有源相控阵雷达（英文名：Active Phased Array Radar，APAR）是指采用有源相控阵列（各个单元通道中都包括有源器件的天线）的相控阵雷达，每个辐射器均装配有一个发射/接收（T/R）组件。是集现代相控阵理论、超大规模集成电路、高速计算机、先进固态器件及光电子技术为一体的高新技术产物。有源相控阵雷达将脉冲多普勒、单脉冲、脉冲压缩及捷变频等多种雷达体制集于一体。

1964年，美国开始有关机载有源相控阵雷达的研究，微电子用于雷达计划（MERA）成功研制了一个604单元的有源列阵。20世纪70年代，美国开展可靠机载固态雷达（RASSR）计划，研制了1048个T/R组件的有源阵列，验证了机载有源相控阵雷达的可行性和可靠性。20世纪80年代，GaAs砷化镓的出现使有源相控阵雷达可直接对X波段信号放大。美国开展固态相控阵SSPA计划并研制了一个2000单元的阵列，证明了其在功率效率和经济问题上的可行性。20世纪90年代，代表机载火控雷达发展方向的有源相控阵火控雷达APG-77研制成功，开始了机载航空电子系统综合化发展的新阶段。进入21世纪，随着第五代战斗机的研发和服役，机载火控雷达进入到了有源相控阵雷达的时代，如美国的F-22战斗机的AN/APG-77有源相控阵火控雷达。

有源相控阵雷达中起基础支撑作用的主骨架是雷达阵面，阵列单元和T/R组件按照一定的分布方式安装在阵面上，此外还有电源模块、控制模块和冷却装置等均安装在雷达阵面上。有源相控阵雷达能满足雷达的探测距离、数据更新率、多目标跟踪及测量精度等众多需求。有源相控阵雷达相比第三代战斗机上的脉冲多普勒雷达其作用距离、多目标接战能力、低可拦截度、能耗、可靠性等均有质的飞跃。其具有射频功率效率高、具有多功能性、可提高探测和跟踪能力、具有形成不同形状波束的能力、具有极高的可靠性、雷达隐身性能好、实现对地面慢速目标的监测等优点。

有源相控阵雷达技术起源20世纪60年代。1964年，美国开始有关机载有源相控阵雷达的研究工作，微电子用于雷达计划（MERA）成功研制了一个604单元的有源列阵。1969年美国空军继续支持MERA计划，并重新命名为RASSR计划，新雷达由1648个T/R模块组成，峰值功率已达1W。当时功率微波器件还是由硅器件实现的，性能有限，还不能制造出能够实际装备飞机的AESA雷达。

20世纪70年代，美国开展可靠机载固态雷达（RASSR）计划，研制了1048个T/R组件的有源阵列，验证了机载有源相控阵雷达的可行性和可靠性。

GaAs砷化镓的出现使有源相控阵雷达可直接对X波段信号放大，促进了其研发。美国开展固态相控阵SSPA计划并研制了一个2000单元的阵列，证明了其在功率效率和经济问题上的可行性。

20世纪90年代，代表机载火控雷达发展方向的有源相控阵火控雷达APG-77研制成功。在欧洲，英国、法国和德国在联合研制机载多功能固态阵列雷达(AMSAR)，将用于法国的阵风战斗机和欧洲联合战斗机的研制计划中。另外，日本、俄罗斯和以色列也都在研制机载有源相控阵火控雷达。成像技术在机载火控雷达中广泛应用，机载相控阵技术取得重大进展并进入实用和装备阶段。美国F-22飞机装备了90年代研制成功的有源相控阵火控雷达APG-77，代表着机载火控雷达的发展方向。

进入21世纪，随着第五代战斗机的研发和服役，机载火控雷达进入到了有源相控阵雷达的时代，其典型代表是配装F-22战斗机的AN/APG-77有源相控阵火控雷达。随后世界各国大力发展机载有源相控阵火控雷达，除了配装第四代机的AN/APG-77以及AN/APG-81有源相控阵火控雷达外，还研发了大量配装第三代和第三代改进型战斗机的有源相控阵雷达，例如美国配装F-15E战斗机的AN/APG-82、配装F/A-18E/F战斗机的AN/APG-79以及欧洲配装"阵风"和"狂风"战斗机的RBE2有源相控阵雷达等。机载有源相控阵雷达成为了四代机和三代改进型战斗机的重要标志之一。

