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。由此看见，利用二维相位扫描的有源相控阵雷达设备量和成本都相当可观。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列的各个辐射器，目标反射信号经接收机统一放大（这一点与普通雷达区别不大）。
下图是按行、列方式馈电的有源平面相控阵天线原理图，它是将平面相控阵天线分为多个列馈的典型例子。
按行、列方式馈电的有源平面相控阵天线原理图
下图列出了一种有源子天线阵组合馈电接收系统框图。
有源子天线阵组合馈电接收系统框图
下图给出了AN/FPS-115 “铺路爪”（PAVEPAWS）全固态大型有源相控阵雷达发射功率分配系统与子天线阵接收机系统的框图，整个雷达天线阵分为56个子天线阵，每个子天线阵内的功率分配网络及所有T/R 组件均相同，其中功率分配网络为1/32 功分器。虽然是陆基的大型有源相控阵雷达但其原理与舰载有源相控阵雷达是相通的。【据传，台湾装备的该型号雷达是无源相控阵体制的“猴版”，但未经证实。】
有源相控阵雷达发射功率分配系统与子天线阵接收机系统的框图
无源相控阵雷达在功率、效率、波束控制及可靠性等方面不如有源相控阵雷达。后者和前者相比，性能优势明显，因此被作为现代相控阵雷达一个重要研究方向，被用于各种战略、战术雷达，如制导、战场炮位侦查等。随着计算机技术、数模混合集成电路技术及微波移相技术的快速发展，有源相控阵技术具有多目标、远距离、高可靠性和高适应性等优势，正由雷达向通信电子、定位导航等多领域发展。在有源相控阵雷达与无源相控阵雷达之间做出选择，有多种出发点，其中要考虑的一个重要因素是进行功率比较，即在从阵列天线口面上辐射的RF功率相同的条件下，比较采用两种天线对发射机输出的总功率、相应要求的初级电源的总功率和在天线阵面上的热耗功率，以及为实现阵面冷却所要求的冷却系统的功率等。讨论这一问题的重要性还在于，由此可以得出对两种阵列天线及其组成部件的一些不容忽视的要求，这将有助于相控阵雷达有关分系统的设计人员更主动地改进设计和积累经验。从当前各国海军的舰载雷达发展趋势来看，有源相控阵雷达是发展趋向。
下面简要介绍几款“海军列强”装备的主流舰载相控阵雷达：
“阿帕”（ APAR）多功能有源相控阵雷达的正式编号为9600-M。该雷达是由荷兰、德国和加拿大三国联合研制，已经列装德国“萨克森”级多用途防空护卫舰（F-124）及荷兰“七省/普罗文森”级防空与指挥护卫舰（LCF）。“阿帕”多功能有源相控阵雷达每个天线的阵面(共四个固定阵面)的直径为1米，其上安装3200个收发组件，由于采用有源相控阵技术，只要收发组件数故障率不超过5％，对性能产生影响很小。还用于目标照射和导弹制导、传感器资料融合和情报功能管理。工作在X波段，覆盖方位360°、仰角70°的范围，探测距离为150公里，水平搜索的距离为75公里。其功能有地平线搜索、海面和空中搜索，能同时跟踪250个目标，同时控制32枚半主动导弹（其中16枚处于末端制导阶段），可以控制火炮对水面目标作战，具有对战术弹道导弹的防御能力。采用新的杂波滤波技术，提高对隐身高速掠海目标的探测能力；采用自适应波束控制，增强抗干扰能力；采用超分辨技术，具有目标识别能力。
“阿帕”（ APAR）多功能有源相控阵雷达的正式编号为9600-M
“七省”级首舰F-802“普罗文森”号主桅上的 “阿帕”（ APAR）多功能有源相控阵雷达
德国“萨克森”级多用途防空护卫舰（F-124）主桅上的 APAR多功能有源相控阵雷达
电波暗室内接受测试的 “阿帕”（ APAR）多功能有源相控阵雷达
