高功率放大器

有源相控陣天線的每一個天線單元通道上均有一個高功率放大器、低噪聲放大器或 T/R 組件。與無源相控陣天線相比，有源相控陣天線具有以下特點(diǎn)：

（1）由于天線陣元后面直接連接功率源，故雷達(dá)的性能不受饋源和移相器損耗的影響：T/R 組件中的 LNA 由接收機(jī)的噪聲系數(shù)所決定。

（2）降低饋線系統(tǒng)承受高功率的要求。降低相控陣天線中饋線網(wǎng)絡(luò)即信號功率相加網(wǎng)絡(luò)接收時的損耗。

（3）每個陣元通道上均有一個 T/R 組 件，重復(fù)性、可靠性、一致性好，即使有少量的 T/R 組件損壞，也不會明顯影響性能指標(biāo)，而且很能方便地實(shí)現(xiàn)在線維修。

（4）易于實(shí)現(xiàn)共形相控陣天線。

（5）有利于采用 MMIC 和 HMIC，可提高天線的寬帶性能，實(shí)現(xiàn)頻譜共享的多功能天線陣列，為綜合化、標(biāo)準(zhǔn)化電子信息系統(tǒng)（包括雷達(dá)、通信和 ESM 等）的實(shí)現(xiàn)提供條件。

（6）有利于與微電子、光電子、光纖通信技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)高密度集成的光控相控陣天線及天線系統(tǒng)。雖然有源相控陣天線優(yōu)勢眾多，但在相控陣?yán)走_(dá)使用中是否被采納，要結(jié)合實(shí)際需求，首先要著重分析雷達(dá)任務(wù)，其次應(yīng)分析采用有源相控陣天線的代價，考慮技術(shù)風(fēng)險、雷達(dá)設(shè)計(jì)周期及生產(chǎn)成本的影響，這樣才能做到最佳匹配。

有源相控陣?yán)走_(dá)天線陣面的每個天線單元中均含有源電路，發(fā)射/接收組件（T/R 組件）是有源相控陣?yán)走_(dá)的關(guān)鍵部件，很大程度上決定其性能優(yōu)劣。收發(fā)合一的 T/R 組件包括發(fā)射支路、接收支路及射頻轉(zhuǎn)換開關(guān)及移相器。每個 T/R 組件既有發(fā)射高功率放大器（HPA）、濾波器，限幅器，又有低噪聲放大器（LNA）、衰減器及移相器、波束控制電路等。由此看見，利用二維相位掃描的有源相控陣?yán)走_(dá)設(shè)備量和成本都相當(dāng)可觀。盡管如此，最先研制成功并投入應(yīng)用的相控陣?yán)走_(dá)就是有源相控陣?yán)走_(dá)，例如 20 世紀(jì) 60 年代末美國研制的的大型相控陣?yán)走_(dá) AN/FPS-85。該相控陣?yán)走_(dá)作用距離數(shù)千公里，天線尺寸 26.9×26.9m²，發(fā) 射產(chǎn)生 1.4°×1.4°針狀波束，接收產(chǎn)生 0.8°×0.8°筆狀波束，被用于空間目標(biāo)監(jiān)視、跟蹤及識別，可做導(dǎo)彈預(yù)警、測軌和編目衛(wèi)星。采用收發(fā)陣面分離的二維相位掃描相控陣平面天線，其發(fā)射天線陣中含有五千多個天線單元，發(fā)射機(jī)采用四極管等電真空器件，每個發(fā)射機(jī)峰值功率高達(dá) 6kW，平均功率約80W。采用有源相控陣天線模式，利用空間功率合成方式，實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)總輸出峰值功率 32MW、平均功率 400kW的要求。在各種戰(zhàn)術(shù)雷達(dá)中，用于衛(wèi)星測控和彈道導(dǎo)彈等超遠(yuǎn)程探測戰(zhàn)略目標(biāo)的相控陣?yán)走_(dá)問世最早，而有源相控陣?yán)走_(dá)的出現(xiàn)相對較晚。

有源相控陣?yán)走_(dá)大部分是三坐標(biāo)雷達(dá)，即方位（水平方向）機(jī)械掃描、仰角（垂直方向）電掃描的一維相位掃描雷達(dá)，以此獲取目標(biāo)的距離、方向和高度信息。為了提高雷達(dá)性能，二維相位掃描的三坐標(biāo)雷達(dá)采用了固態(tài)有源相控陣?yán)走_(dá)天線。這類雷達(dá)在水平和垂直方向上均進(jìn)行相位掃描，同時天線陣列還可進(jìn)行機(jī)械轉(zhuǎn)動，這樣不但克服了平面相控陣?yán)走_(dá)天線觀察空域有限（如限制在±60°范圍內(nèi)）的缺點(diǎn)，而且大幅提高了雷達(dá)數(shù)據(jù)率，改善了對多目標(biāo)的跟蹤性能。當(dāng)今國內(nèi)外研制的艦載雷達(dá)、機(jī)載雷達(dá)、彈道導(dǎo)彈防御雷達(dá)以及星載雷達(dá)均采用有源相控陣?yán)走_(dá)天線。