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为满足现代雷达的新需求，解决雷达目标检测与目标参数提取中出现的许多新问题，相控阵技术获得了高速发展。相控阵技术是指有关相控阵天线的理论分析、实现方法和控制使用的技术。相控阵技术作为现代雷达技术中的一个重要领域，在解决雷达面临的新问题方面有其独特的作用。相控阵技术的发展不仅应用于雷达，现正快速地应用于通信、电子战（EW）、导航等领域；同时，相控阵技术在发展过程中，也不断吸收其他相关领域的科技成果。
了解与灵活应用相控阵天线的主要技术特点与相控阵雷达的工作特点是不同类型相控阵雷达系统设计的一个关键。
相控阵天线的技术特点是相控阵雷达获得广泛应用的重要原因；充分发挥相控阵天线的这些特点及其应用潜力是提高相控阵雷达性能的重要方向。相控阵雷达系统设计的关键之一就是如何充分利用这些技术特点解决雷达面临的新要求。从前述相控阵天线原理不难得出以下一些相控阵天线的技术特点。它们对相控阵雷达系统设计影响最大。
1. 天线波束快速扫描能力
天线波束快速扫描能力是相控阵天线的主要技术特点。克服机械扫描天线波束指向转换的惯性及由此带来的对雷达性能的限制，是最初研制相控阵天线的主要原因。
这一特点来自阵列天线中各天线单元通道内信号传输相位的快速变化能力。对采用移相器的相控阵天线，天线波束指向的快速变换能力或快速扫描能力，在硬件上，取决于开关器件及其控制信号的计算、传输与转换时间。这一特点也是相控阵雷达应运而生、高速发展的基本原因。
采用半导体开关二极管的数字式移相器的开关转换时间是纳秒量级，铁氧体移相器的转换时间为微秒量级；具有良好应用前景的用微电子机械系统（MEMS）实现的移相器与实时延迟线，开关时间也在微秒量级。合理确定不同用途的相控阵雷达天线波束的转换时间，是相控阵雷达系统设计中的一个重要内容，其主要影响之一是相控阵雷达的研制成本。
2. 天线波束形状的捷变能力
相控阵天线波束形状的捷变能力是指相控阵天线波束形状的快速变化能力。描述天线波束形状的主要指标除了天线波束宽度（如半功率点宽度）、天线副瓣电平、用于单脉冲测角的差波束零值深度等，还有天线波束零点位置、零值深度、零值宽度、天线波束形状的非对称性、天线波束副瓣在主平面与非主平面的分布以及天线背瓣电平等。
提高雷达抗干扰能力及对波束形状捷变的要求与合理使用和分配雷达信号能量等要求有关。相控阵雷达根据工作环境、电磁环境变化而自适应地改变工作状态大多与波束形状的捷变能力有关。
由于天线方向图函数是天线口径照射函数的傅里叶变换，因此在采用阵列天线之后，通过改变阵列中各单元通道内的信号幅度与相位，即可改变天线方向图函数或天线波束形状。各单元通道信号幅度的调节，在采用射频（RF）功率分配或功率相加网络时，较难实现；这时，采用“唯相位”（Phase-Only）的方法，即通过采用相位加权的方法也可实现波束形状的捷变。
天线波束形状的捷变能力使相控阵天线可快速实现波束赋形，具有快速自适应空间滤波的能力。
3. 空间功率合成能力
相控阵天线的另一个重要技术特点是相控阵天线的空间功率合成能力，它提供了获得远程雷达及探测低可探测目标要求的大功率雷达发射信号的可能性。
采用阵列天线之后，可在每一单元通道或每一个子天线阵上设置一个发射信号功率放大器，依靠移相器的相位变化，使发射天线波束定向发射，即将各单元通道或各子阵通道中的发射信号聚焦于某一空间方向。这一特点为相控阵雷达的系统设计特别是发射系统设计带来了极大的方便，也增加了雷达工作的灵活性。
