与依靠改变天线口径瞄准方向以改变波束指向的机械扫描雷达不同，相控阵雷达是一种电子扫描雷达，即由大量辐射器组成的相控阵天线的波束进行扫描时天线口径是不动的，而是通过数字电子技术改变各辐射器的相位，使波束指向在数十微秒内变换到天线搜索范围内的任意方向。相控阵雷达波束的电子式扫描，实质上是相控扫描，它具有机械扫描雷达无法实现的灵活性和数据率。一部相控阵雷达，可以完成多部不同功能的机械扫描雷达的任务。波束按方位和仰角两维相控扫描的相控阵雷达设备复杂而且成本很高；方位机械旋转扫描和仰角相控扫描的雷达比较简单一些，但仍不能完全克服机械扫描雷达的弱点。

20世纪40年代就有用机械方法改变辐射器之间相位差以实现波束扫描的雷达。较早的一种是利用机械旋转移相器，使波束在方位29°范围内每秒扫描10次，但波束扫描只能顺序进行，速度和灵活性与移动馈源进行扫描的方法相差无几。50年代后期，因机械扫描雷达不能满足洲际导弹防御的需要，人们开始研制现代相控阵雷达。1960年，试验性的分米波段相控阵雷达问世。1968年，美国高功率大型超高频相控阵雷达AN/FPS-85建成运行，其作用距离达6000～7000千米，它能检测、跟踪、识别地球轨道目标和弹道导弹。在战略防御方面，相控阵雷达比机械扫描雷达经济实用。60年代后期出现了收、发天线阵合而为一的相控阵雷达。70年代研制成功全固态组件的巨型预警相控阵雷达和瞬时带宽达200兆赫、可进行目标成像的导弹靶场测量相控阵雷达。80年代美国海军开始大量在其驱逐舰和巡洋舰上装备采用无源相控阵体制的AN/SPY-1“宙斯盾”雷达，用以应对日益增长的高速高空或高速低空和高载荷的新型战机和高速空/面及面/面战术导弹威胁。21世纪以来，有源相控阵体制雷达成了技术发展的主流，大批采用该技术的先进雷达系统被研制出来，典型装备包括AN/SPY-1“宙斯盾”雷达的替代型号AMDR雷达、美国正在研制的LRDR新型陆基反导预警雷达、用于空间目标监视的“太空篱笆”雷达系统以及E-2D新型预警机装备的APY-9雷达系统等。

从技术层面讲，相控阵雷达包括以下几种关键技术。

①数字波束形成（digital beam forming，DBF）技术。它已经被广泛应用于相控阵雷达系统。DBF将接收天线的波束形成与信号处理结合在一起，从而可对时域和空域进行两维信号处理，天线波束副瓣的自适应控制等皆可实现，结果使得有源相控阵雷达的自适应性工作方式更为灵活。

②收、发均采用数字波束形成技术。数字阵雷达可采用数字采样和数字处理器来形成波束。数字阵列雷达是一种全数字化相控阵雷达，它采取的是在数字域实现幅相加权（即数字波束形成）。数字阵雷达的核心组件为数字式发射机与接收机（transmitter and receiver，T/R）组件，采用全数字化的发射机和接收机技术，使其真正能实现发射波束形成与扫描的全数字化，有源相控阵雷达的性能主要取决于数字式T/R组件中微波电路的性能。

③广泛采用第三代宽禁带半导体器件技术。包括氮化镓和碳化硅器件等，可提高输出功率和功率密度，具备高工作频率、宽工作频带的特点，可适应高热、高辐射的工作环境，从而提升相控阵雷达的技术性能。

④软体化雷达技术。未来相控阵雷达可与软件化雷达技术结合，将系统的硬件与软件分离，通过软件的升级和重组，促进雷达智能化发展，确保雷达在复杂作战环境下性能的快速提升，提高作战效率。

⑤开放式架构。相控阵雷达可采用开放式架构，将商用现货技术应用于雷达，降低雷达造价，增强技术成熟度，减小研发风险，提高效费比。从装备平台来看，出现了车载和舰载的由相控阵雷达组成的对空防御系统以及机载多功能相控阵雷达、方位机械旋转及仰角相位扫描的三坐标雷达和陆基大型战略预警雷达等。相控阵雷达装备平台具备多样化的特点，具备很强的战场适应性。

