相控陣風廓線雷達是利用大氣湍流對電磁波的散射作用對大氣風場等物理量進行探測的遙感設備。相控陣風廓線雷達體制適用於各種高度的探測，成為目前普遍採用的技術體制。它在大氣科學研究、數值天氣預報、災害性天氣預測、航空安全保障等很多領域都起著非常重要的作用。
基本介紹
- 中文名：相控陣風廓線雷達
- 外文名：phased-array wind profile radar
- 實質：測風雷達
- 組成：相控陣天線、饋線系統、發射機
- 套用：大氣科學研究、數值天氣預報
- 特徵：輻射功率大
簡介,原理及構造,主要特點,套用,
簡介
風廓線雷達主要是利用大氣湍流對電磁波的散射作用對大氣風場等物理量進行探測的遙感設備。根據天線制式的不同，風廓線雷達可以分為兩大類：一類是採用相控陣天線的風廓線雷達；另一類是採用拋物面天線的風廓線雷達。相控陣風廓線雷達體制適用於各種高度的探測，成為目前普遍採用的技術體制。近年來，也出現了拋物面天線的風廓線雷達，但由於發射功率等技術條件的限制，拋物面天線風廓線雷達的探測高度僅限於邊界層。
原理及構造
相控陣風廓線雷達系統組成原理與一般的相控陣雷達大致相同。同樣由相控陣天線、饋線系統、發射機、接收機、頻率源、信號處理及監控分機等幾部分組成。一般認為，天饋、發射接收機和監控分機構成了相控陣風廓線雷達的硬體部分，信號處理器和數據處理構成了相控陣風廓線雷達的軟體部分。相控陣雷達的接收發射系統有集中式、子陣分散式和單元分散式三種。集中接收發射系統最為簡單，但其性能是三種方式中最差的天線單元分散式的接收發射系統性能最好，但是因為需要使用更多的發射接收組件組件，其設備成本最高。折中考慮設備造價和系統性能兩方面的因素，相控陣風廓線雷達一般選擇子陣分散式的收發系統。
主要特點
相控陣雷達與常規雷達相比,其主要特點如下：
（1）電掃描天線固定由於天線不需要機械驅動，尺寸可以做的很大，目前地面預警相控陣雷達的天線長達百米,寬達幾十米，因而提高了雷達威力，增加了雷達探測距離，不存在機械掃描誤差，角跟蹤和距離跟蹤精度高,天線可以做的很牢固，具有較好抗爆能力。
（2）波束理想靈活：天線陣列可同時形成多波束，各個波束又具有不同的功率、波束寬度、駐留時間、重複頻率和重複照射次數等,並且這些波束可以分別控制和統一控制。這樣,其中有些波束可用作一般搜尋，有的可作為重點搜尋，有些波束可用來跟蹤目標等。因而，大型相控陣雷達具有多功能和對付多目標的能力。此外，波束掃描不受機械慣量的限制，波束移動很快，可以在幾微妙內指向預定的方向，比一般的機械掃描要快萬倍，因此，對相控陣雷達來說，即使波束很窄，由於波束移動的很快，在不降低測量精度的條件下，可保持一定的數據率。更重要的是，相控陣雷達可以突破電波在空間傳輸所需時間的限制，從而具有較高的數據率。
（3）輻射功率大：由於相控陣雷達可採用與輻射單元一樣多的發射源，因此總發射功率可以大大提高，通常情況下，成千上萬個發射源合成的總功率可以達到十凡兆瓦至幾十兆瓦，加上大尺寸的天線，使得相控陣雷達能較方便的把探測飛彈頭的作用距離提高到十萬米以上。
（4）自適應能力強：電子計算機已成為相控陣雷達的“大腦”，它能根據變化多端的空情實時確定雷達的最佳工作方案，己滿足各種複雜要求。例如，它能記憶空中原有目標的批量及其所在軌道的參數，在發現新目標後，能夠同原有記憶對照及時加以識別，並按其需要分類加以處理監視、跟蹤和制導等。也就是說，相控陣雷達具有高度的自適應能力。
（5）可靠性高：由於天線陣列中的輻射單元很多，並聯工作的發射源和電路也很多，即使其中的部分組件損壞時，對雷達的性能影響也不大。例如,在工作中有的陣列元件損壞時，天線增益只不過降低，相當於拋物面天線中輻射器產生的孔面陰影一樣，對天線方向圖和方向係數的影響都不大。又如多部發射機工作時，部分發射機失效，也不會嚴重影響雷達工作，此外，由於大量的採用低功率發射組件，而且天線陣列不需要使用故障率較高的機械轉動裝置，可以有效地解決高頻饋電部分的高壓擊穿問題。這樣一來，相控陣雷達的可靠性就大大提高了。
（6）抗干擾性能好由於波束的形狀和掃描方式可以改變，脈衝重複頻率和寬度也可以改變，在一定範圍內工作頻率和調製方式也可以改變。顯然,這種方便的信號處理和靈活的控制便於綜合運用抗干擾技術。例如綜合運用單脈衝、脈衝壓縮、頻率分集、頻率捷變和旁瓣抑制等技術，既提高了測定目標的精度又提高了抗干擾性能。可以說，相控陣雷達是目前最具有抗干擾潛在性能的一種雷達體制。
（7）掃描範圍有限目前平面天線陣產生的波束通常在立體角。為了在半球空域內監視目標，往往需要採用到個平面陣。
（8）體積龐大，結構複雜洲際彈道飛彈預警系統的相控陣雷達通常有上萬部發射機和接收機，雷達高達十幾層樓房，占地面積萬平方米，由此可見體積龐大，結構複雜，因而其造價也相應的很高，維護費用也大，但與達到同樣性能的超遠程機械掃描雷達相比，後者造價更高，並且這些雷達彼此不易控制，難以協調工作。因此,相控陣雷達仍是優選的方案，得到了大力發展。
套用
相控陣風廓線雷達是一種特殊的測風雷達，它廣泛套用於大氣狀況的監測為環境影響評估提供污染氣象資料，提高了對雷暴、大風等災害性天氣的預報水平可以監測、預報森林火災的發生及蔓延為領航台制定節省燃料的航線為武器陣地、靶場、基地等場所提供所需的空中氣流數據等。