有源相控阵雷达天线阵面的每个天线单元中均含有源电路，发射/接收组件（T/R组件）是有源相控阵雷达的关键部件， 很大程度上决定其性能优劣。收发合一的T/R组件包括发射支路、接收支路及射频转换开关及移相器。每个T/R组件既有发射高功率放大器（HPA）、滤波器，限幅器，又有低噪声放大器（LNA）、衰减器及移相器、波束控制电路等。

参考资料：

相控阵雷达基本原理是利用大量个别控制的小型天线单元排列成天线阵面，每个天线单元都由独立的移相开关控制，通过控制各天线单元发射的相位，就能合成不同相位波束，用电的方式控制雷达波束的指向变化进行扫描的，这种方式称为电扫描。相控阵分为“被动无源式”（PESA）与“主动有源式”（AESA），有源相控阵雷达的每个辐射器都配装有一个发射/接收组件，每一个组件都能自己产生、接收电磁波，因此在频宽、信号处理和冗度设计上都比无源相控阵雷达具有较大的优势。

有源的含义是指辐射的功率在辐射组件内产生，相控阵天线孔径自身具有功率增益，同时实现发射与接收的一体化设计。有源相控阵列孔径的每一单元皆与T/R组件的通道对应，其馈电网络是为解决各天线单元接收到的信号能按一定的幅度与相位要求进行加权。波束控制器是有源相控阵雷达所特有的，它替代或减小了对雷达伺服驱动机械扫描的设计要求。有源相控阵雷达实现了自适应调整的技术基础，主要是靠天线波束扫描的灵活性、信号波形的捷变性能及数字波束形成技术。DBF技术将接收天线的波束形成与信号处理结合在一起，从而对时域和空域进行二维信号处理，使得有源相控阵雷达的工作方式更为灵活。

有源相控阵天线发射馈线多个输出段分别接入各T/R组件中功率放大器的输入端，T/R组件里接收电路的输出信号传送至接收馈线功率相加器的输入端，传送至数字式的行馈波束形成网络。有源子天线阵组合馈电接收系统是整个有源相控天线阵分为多个子阵，各子阵接收机的输出经多波束相加网络处理后，可得到N个接收波束，每个波束的输出分别连接到相应的波束通道信号处理器。各子阵接收机的输出为正交双通道，则输出为数字正交信号，保留了信号的幅度和相位信息。

相控阵分为“被动无源式”（PESA）与“主动有源式”（AESA），有源和无源相控阵雷达的天线阵相同，二者的主要区别在于发射/接收元素的多少。无源相控阵雷达仅有一个中央发射机和一个接收机，发射机产生的高频能量经计算机自动分配给天线阵的各个辐射器，目标反射信号经接收机统一放大，而有源相控阵雷达的每个辐射器都配装有一个发射/接收组件，每一个组件都能自己产生、接收电磁波，因此在频宽、信号处理和冗度设计上都比无源相控阵雷达具有较大的优势。

无源相控阵雷达的特点是采用电真空管中央发射机，具有快速搜索速率和自适应波束捷变扫描能力。典型产品有AN/SPY-1A和国家气象雷达试验床 (NWRT)等；有源相控阵雷达其特点是采用固态T/R组件，无中央发射机，具有较高灵敏度、高可靠性、高探测性能，典型产品有COBRA、AN/SPY-4和EQ-36等。

无源相控阵雷达在成本和散热上有优势，在辐射功率、抗干扰和多功能等方面存在一定的欠缺。有源相控阵雷达扩展了平台的侦测范围，丰富了应用功能，提升了平台在多种威胁环境下以低可观测性、高机动性、高灵活性和超视距攻防能力。

有源相控阵雷达的每个辐射器都配装有一个发射/接收组件，每一个组件都能自己产生、接收电磁波，因此在频宽、信号处理和冗度设计上都比无源相控阵雷达具有较大的优势。

有源相控阵雷达是每个辐射器都安装了发射和接收组件，整个雷达可以拥有成千上万个这样的辐射器；这种雷达的每个天线元件接收和发射信号都有单独的控制开关，当工作任务量不大的时候，可以只启动部分天线元件工作，从而降低雷达功耗。