“桑普森”（SAMPSON）有源相控阵雷达由英国宇航防务公司负责研发，是“多功能电子扫描雷达”（MESAR）的舰载版本，沿用了其“自适应”功能，可依工作环境进行自我调整以提高精确度。“桑普森”多功能雷达采用了双面旋转阵列天线，内置于碳纤维复合球形抗风雨雷达罩内，每个阵面包括大约2600个辐射单元（每个砷化镓收/发模块有4个通道）。该雷达能够提供监视、跟踪和导弹中程制导支持，已列装45型“勇敢”级防空驱逐舰。该雷达的技术层次与性能都十分优异，很多方面比肩甚至超越美国“宙斯盾”舰艇使用的AN/SPY-1A/B/D系列无源相控阵雷达。其最大侦测距离为250千米，可同时追踪500个目标，并同时接战12个目标。然而，“桑普森”顶尖的性能背后却是令人咋舌的高昂造价——虽然45型“勇敢”级防空驱逐舰的排水量虽比DDG-51“阿利·伯克”级少2000吨，防空导弹搭载量更只有后者的一半，但是总成本却比“阿利·伯克”级高出三至五成，“桑普森”雷达系统高昂的造价堪称主因之一。
45型防空驱逐舰电磁兼容试验台
“桑普森”有源相控阵雷达的双面旋转阵列天线内置于碳纤维复合球形抗风雨雷达罩内。
黄浦江畔拍摄的来访“勇敢”号主桅
日本海自“日向”级航母（16DDH）、“秋月”级通用驱逐舰（19DD）、“朝日”级导弹驱逐舰(25DD)的FCS-3及其改进型舰载有源相控阵雷达是继荷兰“阿帕”、英国“桑普森”后，世界上第三套舰载有源相控阵雷达。该雷达属于武器管制用主动相控阵雷达，采用4组固定式相控阵雷达天线，每组天线由一大一小两个天线构成，其中面积较大的八边形天线阵面直径约1.6米，每个阵面由1600个工作频率在C波段的收、发模块组成，其最大对空搜索距离达到200千米，可在强电子干扰环境下同时探测、跟踪300个空中和海上目标；天线组中面积较小的天线则是一种主动相控阵火控雷达，这个X波段照射阵面直接来源于日本F-2战斗机【该机是世界上最早列装机载有源相控阵雷达的战斗机】上面的J/APG-1有源相控阵雷达，工作在X波段，用于为“改进型海麻雀”(ESSM)和“标准-Ⅱ”舰空导弹提供末段半主动雷达制导所需要的照射波束，每面天线可同时为多枚导弹提供照射，因此一套FCS-3改能同时控制10枚以上舰空导弹拦截多个空中目标，具备强大的抗“饱和攻击”能力。“出云”级航母（22DH）上层结构设置四个有源相控阵雷达天线，称为OPS-50对空雷达系统，该雷达是是FCS-3A有源相控阵雷达的衍生型，只保留原本的主阵列，省略用来导控导弹的X波段照明阵列以及后端的零零式火控系统，主要担负对空搜索/监视以及航空管制；相较于FCS-3改，OPS-50经过进一步改良，最大搜索距离增加到360公里以上。
“日向”级航母（16DDH）舰岛上的FCS-3型舰载有源相控阵雷达
“日向”级航母（16DDH）舰岛上的FCS-3型舰载有源相控阵雷达
“日向”级航母（16DDH）舰岛上的FCS-3型舰载有源相控阵雷达
“秋月”级通用驱逐舰（19DD）上的FCS-3改进型有源相控阵雷达
“秋月”级通用驱逐舰（19DD）上的FCS-3改进型有源相控阵雷达
“秋月”级与“朝日”级的FCS-3改进型有源相控阵雷达两不同波段天线安装位置刚好相反
舾装中的“朝日”号，对FCS-3改进型有源相控阵雷达天线防护罩进行“安装保护”。
下水仪式上“朝日”号驱逐舰FCS-3改进型有源相控阵雷达X波段（下）和C波段天线。
“朝日”级(25DD)2号舰“不知火”号FCS-3改进型有源相控阵雷达天线舾装中……
“出云”级航母（22DH）舰岛上的OPS-50有源相控阵雷达
“出云”级航母（22DH）舰岛上的OPS-50有源相控阵雷达
