草稿:被動電子掃描陣列

米高揚 米格-31戰鬥機機頭整流罩被拆除，展示其閃舞雷達無源電子掃描陣列雷達天線。

動畫展示了無源電子掃描陣列的工作原理。它由由單個發射器(TX)供電的天線元件(A)陣列組成。每個天線的饋電電流通過由計算機（C）控制的移相器（φ） 。移動的紅線顯示每個元件發射的無線電波的波前。各個波前是球形的，但它們在天線前面組合（疊加）以產生平面波，即沿特定方向 θ 傳播的無線電波束。移相器延遲沿線路逐漸向上傳播的無線電波，因此每個天線比其下方的天線晚發射波前。這導致產生的平面波以 θ 角指向天線。計算機可以非常快速地改變移相器以將光束轉向新方向。無線電波的速度明顯減慢。

無源電子掃描陣列（ PESA ），也稱為無源相控陣，是一種可以通過電子方式將無線電波束轉向到不同方向的天線（即相控陣列天線），其中所有天線元件都與單個發射器（如磁控管、速調管或行波管）和/或接收器相連。相控陣天線最初被設想用於軍用雷達系統，以引導無線電波束快速穿過天空以探測飛機和飛彈。這些系統現在被廣泛使用，並已擴展到民用應用，例如用於手機的5G MIMO 。相控陣原理也用於聲學，相控陣聲換能器用於醫學超聲成像掃描儀（相控陣超聲波）、油氣勘探（反射地震學）和軍用聲納系統。

PESA與有源電子掃描陣列(AESA) 天線工作原理對比，後者的每個天線元件都有一個單獨的發射器和/或接收器單元，全部由計算機控制。 AESA可以視為是原始PESA相控陣技術的長級版，它比PESA更先進、更複雜且具有更多的功能。還有這使用工作混合方式的雷達，它是由單獨的類似於PESA的子陣列組成，其每個子陣列都有自己的R/F發射單元。與真正的 AESA相比，使用混合方式，可以以更低的成本實現 AESA（例如，多個獨立光束）。

脈衝雷達系統的工作原理是：回波信號發送前先將天線連接至功率強大的無線電發射器上，然後發射短脈衝信號；信號發送完後立即斷開發射機，並將天線切換到靈敏的回波接收機器，放大目標物體反射回波；這樣只要測量信號返回時間，雷達的接收機可以確定目標距離；最後接收機將接收到的結果輸送至雷達顯示器。發射器元件通常是磁控管或速調管，適合增強或生成窄頻段的高功率信號。為了掃描部分天空，非被動相控陣雷達天線必須通過物理移動（如旋轉）來將天線指向不同方向。相比之下，被動相控陣雷達的波束可以通過簡單地調節不同陣列元件之間的電相位差，迅速改變指向不同方向。

1959年，DARPA開發了一個稱為電子掃描陣列雷達(ESAR)的實驗性相控陣雷達。其第一個模塊是一個線性陣列，於1960年完成，它是構成了AN/FPS-85型雷達的基礎。

20世紀60年代開始，實現了能夠以受控方式延遲發射器信號的新型固態設備。這一進展使得首個實用化的大規模被動電子掃描陣列（簡稱相控陣雷達）出現了。PESA從單一源接收信號，將其分成數百路通道，有選擇地延遲其中的一些通道，並將它們發送到單獨的天線。這些來自單獨天線的無線電信號在空間中重疊，而個別信號之間的干擾模式被人為控制以增強某些方向的信號，然後使其在其他所有方向上都是被靜音的。延遲方式可採用電子方式輕鬆控制，使得波束可以在不變動天線的情況下快速轉向。與傳統的機械式系統相比，PESA可以更快地掃描空間。由於電子技術的進步，PESA增加了產生多個主動波束的能力，使它們能夠在掃描天空的同時，將較小的波束聚焦在某些目標上，以跟蹤或引導半主動雷達尋的飛彈。

1960年代，PESA迅速在船隻和大型固定設施上得到廣泛應用，隨著電子技術發展和電子元件的縮小，它們也被用於飛機上的機載雷達。

PESA 雷達列表

• AN/FPQ-16
• AN/MPQ-53
• AN/MPQ-65
• AN/SPQ-11
• AN/SPY-1宙斯盾作戰系統
• AN/TPQ-36
• AN/TPQ-37
• AN/MPQ-64
• AN/APY-1/2　E-3空中預警機上使用的雷達
• AN/APY-7
• AN/APQ-164 B-1B機載雷達
• AN/APQ-181 B-2 （初始版本，最新版本為AESA）
• Zaslon，首個安裝在戰鬥機上的電子掃描雷達（ MIG-31 ）
• Thomson-CSF RDY都卜勒雷達（陣風戰鬥機機載雷達）
• OPS-12海軍雷達

參考資料

Category:雷達