主动相控阵雷达是如何实现的,背后有什么样的科学依据?
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发布时间：2022-04-23 13:58
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时间：2023-10-17 01:06
在麦克斯韦电磁学主导的年代，所有的科学家都认为光是一种电磁波，直到爱因斯坦证明了光电效应产生的原因：因为光的能量是一份一份的发出来的，也就是说光是一颗一颗的粒子。这是量子力学的标志性事件。麦克斯韦将电磁辐射确定为振荡电场和磁场分量，在真空中，两者相互垂直，而且都垂直于传播方向。
根据量子力学，对应于电磁波电场分量的是光子的能量，对应于磁场分量的是光子的自旋。根据量子力学的经典解释，光子在传播的路径上是随机分布的，这种随机分布概率由波动函数给出。
》因为是几率波，所以量子只能自己跟自己干涉。
我们可以举一个例子来说明这个情况。就像一个人去彩票点买彩票，中奖概率只和自己有关，买10次和买100次中奖的概率会相互影响。
但是这个中奖的概率，和旁边人买10次和买100次的概率是没有关系的。正是因为量子是自己跟自己干涉的，所以单电子通过双缝也可以形成明暗的条纹。单光子通过双缝也可以形成明暗的条纹。在军事领域里面，利用电磁波的干涉，可以制造一种非常非常重要的雷达~相控阵雷达。
》使用四面体相控阵雷达的军舰，俗称神盾舰。
我国的052C、052d和055导弹驱逐舰都是神盾舰。
从技术*上实现相控阵雷达，有两种方法：第1种，4个雷达阵面使用一个统一的电磁波发射源。电磁波由行波管馈送到阵面的发射单元上，把电磁波再发射出去。这种相控阵雷达被称为被动阵。第2种，4个阵面上的每一个发射单元，自己产生电磁波，称为主动相控阵雷达。这种雷达比被动相控阵雷达要更先进，我们国家军舰上用的四面阵全部都是主动相控阵雷达。
》主动相控阵雷达阵面的发射单元，实际上就是个二极管。
发射可见光的二极管，叫做LED；发射电磁波的二极管，是氮化镓。原理上这都是一样的东西。
氮化镓这个东西，已经被我国做到商业化的白菜价了。手机无线电充电器上面就是用的氮化镓。相控阵雷达之所以能够探测到空中的目标，是因为每一个发射单元发出来的电磁波在空中经过干涉叠加以后，会形成笔状的波束。这些波束可以通过移相器改变指向，扫描整个空域。
这个道理，用经典的电磁波理论很容易理解。但是，如果采用量子力学的角度，把电磁波看成是一个一个的光子，对相控阵雷达的解释就要深入的讨论。如果是被动相控阵的话，我们可以认为同一个发射机里面发出来的是相同的光子，它们可以自干涉。但是，主动相控阵每一个射频单元发射出来的是不同的光子。根据量子力学的经典解释，不同的光子之间是不能相互干涉的，所以理论上说，主动相控阵雷达是没办法实现的。
这又是怎么一回事呢？是不是量子力学的理论有问题呢？
》这里就要更加深入的讨论量子力学的本质。
根据量子力学的哥本哈根诠释，量子是唯像的。这和我们正常理解的常规世界，是完全不同的世界。我们的正常社会里，人有身份证，是因为有人这个实在的个体存在。所以不管身份证上的名字如何变化，都不会引起人的变化。
而量子力学世界则完全不一样，量子力学的所谓的实体粒子，实际上是由一堆参数和符号决定的。这些参数和符号是可以拆分的。如果量子现象发生在现实宏观世界里，我们就可以把一个人的性别从这个人的身体上拆掉。我们也可以通过改变身份证上的性别，不用做变性手术，就让这个人的性别发生变化。这是多么的不可思议，然而量子力学的世界就是这样。
再拉回到现实的世界里，即使把两个人的身份证改成一模一样，这两个人也不会一样。再回到量子力学的世界里，如果把两个人的身份证改成一模一样，这两个人就会立刻变得一模一样。在这种情况下，这两个人是不可分辨的。
如果这两个人同时去买彩票，中奖的概率会相互影响（因为无法确定到底是谁买的彩票）。
》在量子力学的世界里，这被称为全同粒子不可分。
