自从1951年美国嘉年宇航公司卡尔·威利提出了划时代意义的合成孔径概念以后，这种合成孔径雷达技术就一日千里，得到了快速发展。世界上最早的机载侧视合成孔径雷达是由美国韦斯汀豪斯公司研制设计的、型号为AN／APQ-97合成孔径雷达雷达。进入20世纪70年代后，合成孔径雷达开始由机载向星载过渡。在太空中，合成孔径雷达被装备在人造卫星上，这样雷达的侦察范围就变得更大，也不容易受到各自自然和人为因素的干扰。
1978年6月美国发射了世界上第一颗“Seasat-A”海洋卫星，人们通过这颗海洋卫星第一次成功地从外空间对地球环境进行微波遥感实验。这颗卫星上装载有一个L波段合成孔径的雷达，雷达的探测距离和方位分辨率为25米×25米。“Seasat-A”海洋卫星的发射成功标志着航天微波遥感时代的开始，开创了用人造卫星运载雷达对地进行观测的新纪元。随后于1981年11月12日，美国成功发射了“哥伦比亚”号航天飞机，在航天飞机上面载有一种单波段(1波段)、单极化SIR-A型合成孔径雷达，它的距离和方位分辨率为40米×40米。这个合成孔径雷达的最着名的成就是在获取的撒哈拉沙漠的雷达图像上发现了埋藏在地下近千年的干枯的尼罗河古河道，显示了合成孔径雷达具有穿透地表的神奇能力。1984年10月5日美国又发射了“挑战者”号航天飞机，它装载的是SM-B型合成孔径雷达，属于“SIR-A”雷达的改进型，它的距离和方位分辨率为25米×(58～17)米。显然，它的方位分辨率是可以变化的。1988年12月2日，美国航天飞机“亚特兰蒂斯”号将“长曲棍球”新型军事侦察卫星送入预定的地球轨道。它是一颗载有合成孔径成像雷达的侦察卫星。该卫星的发射成功开了美国航天军事侦察的先河。这个卫星雷达的空间分辨率可达到0.9米。随着航天事业的飞速发展，合成孔径雷达技术已衍生为一项成熟的现代高科技技术。
第十一节“明日黑客”——相控阵雷达
在北约挥手在欧洲东扩的进程中，美国在东欧铺设的“铺路爪”相控阵雷达这一举动激起了俄罗斯的强烈反对。俄罗斯为什么要如此强烈地反对呢？这是因为这种相控阵雷达监控距离可达3000～5000千米左右，这样俄罗斯国土内在这个相控阵雷达下根本没有秘密可言。下面我们来了解一下什么是“相控阵雷达”。
1.什么是相控阵雷达？
相控阵雷达又称作相位阵列雷达，是一种通过改变雷达波相位来改变波束方向的雷达，因为它是以电子方式来控制波束的方向，而非传统的以机械转动天线面方式来控制天线方向，所以它又被称为电子扫描雷达。
相控阵是由许多辐射单元排成一个特殊的阵列形式构成的走向天线，各单元之间的辐射能量和相位是可以用特殊的电子方式进行控制的。典型的相控阵是利用电子计算机控制移相器改变天线孔径上的相位分布来实现波束在空间扫描，即电子扫描，简称电扫。相位控制可采用相位法、实时法、频率法和电子馈电开关法等方法。
在一维上排列若干辐射单元成为许多条线阵，在两维上排列若干辐射单元线条成为一个平面阵。这些辐射单元也可以排列在一些曲线上或曲面上，这种天线称为共形阵天线。共形阵天线可以彻底克服线阵和平面阵扫描角小的缺点，能以一部天线实现全空域电扫。通常的共形阵天线的形式有环形阵、圆面阵、圆锥面阵、圆柱面阵、半球面阵等。由此可见，相控阵雷达会因其天线的各种相控阵型而得名。
2.相控阵雷达的两大类别
相控阵雷达大体可分为两大类别，分别是有源/主动相控阵和无源/被动相控阵。所谓有源无源，是针对天线而言的。有源相控阵雷达又可称固定式相控阵，是在方位上和仰角上都采用电扫，天线阵是在地面上固定不动的。
它的“天线”是一种接收与发射电磁信号的装置，每一块“天线”都能自己产生探测目标的电磁波。无源相控阵雷达则是使用了统一的发射机与接收机，外加具有良好相位控制能力的相控阵天线而组成，这个相控阵天线本身不会产生雷达波。
