。為實現搜索、跟蹤、目標識另叭抗干擾、電子對抗（Electronic Counter Measure，ECM）、電子支援措施（Electronic Support Measure，ESM）等任務，必須在計算機的控制下，改變系統的不同參數以適應其任務的變化。由于此時雷達的控制參數很多，如波形、頻率、脈沖重復周期及波束駐留時間等，再加上波束形成控制、多批目標的跟蹤處理等，采用常規的計算機控制方式無法實現，這就提出了用于多功能相控陣雷達的計算機專家控制系統。該專家控制系統具有較高的智能及完善的操作系統、合理的語言結構和高速的外設管理機制，從而可根據雷達的瞬時使命合理地編排工作時間表，自適應地調度諸控制參數，使得雷達系統性能最優化，資源共享最充分。
具體應用
軍事方面
機載有源相控陣雷達
隨著有源相控陣雷達技術的日趨成熟，其作用距離遠和靈活性高的優點，非常適合空中（地）監視任務，也有助于火控雷達發揮更大的效能。X波段的工作頻率既可以提供對地目標的高分辨SAR圖像，也能夠提供對空中目標的高質量目標數據。有源相控陣雷達的波束電子掃描能力可以實現對多目標的高性能跟蹤和瞄準，能夠跟蹤和應對多個空中威脅，同時雷達系統根據每個檢測目標的威脅程度自動建立跟蹤任務。有源相控陣雷達的輸出功率是傳統機械掃描雷達的3-4倍，作用距離更遠，可以支持像中距空空導彈這樣的中遠距武器遠距離攻擊能力發揮到極致。而且有源相控陣雷達還可以在機載自衛武器作用距離內發現和跟蹤巡航導彈這樣突防的小目標，并在其達到目標前將其擊落。
有源相控陣雷達空地SAR工作模式的分辨率比傳統雷達提高了至少5倍，具備精確的全天候采用直接攻擊彈藥和聯合遠射武器這樣的空射GPS輔助制導武器目標打擊的能力。利用有源相控陣雷達的高功率、大帶寬、高速率和高靈敏度等技術優勢，可以開發其電子戰和通信功能。美國已在多個主戰飛機上裝備了有源相控陣火控雷達，包括F-22戰斗機使用的AN-APG-77和AN-APG-77（ V）1，F-35戰斗機使用的AN/APG-81以及F-16E/F Block 60使用的AN/APG-80。
星載有源相控陣雷達
星載SAR雷達觀測在民用遙感和對地觀測以及軍事偵察領域發揮了越來越重要的作用，特別是在地球生態研究、改善天氣預報和自然災害評估等方面，SAR雷達成像提供了大量有價值的觀測數據。有源相控陣雷達由于具有故障弱化的特點，適合星載應用。同時采用有源相控陣的SAR雷達系統在觀測范圍和觀測時間具有更大的靈活性，波束指向的靈活性使有源相控陣SAR雷達系統可以在掃描模式、條帶模式以及聚束模式等不同的工作模式下運行。根據不同用途，工作頻率通常為L、C、X頻段。 2003年，歐洲航天局啟用了C波段星載有源相控陣雷達。
彈載有源相控陣雷達
20世紀90年代開始，現代電子技術的發展推動了航空武器系統的小型化，美國軍方提出了有源電子掃描陣列導引頭的概念，選擇的頻率為35GHz或94GHz，通過對大量T/Ｒ組件進行數字化幅相控制，實現快速、靈活的波束形成與掃描，完成了94GHz有源相控陣導引頭方案設計與演示樣機研制。采用有源相控陣技術的雷達導引頭通過采用電子掃描替代機械掃描，取消了復雜的機電伺服系統，并且用空間功率合成取代了大功率的固態發射機或真空管放大器，等于將天線、伺服系統和收發系統集成在一起，大大減小了整個導引頭的體積和質量。電子掃描可以實現快速搜索、跟蹤高速運動目標，并可以進行多目標跟蹤。通過自適應波束控制，可有效抑制各種支援式干擾，提高了抗干擾能力，饋線損耗減少，有效輻射功率得到很大提高，增加了作用距離。同時，少數單元失效對系統性能影響不大，可靠性大幅提高。
民用方面
進入21世紀，美國首先將數字多功能相控陣雷達（MPAR）應用于氣象監視網，以擴展氣象監視的功能。然后，用MPAR取代正在逐漸老化的國家空中交通監視雷達。2019年，中國首次在民用機場應用C波段全數字有源相控陣天氣雷達。該雷達掃描速度更快、探測精度及可靠性更高、探測能力更強，全面提高了地物雜波抑制能力、抗干擾能力和自動化探測能力，能更快、更準確的發現雷雨、大風、下擊暴流、風切變等影響航空安全的危險天氣，更加精細化的捕捉和分析危險天氣的內部結構，為精準的航空預報服務提供探測依據。
代表型號
參考資料：
發展趨勢
軍事需求的牽引和基礎技術的進步不斷推動相控陣雷達功能、性能、形態向更高層次演化。精確動態態勢感知使相控陣雷達日益集多功能于一體，隱身目標、彈道導彈、高超目標使相控陣雷達從集中式走向分布式組網。隨著材料和加工工藝的進步以及放大器功率的不斷提高，相控陣雷達還將向高功率微波武器發展，實現探測感知和打擊摧毀的一體化。
