裝備數字陣列火控雷達的J20戰鬥機
早在上個世紀三十年代人們就研製出了機載雷達，但這些最初的機載雷達工作頻率比較低，只能達到米波。性能也比較差，不能滿足戰鬥機火力控制的要求，只能用於對空、對海大型目標的搜索和監視任務。四十年代初磁控管的發明，把雷達工作頻率從米波提高到了分米波，從而使雷達進入了微波時代。美國在上個世紀四十年代研製成功了APS-3/6/10/15等系列雷達，可以說是第一批真正意義上的機載火控雷達。1959年採用單脈衝測角技術的機載雷達開始服役，自此以後，單脈衝雷達成為機載火控雷達的首選。1963年美國F-4戰鬥機的AN/APG-59機載脈衝多普勒火控雷達批量生產，標誌這脈衝多普勒雷達形成裝備。1983年蘇聯米格31戰鬥機裝備了第一部無源相控陣雷達，從此機載火控雷達進入相控陣雷達時代。1997年9月，美國F22戰鬥機裝備的AN/APG-77有源相控陣雷達完成首次空中試驗，從此戰鬥機火控雷達從無源相控陣跨入有源相控陣時代。
今天，相控陣體制已經發展成為戰鬥機火控雷達最為重要的工作體制。相控陣雷達的發展經過四個階段也可以稱之為四代。第一代是被動相控陣雷達，也稱無源相控陣雷達。第二代是主動相控陣雷達也稱有源相控陣雷達，目前最新的第三代是數字陣列雷達，第四代是軟件定義雷達。
那麼各代相控陣雷達都各有什麼特點呢？作為相控陣雷達，其基本技術特點是：都有幾百乃至上千個天線，每個天線都可以通過移相器單獨調節波束的掃描方向，也可以用編組的方式組成波束對預定的空間進行掃描。第一代相控陣雷達為被動相控陣雷達，所有天線的信號都來自一個或少數的發射機。整個發射信號通過饋線系統分配給每個天線，再由每個天線發射出去。被動相控陣雷達也被稱為無源相控陣雷達，無源二字的由來，就是因為其天線內沒有對信號進行有源放大的器件。被動相控陣雷達的天線在整個信號的分配過程中射頻損耗大，能量損失比較多。而雷達的發射功率跟探測距離遠近有著密切關係，能量效率低，探測距離自然受影響。而集中式收發機的使用也帶來了系統可靠性低的問題，一旦發射機有問題，所有天線都無法正常工作。同時集中式收發機也限制了射頻帶寬擴展能力，影響了雷達擴展電子戰功能和數據鏈通訊功能。採用這種工作體制的相控陣雷達中，最著名的就是美國海軍的阿利伯克級導彈驅逐艦裝備的宙斯盾防空雷達AN/SPY-1。機載火控雷達中典型的有米格31的SEB-16雷達。
MIG31裝備的SBE-16無源相控陣火控雷達
第二代相控陣雷達為有源相控陣雷達，主要技術特點為，其天線不但集成了移相器也集成了功率放大器，通過信號的空間合成獲得大功率發射信號。在接收信號時也可以直接進行低噪聲放大，從而避免了射頻信號長距離傳輸帶來的損耗，可以大幅提高雷達系統的靈敏度。實現以上功能的組件集成在一起稱之為收發組件（T/R組件）。由於功率放大器件的前置，讓系統的能量利用效率大幅提高，從而大大提高了雷達的探測距離。而每個收發組件都可以單獨工作，少數組件的故障也不會影響其它組件，從而大大提高了雷達系統的工作可靠性。收發組件的採用讓有源相控陣雷達的信號調節具有了更大的自由度，可以同時實現脈衝和連續波工作方式，這樣就使得有源相控陣雷達同時具備了電子戰能力和數據鏈通訊能力。採用這種工作體制的典型雷達有F22的火控雷達AN/APG-77和F35的火控雷達AN/APG-81，以及AN/APG-79、AN/APG-82等型號。
F22戰鬥機裝備的AN/APG-77有源相控陣火控雷達
第三代相控陣雷達為數字陣列雷達。在有源相控陣雷達的基礎上，實現了波束髮射接收數字化並採用數字波束形成（DBF）的雷達被稱為數字陣列雷達。其關鍵技術有：基於直接頻率合成（DDS）的數字化T/R組件、基於DDC的多通道數字化接收技術、高速大容量數據傳輸技術、集成一體化收發通道設計技術、高性能軟件化信號處理機。其中最核心的是三項技術是：直接頻率合成、數字化接收、數字波束形成。實際上就是將主動有源相控陣雷達中還沒實現數字化的發射、接收、波束形成等部分完全數字化。相對於有源相控陣雷達，其優點為：擁有更大的瞬時動態範圍，可以大大提高對隱形飛機等低可探測性目標的探測能力。採用自適應波束形成，可以具備更強的抗干擾能力，可以將某個方向上的接收信號調節為零。也就是說可以不接受某個特定方向的信號，可以用這種方式對抗某些種類的電子干擾。更大的瞬時信號帶寬，可以實現更優的低截獲和抗干擾能力，所謂低截獲就是指在探測對方時更不容易被對方發現。可以實現超低副瓣，這個也有助於實現低截獲。採用空時自適應技術，可以改善雷達的雜波和干擾抑制能力，提高對地面慢速目標的檢測能力。接收時多波束形成，可以在不降低探測性能的條件下提高搜索速度，具備丟失目標時快速重新截獲的能力。系統任務可靠性高，維修性好。採用數字陣列技術的機載雷達主要有我國的空警500預警機和J20戰鬥機的火控雷達。
空警500預警機是世界上第一個裝備數字陣列雷達的預警機
第四代相控陣雷達是軟件定義雷達，是在數字化雷達的技術基礎上，進一步實現標準化、模塊化、數字化。注重軟件和硬件的解耦，從而可以通過軟件定義的方式快速開發雷達系統，以實現靈活配置資源、功能擴展和性能提升。目前，世界各雷達技術強國都在研究軟件定義雷達，但都沒有進入實用化階段。因為雷達的軟件化需要更強大的DSP芯片和CPU，這方面的內容我們在以後的節目中單獨討論。
當前相控陣雷達技術的發展處於數字列陣雷達到軟件定義雷達之間的過渡階段。世界各國戰鬥機裝備的火控雷達也處於不同的階段。數字陣列雷達技術上最先進，只有極少數國家投入現役，發達國家的主力戰機已普遍裝備主動有源相控陣雷達，但仍有大量脈衝多普勒雷達在役。其它國家仍然以脈衝多普勒雷達為主。
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