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雷达的基本原理已经流传了近百年。赫兹研究无线电波的第一次试验可以追溯到19世纪80年代。雷达是英文Radar的音译，是Radio Detection And Ranging（无线电探测与测距）的首字母缩写。1935年，英国罗伯特·沃森-瓦特爵士取得了雷达专利。雷达可以向目标发射电磁（无线电频率）能量脉冲并能够接收反射回来的一部分能量波。雷达的这种 “回声”模式可以用来探测目标的距离、速度和运动方向。
现代机载多模式机械扫描雷达配置快速转动的天线，该天线安装在机械万向节或常平架上，雷达可以通过它们探测特定的区域。机械扫描雷达可以跟踪多个空中目标，并在不同目标之间进行切换，可能此时对准地面区域，彼时又会切回空中目标身上。当雷达天线两次搜索到目标时，精密的微机处理系统可以使火控系统评估出目标的踪迹位置。然而，机械扫描雷达有一个不可回避的问题：它们一次只能探测一处目标。
有源相控阵雷达系统的天线拥有成百上千个集群式多功能小型雷达。这些迷你雷达一般被称作发射/接收（T/R）组件，即有源相控阵雷达的“有源”部分。上一代电子扫描技术下的产品——无源相控阵雷达只有一个主发射机，发射机产生的能量束发散到天线上的不同组件。分离的能量束随时间而变化，因而频率灵敏度受限。无源相控阵雷达优于机械扫描雷达，但不如更灵活、功能更多的有源相控阵雷达。
有源相控阵雷达产生的灵敏雷达波束可以在目标之间进行近乎实时的切换。这些同步发射的雷达波束可以做到在追踪目标的同时，又能对空中和地面其他目标进行区域监控。这类雷达监控目标的时间也是可调节的，因此只要不是因任务变更而调整天线方位，雷达操作员可以搜索任务内的任何目标。有源相控阵雷达没有可移动部件，且装配大量小型发射/接收组件，所以即使单个或多个组件失效后仍能正常运转。
潜力
神奇的半导体材料砷化镓和氮化镓使有源相控阵雷达得以最终成形。尽管这些材料制作困难、造价昂贵，致使无法大批量生产品质稳定的产品，但它们的确是发挥此类雷达潜力的关键所在。
有源相控阵雷达的天线都是一块块嵌满发射/接收组件的平板。天线整体一般安装在紧靠机头舱壁的位置，这样可以直接向前探测。近年来，有源相控阵雷达天线大多设计成与水平成一定夹角，以降低敌机机头雷达探测波的反射率。现在，一些设计者试图将这种楔形天线与可转动底板或旋转斜盘连接起来。这种设计通过雷达天线调姿，可以在高偏离视轴角下实现探测覆盖范围的最大化。
2010年，澳大利亚皇家空军引进了第一架F/A-18F“超级大黄蜂”多功能战斗机，该机就配装有AN/APG型有源相控阵雷达。《简氏空基武器》就此采访了澳大利亚皇家空军上校史蒂夫·罗伯特森，询问有源相控阵雷达给澳大利亚皇家空军带来的影响。罗伯特森上校是澳大利亚皇家空军“超级大黄蜂”联队指挥官，非常清楚有源相控阵雷达所带来的巨大变化。他称，“我们不再简单谈雷达效果，而开始谈论传感器效果。有源相控阵雷达不仅仅是传感器设备的某一部分，现在它成为了最重要的部分。这种雷达能够胜任很多工作，可以大幅提聚能量，在提供非动态选项的同时处理其他工作，而机械扫描雷达通常做不到这些。因此，在武器系统操作员建立目标区域图像，为JDAM/JSOW武器精准制导作数据链接时，你可以同时探测空域威胁，这对机械扫描雷达来说是不可能的。”
他还称，“由于精度与能量输出性能的提升，雷达半径感知度得到大幅增强。就我们而言，有源相控阵雷达更像一个军力增幅器，因为在‘超级大黄蜂’的带领下，‘原版大黄蜂’的实力也得到增强”。
