2021年雷達(dá)行業(yè)細(xì)分應(yīng)用領(lǐng)域市場規(guī)模發(fā)展趨勢預(yù)測及供需格局可行性分析

?

（1）雷達(dá)產(chǎn)品分類：雷達(dá)的電磁波有一定的穿透能力，具有全天候、全天時的特點(diǎn)，且發(fā)射功率大、探測距離遠(yuǎn)、測量精度較高、可自動搜索并跟蹤目標(biāo)，這些優(yōu)勢使它能在許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

1）按應(yīng)用領(lǐng)域分類：按照用途，雷達(dá)可以分成軍用、民用兩類。雷達(dá)早期發(fā)展主要來自軍事需求。隨著雷達(dá)性能的提高及雷達(dá)基礎(chǔ)科學(xué)的發(fā)展，特別是高功率發(fā)射器件、計(jì)算機(jī)與高速信號處理技術(shù)的快速進(jìn)步，雷達(dá)在國民經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大，各種高性能的民用雷達(dá)獲得了較快的發(fā)展。

①軍用雷達(dá)：軍用雷達(dá)是獲取陸海空天戰(zhàn)場全天候、全范圍戰(zhàn)術(shù)情報(bào)最主要的手段，是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程打擊、精確打擊的必要手段，在國防軍事領(lǐng)域具有極其重要的戰(zhàn)略地位，廣泛應(yīng)用于警戒、引導(dǎo)、武器控制、偵查和航行保障等領(lǐng)域。

②民用雷達(dá)：隨著雷達(dá)技術(shù)的不斷提高，雷達(dá)在民用領(lǐng)域的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，覆蓋自然災(zāi)害預(yù)防、飛機(jī)導(dǎo)航、氣象保障和氣象研究等眾多領(lǐng)域，在氣象、水利、空管等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，應(yīng)用方向不斷趨于細(xì)分化和精準(zhǔn)化。

2）按天線掃描方式分類：按天線掃描方式劃分，雷達(dá)產(chǎn)品可分為機(jī)械掃描雷達(dá)和相控陣?yán)走_(dá)。二十一世紀(jì)初，我國雷達(dá)行業(yè)主要以機(jī)械掃描雷達(dá)為主，機(jī)械掃描雷達(dá)集中一個位置發(fā)射信號波，通過機(jī)械轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)，讓信號波發(fā)射到不同的方向，探測不同目標(biāo)，但其機(jī)械轉(zhuǎn)動效率低，探測區(qū)域和探測目標(biāo)有限，不再適應(yīng)日趨復(fù)雜的電磁場發(fā)展方向。

近年來，相控陣技術(shù)在雷達(dá)領(lǐng)域逐漸拓展，與機(jī)械掃描雷達(dá)通過旋轉(zhuǎn)天線使雷達(dá)波束轉(zhuǎn)動不同，相控陣?yán)走_(dá)使用“電子移相器”來實(shí)現(xiàn)掃描，因而相控陣?yán)走_(dá)的反應(yīng)速度、更新速率、多目標(biāo)追蹤能力、分辨率都有較大的提升，成為目前雷達(dá)行業(yè)發(fā)展的主要方向。相控陣?yán)走_(dá)性能雖然優(yōu)異，但其技術(shù)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜、成本居高不下，因此在很長一段時期主要用于軍事用途，價格昂貴是限制其在民用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用的主要障礙。

3）按波段分類：按波段劃分，主要可分為S/C/X等波段雷達(dá)（或者分為超視距、微波、毫米波、激光雷達(dá)）。波段越長，雷達(dá)的搜索范圍越大，但是精確度也相對較低。