4. 天线与雷达平台共形能力
相控阵雷达天线从一开始就以平面相控阵天线为主，其原因除初期雷达天线是平面阵列天线外，另一原因是在平面阵列上按等间距方式安排天线单元可简化相控阵天线波束控制系统，易于实现天线波束的相控扫描。但平面相控阵天线有许多缺点，如天线波束扫描限于±60°左右范围内即是一个重要缺点。
为实现半球空域覆盖及扩展天线波束扫描范围，以及由于减少相控阵天线对雷达平台的空气动力学性能的影响等原因，将相控阵天线设计成与雷达平台共形，成了当今相控阵天线与相控阵雷达的一个重要发展方向。
阵列天线将整个天线分为许多个天线单元，使其与雷达平台表面共形，用以减少或消除雷达天线对雷达平台空气动力学性能的影响，或为了获得其他的好处，这是相控阵天线的一个重要技术特点。实现这一特点的前提是要在阵列天线的各个单元通道中引入幅度、相位调节器（VAP），必要时还要引入实时延迟线，并适当增加天线波束控制系统的复杂性，而这对采用包含T/R组件的有源相控阵天线来说，是完全现实的。采用先进信号处理的有源共形相控阵天线是实现“灵巧蒙皮”（Smart Skin）的基础，在雷达和通信领域都有广阔的应用前景。
5. 多波束形成能力
采用相控阵天线之后，依靠相应转换波束控制信号可以很方便地在一个重复周期内形成多个指向不同的发射波束和接收波束。
如果采用Butler矩阵多波束，则所形成的多个波束可共享天线阵面而无损耗，即具有整个阵面尺寸提供的天线增益；如果要形成任意相互覆盖和不同形状的接收多波束，则可以在每个单元通道靠近天线单元处设置低噪声放大器（LNA），各通道内的接收信号经过放大之后再分别送多波束形成网络，在其输出端获得各接收波束的输出信号；由于信号预先经过了低噪声放大，只要其增益足够（如20～30dB以上），则后面多波束形成网络的损耗对整个接收系统灵敏度的影响便可大为降低，甚至可忽略不计。
相控阵天线的多波束形成能力这一技术特点，为相控阵雷达性能的提高带来不少新的潜力。例如，可以提高雷达波束覆盖范围及雷达搜索与跟踪数据率；便于实现雷达发射与收接站分置；易于实现双/多基地雷达和雷达组网；有利于采用宽发射波束照射和多个高增益接收波束接收的天线方案；在卫星通信系统中有利于实现多个点状波束（Spot Beam）之间的交换与多个运动平台之间的通信，即“动中通”。
6. 相控阵雷达的分散布置能力
将相控阵列天线的概念加以引申，一部相控阵雷达由多部分散布置的子相控阵雷达构成，在各子相控阵雷达天线之间采用相应的时间、相位和幅度补偿，依靠先进信号处理方法，从而改善或获得一些新的雷达性能，如提高实孔径角分辨率和测角精度，获得更高的抗毁与抗干扰能力，实现多视角观察目标，提取更完整的目标特征信息等。分布式相控阵雷达系统是相控阵雷达发展中的一个重要方向。
与采用机械扫描的雷达相比，相控阵天线给相控阵雷达的工作方式带来一些显著的特点。充分了解和利用这些特点是相控阵雷达系统设计中的一个重要内容。以下介绍的相控阵雷达的主要工作特点将在本书后面各章中继续讨论。
1. 多目标搜索、跟踪与多种雷达功能
相控阵雷达这一工作能力是基于相控阵天线波束快速扫描的技术特点。利用波束快速扫描能力，合理安排雷达搜索工作方式、跟踪方式之间的时间交替及其信号能量的分配与转换，可以合理解决搜索、目标确认、跟踪起始、目标跟踪、跟踪丢失等不同工作状态遇到的特殊问题；可以在维持对多目标跟踪的前提下，继续维持对一定空域的搜索能力；可以有效地解决对多批、高速、高机动目标的跟踪问题；能按照雷达工作环境的变化，自适应调整工作方式，按目标RCS的大小、目标所在远近以及目标重要性或目标威胁程度等改变雷达工作方式并进行雷达信号的能量及其他资源的分配。