也就是说，参数完全相同的一大堆基本粒子，是无法分辨的。在测量上可以视为同一个粒子。所以，相控阵雷达发射出来的不同光子，只要具有相同的参数，彼此是不可分辨的，它们可以进行几率波叠加。
这就是主动相控阵雷达能够实现的量子力学解释。量子力学深刻的改变了人类对世界本质的认识。爱因斯坦认为：我们能够看见月亮，是因为月亮先于观察而存在。玻尔认为：月亮之所以存在，是因为我们进行了一个预期观测。现在所有的实验证据，都指向玻儿是对的。
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时间：2023-10-17 01:07
主控雷达就是电扫描雷达。性能远远高于普通雷达。它由很多个且有联系的小雷达，就和昆虫的小眼睛一样。
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时间：2023-10-17 01:07
相控阵，就是由许多辐射单元排成阵列形式构成的走向天线，各单元之间的辐射能量和相位关是可以控制的。典型的相控阵是利用电子计算机控制移相器改变天线孔径上的相位分布来实现波束在空间扫描，即电子扫描，简称电扫。相位控制可采用相位法、实时法、频率法和电子馈电开关法。在一维上排列若干辐射单元即为线阵，在两维上排列若干辐射单元称为平面阵。辐射单元也可以排列在曲线上或曲面上．这种天线称为共形阵天线。共形阵天线可以克服线阵和平面阵扫描角小的缺点，能以一部天线实现全空域电扫。通常的共形阵天线有环形阵、圆面阵、圆锥面阵、圆柱面阵、半球面阵等。综上所述，相控阵雷达因其天线为相控阵型而得名。
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时间：2023-10-17 01:08
在以麦克斯韦电磁学为主导的时代，所有科学家都认为光是电磁波，直到爱因斯坦证明产生光电效应的原因：因为光的能量呈碎片状发射，这意味着光是一个一个粒子。这是量子力学的标志性事件。麦克斯韦（Maxwell）将电磁辐射识别为振荡电场和磁场分量。在真空中，两者彼此垂直，并且都垂直于传播方向。
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时间：2023-10-17 01:06
在麦克斯韦电磁学主导的年代，所有的科学家都认为光是一种电磁波，直到爱因斯坦证明了光电效应产生的原因：因为光的能量是一份一份的发出来的，也就是说光是一颗一颗的粒子。这是量子力学的标志性事件。麦克斯韦将电磁辐射确定为振荡电场和磁场分量，在真空中，两者相互垂直，而且都垂直于传播方向。
根据量子力学，对应于电磁波电场分量的是光子的能量，对应于磁场分量的是光子的自旋。根据量子力学的经典解释，光子在传播的路径上是随机分布的，这种随机分布概率由波动函数给出。
》因为是几率波，所以量子只能自己跟自己干涉。
我们可以举一个例子来说明这个情况。就像一个人去彩票点买彩票，中奖概率只和自己有关，买10次和买100次中奖的概率会相互影响。
但是这个中奖的概率，和旁边人买10次和买100次的概率是没有关系的。正是因为量子是自己跟自己干涉的，所以单电子通过双缝也可以形成明暗的条纹。单光子通过双缝也可以形成明暗的条纹。在军事领域里面，利用电磁波的干涉，可以制造一种非常非常重要的雷达~相控阵雷达。
》使用四面体相控阵雷达的军舰，俗称神盾舰。
我国的052C、052d和055导弹驱逐舰都是神盾舰。
从技术*上实现相控阵雷达，有两种方法：第1种，4个雷达阵面使用一个统一的电磁波发射源。电磁波由行波管馈送到阵面的发射单元上，把电磁波再发射出去。这种相控阵雷达被称为被动阵。第2种，4个阵面上的每一个发射单元，自己产生电磁波，称为主动相控阵雷达。这种雷达比被动相控阵雷达要更先进，我们国家军舰上用的四面阵全部都是主动相控阵雷达。
》主动相控阵雷达阵面的发射单元，实际上就是个二极管。
发射可见光的二极管，叫做LED；发射电磁波的二极管，是氮化镓。原理上这都是一样的东西。