中國氣象局出臺的《氣象雷達(dá)發(fā)展專項(xiàng)規(guī)劃（2017-2020年）》指出，我國基本建成了全國新一代天氣雷達(dá)網(wǎng)，截至2016年底已經(jīng)完成了全國233部新一代天氣雷達(dá)建設(shè)，其中基本屬于S、C波段天氣雷達(dá)。偏振雷達(dá)氣象應(yīng)用研究初期，科學(xué)家們研究主要集中在波長較長的S、C波段雙偏振雷達(dá)，隨著研究的深入，X波段雙偏振雷達(dá)的優(yōu)勢逐漸顯現(xiàn)出來，特別是最近十多年有關(guān)X波段偏振雷達(dá)氣象應(yīng)用的研究也越來越多。相對于波長較長的偏振雷達(dá)，X波段雙偏振雷達(dá)不僅造價較低、天線體積小、易于操控和移動，而且時空分辨率高，對云中水凝物粒子相態(tài)識別也更加精細(xì)，能提供更為細(xì)致的云中微物理及動力結(jié)構(gòu)信息，為云和降水的發(fā)生、發(fā)展機(jī)理研究提供更為精細(xì)的觀測數(shù)據(jù)。

與S、C波段的新一代天氣雷達(dá)組網(wǎng)觀測相比，X波段雙偏振天氣雷達(dá)起填補(bǔ)盲區(qū)及精細(xì)化探測的作用，其具有以下幾個特點(diǎn)：①波長短，對小粒子的探測能力好，可監(jiān)測早期對流云的發(fā)展；②體積小，安裝方便，可解決一些S、C波段雷達(dá)因地物阻擋、地球曲率因素而無法觀測到區(qū)域的預(yù)警問題。由于在相同波束寬度下雷達(dá)天線的尺寸與波長成正比，S及C波段天線直徑往往高達(dá)5~8米，而X波段天氣雷達(dá)天線尺寸相對較小，站點(diǎn)建設(shè)、雷達(dá)架設(shè)均更為便捷。對于X波段相控陣天氣雷達(dá)，其快速掃描特性更有利于對小尺度、生消變化快、致災(zāi)性大災(zāi)害性強(qiáng)對流天氣的探測預(yù)警，其波束轉(zhuǎn)換更為靈活，提高了掃描速度，同時在單位時間內(nèi)也可以獲得空間分辨率更為密集的掃描資料。目前X波段雷達(dá)能夠彌補(bǔ)S、C波段天氣雷達(dá)近地層的探測盲區(qū)。

綜上，按不同劃分標(biāo)準(zhǔn)，雷達(dá)分類較為豐富、復(fù)雜。目標(biāo)多樣化、環(huán)境復(fù)雜化和任務(wù)多元化決定了雷達(dá)種類的多樣性，同時也促使了雷達(dá)體制、頻段、理論和技術(shù)不斷發(fā)展演進(jìn)。

（2）相控陣?yán)走_(dá)行業(yè)概況：相控陣?yán)走_(dá)在20世紀(jì)60年代開始問世，當(dāng)時的目的是為了實(shí)現(xiàn)對洲際導(dǎo)彈的預(yù)警。上世紀(jì)80年代，隨著電子計(jì)算機(jī)、超大規(guī)模集成電路、固態(tài)功率器件、電子移相器等技術(shù)和產(chǎn)品的日趨成熟和成本的大幅度降低，以及數(shù)字波束形成、自適應(yīng)技術(shù)、低旁瓣技術(shù)、智能化技術(shù)的不斷發(fā)展，相控陣?yán)走_(dá)得到了更進(jìn)一步的應(yīng)用，在已裝備和正在研制的新一代中、遠(yuǎn)程防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)中大多采用多功能相控陣?yán)走_(dá)，相控陣?yán)走_(dá)已成為第三代中、遠(yuǎn)程防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的一個重要標(biāo)志。

經(jīng)過近幾十年的不斷探索，不同用途的雷達(dá)逐漸開始采用相控陣技術(shù)。目前，軍用雷達(dá)已經(jīng)廣泛地采用了相控陣技術(shù)，幾乎所有的陸基、海基、空基和天基武器平臺均裝備了相控陣?yán)走_(dá)產(chǎn)品，因此軍事用途是相控陣?yán)走_(dá)的主要應(yīng)用領(lǐng)域。由于在各種天氣現(xiàn)象的快速識別中顯示出了不可比擬的優(yōu)勢，相控陣?yán)走_(dá)受到世界上大多數(shù)國家和包括世界氣象組織在內(nèi)的氣象、水文和相關(guān)學(xué)科的國際組織的高度重視，目前在民用領(lǐng)域的應(yīng)用已處在起步階段。

