何謂相控陣雷達?有源同無源有咩分別?

終於有人問呢個問題啦。由於呢個問題好複雜，所以要講好耐。

傳統既雷達天線係大家見慣既碟型機械式天線。佢既原理係用一個碟型，能收發無線電波訊號既天線作為搜索工具。當天線接收到由目標反射番黎既回波時，經過計算就知道目標既距離、速度及高度等數據。

不過傳統機械雷達有一個缺點，就係雷達波照射範圍通常都只限於天線前方左右各60度既一個扇形區域，係呢個範圍以外既目標係探測唔到既。如果要探測360度全景既目標，個雷達就要識轉，等雷達波照射範圍係唔同時間涵蓋到所有區域。呢個就係點解你睇舊式雷達既熒幕時有條光棒會轉下轉下，然後目標要等支光棒掃到目標既區域先係熒幕上出現一陣既原因，因為架雷達要轉到有關既區域先至可以發現目標。

本來機械雷達既問題唔大，但隨著科技既發展，機械雷達既發展已經去到一個無辦法突破既樽頸，無論轉速及體積等都已經好難再改善，令雷達既性能無辦法更上一層樓。

於是就有相控陣雷達既出現。呢種雷達既全名係相位陣列雷達(Phrased Array Radar)。佢既工作原理同普通機械雷達好唔同，原本機械雷達有一條天線，條天線做晒收同發雷達波兩件工具，即係話個雷達有一個發射機及一個訊號收集機。相控陣雷達同樣都係得一個發射機，但訊號收集嗰邊就變成一個陣列(Array)，每個陣列都有幾百至數千個不同既單元，每一個小單元都係一個訊號收集機，佢地拼埋一齊成位一整塊訊號收集陣列，即係話個雷達同時間有幾百至幾千個訊號收集機一齊工作，理論上性能係一個普通機械雷達既幾百至幾千倍。但咁多個訊號收集機點一齊做野﹖其實佢地唔係同時一齊收集訊號，每一個單元之間都有少少工作時間差，例如第一號單元比第二號單元快0.0001秒收到訊號，第二號又比第三號快0.0001秒，咁樣當第二號單元收緊訊號時，第一號單元已經收完訊號並將訊息傳番去比電腦分析，如此類推。就係呢個小小既時間差安排，令唔同單元唔會撞埋一齊做同一樣野，咁樣無論收集及處理訊號都會極有效率。我地計呢個少少既時間差做相位(Phrase)差，讀過高中物理既人都會知道唔同既波會因有唔同既相位差而令波係唔同時間到達同一地點。相控陣雷達既原理就好似唔同既波之間既相位差相似。只要你擺四塊各自覆蓋範圍有90度既訊號收集陣列係四周，咁你個雷達只要個發射機轉就可以隨時保持360度全景都可以監視目標，唔駛好似機械雷達咁要條天線轉到去先至見到目標。上述既相控陣雷達據我所知最早出現於1970年代既美國神盾級驅逐艦上，無論當年或現在佢既探測功能都技驚四座。有左呢款雷達，美國戰艦就可以隨時連續監視一大片海域，呢個就係所謂既區域性防空。

但上面既舊式相控陣雷達有一個問題，就係佢既發射機同訊號收集陣列係分開既，通常呢啲雷達既發射機得一個，如果壞左，咁無論個訊號收集陣列幾勁都無用，於是就人唔少人致力改良佢。後來日本仔唔知食左咩藥，竟然比佢搞店左呢個問題。日本仔既解決方法好簡單，佢憑著自己強大既電子工業實力，將上述訊號收集陣列入面既每一個單元做到唔止剩係收訊號，仲要每一個單元都做到發射訊號既工作。呢個科技就真係犀利啦，如果一塊陣列有一千個單元，而每一個都可以收發訊號，咁即係話係呢塊陣列既方向同時有一千個小雷達係度工作緊！如果你有四塊呢啲陣列，即係同時有四千個小雷達同你睇住四周圍既環境！情形有啲似昆蟲既複眼，複眼係由幾萬個小眼睛組成，佢地既訊號夾埋就變成一個影像。呢種新型雷達有一個好處，就係由於每個雷達仔都係獨立既，所以塊陣列就算比人打爛左一部份，其他部份都可以照做野，不過當然表現無咁好而已，但唔會死晒。仲有，塊陣列既唔同小雷達可以被分成唔同既組別做唔同既野，令佢既性能比舊式相控陣雷達強廿倍都唔只。舊式只有一個發射機既就叫做被動或無源相控陣雷達，意思係陣列入面既單元只識收唔識發。而日本仔既新發明叫做主動或有源相控陣雷達，意思就係啲單元收發都識做。