今日的有源相控阵雷达还不足以称其为超级武器，比如备受吹捧的电子作战能力。要将有源相控阵雷达变成电子干扰机甚或自身发展成射频武器，在当前技术条件下还不可能实现。有源相控阵雷达所谓大范围探测优势相比最好的机械扫描雷达也不是那么明显，并不足以打破两者现有均势。因此，现有的武器系统也无法利用这一范围优势。
罗伯特森上校指出，“现在我们还不具备电子战能力。拥有一台特高频频段雷达不代表我们就认为自己拥有了类似‘徘徊者’电子战飞机或电子战平台。AN/APG-79型雷达虽然不是全频谱系统，但我们可以发动攻击或‘迟滞’其他机载雷达的探测或‘攻击与辅助’能力。所以，它也不仅仅是单纯的电磁波发射机。如果看看它能达到的电磁波频段，你会发现它有一些非常重要的部件可以在特高频频段上对目标发起攻击”。但他表示，“这也不代表‘超级大黄蜂’是一架电子战飞机。更确切地说，‘超级大黄蜂’拥有通过传感器发动电子攻击的能力。这种传感器与其低可观测性和其集成的电子战元件一起，使它具备一定程度的穿透能力，因而可以发射电磁武器并防止被击中。有源相控阵雷达只是众多装备中的一种，并不能成为真正的杀手锏。”
有源相控阵雷达对空战的真正贡献在于鉴别和精确定位目标。有些所谓“摇摆不定”的目标可以迷惑和欺骗传统雷达。在64～96千米的常规空战范围内，有源相控阵雷达的精准跟踪可以阻止灵活、高速目标摆脱锁定，因此可以提高在传统超视距范围内成功接战的机率。装备有源相控阵雷达的战斗机在空对空作战中享有更大的自由度，与此同时还能保持对地面首要目标的监控。
在可预见的将来，有源相控阵技术将是“反隐形”的解决方案之一，并最终击败类似F-22制空战机、F-35联合攻击战斗机等现今低可观测性作战平台。联网的机载雷达与能量更充足、频谱更宽的地面雷达合作，将有能力同时在多频段对区域进行多方位、多角度扫描。除此之外，俄罗斯、东亚某大国和其他国家战机装配的红外和光学跟踪系统也特别值得一提。有源和无源传感器（有源相控阵技术、电子辅助措施和红外技术）汇聚数据能力也将成为一记攻破所谓“全方位隐身”口号的重锤。
尽管在总体操作性能上有大幅提升，但当代有源相控阵雷达与前代机械扫描雷达一样也受制于一些弱点，例如视界受限和扫描边际衰减等等。今日的有源相控阵雷达还只是窄波段设备，达不到超越雷达范畴的全波段发射能力。有源相控阵雷达要想真正进入电子战领域，成为一件高效干扰器，就必须采用新型制造材料和技术。一名当下正在研发该项技术的专家认为这种设想需要提供所谓“极大的频段宽度”，还要使能量输出增大到（10倍）支持有效电子战的水平。这种雷达目前还没有出现，但未来必将实现。
美国有源相控阵雷达
在美国，战斗机用有源相控阵雷达技术的应用范围正在不断扩大，不再局限于新型和下一代作战平台。美国不再精选少量海、空军的F/A-18E/F、F-22和F-35三种机型应用该雷达技术，现在已经出现F-15的改进机型项目，可预计的将来还将包括F-16战机。