意大利舰载SPY-790型（EMPAR）雷达，是在2000年由阿莱尼亚公司主导研发的新型主动相控阵雷达天线取代元本的被动相控阵天线系统，称为EMPAR MFRA多功能主动相控阵雷达（Multi Functional RadarActive）。使用C波段工作作，能同时执行监视、追踪、制导防空导弹等功能。该雷达配备于法、意两国的“地平线”级防空驱逐舰及意大利海军“加富尔”号(Conte de Cavour C-552）轻型航空母舰，目前总体订单量达40套。该雷达可引导“紫菀-15”和“紫菀-30”防空导弹拦截目标。天线长、宽各1.5米，有2160个收／发模块，转速60转／分，输出功率120千瓦。天线与垂直方向成30°倾斜，可覆盖90°横向方位角与120°俯仰角，对战机大小目标的最大搜索距离约150～180千米，对导弹大小目标的搜索距离为50～60千米，对掠海反舰导弹的搜索距离则为23千米，可同时侦测300个目标，追踪（即优先处理）其中750个目标，并同时导引24枚防空导弹接战12个最具威胁性的目标。 与采用四阵面固定式AN/SPY-1A/B/D系列无源相控阵雷达、APAR有源相控阵雷达等系统相比，EMPAR单阵面旋转式相控阵雷达的成本、重量与体积皆比它们低，但EMPAR雷达的目标更新速率也比它们差，面对以高速接近的目标时可能会有能力不足的情况。
SPY-790型（EMPAR）有源相控阵雷达陆上测试，此时未安装雷达天线防护罩。
法、意两国的“地平线”级防空驱逐舰上的SPY-790型（EMPAR）有源相控阵雷达
意大利“地平线”级防空驱逐舰上的SPY-790型（EMPAR）有源相控阵雷达（蓝色）
意大利“家富尔”号航母的SPY-790型（EMPAR）有源相控阵雷达（蓝圈）。
意大利“家富尔”号航母的SPY-790型（EMPAR）有源相控阵雷达。
意大利“家富尔”号航母的SPY-790型（EMPAR）有源相控阵雷达。
苏/俄海军的“火星-贸易风”型（Марс-Пассат）四面无源相控阵雷达系统（北约代号“望天”或“天空哨兵”/ Sky Watch）由平面阵列天线、发射机、信号处理机、6台数字式计算机、控制台以及辅助设备组成。相控阵天线由4块固定矩形平面阵列组成。每个天线阵面尺寸分别为5米x4米(1143.4型重型载机巡洋舰)和6米x5米(1143.5型重型载机巡洋舰)。其阵面尺寸比美国“宙斯盾”系统的AN/SPY-1A雷达(3.65米x3.65米)大。“火星-贸易风”相控阵雷达每个阵面有5100个独立的辐射单元，4个阵面共有20400个辐射单元。该雷达每个阵面的辐射单元数比美国的AN/SPY-1A无源相控阵雷达(每个阵面有4352个辐射单元)多近千个。改进型“火星-贸易风”利用电子扫描的灵活性、快速性和按时间分割或多波束的特点，可以实现边跟踪边搜索（TWS）方式，并且在计算机的控制下可以同时跟踪近400个目标，同时处理80～140个目标，因而该雷达具有对付多个目标饱和攻击的能力（原型的4阵面天线只能够同时跟踪80个目标）。该雷达列装于(苏/俄/印)的“巴库”/“戈尔什科夫元帅”/“维克拉马蒂亚”/“超日王”号航母(1143.4型)以及俄海军唯一的“库兹涅佐夫”号重型载机巡洋舰(1143.5型)，未建成的1143.7型“乌里扬诺夫斯克”号核动力重型载机巡洋舰也计划配备该雷达系统。该雷达能对3К95“Кинжал/匕首”舰对空导弹（北约代号SA-N-9，绰号“Gauntlet/长手套”）中短程舰空导弹进行中段制导，而末段制导则由“十字剑”火控雷达来实现。
“火星-贸易风”型（Марс-Пассат）四面无源相控阵雷达系统剖视模型
1143.4型载机巡洋舰上的“火星-贸易风”（Марс-Пассат）无源相控阵雷达
舰岛建造中的1143.5型重型载机巡洋舰，巨大孔洞是“火星-贸易风”雷达的安装基座。
