相控阵天线的发展以相控阵雷达为基础，相控阵雷达是20世纪60年代发展起来的一种电扫描式雷达，改进了之前的机械扫描式雷达。

 

　　机械扫描式雷达是通过转动雷达天线实现波束扫描，电扫描式雷达则是通过控制天线阵元馈电方法灵活控制波束指向。

 

　　相控阵天线的波束图变化是通过计算机控制的，它的天线参数会随着波束扫描角的变化而变化，此外相控阵天线的结构参数也会影响天线的波束方向图形状，（阵元间距、阵元排列形式，馈电系统等参数）。

 

　　相控阵雷达现在应用可分为：有源、无源。

 

　　无源相控阵雷达的天线不能产生雷达波，它的多个阵元共同使用一个发射机、接收机。

 

　　有源相控阵雷达的每个天线阵元均采用独立的T/R模块，且每个组件都能发送和产生高频电磁能量。（在功率、效率、波束控制、测量精确度等方面有较大优势，并且重量轻于无源相控阵，但造价要明显高）

 

　　载体方式有多种，除地面建筑物，还可以应用在舰载、机载、星载等多个平台中，在推出和应用多功能有源相控阵雷达之后，也加强了国防、舰载、机载及星载预警系统等军用防卫能力，也在卫星通信、气象水文、地球勘探、生物医学等民用领域得到广泛使用。

 

　　相控阵雷达的作用，主要是通过相控阵天线体现的。它可以在设定的空域内获取目标信息，根据目标快速灵活的改变天线波束和指向的形状，能够对整个空间内的各频段电磁波进行发送和接收，这体现了相控阵天线的空域滤波功能，即可对多个目标实现搜索、跟踪、捕获、识别等任务的精确完成。

 

　　著名的相控阵雷达

 

　　“爱国者”地空导弹系统的制导雷达，工作系统由8个不同的平面阵列组成，由5161个天线单元组成，其工作波长为5cm，作用距离可达150km，波束覆盖范围±60°，仰角范围0°至90°，在搜索多个目标的状态下，同时跟踪这些目标，并且同时制导8枚导弹。

 

　　AN/FPS-115“铺路爪”雷达，它是由两个平面阵组成，用来探测弹道导弹，测试各个参数，如速度、位置、发射和着落点等，可以覆盖240°的方位角以及3°~85°的高低仰角，使得10平方米目标探测距离可达4800km。

 

　　2012年后，相控阵雷达信号处理频段已提高到射频来处理，这种拥有自适应波束控制能力雷达已经将许多技术结合起来应用，比如波束扫描、超低旁瓣、波束自适应置零等，这些技术可以有效的控制雷达的功能，提高雷达的抗干扰能力。

 

　　相对于相控阵雷达其观察到的目标是很多散点组成的图像。其中瞬时带宽大于频率10%为宽带雷达，大于25%为超宽带雷达，对于宽带相控阵雷达技术，一般采用线性调频波作为发射波形，在接收到目标的反射信号后，经过匹配滤波器压缩后，形成目标回波包含在各个散点上信号，提高了分辨率

 

　　能够进行电扫描的天线是相控阵天线的基础。机扫频率一般为每分钟几十次，但是尺寸和质量较大的天线对于机扫来说有很大的困难，而且会影响到数据处理能力和准确度。电扫天线不做机械运动。

 

　　相控阵天线

 

　　从结构上分为：线阵、面阵、圆形阵、共面阵；

 

　　从性能上分为：一般阵列、自适应阵、相控阵和信号处理阵列

 

　　相控阵天线通过功率分配给各阵元分配输入信号，再通过移相器控制各阵元馈电相位，通过天线阵列实时的改变波束指向和形状。

 

　　相控阵天线比较其它阵列天线的优点：

 

　　(1)大功率、高增益：相控阵天线一般有上万个天线阵元，具有较高增益；采用较多发射机能够解决使用单个高功率发射机时系统耐功率的问题，从而增加发射功率，能实现更远的作用距离。

 

　　(2)多波束、多功能：相控阵天线的波束具备高增益、高功率的性能，其波束可以分解为许多单波束，可对目标进行跟踪搜索，还有警戒、制导等功能。多功能雷达。

 

　　(3)数据率和精度高：相控阵天线具有高速数据处理能力，能够保证波束实现快速准确的扫描，同时又因为相控阵天线的波束较窄，对目标的识别精度更高。

 

　　(4)可靠性高：天线单元数目较多，即使部分单元产生故障，也可以正常工作。在实际工程中，单个天线的性能参数（增益、方向图、效率）不能满足要求，这时候就需要将多个单元天线按照一定的规则进行排列和激励，达到预期的天线性能要求，而将这些天线单元组成的整个天线系统称为——天线阵。

 

　　相控阵天线的主要参数：

 

　　阵元数目、阵元的结构形式、阵元空间分布、馈电方式、阵元的激励电流等。

 

　　相控阵天线最大的特点是：能够智能的实现大空域内的波束扫描，增益也较大，能够对观察范围内的目标进行准确跟踪、识别，并且能同时跟踪多个目标的动态，反馈信息，进行计算机的分析。

 

　　阵元的结构形式：阵列单元、孔径、馈电结构、功率分配（步骤：1.阵列孔径确定；2.把不同单元的功率进行合成形成馈电网络(该网络还能提供幅度加权、相位延迟以及自适应干扰置零等功能)；）换句话说，工程师首要任务就是确定阵列口径的尺寸。

 

　　（1）阵列孔径：如果不考虑成本，可选用波导或偶极子型单元阵子组阵。(阵列孔径的选择要兼容阵列结构、阵列工作频率范围、控制设备、阵列馈电类型等)阵列孔径应用可分为：“砖块”和“瓦片”两种结构。

 

　　砖块结构:通过单片集成电路技术，使用一定深度的多层瓦片结构的阵列以实现特殊功能，适用于低成本制造。

 

　　瓦片结构：同样适用单片集成电路技术，适用于微带贴片或微带偶极子天线作为天线单元，并通过微带传输线馈电。

 

　　（2）馈电结构：通过馈电网络来激励阵元复电流，从而控制波束指向和形状。馈电网络有多种馈电方式来满足相控阵天线对发射/接收机间能量分配的需要，包括：强迫馈电、阵列空间光学馈电、多波束阵列馈电。

 

　　强迫馈电：通过功分器、传输网络强迫传输、分配/合成电磁能量配合射频元器件共同控制目标馈电的完成。