1）全球領(lǐng)域民用相控陣?yán)走_(dá)概況全球領(lǐng)域民用相控陣?yán)走_(dá)研究進(jìn)展較快的主要國家為美國和日本：20世紀(jì)90年代初，美國國家氣象局（NWS）與美國國防部（DoD）和美國聯(lián)邦航空管理局（FAA）合作，部署了WSR-88D雷達(dá)，這是一種具有多普勒能力的機(jī)械掃描常規(guī)天氣雷達(dá)，以滿足美國主要?dú)庀蟊O(jiān)視需求。大約在同一時間，美國聯(lián)邦航空局部署了終端多普勒天氣雷達(dá)（TDWR），為易受微爆和風(fēng)切變影響的美國大型機(jī)場提供專門的危害航空安全的大氣活動探測。通過從1988年到2000年實(shí)施的氣象現(xiàn)代化項(xiàng)目，美國已經(jīng)完成了全國165部多普勒雷達(dá)的布點(diǎn)建設(shè)，覆蓋美國大陸以及部分沿海海域和島嶼。此外，聯(lián)邦航空管理局還在全美45個機(jī)場建成了專用于民航的高性能終端多普勒天氣雷達(dá)。由于相控陣天氣雷達(dá)相比于其他天氣雷達(dá)或空管雷達(dá)在探測精度和快速反應(yīng)能力方面具有較大的優(yōu)勢，美國正在開展研究部署通用相控陣的可行性，通過先進(jìn)的相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)解決國家雷達(dá)基礎(chǔ)設(shè)施的生命周期替代問題。

2002年，美國強(qiáng)風(fēng)暴實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合多家單位把一部宙斯盾艦船上的相控陣?yán)走_(dá)（SPY-1A）改裝成相控陣天氣雷達(dá)（NWRT），并進(jìn)行了外場探測試驗(yàn)，這是天氣雷達(dá)歷史上的第一部具有相控陣快速掃描的雷達(dá)，隨著相控陣天氣雷達(dá)（NWRT）外場試驗(yàn)展現(xiàn)出的精細(xì)化探測效果，相控陣技術(shù)逐漸走入天氣雷達(dá)領(lǐng)域。2011年，美國強(qiáng)風(fēng)暴實(shí)驗(yàn)室的雷達(dá)研究與開發(fā)部門以“其在運(yùn)用軍事相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)以改善美國氣象雷達(dá)能力方面的卓越科學(xué)和工程技術(shù)”被美國的商務(wù)部授予金獎?wù)隆?/span>

美國2006年開始啟動資助多功能有源相控陣?yán)走_(dá)研究計(jì)劃（MPAR），主要任務(wù)是服務(wù)于國家安全、天氣監(jiān)測、空中交通管制等，其可同時監(jiān)測氣象目標(biāo)和非氣象目標(biāo)，非氣象目標(biāo)的探測包括空中飛行器的跟蹤、生物探測等，還可以探測飛機(jī)尾流等威脅飛行安全的大氣環(huán)境。如果未來的雷達(dá)監(jiān)測網(wǎng)采用這樣一部多功能多任務(wù)的相控陣?yán)走_(dá)替代多種單任務(wù)雷達(dá)（包括氣象雷達(dá)、空管雷達(dá)和邊境防御雷達(dá)等），可有效減少美國本土的雷達(dá)總數(shù)。

2014年開始，美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）和美國聯(lián)邦航空管理局（FAA）共同資助“先進(jìn)技術(shù)演示器”（ATD）的設(shè)計(jì)與研究，主要組件于2018年7月安裝在美國的國家氣象雷達(dá)測試臺設(shè)施上，是首款完全從頭構(gòu)建的專為氣象雷達(dá)設(shè)計(jì)的全尺寸S波段雙極化相控陣?yán)走_(dá)。該雷達(dá)將用于氣象研究，并幫助研究人員評估平面相控陣?yán)走_(dá)的極化性能。