1143.5型重型载机巡洋舰安装的“火星-贸易风”无源相控阵雷达
俄最新的22350型“戈尔什科夫”级导弹护卫舰采用一个先进的封闭式主桅杆，桅杆上部整合四面固定式相控阵雷达天线，是俄罗斯最新开发且正式列装的多功能防空有源相控阵雷达，四面5П-20К阵列天线组成的“涂金胶料”（Poliment）雷达系统，采用X波段操作，使用了俄罗斯“天脉星”科学生产联合体（НПП «Пульсар»）研制和生产的超高频收/发模块，最大探测距离200公里，能同时跟踪处理超过200个目标（另一数据是400个空中目标200个水面目标）。其相控阵雷达的雷达波束可能呈竖直扇形，对高低向目标较为敏感，而方位角方面的欠缺由四块阵面共同工作来弥补，因而具有较强的低空探测能力，主要用于对低空目标进行探测并引导防空导弹对16个空中目标进行拦截。
同框——已列装和舾装中的“涂金胶料”（Poliment）有源相控阵雷达
“涂金胶料”（Poliment）有源相控阵雷达系统采用四面5П-20К型X波段阵列天线
下面聊聊“吃瓜群众”最感兴趣的话题——美帝和天朝，一个是舰载相控阵雷达的“老祖宗”，另一个则是舰载有源相控阵雷达的“后起之秀”。一个一心想保持在该领域的传统技术优势地位，另一个则一门心思想要实现“弯道超车”……2016年7月7日，美国海军新型AN/SPY-6型有源相控阵雷达在太平洋反导试验靶场的首次反导演习中成功地搜索、发现并跟踪了弹道导弹靶弹。这是该雷达开始在太平洋反导试验靶场投入测试以来的首次实战化演习。该雷达的开发商雷神公司表示：装备这种雷达的“阿利·伯克Ⅲ”型驱逐舰雷达技术水平将赶上中国海军052C/D和055型驱逐舰的346/A/B系列舰载有源相控阵雷达。
“阿利·伯克Ⅲ”型驱逐舰预想图
电波暗室内接受测试的AN╱SPY-6(V)S波段有源相控阵(AESA)雷达
电波暗室内接受测试的AN╱SPY-6(V)S波段有源相控阵(AESA)雷达
下图为单面AN/SPY-6(V)S波段有源相控阵(AESA)雷达陆上测试样机。请注意其顶部的AN/SPY-9B双面阵列旋转式X波段无源相控阵(PESA)雷达，该雷达未来将与SPY-6配套使用。
AN/SPY-6(V)S波段有源相控阵(AESA)雷达陆上测试
有意思的是，DDG-1000“朱姆沃尔特”级驱逐舰原先宣称“高大上”的双波段有源相控阵雷达——AN/SPY-3中近程有源相控阵雷达和AN/SPY-4远程有源相控阵雷达目前依然部分处于缺装状态。双波段雷达的成本即使是财大气粗的美国海军也吃不消，出于控制成本超支的考虑已取消AN/SPY-4远程搜索雷达，只保留了X波段的AN/SPY-3有源相控阵雷达，导致这种史上最贵的天价驱逐舰也与双波段雷达无缘。而即将问世的“阿利·伯克Ⅲ”驱逐舰也取消了X波段的AMDR-X相控阵雷达。目前美国海军已确定配备双波段雷达的水面作战舰艇就只有“福特”级航母了，其在舰岛上安装了DBR双波段雷达系统，包括S波段的AN/SPY-4远程搜索雷达和X波段的AN/SPY-3多功能雷达。
出于控制成本超支的考虑，美海军已取消DDG-1000的AN/SPY-4远程搜索雷达。
舾装中的DDG-1000首舰“朱姆沃尔特”，乃“高大上”的双波段有源相控阵雷达呢？
美帝唯一装备双波段有源相控阵雷达的水面作战舰艇——CVN-78“福特”级
不可否认的是，美帝强大的技术优势是令人生畏的。即便是“老旧”的AN/SPY-1系列无源相控阵雷达，对空探测距离也超过500公里，在“纸面数据”上远超天朝新航母装备346B型有源相控阵雷达。至于“海之星”（346系列雷达）的具体性能，俺“不造”，“造”不能说，说也没人信，爱咋咋地……不过，天朝也有自身的技术发展优势条件——即所有设计、制造、集成均系由国家科工局主导，设计单位、央企、民企相互配合完成相关工作，不仅有年富力强的高效创新技术团队和“大国工匠”，更有“充分整合资源——集中力量办大事”的国体、政体制度优势。