有源相控阵雷达有更远的作用距离、更短的探测驻留时间，从而实现更高的数据率，更好的抗干扰的性能。因此，有源相控阵雷达是军用雷达的发展趋势和多功能雷达的发展方向之一。目前，只有美国与日本具有这种雷达技术，而其他国家还处在研究之中。法、德、英将合作开发利用相控阵雷达，瑞典打算研制出的相控阵用于升级他们的JAS-39“鹰狮”战斗机的雷达等。
3.相控阵雷达的天线
相控阵雷达有它独特的密集天线阵列，在传统雷达的一个天线面的面积上可以安装上千个相控阵天线。它的天线是由数以万计的小天线密密麻麻地排列组成的，一个小天线只有几厘米大或者更小，这些小天线按照一定的排列规则排成一列一列的，形成一个巨大的天线方阵，它的样子就像那个排列在向日葵花盘里的一粒粒葵花子。一套相控阵雷达有四到八面这样的天线方阵，它们分别安放在不同方向上，坚守岗位，各司其职，各管一方。
和传统雷达不同，相控阵雷达的天线是固定的，它不用像普通雷达那样一直转动，而是利用电磁波的干涉来改变探测方向的。天线方阵里的每个点上的小天线都能独立向四面八方发射和接收电磁波，相控阵雷达在工作以后，在它周围空间就会既有这个小天线发出的电磁波，也有那个小天线发出的电磁波，这些发出的电磁波必然会重叠在一起。在对目标扫描时，可以只选定其中一个小区块(数个天线单元)或数个小区块对单一目标或区域进行扫描，因此整个雷达就可在它所能探测的范围里同时对许多目标或区域进行扫描或追踪，具有多个普通雷达的功能。由于一个相控阵雷达可同时针对不同方向上的目标进行扫描或追踪，再加上它的扫描方式由电子控制而不是由机械转动，因此它的资料更新率大大提高。
先进的相控阵雷达与落后的机械扫描雷达相比，它的扫描更灵活、性能更加可靠、抗干扰能力更强，能快速适应瞬息万变的战场条件。机械扫描雷达常常受限于机械转动频率，它的资料更新周期显得很长，为秒或十秒级，而相控阵雷达雷达电子扫描周期就比较短了，为毫秒或微秒级。因而它更适于对付那些空中飞行的高机动目标。此外，相控阵雷达可以发射一种特殊的窄波束，因此它也可充当电子战天线来使用，对敌方的电子设施实施强有力的电子干扰。
多功能相控阵雷达已广泛用于军事领域里的各个方面，如：地面远程预警系统、机载和舰载防空系统、机载和舰载系统、炮位测量、靶场测量等领域都有它的身影。美国“爱国者”防空系统的“AN／MPQ-53”雷达、舰载“宙斯盾”指挥控制系统中的雷达、“B-1B”轰炸机上的APQ-164雷达、俄罗斯S-300防空武器系统的多功能雷达等都是典型的相控阵雷达。随着微电子技术和数字技术的发展日新月异，固体有源相控阵雷达已经在军事领域里和各个方面得到了广泛应用，成为新一代战场上不可或缺的战术防空、监视、火控雷达。
4.相控阵雷达的大脑——计算机
相控阵雷达有一个极其聪明的“大脑”-计算机。雷达系统中自带的计算机会按一定规律节奏协调各个天线发射的电磁波的相位。计算机又可以通过精确计算，让方阵上的无数小天线各自发出相位不同的电磁波，从而使照射到需要探测地方的电磁波相位一致，并且还能互相加强，不但使电磁波的传播距离更远，还可以使从目标反射回来的信号更加清晰完整，而让照射到其他地方的电磁波在相位完全相反，甚至是互相抵消而消失得无影无踪，避免产生干扰杂波。这样就不用再转动天线了，只要给电脑主机下达一道指令，就可以让电磁波照射到任何一个需要探测的区域，这就是神奇的相控阵技术。
与传统雷达相比，相控阵雷达扫描方式非常灵活，在以微秒计算的时间内就可以准确无误地扫描完一个周期。这样所有空中目标都将近似处于一种被连续监视的状态之中，所以相控阵雷达在理论上绝不存在雷达盲区。这就使它能腾出手来同时跟踪监测空间中更多的目标（传统雷达只能跟踪个位数的目标，而相控阵雷达则可以跟踪200～400个目标）。天线无须转动，这就让它不用顾忌转动惯性，可以拥有足够大的体积来安装大功率的发射器，使探测距离达到那足够远处（传统雷达探测距离只有200千米左右，而相控阵雷达可以达到500千米以上）。
相控阵雷达大量使用了集成电路，是高科技的结晶，而且制作天线的材料中还需要使用大量稀有金属，所以它的制造和维护成本是相当高的。我国从20世纪60年代就已经开展相控阵技术的研究，虽然和其他国家的雷达相比性能上还有些不足，但也已经在逐渐缩小和先进水平的差距。