日本大坂大學(xué)和東芝公司等機(jī)構(gòu)研制了X波段的相控陣天氣雷達(dá)（PAWR），第一部安裝在大阪大學(xué)，并于2012年7月開始進(jìn)行場外試驗(yàn)。該雷達(dá)可以在1分鐘內(nèi)對積雨云進(jìn)行三維探測，通過該雷達(dá)的探測數(shù)據(jù)，證明了雷電活動和風(fēng)暴結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。日本跨部門戰(zhàn)略創(chuàng)新促進(jìn)計(jì)劃（SIP）成立的研究小組包括東芝公司等機(jī)構(gòu)還開發(fā)了一臺實(shí)用的多參數(shù)相控陣天氣雷達(dá)（MP-PAWR），具有雙極化功能，其具備了多參數(shù)和相控陣氣象雷達(dá)的綜合優(yōu)勢，可以更早、更準(zhǔn)確地檢測到暴雨跡象，并于2017年12月安裝在日本的埼玉大學(xué)進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)。

2）我國民用相控陣?yán)走_(dá)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀：我國相控陣?yán)走_(dá)發(fā)展起步較晚，近年來相控陣技術(shù)發(fā)展迅速，相控陣?yán)走_(dá)在多個國防新型號裝備中得到廣泛運(yùn)用。目前，我國相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)主要應(yīng)用于軍事、航天等軍用領(lǐng)域，相控陣?yán)走_(dá)高昂的制作成本限制了其進(jìn)一步市場化的應(yīng)用，民用相控陣?yán)走_(dá)發(fā)展相對緩慢。為了探索擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的相控陣天氣雷達(dá)系統(tǒng)，我國開展了相控陣技術(shù)在天氣雷達(dá)領(lǐng)域的相關(guān)研究。同國外相比，我國的相控陣天氣雷達(dá)研究相對較晚，在近些年的研究中已經(jīng)取得了初步成果，并在積極地向應(yīng)用化研究和業(yè)務(wù)化發(fā)展的方向推進(jìn)。

近年來，隨著相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展、成熟，在民用領(lǐng)域應(yīng)用的例子越來越多，但總體而言，我國民用領(lǐng)域應(yīng)用相控陣?yán)走_(dá)還處于起步的階段。

中金企信國際咨詢公布的《2021-2027年中國雷達(dá)市場發(fā)展策略及投資潛力可行性預(yù)測報(bào)告》

（3）全極化有源相控陣?yán)走_(dá)行業(yè)概況：民用領(lǐng)域的全極化有源相控陣?yán)走_(dá)主要源于美國提出的多功能有源相控陣?yán)走_(dá)研究計(jì)劃（MPAR），目前在美國正處于試驗(yàn)階段，在我國則基本處于研究試驗(yàn)的起步階段，國內(nèi)行業(yè)內(nèi)少數(shù)企業(yè)憑借較為領(lǐng)先的技術(shù)優(yōu)勢開始研制或量產(chǎn)應(yīng)用全極化有源相控陣技術(shù)的雷達(dá)，使得民用領(lǐng)域的全極化有源相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化得到較快發(fā)展。

全極化有源相控陣?yán)走_(dá)由極化技術(shù)與相控陣技術(shù)集成，涉及多個應(yīng)用特點(diǎn)，包括有源相控陣技術(shù)、全極化應(yīng)用技術(shù)、雷達(dá)多功能應(yīng)用等，較傳統(tǒng)多普勒機(jī)械雷達(dá)擁有多種技術(shù)優(yōu)勢。

1）有源相控陣?yán)走_(dá)的應(yīng)用：傳統(tǒng)多普勒機(jī)械雷達(dá)由于采用機(jī)械驅(qū)動天線進(jìn)行平面掃描方式工作，體掃一周的完成時間較長，因此造成雷達(dá)的探測周期較長，數(shù)據(jù)誤差大；其次，由于機(jī)械掃描方式的掃描角度等限制，相關(guān)雷達(dá)探測資料的時間分辨率較低。具體如下：

?

如上表所示，傳統(tǒng)天氣雷達(dá)天線掃描時水平和垂直方向都采用機(jī)械驅(qū)動，掃描時按照PPI模式完成一個體掃大概需要6分鐘時間且俯仰方向上的數(shù)據(jù)存在不連續(xù)性，很難滿足對快速演變過程更為精細(xì)觀測的需要。同時相關(guān)觀測資料的時間分辨率低，必然影響相關(guān)氣象產(chǎn)品的質(zhì)量。目前正在業(yè)務(wù)應(yīng)用的相關(guān)氣象產(chǎn)品（包括冰雹識別、龍卷識別等）其分辨率都相對較低，影響了其業(yè)務(wù)實(shí)用性。相控陣?yán)走_(dá)采用了基于電掃的靈活掃描方式，可以提高采集數(shù)據(jù)的時間分辨率，因此具有以下特點(diǎn)：

?