诺斯罗普·格鲁曼公司目前拥有两项美国空军战斗机用有源相控阵雷达项目，一项是为F-22战斗机设计AN/APG-77型雷达，另一项是为F-35战斗机设计AN/APG-89型雷达。然而，这两个项目都没能顺利完成。AN/APG-77型雷达因F-22战斗机停产而停产。同时，F-35战斗机的前景似乎也不太可能带给洛克希德·马丁公司原先预计的4500架（装载同样数量的雷达）销量。诺斯罗普·格鲁曼公司要寄希望于洛克希德·马丁公司能够兑现其在F-35战斗机项目的承诺，它肯定很眼红雷声公司为Block2批次的F/A-18E/F“超级大黄蜂”战斗机和EA-18G“咆哮者”电子攻击机定制的AN/APG-79型雷达生产线。2011年5月，雷声公司又宣布获得了波音公司与美国海军多年期合同的子合同，将为“超级大黄蜂”再制造42台AN/APG-79型雷达，为最近2012财年新增的41架飞机补充采购计划提供支持。如此一来，现有的“超级大黄蜂”和“咆哮者”产量预计达到703架，其中560架是按照Block2批次标准装配有源相控阵雷达。2011年4月，波音公司交付了第500架“超级大黄蜂”战斗机，雷声公司还有余下另外约200台APG-79型雷达订单。有迹象表明，美国海军可能还要与其签订另一份 “超级大黄蜂”的多年采购合同，雷声公司因而是目前世界上占据有源相控阵雷达最大市场份额的公司。这一点也突显在其老式战机改进型市场上的强势地位。
有源相控阵雷达融进美国空军“老式”F-15战斗机群，始于雷声公司的AN/APG-63（V）2型雷达装配18架F-15C型战斗机，这批战机隶属于埃尔门多夫空军基地第3战斗机联队。这种雷达是在现有的AN/APG-63（V）1型雷达基础上加装一个新型天线，并在2000年交付使用。2005年，美国空军国民警卫队试图筹资为其老式F-15战斗机进行类似升级。雷声公司获得了美国空军和空军国民警卫队的合同，为他们制造6台试验性改进型AN/APG-63（V）3雷达进行评估。2007年，美国空军设法筹资为其整个F-15C/D型战斗机群装配AN/APG-63（V）3型雷达。第一架配备（V）3雷达的F-15C型战斗机于2010年10月交付使用。
波音公司目前的计划是，第一批先为27架美国空军和18架空军国民警卫队的F-15C/D型战斗机进行升级，而美国空军的整个项目将升级176架。此外，（V）3型雷达同样可以出口，新加坡已经为其F-15SG型战斗机配备了该型雷达。这种雷达也是其他拥有F-15战机国家的选项之一，比如韩国和沙特。
改装升级
F-15C的升级之风也吹到了美国空军F-15E“攻击鹰”。2008年10月，波音公司获得雷达现代化项目第一阶段合同，换装雷声公司的AN/APG-82型有源相控阵雷达。该型雷达以AN/APG-63（V）4为原型，于2011年1月首次试飞评估，目前的初始装配量是到2014年装配12架飞机。美国空军有约220架“攻击鹰”战斗机，加上F-15战斗机升级项目，总共可能达到400台新雷达订单，这还不包括F-16战斗机的广阔市场空间。
诺斯罗普·格鲁曼公司和雷声公司都已有各自成形的有源相控阵雷达技术，但都在为这一块升级市场而重新调整自己的技术。诺斯罗普·格鲁曼公司拥有可扩展灵敏波束雷达技术，雷声公司则有先进作战雷达技术。近期确定进口的国家或地区有韩国和新加坡，以及销售前景日益明朗的中国台湾地区。但与希腊的先期谈判由于该国陷入经济困境而无果而终。在F-16战斗机市场上，每家公司都宣称已占据有利位置。
诺斯罗普·格鲁曼公司制造的AN/APG-68型常规（机械扫描）雷达几乎装配了世界上所有的F-16战斗机。幸而有阿联酋的F-16Block60项目，功能强大的有源相控阵雷达（AN/APG-80）得以集成在该型F-16战机的火控系统中。然而在改进雷达方面，雷声公司已经接手所有美国项目。因为该公司具有更加优异的有源相控阵雷达生产线，并且与洛克希德·马丁公司达成了合作发展协议。