實現多功能一體化
綜合射頻使用幾個分布式寬帶多功能孔徑取代目前平臺上為數眾多的天線孔徑，同時實現雷達、電子戰與通信、導航、識別等多種射頻功能，使電子系統的成本、重量、功耗、失效率顯著下降，解決了艦載、機載平臺上天線林立、遮擋、電磁干擾、雷達散射截面過大、維修困難、成本過高等問題。美國海軍從1985年開始進行綜合射頻技術的研究，先后開展了先進綜合孔徑（Ad?vanced Synthetic Aperture，ASAP）、先進多功能射頻系統/概念（Advanced Multifunctional RF Sys-tem/Conception，AMRFS/AMRFC）、綜合上層建筑（InTop）等項目，并進行了平臺測試，這些成果在雙波段雷達中得以應用，DBR可代替原來艦上5~10部雷達的功能，使軍艦上天線數量減少，提高了驅逐艦的隱身能力。
提高協同作戰能力
美國海軍在1994年引入“協同作戰能力”（Cooperative Engagement Capability，CEC）系統，通過編隊內各艦船、預警機平臺的傳感器協同探測和復合跟蹤，形成單一、實時、火控級的合成航跡，生成統一、精確的威脅態勢圖，并通過數據鏈在編隊內所有平臺共享，從而消除地球曲率對雷達探測距離的限制，擴展防空導彈的殺傷區遠界。
實現雷達規模自由裁剪
雷達的開放式、模塊化能夠降低安裝時間，方便維護和升級，可以根據性能指標和平臺空間要求進行縮放，具有較大的靈活性。美國的地基三坐標遠程雷達（3DELRR）、艦載AMDR、機載APG-81雷達都采用了這種可擴充的開放式、模塊化結構，能夠根據標準化的接口進行構造。
提高電子對抗性能
未來戰爭進攻手段的特點是快速、精確及隱蔽，并配合強大的電磁干擾，從而使對方的各種探測手段失效，無法實施有效的防御。在未來電子對抗日趨激烈的戰場環境下，為有效地發揮相控陣雷達性能，增強抗干擾、電子反對抗（Electronic Counter Counter Measures，ECCM）能力不可缺少。由于有源相控陣雷達波束掃描速度快、掃描方式靈活多變，可自適應地對付各種電子干擾，因而在跟蹤、測量遠距離目標及電子對抗等領域具有特殊的作用。有源相控陣雷達適應威脅環境的能力，突出表現在其對反輻射導彈的快速反應能力及對多個遠距離支援干擾（Stand-offJamming，SOJ）源的抑制能力。由于有源相控陣列中的T/R組件的寬帶性能，有源相控陣雷達可兼用作電子偵察與電子干擾。
不斷適應隱身的需求
低可觀測性或稱“隱身”飛機給探測系統帶來了挑戰，要求有源相控陣雷達提高探測靈敏性。目標的雷達截面積降低一個數量級，要保持雷達原有的探測距離，雷達的性能必需提高4個數量級。隱身技術的應用亦不僅局限于飛機，在開發新一代的艦船及作戰戰車時，亦開始嘗試使用隱身技術。此種應用的發展將促使探測系統亦必需相應地提高其反隱身的性能。艦船隱身除在外形上符合降低雷達截面積（RCS）的需求外，還需控制電磁波自身的發射，以避免敵方借助接收艦船發射的電磁波而探測到艦船；其中主動發射電磁波的雷達，對隱身需求而言是一種負面因素，故需采用以功率管理、編碼擴展頻譜、超低副瓣天線（<-40dB）等低截獲概率（LPI）技術，使敵方的電子支援措施（ESM）等電磁波截獲、偵搜系統難以接收到信號，或難以從微弱的信號確認艦船的位置。此外，LPI技術亦有利于提高雷達對抗反輻射導彈的生存性。多傳感器數據融合亦是雷達反隱身技術中的一項重要內容，它在反隱身技術中的意義在于借助數據融合建立起極為靈敏的多傳感器系統，形成一種多頻譜、多功能探測、識別與跟蹤的性能。
參考資料 >
有源相控陣雷達轉民用.微波射頻網.2024-12-06
有源相控陣雷達引領世界戰斗機新一輪的升級革命.鳳凰資訊.2024-09-25
有源相控陣雷達21世紀機載雷達的革命(圖).新浪軍事.2024-09-25
有源相控陣引領機載雷達進入新時代(組圖).新浪.2024-09-25
有源相控陣雷達引領世界戰斗機新一輪的升級革命.鳳凰資訊.2024-09-26
[科普中國]-什么是有源相控陣雷達?.科普中國網.2024-12-12
有源相控陣雷達引領世界戰斗機新一輪的升級革命.鳳凰資訊.2024-09-25
相控陣雷達:“蜻蜓之眼”觀八方.新華網.2024-09-25