有源相控阵雷达容易获得大的平均功率，功率孔径积大，作用距离远。有源相控阵雷达低功率电平的馈电系统一般采用价廉而精密的低功率数字移相器，组合馈电既轻又便宜。

有源相控阵雷达阵列部件（如T/R组件）大量采用单片微波集成电路器件，降低了微波元器件的耐功率需求，改善了阵面结构设计，缩小了雷达的体积，减轻了雷达的重量，有利于提高雷达的可靠性。

有源相控阵雷达便于实现数字波束形成及多个接收波束的自适应控制，有利于超高分辨技术及众多现代信号处理技术的实现，具有多种工作状态瞬时自动转换和自适应抗干扰的能力。

有源相控阵雷达瞬时带宽较宽，距离分辨率高，可进行识别目标，满足低截获概率准则、灵活易变的大占空比的发射波形，易于进行发射功率管理，增强电磁隐蔽性。可以实现共形相控阵天线所需的幅度、相位补偿，有利于实现“灵巧蒙皮”（Smart Skin）天线。

有源相控阵雷达的组件既能独立发射雷达波，也能接收回波信号，大幅提高了扫描速度。除了传统的搜索跟踪功能外，还具有更加强大的跟踪目标能力。

有源相控阵雷达拥有高数据率，能以时分方式实现同时多功能（多目标搜索、截获、跟踪及制导等）及计算机自动化工作，使雷达的反应时间非常短（波束扫描时间仅数微秒），可同时跟踪多批目标。大功率器件是雷达可靠性的薄弱环节，有源相控阵雷达改为小功率的固态组件，故障率很低。一般阵面50%的单元失效时雷达仍能正常工作，10%的单元失效时系统性能只是略有下降，平均故障时间\u003e10万小时。

发射/接收（T/R）组件在有源相控阵雷达中，是功能实现的重要器件，它是构成有源孔径的核心部件，也是发展有源相控阵技术的关键所在。发射/接收（T/R）组件中微波电路的性能在很大程度上决定了有源相控阵雷达的性能，发射/接收（T/R）组件结构在很大程度上决定了相控阵天线的集成方式。合理确定发射/接收（T/R）组件的组成和功能是有源相控阵雷达设计中的一个重要内容。

馈电网络在发射天线阵列中，从发射机至各天线单元间应有一个馈电网络进行功率分配。在接收天线阵列中，各天线单元至接收机间亦应有一个馈电网络进行功率叠加，馈电网络系统在有源相控阵列中占有至关重要的位置。有源相控阵列是由成千上万个相同的T/R组件组成的，其馈电网络的基本特点是极低功率电平的集中式强制馈电，因而固态发射机几乎是唯一的选择。就有源相控阵而言，初级馈电功率较大，常采用波导、同轴电缆甚至微带线组成一定级数的功率分配网络，子阵级则采用微带或同轴电缆将信号传送至每个天线单元，所以光纤馈电是一种较为理想的馈电方式。

有源相控阵雷达具有性能先进的阵列信号处理系统。阵列信号处理是利用不同的信号空间指向来区分有用信号和干扰信号的一种处理方式，通常称为空域滤波技术，是现代信号处理技术的一个重要组成部分。随着数字处理技术，尤其是超大规模集成电路的发展，使数字波束形成技术(DBF)及其相关的天线阵列处理技术能应用于有源相控阵雷达中。DBF具有改变波束形状的灵活性，即波束捷变性能。采用DBF能实现搜索波束与跟踪波束的快速转换、改变波束相交电平及扩展波束宽度，还可形成跟踪和差波束及余割平方波束。DBF易于实现幅度与相位的校正，这一特点在低/超低副瓣接收天线形成、共形阵天线幅相调整和波束控制中得到了广泛的应用。