因此，相控陣?yán)走_(dá)較之常規(guī)的多普勒機(jī)械雷達(dá)具有獨(dú)特優(yōu)勢。同時，相控陣?yán)走_(dá)還分有源與無源，其區(qū)別主要在于T/R模組，有源相控陣?yán)走_(dá)每一個T/R模組都可以實(shí)現(xiàn)發(fā)射和接收，從而使影響雷達(dá)整機(jī)工作的故障率降低，同時性能也有所提升。

?

有源相控陣?yán)走_(dá)正取代無源相控陣?yán)走_(dá)，成為雷達(dá)的主要形式。根據(jù)《預(yù)測國際》分析，有源相控陣?yán)走_(dá)占雷達(dá)總產(chǎn)值的比例將由2010年的20%增加至2019年的68%，而無源相控陣?yán)走_(dá)占比將由2010年的49%下降到2019年的6%。新技術(shù)的發(fā)展為雷達(dá)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展添加了動力，以有源相控陣?yán)走_(dá)為代表的高性能雷達(dá)將引領(lǐng)現(xiàn)代雷達(dá)的發(fā)展趨勢。

2）全極化技術(shù)的應(yīng)用：極化（也稱偏振）作為電磁波的本質(zhì)屬性，是幅度、頻率、相位以外的重要基本參量，描述了電磁波的矢量特征，即電場方向在傳播截面上隨時間變化的軌跡特性，改變雷達(dá)發(fā)射天線的極化方向就可以改變電磁波的極化方式。

極化一般分為線極化、橢圓極化、圓極化，其中線極化又分為兩個方向的極化，即水平極化和垂直極化。全極化是前述各種極化方式的綜合。雷達(dá)天線極化方式不同，會導(dǎo)致目標(biāo)反射回波的幅度和相位特性不同，進(jìn)而影響雷達(dá)的探測靈敏度。一般而言，對于不同功能需求、應(yīng)用背景和技術(shù)特點(diǎn)的雷達(dá)系統(tǒng)，會采用不同的極化測量體制。

雷達(dá)極化技術(shù)近年來受到較多關(guān)注和發(fā)展，為提高雷達(dá)的技術(shù)性能指標(biāo)創(chuàng)造了較大的空間。一方面，雷達(dá)對多個極化通道的回波信號進(jìn)行虛擬匹配或失配處理，可以提高雷達(dá)對信號環(huán)境、地物海雜波的感知和抑制能力，提高檢測性能；

另一方面，通過目標(biāo)全極化測量技術(shù)，可以獲得目標(biāo)完整的極化散射矩陣，包括幅度特性和相位特性，進(jìn)而還可以提取反射率、差分反射率、差分相移、差分相移率等，這些信息的進(jìn)一步利用為目標(biāo)識別提供了更加全面、豐富的信息，有助于提升目標(biāo)的正確識別概率。

采用全極化設(shè)計(jì)的有源相控陣?yán)走_(dá)有助于提高相控陣?yán)走_(dá)對反射率弱的目標(biāo)和多樣化目標(biāo)的探測和跟蹤，獲得更高的數(shù)據(jù)率和更多的目標(biāo)信息，適應(yīng)更復(fù)雜的環(huán)境，對提高雷達(dá)目標(biāo)的探測和參數(shù)估計(jì)性能具有重要作用，在氣象觀測、對地遙感偵察和防空反導(dǎo)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

在雷達(dá)氣象學(xué)的應(yīng)用研究中，由于不同極化特征在復(fù)雜云雨霧自然條件下的傳輸情況有不同，在某些氣象條件下，單極化（單偏振）氣象雷達(dá)已不適合于對環(huán)境復(fù)雜地區(qū)氣候的測量，采取全極化技術(shù)的雙極化（雙偏振）有源相控陣?yán)走_(dá)可以加強(qiáng)氣象雷達(dá)的精細(xì)化探測能力。

單極化（常規(guī)）雷達(dá)與雙極化雷達(dá)的對比

?

