什么是相控阵雷达？超远距离探测雷达是怎么克服地球曲率的？

平时有关注我国军事装备发展的朋友都知道，相控阵、有源相控阵、超远距离预警雷达这些词经常会出现在对现役武器装备的介绍中。

它们到底是什么意思？原理是什么？

当你站在一个山谷或者空间很大的房间中，吼一嗓子，你会听到回声。声波从你的嘴里发出，反射回来由耳朵接收，这就是一个发与收的过程。如果你的大脑运算能力足够强，耳朵足够灵敏，可以利用这种方式听声辨位。再精确一点，就能确定单个物体的具体位置。比如前方有块大石头，你吼了一嗓子，声波反弹回来，你闭上眼睛不用看，仅凭回声就能知道它的大小和位置坐标。

雷达的“嘴”是由磁控管或行波管等微波器件构成，通上电就能发射电磁波，而天线就好比是喇叭，可以聚焦放大这些电磁波，然后定向发出去。

雷达的“耳朵”是接收天线，通过混频器将微弱的回波信号与本振信号进行混频，转换为中频信号后进行放大和滤波处理。这些信号再由计算机进行处理，就能达到“听声辨物”的目的。

雷达的“嘴”和“耳朵”合起来就是收发组件。

电磁波打到飞机或导弹上，反射回来就被雷达“听”到了，这时就能确定它们的方位，既能预警也能锁定。一般来讲，波长越短对目标探测的精准度就越高；波长越长探测的距离就越远。好的军事装备当然是全都要，我国055大驱用的是双波段雷达，分别是S波和X波。

传统的雷达需要让天线转起来，这样才能实现全方位扫描探测，这种雷达叫机械扫描雷达，是一种比较老的技术。其实它是不用转的，因为雷达的电磁波可以相互干涉。两个振幅相同、频率相同的雷达波相互叠加后会产生干涉。波峰与波峰叠加振幅会变成两倍，如果是波峰与波谷干涉，那波就完全抵消了。

调节两束波的发射时间差，就能得到在不同方向上的电磁波，本质上是用时间差来构造波的相位差。

用相位差和波的干涉制造出来的雷达就是相控阵雷达，这种雷达的收发组件以阵列形式排布，用计算机来控制各波束的相位差，它的扫描速度非常快。

什么是有源？

前面说了，天线相当于雷达的喇叭，收发组件相当于“嘴”和“耳朵”，相控阵雷达上的收发组件有很多，以阵列方式排布。现在这些嘴发出声响，它们共用一个巨型喇叭，这叫无源相控阵。如果这个喇叭坏了，那整个雷达就坏了，该怎么办呢？

给每张嘴都发一个小喇叭，某些喇叭坏了也没关系，其它喇叭照样工作，这就是有源相控阵，可以看出它比无源相控阵要可靠得多。

至于氮化镓、砷化镓、氧化镓、碳化硅、金刚石这些都是“嘴”和“耳朵”的加工材料。用氮化镓造的雷达要比砷化镓的性能更好，这是由半导体材料特性决定的。好比吵架的时候，有的人嗓门大，语速还特别快，甭管他讲的是不是歪理，气势上至少能压别人一头，这是嘴强的好处。

众所周知，电磁波是沿着直线传播的，可地球是一个球型，地面是一个曲面。雷达波水平照射时发现不了上百公里外的地面目标，因为波束被地球曲面给遮挡了，如何解决？

通常有两种办法，一种是把雷达加高，这样波束就可以直接打到百公里之外了。很多战机的雷达探测距离标注有上百公里，这里有一个隐藏前置条件，它是在多高的情况下测的数据。

如果是部署在地面的雷达，它的视距也有一个隐藏的前置条件，在0米高度对敌方1000米高空飞行器的探测距离是多少？5000米高度的飞行器探测距离是多少？目标飞行器的高度对地面部署的雷达视距也有影响，而且很关键，可是这个不是己方所能控制的。己方能做的就是尽量把自家的预警雷达修高一些，中国第一代相控阵预警雷达7010就是修在河北省的黄羊山上。

还有一种是波束间接照射，比如前苏联的“啄木鸟”DUGA-3远程警戒雷达用的就是这种方式。这个雷达功率非常大，有10兆瓦，雷达本体尺寸同样巨大，宽400米、高146米。它部署在切尔诺贝利核电站附近，电站发出的电一部分供应给它。这个雷达耗电量太高了，它一开机，全球的短波无线电通信设备都会被干扰，1秒内10次敲击声，听起来和啄木鸟啄树一样。

它的波束先照射到地球大气层，经过大气层反射到美国，回波同样由大气层反射，由雷达接收，通过这种方式避免了地球曲率的影响。据说它的探测距离是5000～10000公里，不过详细参数至今都没有公开。