日本仔有時真係要讚下，因為佢啲電子野真係勁得好變態。以前既相控陣雷達唔單止只係無源式，而且礙於科技限制，個陣列或發射機都要好大，只可以裝係戰艦上。但日本仔第一次用主動相控陣雷達就竟然裝係佢自己研制既F-2戰機上面！F-2戰機個樣同F-16一樣，大家就唸到佢個鼻錐得幾細，但日本仔仍然擺到個咁勁既雷達入去，而且當時仲要係電腦未普及既1990年代，証明日本仔既微電子技術真係勁到無野好講。

小弟仲未講完，請睇意見個part。

2008-10-06 20:32:48 補充：
故事仲有下文。日本仔好早就有四隻神盾艦，不過個相控陣雷達同美國佬一樣係被動式，但都夠佢係東亞也文也武。幾年前中國海軍建造052C型驅逐艦，當大家知道呢款艦係用相控陣雷達時已經嚇死大家，因為無人估到大陸可以跨越得咁快，由無鬼用既167一下子就做到神盾艦。但後來經過多番查証，依家起碼小弟同平可夫相信170同171兩隻艦用既係主動相控陣雷達！如果屬實，咁中國就係世界上第一個國家使用主動相控陣雷達戰艦，仲唔止，大陸又突然建造多兩艘051C俄式神盾驅逐艦，令中國既相控陣雷達戰艦由2005年之前既一隻都無變成依家有四隻。

2008-10-06 20:37:49 補充：
由於日本既四大金剛係理論上比052C落後少少，搞到日本仔有得震無得瞓。因為日本係島國，佢大力令自己既海軍夠強大去壓制中國既陸軍優勢，但依家連最精銳既戰艦都落後於中國，而且呢個唔係數量上，而係質量上既劣勢。所以日本立刻急起直追，幾年內建造左175、176同近排剛下水仲未有名既177號戰艦，今次三隻艦都係用主動相控陣雷達，就連嗰隻直昇機母艦大隅號都係用呢個科技，令日本海軍既科技水平暫時同中國大致看齊。

2008-10-06 20:43:37 補充：
而美國就到依家都未有任何戰艦裝備主動相控陣雷達，原因當然係因為佢之前做被動式既神盾太多，無論改裝或重新建造都太嘥錢，再加上美國海軍無被敵國直接挑戰，所以佢都費事做咁多野。不過美國都知道佢既巡洋艦隊開始落後，所以幾年前將最早一批舊式神盾艦，由CG-47提康德羅加號至CG-51蓋茨號都退役黎保持戰力。

2008-10-06 20:49:26 補充：
仲有，中國唔止係驅逐艦使用主動相控陣雷達(英文係Active Electronically Scanned Radar，簡稱AESA)，傳聞連近年服役既空警-2000預警機都係用AESA。如果係就不得了，因為中國亦會成為全球第一個國家使用裝備AESA既預警機。

2008-10-06 20:53:43 補充：
不過，其他國家都唔係死既，尤其係美日。因應其他國家既威脅，兩國既戰機都已經全面將雷達改裝成AESA，傳聞日本既新F-15J既雷達仲有所謂既“燒穿”功能。即係話佢個雷達功率勁到可以燒壞敵人戰機既雷達，完全係一支雷達激光炮。但由於日本仔近年唔抵得中國軍事科技進步神速，好多野吹水成份唔少，所以以上既傳聞未必係真。但無論點都好，美日兩國既戰機將會因為換裝左AESA而令戰力大增，對中國構成非常嚴重既威脅。

美國戰艦不使用主動相控陣雷達，相信不會與改裝費用有關。估計是基於安全考慮，因主動相控陣容易被攻擊雷達飛彈鎖定，而且是位於戰艦致命位置。而被動相控陣雷達之發射機在桅桿頂，不容易擊中，亦不致命。

2008-10-08 04:16:44 補充：
其實問題重點是否主動相控陣雷達好用過被動相控陣雷達。個人所知，主動相控陣對分析目標較清晰，對近岸活動戰艦較有利，因能分析借海岸線背景而接近之敵人。所以日本及中國配主動相控陣雷達是很合理的。

相控陣最早出現在50年代，長灘號巡洋艦同企業號航母就有裝。
雷達一直都係美國領先，日本既神盾全部係美國技術，邊度輪到日本話事。