全球及我国领域民用相控阵雷达概况
思瀚产业研究院 纳睿雷达    2023-11-25

相控阵雷达在 20 世纪 60 年代开始问世，当时的目的是为了实现对洲际导弹的预警。上世纪 80 年代，随着电子计算机、超大规模集成电路、固态功率器件、电子移相器等技术和产品的日趋成熟和成本的大幅度降低，以及数字波束形成、自适应技术、低旁瓣技术、智能化技术的不断发展，相控阵雷达得到了更进一步的应用，在已装备和正在研制的新一代中、远程防空导弹武器系统中大多采用多功能相控阵雷达，相控阵雷达已成为第三代中、远程防空导弹武器系统的一个重要标志。

经过近几十年的不断探索，不同用途的雷达逐渐开始采用相控阵技术。目前，军用雷达已经广泛地采用了相控阵技术，几乎所有的陆基、海基、空基和天基武器平台均装备了相控阵雷达产品，因此军事用途是相控阵雷达的主要应用领域。

由于在各种天气现象的快速识别中显示出了不可比拟的优势，相控阵雷达受到世界上大多数国家和包括世界气象组织在内的气象、水文和相关学科的国际组织的高度重视，目前在民用领域的应用已处在起步阶段。

1、全球领域民用相控阵雷达概况

全球领域民用相控阵雷达研究进展较快的主要国家为美国和日本：20 世纪 90 年代初，美国国家气象局（NWS）与美国国防部（DoD）和美国联邦航空管理局（FAA）合作，部署了 WSR-88D雷达，这是一种具有多普勒能力的机械扫描常规天气雷达，以满足美国主要气象监视需求。

大约在同一时间，美国联邦航空局部署了终端多普勒天气雷达（TDWR），为易受微爆和风切变影响的美国大型机场提供专门的危害航空安全的大气活动探测。通过从 1988年到 2000 年实施的气象现代化项目，美国已经完成了全国 165 部多普勒雷达的布点建设，覆盖美国大陆以及部分沿海海域和岛屿。此外，联邦航空管理局还

在全美 45个机场建成了专用于民航的高性能终端多普勒天气雷达。由于相控阵天气雷达相比于其他天气雷达或空管雷达在探测精度和快速反应能力方面具有较大的优势，美国正在开展研究部署通用相控阵的可行性，通过先进的相控阵雷达系统网络解决国家雷达基础设施的生命周期替代问题。

2002 年，美国强风暴实验室联合多家单位把一部宙斯盾舰船上的相控阵雷达（SPY-1A）改装成相控阵天气雷达（NWRT），并进行了外场探测试验，这是天气雷达历史上的第一部具有相控阵快速扫描的雷达，随着相控阵天气雷达（NWRT）外场试验展现出的精细化探测效果，相控阵技术逐渐走入天气雷达领域。2011 年，美国强风暴实验室的雷达研究与开发部门以“其在运用军事相控阵雷达技术以改善美国气象雷达能力方面的卓越科学和工程技术”被美国的商务部授予金奖章。

美国 2006 年开始启动资助多功能有源相控阵雷达研究计划（MPAR），主要任务是服务于国家安全、天气监测、空中交通管制等，其可同时监测气象目标和非气象目标，非气象目标的探测包括空中飞行器的跟踪、生物探测等，还可以探测飞机尾流等威胁飞行安全的大气环境。如果未来的雷达监测网采用这样一部多功能多任务的相控阵雷达替代多种单任务雷达（包括气象雷达、空管雷达和边境防御雷达等），可有效减少美国本土的雷达总数。

美国构想的多功能相控阵雷达工作图示

资料来源：美国强风暴实验室官网

2014 年开始，美国国家海洋和大气管理局（NOAA）和美国联邦航空管理局（FAA）共同资助“先进技术演示器”（ATD）的设计与研究，主要组件于2018 年 7 月安装在美国的国家气象雷达测试台设施上，是首款完全从头构建的专为气象雷达设计的全尺寸 S 波段双极化相控阵雷达。该雷达将用于气象研究，并帮助研究人员评估平面相控阵雷达的极化性能。

日本大坂大学和东芝公司等机构研制了 X 波段的相控阵天气雷达（PAWR），第一部安装在大阪大学，并于 2012 年 7 月开始进行场外试验。该雷达可以在 1分钟内对积雨云进行三维探测，通过该雷达的探测数据，证明了雷电活动和风暴结构之间的关系。

日本跨部门战略创新促进计划（SIP）成立的研究小组包括东芝公司等机构还开发了一台实用的多参数相控阵天气雷达（MP-PAWR），具有双极化功能，其具备了多参数和相控阵气象雷达的综合优势，可以更早、更准确地检测到暴雨迹象，并于 2017 年 12 月安装在日本的埼玉大学进行相关试验。

2、我国民用相控阵雷达行业发展现状

我国相控阵雷达发展起步较晚，近年来相控阵技术发展迅速，相控阵雷达在多个国防新型号装备中得到广泛运用。目前，我国相控阵雷达技术主要应用于军事、航天等军用领域，相控阵雷达高昂的制作成本限制了其进一步市场化的应用，民用相控阵雷达发展相对缓慢。

为了探索拥有自主知识产权的相控阵天气雷达系统，我国开展了相控阵技术在天气雷达领域的相关研究。同国外相比，我国的相控阵天气雷达研究相对较晚，在近些年的研究中已经取得了初步成果，并在积极地向应用化研究和业务化发展的方向推进。

近年来，随着相控阵雷达技术的进一步发展、成熟，在民用领域应用的例子越来越多，但总体而言，我国民用领域应用相控阵雷达还处于起步的阶段。