用同一相控陣天線孔徑同時形成多個無損或接近無損的接收波束，是相控陣雷達的一個重要特點。綜合起來，多波束相控陣天線的優勢主要體現在以下幾個方面。

?單脈沖測角：形成和、差波束或實現比幅/比相的多個接收波束

?充分利用雷達發射波束內的能量

例如，美國AN/FPS-85空間目標預警和跟蹤雷達，其收、發天線分置，發射波束寬度(1.4°)大于接收波束寬度(0.8°)，相控陣天線形成圖示的9個接收波束。不僅能夠充分利用發射波束主瓣照射覆蓋區內的輻射信號能量．同時提供了幅度比較實現單脈沖兩維測角的條件。

?應用于兩坐標和三坐標雷達，提高雷達的搜索數據率和跟蹤數據率

?應用于原有兩坐標雷達的接收天線，使雷達具有測高功能，成為三坐標雷達，并可降低作為三坐標雷達的造價

?應用于分布式雷達與寬波束發射-高增益接收低截獲雷達．滿足寬監視空域覆蓋的要求

?多輻射源定位和多方向信號接收

?目標確認和丟失目標重照

雷達從發現目標到轉入跟蹤過程中必須對初發現目標進行確認，如用多個接收波束可縮短確認時間及提高確認結果的正確率。當目標在跟蹤過程中丟失后，必須在目標丟失區域附近進行局部搜索、重新發現目標。此時具有多個接收波束形成能力的相控陣天線有利于提高丟失目標重照的效率。

1)相控陣天線接收多波束形成

相控陣天線接收多波束形成可在射頻、中頻、視頻，甚至光學波段形成。目前，多數相控陣雷達接收多波束以射頻方法為主。當要形成的接收波束數目不大時，采用在低噪聲放大器(LNA)后接移相器的方法，通常適用于強制饋電方式(若為空間饋電，可參照拋物面天線多波束設計方法，用多個初級饋源喇叭實現)；當要形成的接收波束數目很大時，如要求覆蓋較大空域(例如±60°掃描范圍)，一般多采用Blass多波束形成法、Butler矩陣多波束形成法、龍伯透鏡法等。但考慮天線副瓣、信號帶寬增大等因素。上述方法在真正成功的相控陣雷達中尚未有報道，而較多的應用于電子偵察和電子干擾等系統中。多波束形成亦可在中頻實現(如Blass多波束形成法等)，英國早期一維相掃三坐標雷達Martello(圓堡)中即有應用。

數字波束形成(DBF)則在視頻形成，由于波束形成在計算機內完成，各天線單元需要的相位補償和幅度加權也在計算機內完成。因而具有很多優點，在相控陣雷達中應用漸增。DBF技術的主要特點是：

?可形成多個接收波束

?具有改變天線波束形狀的靈活性，即波束形狀捷變能力

例如，為了合理解決相控陣雷達在搜索和跟蹤兩種狀態對信號能量分配、數據率等的要求不同帶來的矛盾，在搜索狀態和跟蹤狀態可采用不同形狀的天線波束。DBF允許在一個重復周期內改變方向圖形狀(如由筆形波束變為余割平方波束)、波束寬度、多波束之間的相交電平和天線波束的副瓣結構等。

?實現接收天線低副瓣或超低副瓣的要求

?改善天線波束指向精度

?自適應波束形成

自適應零點控制(波束凹口的數目與指向)適用于雷達抗干擾、電子偵察等。空時自適應信號處理(STAP)在機載雷達中的應用是DBF技術的一個重要分支

?多信號源定向

?有利于形成共形相控陣天線

DBF技術應用于相控陣雷達必須解決以下問題：

?高精度信號相位/幅度采樣/檢測設備．這是實現相位、幅度補償的必要條件

?多通道接收機。中頻直接采樣

?穩定的本振信號功率分配網絡

?多波束形成算法及自適應算法

目前，最經濟的多波束形成算法是FFT，它的等效RF方案即是Butler矩陣。DBF技術廣泛應用目前還存在一些制約因素，其設備量較大、成本較高，同時難以在瞬時寬帶信號條件下使用。因此，對大型相控陣天線目前主要采用子陣級DBF。

2)相控陣天線發射多波束形成

相控陣發射天線多波束形成采用時間分割方法，即在一個重復周期內順序向不同空間方向發射脈沖,獲得多個發射波束，通過改變重復周期及發往不同方向的信號脈沖寬度，可以調節各個方向的跟蹤目標所需的發射能量和跟蹤數據率。

改變發射波束方向的轉換時間取決于波控的轉換時間。當采用基于DDS的數字T/R組件后，這一轉換時間將大大縮短，使實現發射多波束更為方便。

原文標題：相控陣雷達未來的發展趨勢之：多波束相控陣雷達

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審核編輯：湯梓紅