数字信号处理数字信号处理系统具有可重复性、可控性及便于集成等优点。相控阵雷达将采用高处理性能、高可靠性、灵活的可扩展性和易于自适应控制的多芯片多模式雷达信号处理结构o有源相控阵雷达体制决定其发射波形是大时宽带宽信号。为实现搜索、跟踪、目标识另叭抗干扰、电子对抗（Electronic Counter Measure，ECM）、电子支援措施（Electronic Support Measure，ESM）等任务，必须在计算机的控制下，改变系统的不同参数以适应其任务的变化。由于此时雷达的控制参数很多，如波形、频率、脉冲重复周期及波束驻留时间等，再加上波束形成控制、多批目标的跟踪处理等，采用常规的计算机控制方式无法实现，这就提出了用于多功能相控阵雷达的计算机专家控制系统。该专家控制系统具有较高的智能及完善的操作系统、合理的语言结构和高速的外设管理机制，从而可根据雷达的瞬时使命合理地编排工作时间表，自适应地调度诸控制参数，使得雷达系统性能最优化，资源共享最充分。

随着有源相控阵雷达技术的日趋成熟，其作用距离远和灵活性高的优点，非常适合空中（地）监视任务，也有助于火控雷达发挥更大的效能。X波段的工作频率既可以提供对地目标的高分辨SAR图像，也能够提供对空中目标的高质量目标数据。有源相控阵雷达的波束电子扫描能力可以实现对多目标的高性能跟踪和瞄准，能够跟踪和应对多个空中威胁，同时雷达系统根据每个检测目标的威胁程度自动建立跟踪任务。有源相控阵雷达的输出功率是传统机械扫描雷达的3-4倍，作用距离更远，可以支持像中距空空导弹这样的中远距武器远距离攻击能力发挥到极致。而且有源相控阵雷达还可以在机载自卫武器作用距离内发现和跟踪巡航导弹这样突防的小目标，并在其达到目标前将其击落。

有源相控阵雷达空地SAR工作模式的分辨率比传统雷达提高了至少5倍，具备精确的全天候采用直接攻击弹药和联合远射武器这样的空射GPS辅助制导武器目标打击的能力。利用有源相控阵雷达的高功率、大带宽、高速率和高灵敏度等技术优势，可以开发其电子战和通信功能。美国已在多个主战飞机上装备了有源相控阵火控雷达，包括F-22战斗机使用的AN-APG-77和AN-APG-77（ V）1，F-35战斗机使用的AN/APG-81以及F-16E/F Block 60使用的AN/APG-80。

星载SAR雷达观测在民用遥感和对地观测以及军事侦察领域发挥了越来越重要的作用，特别是在地球生态研究、改善天气预报和自然灾害评估等方面，SAR雷达成像提供了大量有价值的观测数据。有源相控阵雷达由于具有故障弱化的特点，适合星载应用。同时采用有源相控阵的SAR雷达系统在观测范围和观测时间具有更大的灵活性，波束指向的灵活性使有源相控阵SAR雷达系统可以在扫描模式、条带模式以及聚束模式等不同的工作模式下运行。根据不同用途，工作频率通常为L、C、X频段。 2003年，欧洲航天局启用了C波段星载有源相控阵雷达。

20世纪90年代开始，现代电子技术的发展推动了航空武器系统的小型化，美国军方提出了有源电子扫描阵列导引头的概念，选择的频率为35GHz或94GHz，通过对大量T/Ｒ组件进行数字化幅相控制，实现快速、灵活的波束形成与扫描，完成了94GHz有源相控阵导引头方案设计与演示样机研制。采用有源相控阵技术的雷达导引头通过采用电子扫描替代机械扫描，取消了复杂的机电伺服系统，并且用空间功率合成取代了大功率的固态发射机或真空管放大器，等于将天线、伺服系统和收发系统集成在一起，大大减小了整个导引头的体积和质量。电子扫描可以实现快速搜索、跟踪高速运动目标，并可以进行多目标跟踪。通过自适应波束控制，可有效抑制各种支援式干扰，提高了抗干扰能力，馈线损耗减少，有效辐射功率得到很大提高，增加了作用距离。同时，少数单元失效对系统性能影响不大，可靠性大幅提高。

进入21世纪，美国首先将数字多功能相控阵雷达（MPAR）应用于气象监视网，以扩展气象监视的功能。然后，用MPAR取代正在逐渐老化的国家空中交通监视雷达。2019年，中国首次在民用机场应用C波段全数字有源相控阵天气雷达。该雷达扫描速度更快、探测精度及可靠性更高、探测能力更强，全面提高了地物杂波抑制能力、抗干扰能力和自动化探测能力，能更快、更准确的发现雷雨、大风、下击暴流、风切变等影响航空安全的危险天气，更加精细化的捕捉和分析危险天气的内部结构，为精准的航空预报服务提供探测依据。

