**大家還記得小學語文學的《蝙蝠和雷達》嗎？**說的是科學家從蝙蝠發出的超聲波辨別方向中得到啟發，最后研究出雷達。其實蝙蝠的超聲波研究和雷達的發明并沒有直接關系，但是要解釋相控陣雷達，我還是借用蝙蝠做個比喻：

普通雷達就像是一只蝙蝠對著天空發出超聲波，如果發現天上有物體就會反射回來；相控陣雷達就像是一只擁有蜻蜓復眼般的蝙蝠，對天空進行網狀式掃描，所有復眼都能發射超聲波。

只是蝙蝠發出來的是超聲波，而雷達發出來的是電磁波。電磁波與超聲波的區別就是，電磁波是一種物質，可以在空氣中傳播，也可以在真空環境中傳播；超聲波只是一種波動形式，需要借助某種介質才可以形成，真空環境中不能形成超聲波。

雷達的發明

我們從小學課文上看到蝙蝠與雷達的故事，大家就會覺得雷達是從蝙蝠身上得到的啟發，實際上這則故事只是發現了超聲波，而雷達的發明是在這個故事發生后的100多年后。

1793年，意大利科學家斯帕拉捷在晚上散步的時候，發現蝙蝠在夜空中飛來飛去非常靈活，也不會撞到樹上或者墻上。這個現象引起他的好奇，于是斯帕拉捷做了一個有趣的實驗：

他抓了幾只蝙蝠關在籠子里，先是把蝙蝠眼睛蒙起來試飛，發現“瞎眼”的蝙蝠飛起來一樣靈敏。他再把蝙蝠的鼻子堵起來，結果蝙蝠也沒有受到任何影響。接著斯帕拉捷把蝙蝠的耳朵堵住，這次蝙蝠就像是沒頭的蒼蠅，在夜空中胡亂飛行，一會撞到樹上，一會又撞到墻上。

斯帕拉捷的實驗證明了蝙蝠靠聽覺進行方向和障礙物的辨別，但是對于超聲波的研究和應用，一直到19世紀末，20世紀初才得到廣泛應用，超聲波被應用于醫療、工業、農業等領域，而且超聲波還可以用來清洗，我們去眼鏡店洗眼鏡用的就是超聲波。

雷達發射的是電磁波，這種物質于1887年被德國科學家赫茲證實，而且當時他也發現電磁波在傳播的過程中，遇到金屬物質會被反射回來，就像光照到鏡子一樣，但是當時的科學家并沒有想到利用這個原理進行空中偵察。

1897年夏天，俄國科學家波波夫在海上進行通信試驗，他發現兩艘船在通訊過程中，如果有第三艘船從中間駛過，通訊就會被中斷。當時波波夫將這一現象寫在工作日記中，并得出結論：障礙物會對電磁波的傳播產生影響。遺憾的是，波波夫也沒有利用電磁波這一特性進行更深層的研究。

一直到1934年，英國皇家無線電研究所所長沃特森·瓦特發現了電磁波反射的特性，當時英國正準備大力發展防空力量，為此英國空軍甚至找了一批聽覺靈敏的肓人利用耳朵搜尋敵機。瓦特認為，可以利用電磁波反射的原理進行空中偵察，只要發現敵機，電磁波就會反射回來，這樣比人耳搜尋要準確得多，范圍也更廣。

于是，瓦特的建議得到認可，英國空軍也因此獲得了一筆新裝備研發的撥款。1935年，瓦特和英國電機工程師研制出第一臺探測飛機的雷達。

所以從雷達發明的歷史可以看出，雷達與蝙蝠之間的聯系真的不大，超聲波的反射、光的反射、電磁波的反射，都是經過單獨的試驗被發現，三者之間沒有必然的聯系！

什么是相控陣雷達

從第一臺雷達發明以后，就被廣泛應用于軍事領域，這種雷達屬于機械式的，只能以固定的轉動方式對固定范圍進行掃描，如果遇到高速飛行器，比如高速戰斗機或者導彈，這種雷達的反應速度就跟不上了，于是相控陣雷達隨之產生。

相控陣雷達又叫電子掃描陣列雷達，是通過改變天線表面陣列所發出波束的合成方式，來改變波束掃描方向的雷達。相控陣雷達比傳統雷達掃描的效率和速度更快，對目標訊號測量的精確度也更高，舉個形象比喻就是，傳統雷達就像是一顆LED燈射向天空，相控陣雷達就像是一整塊裝滿LED燈的面板同時射向天空。

相控陣雷達分為有源和無源，無源相控陣雷達只有一個中央發射機和接收機，發射出來的高頻能量由計算機分配給天線陣列中的各個輻射器，優點是成本低，技術要求低，缺點就是發射和接收環節要是出了問題，整個雷達都不能使用。

有源相控陣雷達則是每個輻射器都安裝了發射和接收的組件，整個雷達可以擁有成千上萬個這樣的輻射器，就算其中有些輻射器壞了，也不會影響其他輻射器的正常運行，因為每個單元都是獨立的。優點是可以進行三坐標掃描（水平方向和垂直方向），缺點是造價高，技術要求高。

相控陣雷達的有源與無源，其實就像是音箱的有源與無源。有源音箱里面安裝了功放機，只要有聲音輸入就可以進行放大發音；無源音箱除了喇叭、分頻器，里面就是空的，需要經過功放機對每個音箱進行信號放大。

無源音箱的功放機壞了，所有音箱都不會響，有源音箱的功放機壞了， 只有相應的那對不會響，其他音箱不影響。

結語：

相控陣雷達比普通雷達需要更高的技術要求，首先需要有強大的電子技術作為基礎，其次就是要具備強大的計算機系統，因為相控陣雷達會同時收到很多信息，計算機需要對這些信息進行分辨識別和處理，這就需要有足夠強大的系統和精密的算法程序。

由于相控陣雷達需要整個工業體系的支持，因此并不是所有國家都有能力研制，目前這個領域還是美國領先，而中國隨著近幾十年的發展，在相控陣雷達方面也做得相當不錯，與美國之間的差距也在逐漸縮小。

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