相控阵雷达能够实现的功能有以下四种。
1）跟踪加搜索（TAS）功能
跟踪加搜索功能主要指利用时间分割原理以不同数据率同时完成搜索与跟踪功能。相控阵雷达在搜索过程中发现目标之后，一方面要对该目标进行跟踪，另一方面还要继续对搜索空域进行搜索，两者是按不同数据率，即不同的搜索数据率与跟踪数据率进行的；一般情况下跟踪数据率高于搜索数据率。
2）边搜索边跟踪（TWS）功能
在20世纪60年代至70年代，研制相控阵雷达初期，在有关相控阵雷达工作方式的讨论中，“边扫描边跟踪”或“边搜索边跟踪”（TWS）的含义包含了上面提到的“跟踪加搜索”（TAS）功能。而目前有些文献中将“边搜索边跟踪”（TWS）工作方式当作在搜索过程中，当天线波束扫描通过被跟踪目标方向时，对其进行跟踪，因而跟踪数据率与搜索数据率相同。这种方式在机械扫描的雷达中被普遍应用，如在机械扫描的机载火控雷达中，要对已发现目标进行跟踪时即采用这种“边搜索边跟踪”方式，因天线波束不能进行高速相控扫描，故雷达的搜索数据率与跟踪数据率只能是一样的。
3）分区域搜索功能
将搜索空域按预警的重要性、目标可能出现在该空域的概率、雷达探测威力等分为多个不同的搜索区域，如水平搜索区域、近距离搜索区域、低仰角搜索区域等；不同空域搜索区设置不同的搜索数据率、不同的雷达信号能量和检测门限等。
4）集中能量工作方式
集中能量工作方式又称为“烧穿”（Burnt Out）工作方式，即在搜索时对重点方向或重点区域通过增加雷达天线波束驻留时间，提高在该方向或该区域的雷达探测能力；亦即在该区域可以检测RCS较小的目标；在跟踪时可提高对重点方向目标跟踪的信号信噪比，相应地提高对该方向目标的跟踪精度。
当然，相控阵雷达的多目标、多功能工作能力并非无限制，它受到的限制包括雷达时间资源的限制和雷达辐射信号总能量的限制，后者是主要的限制因素。除此之外，相控阵雷达多目标跟踪能力还受雷达控制计算机、雷达信号处理机及数据处理机处理能力的限制。影响相控阵雷达多目标及多功能工作能力发挥的另一因素是实现各种工作方式，包括自适应工作方式的算法。合适的算法有利于节约雷达时间资源和降低对计算机处理能力的要求，因此，对相控阵雷达的工作方式的特点应不断根据该雷达要完成的任务而加以改进和创新。
2. 高搜索数据率和跟踪数据率的实现
数据率是反映雷达系统性能的一个非常重要的指标，它体现了相控阵雷达一些重要指标之间的相互关系。相控阵雷达的搜索数据率是指相邻两次搜索完给定空域的时间间隔的倒数。若搜索完给定空域的时间为 T s ，在有目标需要跟踪的条件下，则必须在搜索过程中插入跟踪时间，故搜索完同一空域的时间间隔 T sj 应大于 T s 。 T sj 越大，意味着搜索数据率越低。跟踪数据率是跟踪同一目标的间隔时间的倒数，跟踪间隔时间越长，即跟踪数据率越低。
搜索数据率与跟踪数据率亦即分别对同一空域和同一目标的搜索采样率和跟踪采样率，有时又分别称为搜索与跟踪工作方式时的数据更新率。
雷达搜索状态和跟踪状态对数据率有不同要求。合理分配搜索状态与跟踪状态之间的数据率指标，合理分配对于不同跟踪状态目标之间的数据率，是合理使用相控阵雷达信号能量的一个关键。雷达数据率这一指标与其他雷达系统参数有密切关系，影响提高雷达数据率的技术指标也很多，因此应按雷达工作状态的变化，按跟踪目标数量与雷达测量参数项目的变化及雷达工作环境的变化，动态地改变对雷达数据率的要求。