052C型驱逐舰装备的346型有源相控阵雷达，天线防护罩下方是近距离辅助校准天线。
早期346雷达安装在“毕升”号试验舰上进行测试时的照片，可以清楚地看到底部的进风管和两侧粗大的回风管结构（052C型驱逐舰的这些管道都位于舰体内，不可见）。
在“毕升”舰进行测试到底部的346雷达，冷却系统进风管和回风管清晰可见。
052C型驱逐舰装备的346型有源相控阵雷达，天线防护罩下方是近距离辅助校准天线。
“辽宁”舰的346型有源相控阵雷达，天线防护罩下方近距离辅助校准天线开启状态。
“辽宁”舰的346型有源相控阵雷达
“辽宁”舰的346型有源相控阵雷达
346A有源相控阵雷达采用了更高效的液冷方式，由低温冷却液在封闭回路中循环，通过冷板带走电子设备所产生的热量。液冷系统体积小、效率高、能量损失少，也不再需要风冷系统庞大而易损的静压箱外罩了。
猜猜测试346A有源相控阵雷达的是哪艘试验舰？
052D型驱逐舰的346A型有源相控阵雷达，在天线防护罩下方是近距离辅助校准天线。
国产001A型航母装备的346A型有源相控阵雷达
装备双波段有源相控阵雷达的战舰，全世界都罕有，但在东亚就有四款——055型驱逐舰就是其一，而另三款则均系出自日本海自。
据传，这是055型驱逐舰的首张“官宣照”……军迷呼唤日本海的“御用摄影师”！
武汉舰载系统电磁试验场
武汉舰载系统电磁试验场
武汉舰载系统电磁试验场
外媒推测055型驱逐舰构造图
舰载雷达陆基测试
舰载雷达陆基测试
055型驱逐舰令天朝军迷“好像到达了巅峰……”感谢原创@alexztasar
055型驱逐舰双波段有源相控阵雷达布置示意图
综上所述，有源相控阵雷达与无源相控阵雷达相比，存在以下明显的优势：
1.由于有源相控阵雷达的发射机直接分布在阵面上，因此发射馈线损耗小，与无源相控阵雷达相比，减少4倍以上，则使雷达的探测距离明显增大。
2.由于有源相控阵雷达的天线阵面上的每一个单元相当于一部小发射机，只有当20%以上的收发组件失效后才会严重影响雷达性能。当仅有10%组件失效时，雷达的作用距离仅减少3%左右，影响甚小。相反，无源相控阵雷达是采用一部集中式发射机，当发射机出现故障时，会导致整部雷达不能工作。由此可见，有源比无源相控阵雷达的任务可靠性有较大提高。
3.有源相控阵雷达可发射灵活易变的大占空比发射波形，使其发射的脉冲功率大大降低，不易被敌方侦察机截获，具有良好的低截获概率性能。而无源相控阵雷达因受大功率发射管的制约，雷达工作占空比受到限制，使其发射的脉冲功率较大，易被敌方侦察和截获并受到干扰。
4.采用大量砷化镓微波集成电路的有源相控阵雷达，可明显减小雷达的体积、重量以及降低成本和提高可行性，更适于装舰。
5.有源相控阵雷达更有利于采用先进的数字波束形成技术，实现天线波束自适应控制，使其零点对准干扰方向，大大提高了抗干扰能力。
总之，有源相控阵雷达是集现代阵列理论、超大规模集成电路、高速计算机、先进固态器件及光电技术为一体的新技术产物，充分体现了现代化科学的发展水平，它具有多功能、远距离、高精度、高灵活性、高可靠性以及优良的抗干扰能力等鲜明特征，为舰载雷达的发展开辟了更高层的技术领域。
近些年，天朝在国内外的各类展会上爆发性的推出了十几款不同类型用途的相控阵雷达，而且以有源相控阵体制为主。“出口创汇才是硬道理……”，有了钱，PLA手头也就宽裕些。试想，PLA“五大兵种”列装的有源相控阵雷达实现“白菜化”，是一件多么令人“喜闻乐见”的事情。再说，天朝还看得上其它技术体制的雷达么？
閱讀更多 雅痞鄧棋元 的文章