氮化镓这个东西，已经被我国做到商业化的白菜价了。手机无线电充电器上面就是用的氮化镓。相控阵雷达之所以能够探测到空中的目标，是因为每一个发射单元发出来的电磁波在空中经过干涉叠加以后，会形成笔状的波束。这些波束可以通过移相器改变指向，扫描整个空域。
这个道理，用经典的电磁波理论很容易理解。但是，如果采用量子力学的角度，把电磁波看成是一个一个的光子，对相控阵雷达的解释就要深入的讨论。如果是被动相控阵的话，我们可以认为同一个发射机里面发出来的是相同的光子，它们可以自干涉。但是，主动相控阵每一个射频单元发射出来的是不同的光子。根据量子力学的经典解释，不同的光子之间是不能相互干涉的，所以理论上说，主动相控阵雷达是没办法实现的。
这又是怎么一回事呢？是不是量子力学的理论有问题呢？
》这里就要更加深入的讨论量子力学的本质。
根据量子力学的哥本哈根诠释，量子是唯像的。这和我们正常理解的常规世界，是完全不同的世界。我们的正常社会里，人有身份证，是因为有人这个实在的个体存在。所以不管身份证上的名字如何变化，都不会引起人的变化。
而量子力学世界则完全不一样，量子力学的所谓的实体粒子，实际上是由一堆参数和符号决定的。这些参数和符号是可以拆分的。如果量子现象发生在现实宏观世界里，我们就可以把一个人的性别从这个人的身体上拆掉。我们也可以通过改变身份证上的性别，不用做变性手术，就让这个人的性别发生变化。这是多么的不可思议，然而量子力学的世界就是这样。
再拉回到现实的世界里，即使把两个人的身份证改成一模一样，这两个人也不会一样。再回到量子力学的世界里，如果把两个人的身份证改成一模一样，这两个人就会立刻变得一模一样。在这种情况下，这两个人是不可分辨的。
如果这两个人同时去买彩票，中奖的概率会相互影响（因为无法确定到底是谁买的彩票）。
》在量子力学的世界里，这被称为全同粒子不可分。
也就是说，参数完全相同的一大堆基本粒子，是无法分辨的。在测量上可以视为同一个粒子。所以，相控阵雷达发射出来的不同光子，只要具有相同的参数，彼此是不可分辨的，它们可以进行几率波叠加。
这就是主动相控阵雷达能够实现的量子力学解释。量子力学深刻的改变了人类对世界本质的认识。爱因斯坦认为：我们能够看见月亮，是因为月亮先于观察而存在。玻尔认为：月亮之所以存在，是因为我们进行了一个预期观测。现在所有的实验证据，都指向玻儿是对的。
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时间：2023-10-17 01:07
主控雷达就是电扫描雷达。性能远远高于普通雷达。它由很多个且有联系的小雷达，就和昆虫的小眼睛一样。
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时间：2023-10-17 01:07
相控阵，就是由许多辐射单元排成阵列形式构成的走向天线，各单元之间的辐射能量和相位关是可以控制的。典型的相控阵是利用电子计算机控制移相器改变天线孔径上的相位分布来实现波束在空间扫描，即电子扫描，简称电扫。相位控制可采用相位法、实时法、频率法和电子馈电开关法。在一维上排列若干辐射单元即为线阵，在两维上排列若干辐射单元称为平面阵。辐射单元也可以排列在曲线上或曲面上．这种天线称为共形阵天线。共形阵天线可以克服线阵和平面阵扫描角小的缺点，能以一部天线实现全空域电扫。通常的共形阵天线有环形阵、圆面阵、圆锥面阵、圆柱面阵、半球面阵等。综上所述，相控阵雷达因其天线为相控阵型而得名。
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时间：2023-10-17 01:08
在以麦克斯韦电磁学为主导的时代，所有科学家都认为光是电磁波，直到爱因斯坦证明产生光电效应的原因：因为光的能量呈碎片状发射，这意味着光是一个一个粒子。这是量子力学的标志性事件。麦克斯韦（Maxwell）将电磁辐射识别为振荡电场和磁场分量。在真空中，两者彼此垂直，并且都垂直于传播方向。