在氣象探測領(lǐng)域，單極化（單偏振）雷達(dá)的工作原理是：大尺寸的雨滴在下落過程中受到阻力使得雨滴形狀發(fā)生變形，形變后的雨滴呈現(xiàn)扁平，這使得水平極化電磁波的散射能力增強(qiáng)，雷達(dá)根據(jù)電磁波的后向散射截面大小計(jì)算降水強(qiáng)度。但對于實(shí)際情況的降水而言，除了純雨滴外還會存在冰雹、雪等其他固態(tài)降水粒子，單一極化的電磁波不易根據(jù)散射能力區(qū)分不同相態(tài)的降水粒子。

雙極化（雙偏振）雷達(dá)與目前常用的單極化（單偏振）雷達(dá)相比，能夠獲取降水粒子的形狀、尺寸大小、相態(tài)分布、空間取向以及降水類型等更為詳細(xì)的信息，有助于提高預(yù)警的準(zhǔn)確性、定量估測降水的精度和雷達(dá)探測數(shù)據(jù)的質(zhì)控能力。

3）雷達(dá)的多功能應(yīng)用：從軍事應(yīng)用角度看，多功能相控陣?yán)走_(dá)能同時完成搜索、識別、捕獲、跟蹤、引導(dǎo)和制導(dǎo)等多種功能，從而替代多部不同功能的雷達(dá)。更為重要的是雷達(dá)采用多功能相控陣體制之后，能有效地適應(yīng)高密度飽和攻擊等復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境，這是其他雷達(dá)難以完成的，因此多功能相控陣?yán)走_(dá)的出現(xiàn)是現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)的一項(xiàng)重大成就。當(dāng)今世界各國都十分重視多功能相控陣?yán)走_(dá)的研制與發(fā)展，特別是發(fā)達(dá)國家，已研制出或裝備了一些性能先進(jìn)的多功能相控陣?yán)走_(dá)。如美國AN/SPY-1和AN/SPY-3雷達(dá)、意大利EMPAR雷達(dá)、英國MESAR雷達(dá)、法國ARABEL雷達(dá)、荷蘭APAR雷達(dá)、日本FCS-3雷達(dá)等。這些雷達(dá)一般能跟蹤數(shù)百批目標(biāo)，攔截幾十批目標(biāo)，能有效地對付先進(jìn)的綜合性電子干擾。

從民用角度看，多功能相控陣?yán)走_(dá)的硬件結(jié)構(gòu)可同時搭載不同信號處理固件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)，使其具備偵測不同目標(biāo)的功能，例如氣象目標(biāo)、低空目標(biāo)、海面目標(biāo)等。這種雷達(dá)的硬件平臺部分保持不變，通過不同信號處理算法在同一硬件平臺實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的多功能性，包括兼具執(zhí)行氣象探測和空中交通監(jiān)視等多種任務(wù)的能力，可以同時服務(wù)于天氣監(jiān)測、空中交通管制等。

（4）未來發(fā)展趨勢：

1）相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)發(fā)展趨勢：自20世紀(jì)30年代雷達(dá)投入使用以來，雷達(dá)科學(xué)與技術(shù)始終圍繞著兩大主題交織發(fā)展：一是不斷提升雷達(dá)在復(fù)雜環(huán)境中的生存能力和工作能力；二是不斷拓展增強(qiáng)對目標(biāo)信息的獲取能力，進(jìn)而提升對目標(biāo)對象的分辨、識別和認(rèn)知能力。

近年來，隨著微波、計(jì)算機(jī)、半導(dǎo)體、大規(guī)模集成電路等各個領(lǐng)域科學(xué)進(jìn)步，雷達(dá)技術(shù)在不斷發(fā)展，日益呈現(xiàn)以下幾個趨勢：