相控阵雷达搜索与跟踪数据率的变化依靠的是相控阵天线波束快速扫描这一特性，与相控阵雷达信号处理能力有很大关系，因此除受限于雷达辐射信号总能量以外，硬件上，在很大程度上还取决于相控阵波束控制系统的响应时间和天线波束的转换时间。
3. 自适应空间滤波能力与自适应空 - 时处理能力
相控阵天线波束形状的捷变能力是实现自适应空间滤波及自适应空-时处理（STAP）的技术基础。
相控阵接收天线的信号处理属于多通道信号处理，合理利用每个单元通道之间接收信号的时间差与相位差信息，是对阵列外多辐射源来波方向（DOA）定位（亦称多辐射源定向）的基础。对阵列外干扰辐射源定向，是通过调整天线阵面口径分布将相控阵接收天线波束凹口位置移动至干扰源方向的一个重要条件。
数字波束形成（DBF）技术的采用，为各种复杂天线波束形状的形成提供了条件，使天线理论与信号处理相结合，加上各种先进信号处理方法的应用，使相控阵雷达技术获得了新的应用潜力。
为了对付ARM攻击，减小雷达信号被侦察的概率，降低低空地面/海面杂波的干扰，对发射天波波束形状的赋形也提出了新的需求。
4. 大功率孔径乘积的实现与可变功率孔径乘积的利用
探测低可观测目标和探测外空目标，均要求雷达具有大的发射功率与接收天线面积的乘积。相控阵天线是实现大功率孔径乘积的基础。天线波束相控扫描的实现，使机械扫描雷达可以去除天线的伺服驱动系统，同时也去除了为加大雷达天线口径所受到的多种限制，因而原则上讲，相控阵雷达天线可以做得足够大。例如，美国用于空间目标监视的AN/FPS-85相控阵雷达的发射天线为口径29.6m的正方形阵面，接收天线为直径60m的圆孔径天线；苏联用于外空目标监视的多种相控阵雷达中，有的相控阵接收天线面积达到了100m×100m =10000m 2 。天线口径阵面可灵活加大的能力，加上相控阵雷达空间功率合成能力，使相控阵雷达的功率孔径乘积（ P av A r ）与有效功率孔径乘积（ P av G t A r ）可做得很大，这在很大程度上缓解了对探测低可观测目标的雷达和超远程相控阵雷达发射机平均功率的特别高的要求。
以当今世界发达国家研究的空间载有源相控阵雷达为例，为了降低空间平台对由太阳能电池组提供的初级电源的要求，需要将天线面积做得很大，以便在较低发射机平均功率（ P av ）条件下仍能获得足够高的（ P av A r ）与（ P av G t A r ）。例如，要求用于探测的X波段星载有源相控阵雷达天线的直径要达到10～100m，甚至，在有的X波段星载探测雷达天线方案中要求相控阵天线尺寸达到3m×300m [2] 。
增大天线孔径后，天线可以固定，可以完全去除天线转动要求的大功率驱动伺服系统。这对远程、超远程雷达与通信系统均有重要意义。
5. 天线孔径与雷达平台共形能力的实现
采用共形相控阵天线给相控阵雷达工作方式上带来的潜力正日益受到重视。过去更多的是在一些作战平台上研究使用共形相控阵天线，由于共形相控阵天线有利于实现全空域覆盖，提高数据率，具有更大的工作灵活性，因此共形相控阵天线的应用日渐增多。
采用共形相控阵天线的机载预警雷达在工作方式上更易实现全空域覆盖，更易于将雷达、电子战、通信、导航等电子系统进行综合设计，构成综合电子集成系统。舰载相控阵雷达采用共形相控阵天线有利于降低雷达自身引入的电磁特征，实现隐身舰船的设计。采用与地形共形的相控阵天线有利于雷达的伪装，有利于抗敌方的雷达侦察，获得更大的天线孔径面积和提高雷达的实孔径分辨率。星载通信系统上采用共形有源相控阵天线便于实现点状多波束之间的快速转换。