雷声公司称，Block50/52及早期批次的F-16战斗机雷达是其拥有的唯一可外销雷达。雷声公司F-16国际项目部主任拉里·塞利称，“在亚太市场，很多重要客户都希望充分利用他们此前对F-16的投资。不是每个国家都负担得起F-35战斗机。大多数当代战机还将继续驰骋20至30年。”
2010年1月，美国空军F-16战机在爱德华兹空军基地装备可扩展灵敏波束雷达进行飞行测试，而同样的飞机对雷声先进作战雷达飞行测试则是在2010年7月和8月进行。两种雷达都是基于F-16现有技术与物理接口设计，不需要对飞机进行改动，而且也适用于F-16现有的雷达电源和冷却系统以及驾驶舱接口。美国空军目前还没有升级F-16战机雷达为有源相控阵雷达的计划，但有迹象表明可能会在2012年后公布计划。雷声公司称，国际市场等不到这个时间，在之前其他国家一定会有相关项目发布。虽然有一种可能是用同样的有源相控阵雷达技术升级F/A-18“大黄蜂” 传统机型，但重点还是放在F-16战机的客户身上。因为按照拉里·塞利的观点，“F-16战机市场如此巨大，且就在眼前，那才是充满机会的地方。”
“阵风”引领欧洲市场
2010年，法国泰利斯公司宣布获得法国空军的正式合同，为“阵风”战机制造RBE2有源相控阵雷达。该战机原有的RBE2是无源相控阵雷达。第一台量产标准的RBE2有源相控阵雷达已于2010年8月交付，并于9月至12月进行了机载试飞。2011年2月，泰利斯公司宣称RBE2有源相控阵雷达已经在“阵风”战机上得到“验证”，而且“达索航空公司也确认该雷达的所有性能参数都符合法国国防采购局‘全景式’合同要求的技术规格”。这款新雷达还将装配法国2009年12月定购的60架第4批次“阵风”战机（“阵风”F3O-4T型标准）。法国空军战机（编号C137）将是第一架配装有源相控阵雷达的“阵风”战机，该雷达于2012年从生产线下线。这架飞机通过机载试飞评估后，法国空军有望在2013年达到一个飞行中队的初始作战能力。
法国泰利斯公司指出，RBE2型有源相控阵雷达拥有以下优点：增加兼容最新型远程导弹（泛欧公司的“流星”空空导弹）射程和辨别弱特征目标能力；发射/接受组件的高可靠性可降低用户成本（10年内无需维修有源阵元配件）；扩大波形灵敏度，从而可以在获得分辨率低于1米（泰利斯公司称为“分米级”）的合成孔径影像的同时增加雷达抗干扰能力。
为了生产REB2型有源相控阵雷达，泰利斯公司开发了一种他们称之为“云发射/接收组件”的新型雷达架构。这种云理念设计规定了雷达关键部件——例如发射/接收组件、处理器、电源和数据库的大小和位置，从而达到科技转化迅速的目的，包括转换更先进的材料。未来的全频段有源相控阵雷达要求诸如氮化镓和硅锗的新型材料。泰利斯公司称，这种要求将由于“云发射/接受组件”的设计而变得更加容易和低廉。
泰利斯公司为“阵风”战机的有源相控阵雷达项目规划了明确的蓝图。第一阶段升级将历时5至10年，在这段时间里常规多功能接收器将兼容更多传感器，中央处理能力得到提升。这将在战术层面上开启“阵风”战机的雷达和频谱电子战套件的功能整合。多频发射器/接收器系统已经开始使用有源相控阵技术。第二阶段升级预计为10至20年时间，期间将采用氮化镓和硅锗新型材料并在飞机周身接入共形天线阵，使其具有360°多功能有源和无源无线射频能力。
“台风”的相同选择
在泰利斯公司宣布后不久，欧洲战斗机联合体最终制定了期盼已久的计划，要为“台风”战机装配有源相控阵雷达。欧洲合作四国与欧洲战斗机联合体、欧洲雷达联合体签署了“意向性协议”，共同出资为欧洲合作国家以及出口飞机设计通用型雷达。欧洲雷达集团由英/意塞莱斯-伽利略公司、EADS集团德国公司和西班牙英德拉公司组成，是“台风”战机现有的“捕手”机械扫描雷达供应商。欧洲战机集团预计雷达样机在2013年装机试飞，并于2015年投入现役。