①有源相控陣趨勢：隨著技術(shù)發(fā)展，有源相控陣?yán)走_(dá)正取代無源相控陣?yán)走_(dá)，成為相控陣?yán)走_(dá)主要形式。根據(jù)《預(yù)測國際》分析，有源相控陣?yán)走_(dá)占雷達(dá)總產(chǎn)值的比例將由2010年的20%增加至2019年的68%，而無源相控陣?yán)走_(dá)占比將由2010年的49%下降到2019年的6%。新技術(shù)的發(fā)展為雷達(dá)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展添加了動力，以有源相控陣?yán)走_(dá)為代表的高性能雷達(dá)將引領(lǐng)現(xiàn)代雷達(dá)的發(fā)展趨勢。有源相控陣?yán)走_(dá)是目的主流體制，當(dāng)前世界各國新研制的雷達(dá)大多數(shù)為有源相控陣?yán)走_(dá)。

②低成本趨勢：長期以來，傳統(tǒng)相控陣?yán)走_(dá)高昂的制作成本限制了進(jìn)一步市場化的應(yīng)用，相控陣?yán)走_(dá)因其造價明顯高于傳統(tǒng)機(jī)械雷達(dá)，在推廣應(yīng)用過程中受到一定的制約，迫切需要進(jìn)行低成本工業(yè)化探索。因此，如何在確保相控陣?yán)走_(dá)性能指標(biāo)的前提下有效降低其研制及生產(chǎn)成本，是相控陣?yán)走_(dá)領(lǐng)域未來的主要發(fā)展方向。

③全極化趨勢：

極化信息的獲取和利用有助于提高相控陣?yán)走_(dá)對反射率弱的目標(biāo)和多樣化目標(biāo)的探測和跟蹤能力，獲得更高的數(shù)據(jù)率和更多的目標(biāo)信息，適應(yīng)更復(fù)雜的環(huán)境，對提高雷達(dá)目標(biāo)的探測和參數(shù)估計(jì)性能具有重要作用，在氣象觀測、對地遙感偵察和防空反導(dǎo)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

2）應(yīng)用于氣象探測領(lǐng)域的相控陣?yán)走_(dá)發(fā)展趨勢隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，氣象災(zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)損失和社會影響越來越大，氣象災(zāi)害的社會敏感性越來越高，氣象監(jiān)測預(yù)報(bào)對氣象雷達(dá)發(fā)展提出了更加迫切的需求。新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革不斷興起，極大推進(jìn)信息技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用的快速深化，也進(jìn)一步推動了雷達(dá)等大型技術(shù)裝備的高效應(yīng)用，將為氣象雷達(dá)發(fā)展提供更加有力的支撐。就應(yīng)用于氣象探測領(lǐng)域的相控陣?yán)走_(dá)而言，主要呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢：

①從單偏振探測向雙偏振探測發(fā)展：目前，傳統(tǒng)天氣雷達(dá)主要通過探測降水粒子的回波強(qiáng)度、徑向速度、速度譜寬等信息對天氣系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測。但由于傳統(tǒng)天氣雷達(dá)只發(fā)射一個極化方向的電磁波，無法進(jìn)一步對降水粒子的形狀、相態(tài)進(jìn)行分析，在定量降水估測、冰雹識別等方面有一定的局限性。

雙偏振雷達(dá)發(fā)射水平和垂直兩個方向的電磁波，除了獲取常規(guī)雷達(dá)的監(jiān)測信息外，還可以獲取差分反射率因子（ZDR）、差分相移率（KDP）以及相關(guān)系數(shù)（CC）等偏振參數(shù)。對這些參數(shù)進(jìn)行分析、反演，可以獲取有關(guān)降水粒子的形狀、尺寸大小、相態(tài)分布、空間取向等更為具體的氣象信息，有助于冰雹識別、地物雜波識別、降水粒子分類、雷暴內(nèi)部結(jié)構(gòu)研究以及定量降水估算等。