相控阵雷达由各基本单元组成（图1），其特点是具有移相系统，并且计算机与各主要部分相连。

图1 相控阵雷达基本单元示意图

发射时，各辐射器辐射的信号到达目标时同相，信号同相叠加，波束的最大值指向目标方向；接收时各辐射器收到的信号同相合成。在直线阵（图2）中辐射器的间距为，在偏离法线角的方向，相邻辐射器间的电磁波行程差为，相位差为（为发射信号的波长）。欲使波束指向方向，各辐射器应设置延迟器或移相器，以抵消上述之行程差或相位差而使之同相。

图2 相控阵雷达原理示意图

波束的指向可以瞬时变换，可针对目标性质和分布控制波束扫描和停留时间，使时间和能量的利用率比机械扫描雷达大为提高，从而完成更多的任务。相控阵系统的反应速度快，适于对付多批快速机动的目标。

计算机为相控阵雷达的组成部分。它的用途是对技术性能（发射信号波形和能量、信号和数据处理参数、波束指向和扫描速度等）和工作方式（搜索、截获和跟踪等）进行程序化控制和自动化管理，并按目标环境自适应地选择工作方式和技术参数。一部相控阵雷达可同时完成多种功能，如对多目标搜索、跟踪、制导、再截获、杀伤效果鉴定和无源探测等。雷达功能的变换可通过改变软件来实现。

相控阵雷达可设计成每个辐射器有单独的接收和发射组件，系统可靠性较高，即使个别组件损坏基本上也不影响系统性能。此外，天线固定，容易对雷达结构进行加固，因而抗爆炸能力比天线转动的雷达更强。

但是，实际使用的平面天线阵的最大扫描角为±45°～±60°，当监视方位为360°时则需要3～4个天线阵。与机械扫描雷达相比，相控阵雷达的复杂性和成本都较高。

相控阵雷达系统从体制上可分为无源相控阵雷达和有源相控阵雷达。

①无源相控阵雷达。仅有一个中央发射机和一个接收机，发射机产生的高频能量经计算机自动分配给天线阵的各个辐射器，目标反射信号经接收机统一放大，具备快速搜索速率和自适应波束捷变扫描能力。典型的无源相控阵雷达系统包括AN/SPY-1A和国家气象雷达试验床（NWRT）等。

②有源相控阵雷达。无中央发射机，每个辐射器都配装有一个T/R组件，其辐射的功率在辐射组件内产生，这种设计在少量T/R组件损坏时也不会明显影响雷达性能指标，并可很方便地进行维修。雷达发射的信号可与接收目标回波及其特性相匹配，实现发射与接收的一体化设计，具备较高灵敏度、高可靠性和高探测性能等特点。波束控制器是有源相控阵雷达所特有的器件，它替代了机械扫描雷达中的伺服驱动分系统。有源相控阵天线的馈电网络是为解决各天线单元接收到的信号能按一定的幅度与相位要求进行加权这一问题，而使阵面上众多的天线单元与雷达发射机或接收机相连接的传输线系统，各天线单元所需的幅度与相位加权亦都是在馈电网络系统内实现的。有源相控阵雷达天线可充分利用相控阵天线的空间功率合成能力，获得雷达系统需要的总的发射信号功率，并可降低相控阵天线中馈线分系统的信号传输损耗，提高效率。典型的有源相控阵雷达系统包AN/SPY-4、AMDR、LRDR和“太空篱笆”雷达等。

相控阵雷达具有多功能、高数据率和多目标处理能力，可完成机械扫描雷达不能完成或需要多种机械扫描雷达才能完成的特殊军事任务。例如，监视远程弹道导弹和外空目标的预警雷达；对飞机、导弹进行搜索和跟踪，并对防空导弹制导的地-空防御系统；监视炮弹的弹道和落点，推算炮位的炮火监视雷达；导弹靶场测量多弹头和诱饵的测量雷达；飞机着陆系统的地面雷达；机载多功能（搜索、跟踪、地物回避、导航和测绘等）雷达；波束在方位上采用机械扫描以及在仰角上采用相控扫描的体制，主要用于航管和防空的三坐标引导雷达等。