5.相控阵雷达的特点
（1）能对付多个目标。相控阵雷达充分利用了科学家赋予它的电子扫描的灵活性、快速性和按时分割原理或多波束等特点，实现人们素来寻求的那种边搜索边跟踪工作方式，它与电子计算机相配合，能同时搜索、探测和跟踪不同方向和不同高度的多批目标，并能同时制导多枚导弹攻击多个空中目标。因此，它适用于现在战场上多目标、多方向、多层次空袭的作战环境，而这些都是传统雷达根本无法完成的任务。
（2）功能多，机动性强。相控阵雷达的天线阵上能够同时形成多个独立控制的波束，分别用以执行战术上需要的搜索、探测、识别、跟踪、照射目标和跟踪、制导导弹等多种任务。一部相控阵雷达能起到多部普通专用雷达的全部作用，而且远比它们能够同时对付的目标总数多得多。因此，这可大大减少武器系统的庞大而又笨重的设备，从而显着提高武器系统的作战机动能力。
（3）反应时间短，处理数据本事高。相控阵雷达根本不需要任何天线驱动系统，波束指向又能灵活变动，最重要的是它能实现无惯性快速扫描，从而大大缩短了对目标信号检测、录取、信息传递等程序所需的反应时间，具有任何其他雷达都无可比拟的数据率。
相控阵天线通常采用数字化工作方式，使雷达与数字计算机完美无瑕地结合起来，能大大提高自动化程度，简化了雷达操作程序，缩短了目标搜索、跟踪和发控准备等的反应时间，便于快速、准确地实施任务程序和数据处理，因而可以游刃有余地跟踪空中高速机动目标的能力。而传统雷达那种靠机械转动的搜索方式惯性极大，根本不容易对它进行灵活调整。
（4）抗干扰能力极强。相控阵雷达可以利用它独有的分布在天线孔径上的那些数目很多辐射单元综合形成一个非常高的功率，并能合理地管理雷达能量和控制主瓣增益，可以根据不同方向上的各种特殊需要分配出不同的发射能量，易于实现自动适应并抵抗各种电子干扰，有利于发现那些距离遥远的空中目标和雷达反射面极小的目标（如隐形飞机），还可提高抗反辐射导弹的能力。
（5）可靠性高。相控阵雷达的阵列组较多，且并联使用，即使一个天线阵列上有少量组件意外失效，它仍然能正常工作，突然完全失效的可能性最小。
6.相控阵雷达的缺点
当然，相控阵雷达也不是十全十美的设备，它也不少自身的缺点：（1）它的设备十分复杂、造价昂贵，典型的相控阵雷达比一般雷达的造价要高出好多倍。（2）相控阵雷达波束扫描范围也十分有限，最大扫描角为90o～120o。每当需要它进行全方位监视的时候，就需要配置3～4个天线阵面。（3）它可以对500千米外的目标进行监测跟踪，但是对于短程弹道导弹的袭击却无能为力，只好坐以待毙。
7.“乌鸦”的故事-相控阵雷达引领水面舰艇防空革命
进入21世纪以来，主动式多功能相控阵雷达在军事领域得到广泛应用，未来的舰载雷达也不例外地将普遍采用这种固定的相控阵雷达。为了最大限度地减少战舰的雷达反射截面和光学特征，达到很好的隐身的目的，未来水面舰艇将装备有特殊的封闭式综合传感器桅杆，彻底取代那种挂满各种鞭状、条状天线和各式彩旗的传统式桅杆，而将各种雷达、通信天线统统都设计成另一种平面式或球形阵列天线，组成一种全新的一体化的封闭式综合传感器桅杆。1997年，美国海军已经在他们的“阿瑟·雷德福”号导弹驱逐舰上加装了由2个倾斜10°的复合材料六锥体连接而成的封闭式综合传感器桅杆试制品。美国海军正在研制封闭式综合传感器桅杆，欧洲海军也正在研制这种新型的封闭综合传感器桅杆，欧洲人还将这种全新的桅杆起了个有意思的名字-“乌鸦窝”。
“乌鸦窝”是一种外形像金字塔形的封闭式桅杆，金字塔顶端为一个较小的圆球。“乌鸦窝”除了能够容纳相控阵雷达天线外，还可以容纳下各式各样的无线电通信、数据传输、电子对抗天线和红外、雷达、激光告警接收天线。而且同一种天线将由4个一组或3个一组地成群出现，能够360°全方向探测与接收，绝不留任何死角。各种雷达波束、通信数据都能在同一时间内迅速通过计算机自动处理后实时显示在指挥控制中心。