②組網(wǎng)協(xié)同觀測趨勢：隨著大城市人口密度、建設(shè)規(guī)模的增加，短時極端天氣災(zāi)害極易導(dǎo)致城市內(nèi)澇，對交通出行、生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成一定威脅。為了更準(zhǔn)確捕捉這種復(fù)雜天氣過程，僅靠單部天氣雷達(dá)是不夠的，主要受到角度、速度、時空分辨率等因素影響。一些天氣系統(tǒng)本身會跨越多部雷達(dá)覆蓋區(qū)（例如梅雨鋒、臺風(fēng)、颮線等）或從一個雷達(dá)探測區(qū)域移動到另一個雷達(dá)探測區(qū)域。然而，固定在地面的單部雷達(dá)的探測范圍有限，不能覆蓋更大尺度的天氣系統(tǒng)或單部雷達(dá)探測范圍以外的強(qiáng)對流天氣系統(tǒng)。并且由于掃描策略（傳統(tǒng)天氣雷達(dá)只能在固定的仰角范圍內(nèi)以一定的間隔進(jìn)行掃描）以及地球曲率等因素的影響，即使在雷達(dá)的有效探測半徑內(nèi)，也有部分區(qū)域不能被雷達(dá)觀測到，例如，靜錐區(qū)、最低掃描仰角以下的資料空白區(qū)、相鄰仰角間隔之間的資料空白區(qū)、地形對雷達(dá)波束阻擋的區(qū)域等。

為了提高對中小尺度災(zāi)害性天氣的研究以及預(yù)警報(bào)能力，發(fā)揮多部雷達(dá)在聯(lián)合監(jiān)測天氣中的作用；同時，為了能夠全方位、立體、高時效、精細(xì)化觀測回波，可以利用多部X波段雷達(dá)實(shí)現(xiàn)超大城市組網(wǎng)協(xié)同觀測。2003年，美國CASA計(jì)劃提出了短程雷達(dá)近距離布設(shè)、協(xié)同觀測的概念，由此，多雷達(dá)短程（幾十千米）協(xié)同觀測成為天氣雷達(dá)一個新的重要發(fā)展方向。目前，我國也在積極開展多雷達(dá)協(xié)同的試驗(yàn)觀測和布網(wǎng)實(shí)踐。X波段小型雷達(dá)通過組網(wǎng)觀測可以有效彌補(bǔ)S、C波段大型雷達(dá)觀測的盲區(qū)，包括機(jī)械掃描方式自身造成的靜錐區(qū)盲區(qū)和因受地球曲率影響造成的觀測盲區(qū)（上圖標(biāo)黃圈處）。

X波段雙極化（雙偏振）相控陣天氣雷達(dá)系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)化觀測系統(tǒng)作為現(xiàn)有的S波段或C波段多普勒天氣雷達(dá)網(wǎng)的補(bǔ)充，在反應(yīng)速度、目標(biāo)更新速率、多目標(biāo)追蹤能力、分辨率、多功能性等方面都有較大優(yōu)勢，可利用其超高的時間和空間分辨率準(zhǔn)確地獲取小尺度以及部分中尺度天氣系統(tǒng)整體的結(jié)構(gòu)演化生消變化特征，從而提高對中小尺度強(qiáng)對流天氣系統(tǒng)的探測和預(yù)警。

③固態(tài)發(fā)射機(jī)應(yīng)用逐步廣泛，天氣監(jiān)測系統(tǒng)已趨向于使用脈沖壓縮雷達(dá)：按發(fā)射機(jī)不同劃分為磁控管、行波管、速調(diào)管和全固態(tài)發(fā)射機(jī)。固態(tài)發(fā)射機(jī)因其工作壽命長、工作方式靈活、低電壓工作等優(yōu)點(diǎn)漸漸取代其他發(fā)射機(jī)，但是其技術(shù)難度也較高，大型固態(tài)發(fā)射機(jī)所包含的功率部件數(shù)量多達(dá)幾十至幾百個，同時熱耗非常大，將固態(tài)發(fā)射機(jī)運(yùn)用到更多應(yīng)用領(lǐng)域的雷達(dá)是國內(nèi)研究機(jī)構(gòu)與雷達(dá)廠商的重要研究方向。

相控陣天氣雷達(dá)采用全固態(tài)發(fā)射機(jī)后，發(fā)射峰值功率偏低，為了能夠探測到較遠(yuǎn)距離的目標(biāo)，必須采用寬脈沖提高平均發(fā)射功率的工作方式，這又導(dǎo)致了距離分辨力下降和探測盲區(qū)擴(kuò)大的問題，為了同時獲得較大的作用距離和較高距離分辨力的能力，引入脈沖壓縮技術(shù)是有效的解決方案。