参考资料：

军事需求的牵引和基础技术的进步不断推动相控阵雷达功能、性能、形态向更高层次演化。精确动态态势感知使相控阵雷达日益集多功能于一体，隐身目标、弹道导弹、高超目标使相控阵雷达从集中式走向分布式组网。随着材料和加工工艺的进步以及放大器功率的不断提高，相控阵雷达还将向高功率微波武器发展，实现探测感知和打击摧毁的一体化。

综合射频使用几个分布式宽带多功能孔径取代目前平台上为数众多的天线孔径，同时实现雷达、电子战与通信、导航、识别等多种射频功能，使电子系统的成本、重量、功耗、失效率显著下降，解决了舰载、机载平台上天线林立、遮挡、电磁干扰、雷达散射截面过大、维修困难、成本过高等问题。美国海军从1985年开始进行综合射频技术的研究，先后开展了先进综合孔径（Ad?vanced Synthetic Aperture，ASAP）、先进多功能射频系统/概念（Advanced Multifunctional RF Sys-tem/Conception，AMRFS/AMRFC）、综合上层建筑（InTop）等项目，并进行了平台测试，这些成果在双波段雷达中得以应用，DBR可代替原来舰上5~10部雷达的功能，使军舰上天线数量减少，提高了驱逐舰的隐身能力。

美国海军在1994年引入“协同作战能力”（Cooperative Engagement Capability，CEC）系统，通过编队内各舰船、预警机平台的传感器协同探测和复合跟踪，形成单一、实时、火控级的合成航迹，生成统一、精确的威胁态势图，并通过数据链在编队内所有平台共享，从而消除地球曲率对雷达探测距离的限制，扩展防空导弹的杀伤区远界。

雷达的开放式、模块化能够降低安装时间，方便维护和升级，可以根据性能指标和平台空间要求进行缩放，具有较大的灵活性。美国的地基三坐标远程雷达（3DELRR）、舰载AMDR、机载APG-81雷达都采用了这种可扩充的开放式、模块化结构，能够根据标准化的接口进行构造。

未来战争进攻手段的特点是快速、精确及隐蔽，并配合强大的电磁干扰，从而使对方的各种探测手段失效，无法实施有效的防御。在未来电子对抗日趋激烈的战场环境下，为有效地发挥相控阵雷达性能，增强抗干扰、电子反对抗（Electronic Counter Counter Measures，ECCM）能力不可缺少。由于有源相控阵雷达波束扫描速度快、扫描方式灵活多变，可自适应地对付各种电子干扰，因而在跟踪、测量远距离目标及电子对抗等领域具有特殊的作用。有源相控阵雷达适应威胁环境的能力，突出表现在其对反辐射导弹的快速反应能力及对多个远距离支援干扰（Stand-offJamming，SOJ）源的抑制能力。由于有源相控阵列中的T/R组件的宽带性能，有源相控阵雷达可兼用作电子侦察与电子干扰。

低可观测性或称“隐身”飞机给探测系统带来了挑战，要求有源相控阵雷达提高探测灵敏性。目标的雷达截面积降低一个数量级，要保持雷达原有的探测距离，雷达的性能必需提高4个数量级。隐身技术的应用亦不仅局限于飞机，在开发新一代的舰船及作战战车时，亦开始尝试使用隐身技术。此种应用的发展将促使探测系统亦必需相应地提高其反隐身的性能。舰船隐身除在外形上符合降低雷达截面积（RCS）的需求外，还需控制电磁波自身的发射，以避免敌方借助接收舰船发射的电磁波而探测到舰船；其中主动发射电磁波的雷达，对隐身需求而言是一种负面因素，故需采用以功率管理、编码扩展频谱、超低副瓣天线（\u003c-40dB）等低截获概率（LPI）技术，使敌方的电子支援措施（ESM）等电磁波截获、侦搜系统难以接收到信号，或难以从微弱的信号确认舰船的位置。此外，LPI技术亦有利于提高雷达对抗反辐射导弹的生存性。多传感器数据融合亦是雷达反隐身技术中的一项重要内容，它在反隐身技术中的意义在于借助数据融合建立起极为灵敏的多传感器系统，形成一种多频谱、多功能探测、识别与跟踪的性能。