欧洲战斗机集团首席执行官恩佐·卡索里尼在宣布该意向性协议后称，该四国将会及早采取行动。这份协议于2010年5月底签署，投巨资在2011年3月之前完成为期9个月的项目。这是四国完全履诺或履约的第一步。
卡索里尼在被问到合作四国是否真会拿出开发新型雷达的资金时表示，“我们正在谈的不是为驾驶舱加装华丽点缀，而是飞机操作性能的基础问题，这是整个项目的基础……欧洲雷达公司已经开始着手这个项目，四国预计也将会尽早行动起来。”与此同时，欧洲雷达集团主席安德鲁·考德雷称，“我们知道研发项目耗资巨大，但我们也相信相关业界已经基于协议投入巨资。”
2011年3月，欧洲战机集团确认有源相控阵雷达研发工作正在进行，但没有透露政府投入资金的具体（必要）数额。该公司发言人称，“历时9个月的研发项目成功后，合作国家和业界将继续对有源相控阵雷达进行全方面开发。我们确信2015年新系统将会进入使用阶段。”
欧洲雷达集团的有源相控阵雷达称之为E-“捕手”（广域监视）雷达，它最主要的特征是其可旋转360°的常平架———某种“调姿仪”，这样它的天线可以转到很大的视轴偏离角度。“台风”战机配备的有源相控阵雷达将使用现有“捕手”雷达的一些部件，但会补充新式天线设计技术。欧洲雷达集团声称，这项新技术可以使其性能“超越目前的第一代雷达”。
英国研发有源相控阵雷达还有极具潜力的“备用计划”，一旦多国方案失败，这项计划将脱颖而出。该计划代号“光明蝰蛇”，是塞莱斯-伽利略公司于2010年年初提出的技术演示项目。英国计划在2013年前在2架演示机上试验这种新式雷达。该项目得到资助后，目前处于3年研发周期的中期。英国政府拟在该项目投资20亿英镑（合约32.3亿美元），生产商负责进一步投资。“简氏”认为，虽然“光明蝰蛇”还没有进行机载试飞，但其开发过程预计将影响四国的大型研发项目。塞莱斯-伽利略公司官员称，英国的技术演示项目符合英国国防部的特殊需求，但该项目也会与欧洲雷达集团项目整合出一个通用的解决方案。
2010年，一名英国皇家空军“台风”项目高级官员告诉“简氏”称，英国推进2015年获得有源相控阵雷达能力的同时，其他合作国家空有热情却不愿投资。塞莱斯-伽利略公司正在坐观“台风”有源相控阵雷达最终整合方案将以何种方式实施。如果合作四国能找出通用方案，那么将由欧洲雷达联合体完成雷达项目。如果英国要求加速为英国皇家空军开发单边项目，那么之前的意向性合同可能就对塞莱斯-伽利略公司没有任何意义。
“鹰狮”战斗机的选择
塞莱斯-伽利略公司手头上还有另外一个非常与众不同的战斗机有源相控阵雷达项目，为瑞典萨博公司新一代“鹰狮”战斗机配备“乌鸦”ES-05雷达（“乌鸦”ES1000型）。相关的雷达样机已经在“鹰狮”改进型上试飞，展示了空对空和空对地模式下的高性能表现，其中包括高清晰度搜索与救援影像呈现。
瑞典萨博公司起初试图与泰利斯公司合作开发配合新一代“鹰狮”战斗机的新型雷达，但合作的努力没有成功。因为两个本质上是竞争对手的公司之间很难形成真正的合作，最后塞莱斯-伽利略公司中标。塞莱斯-伽利略公司的鲍勃·马森告诉“简氏”，“泰利斯公司的雷达设计不符合瑞典空军，或者说不符合十年内出口市场的口味和规格。”当时为“鹰狮”战机选配的雷达叫Vixen 1000，后来才更名为“乌鸦”1000ES。塞莱斯-伽利略公司称，这个雷达项目的“时机很合适，而且技术目标也有望达到。该雷达系统有很多包括宽视距在内的独到特点，武器整合效果也令人印象深刻。”
