相控陣雷達系統一般由天線(xiàn)陣列、饋線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )、多路接收機、信號處理、數據處理、顯示與控制等主要分系統組成。相控陣雷達利用計算機按照算法軟件靈活控制天線(xiàn)陣列中各個(gè)單元的饋電相位。根據天線(xiàn)理論，天線(xiàn)陣列發(fā)出的電磁波通過(guò)相位合成生成指向不同方向的一個(gè)或多個(gè)主波束，在天線(xiàn)不做物理轉動(dòng)的前提下，實(shí)現多方位電子掃描。相對于機械掃描雷達，相控陣雷達可以將給定空間范圍的掃描時(shí)間縮減到原來(lái)的幾分之一或十幾分之一，極大提高了雷達觀(guān)測的時(shí)間分辨率。 相控陣雷達有兩種主要的組成方式。①有源相控陣列。每個(gè)天線(xiàn)陣元用一個(gè)接收機和發(fā)射功率放大器。②無(wú)源相控陣列。它共用一個(gè)或幾個(gè)發(fā)射機和接收機。

在氣象上使用相控陣雷達有利于龍卷、下?lián)舯┝鞯瓤焖傺葑兊膹娞鞖庀到y監測和早期預警，也有利于提高對快速移動(dòng)的降水系統的雷達估計精度。通常由拋物面天線(xiàn)組成的氣象雷達，按VCP21模式做一次體積掃描需要6分鐘。這對于變化和移動(dòng)均很迅速的強對流天氣系統中的風(fēng)暴單體而言，時(shí)間間隔太長(cháng)了。這樣的探測結果只能看到單體跳躍式的變化，而不能以高的時(shí)空分辨率去反映強對流系統的細密變化。而相控陣氣象雷達能夠同時(shí)產(chǎn)生9個(gè)波束，一次PPI體積掃描只需要2/3分鐘，極大提高了雷達探測的時(shí)間分辨率。若采用二維相控陣氣象雷達，還可以對不同方位上的重點(diǎn)氣象目標實(shí)現跳掃，同樣又大大提高了探測的時(shí)間分辨率。

相控陣技術(shù)在軍事領(lǐng)域已應用了60多年，20世紀末開(kāi)始逐步進(jìn)入氣象研究領(lǐng)域。2003年4月，美國強風(fēng)暴實(shí)驗室（NSSL）在美國海軍提供的SPY-1A相控陣雷達天線(xiàn)基礎上研制了NWRT/PAR雷達，最早開(kāi)始了相控陣雷達在強天氣預警領(lǐng)域的應用研究。21世紀初以來(lái)，中國相控陣天氣雷達研究和應用發(fā)展也很快。

相控陣雷達用于對氣象目標的探測，若要滿(mǎn)足測量精度的要求，有些問(wèn)題仍需要解決。例如，不同仰角的波束寬度不相等，相控陣雷達一般采用功率小的固態(tài)模塊發(fā)射，為了能探測遠處的氣象目標，特別是弱目標，要采用脈沖壓縮技術(shù)等，這些都必須體現在雷達氣象方程和數據處理系統中，才能較精確反演出氣象目標的回波強度，得到可實(shí)用的產(chǎn)品。