世界上其他国家也有很多雷达专家和有源相控阵雷达发展技术，尤其是俄罗斯和以色列。然而，缺乏国内飞机项目制约了这些国家雷达制造商的发展规模。以色列航空集团埃尔塔系统公司研发了一款EL/M2052战斗机有源相控阵雷达。埃尔塔系统公司没有透露这款雷达特性、研发成果、测试或现状等情况，只是称该雷达“综合了数十年的实地检验以及以色列空军飞行员的实际操作反馈”。埃尔塔系统公司的常规机械扫描雷达EL/M2031多模态雷达应用于世界上很多国家的飞机升级项目，但EL/M2052的应用情况却不得而知。这款雷达本可能搭配新一代“鹰狮”战斗机竞标印度“中型多用途战斗机”项目。众所周知，印度一直志在获取以色列的雷达系统。然而，在印度“中型多用途战斗机”项目排除新一代“鹰狮”战斗机之前，美国迫使以色列将EL/M2052技术撤出了竞标行列。
俄罗斯新型有源相控阵雷达的主要平台是苏霍伊T-50（PAK-FA）新式战机。俄罗斯吉哈米洛夫仪器设计科学研究院正在为T-50战机研发有源相控阵雷达。这款尚未命名的雷达被认为是一种微波雷达，专为未来五代战机而设计制造，其大小适合T-50的天线罩并嵌装1500个发射/接受组件。这款雷达于2009年8月首次公开展示，但其研发状况却无人得知。T-50早期机型很可能配装米洛夫仪器设计科学研究院的“雪豹”-E无源相控阵雷达，该雷达也装配于苏-35S新型战斗机。
俄罗斯另一个主要雷达制造商费佐伦公司已经研制出其“甲虫”雷达系列的有源相控阵版本“甲虫”-MAE（见题图）。该雷达曾与米格-35一起参与竞标印度的“中型多用途战斗机”项目，另外它也可能装备印度海军航母搭载的米格-29K战斗机。米格-35最终退出了“中型多用途战斗机”项目的竞争。更重要的是，无论俄罗斯米洛夫仪器设计科学研究院，还是费佐伦公司，都无法令人相信其为有源相控阵雷达配制的发射/接收组件能够满足可持续性与可投资性的要求。
日本已经发现小批量生产有源相控阵雷达所带来的高昂代价。日本三菱公司早已为F-2战斗机研发了有源相控阵雷达，但其年产量很小，只配装了一定数量的F-2战斗机。由于无法出口F-2战机以及不能负担研发与生产的极高成本，三菱公司制造的这款雷达很可能是历史上造价最昂贵的雷达之一。
亚洲某大国是有源相控阵雷达俱乐部的新成员，可能正在为某战斗机研发新型有源相控阵雷达。该战机似乎是为加装电子天线阵而进行了重新设计。有照片显示该机上装配了一种平形天线，乍一看这种天线似乎是无源相控阵雷达，但至少这表明了某种分期发展项目。迟早有一天，该国会制造出成熟的有源相控阵雷达。
负责该国雷达发射/接收组件设备的俄罗斯与乌克兰专家皆称，相关组件质量与性能的标准很高。然而，一名熟悉这种新型雷达产品的雷达业界专家告诉“简氏”称，“我所知道的该国发射/接收组件成本似乎相当高，可能三倍于客户的承受能力。我认为，该国仍处在摸索阶段。我不知道他们的生产失败率是多少，但就像其他所有人一样，我猜测初期失败率很高。”
他还说，“另外，我怀疑该国掌握有源相控阵雷达‘后端’技术的能力。设备成功运转需要大批量处理能力。雷达的后端（处理器）与前段（天线）不可能像‘乐高’牌积木一样简单拼接起来就行。因此，如果他们制造出了天线，那么真正的问题是：‘他们能提供给飞行员怎样的影像？’具有制造天线技术的工业能力并不代表就具有生产功能齐全产品的能力。”
（编辑/一翔）