有源电扫描阵列(AESA)和混合电扫描阵列 留言

仅从外观上很难区分AESA和PESA，但它们的内部组成差别极大。PESA使用单个或两个高功率放大器(HPA)发射源(通常是速调管或行波管)发射功率信号，之后信号被功分并送入数千条路径，也就会经过上千个移相器和阵元，当然还包括一个低噪声放大器。

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而AESA雷达则由数千个T/R组件构成。发射器内置于阵元也就意味着没有独立的发射机和接收机，有一个激励器，这就是构成AESA的全部。AESA和PESA的主要结构差异如下图照片所示：

从上图可以看出，对于AESA，大多数元器件，如低噪声放大器、高功率放大器、双工器、移相器都是小型化的，全都封装在一个T/R组件模块里，每个单独的T/R组件本身就可以看作一个微小的雷达。T/R组件的结构如下图所示：

通常可用T/R组件的数量来估计雷达的性能，一些常见的AESA雷达及其阵元数量如下图所示：

尽管PESA和AESA都利用波的干涉来形成波束并控制波束方向，但是与PESA相比，AESA的独特设计使其具有许多优势。首先，在AESA设计中，低噪声放大器的位置很靠近接收机，位于损耗器件之前，因此AESA雷达可以获得比PESA更好的信噪比(更好的信噪比可提高雷达的探测灵敏度)：

其次，传统雷达系统中，硬件不稳定性误差(如脉间相位/幅度误差和脉内噪声)通常会限制系统对杂波干扰的抑制能力。这些误差主要来自模数转换器、下变频第一本振、高功率放大器、低噪声放大器和激励器/波形产生器。

而AESA系统采用一组分布式高功率放大器和低噪声放大器，因此可以对这些误差进行去相关。AESA系统更好的杂波衰减能力，可大大提高杂波中信号检测灵敏度。

此外，与PESA系统相比，在探测性能相同的情况下，AESA系统通常具有更高的占空比和更低的峰值功率，因此具有更好的低截获概率(LPI)特性。

最后但同样重要的是，由于AESA上的T/R组件并不依赖单个高功率放大器，因此它们可以同时发射不同频率的信号。将阵列分成几个较小的子阵列，则一个AESA就可以同时形成不同频率的多个独立波束，这样可提高多任务处理能力(例如：同时执行边搜索边跟踪和合成了孔径)和ECCM功能，使其明显优于PESA系统。

同时工作在多个频率的能力还可以针对阵列关注区域内的任何地方采用电子对抗(ECM)技术。有一点需注意，形成太多不同的波束会影响雷达的作用距离。AESA雷达的两个主要缺点是造价高，且扫描范围无法超过60°。

虽然PESA和AESA的扫描速率高，但它们的主要缺点是扫描范围只有120º。为解决这一问题，一些现代雷达将PESA或AESA阵列安装在可转动平台上，以增大雷达的观测场。雷达观测场和雷达波束宽度可不是一个概念。

雷达波束宽度是指雷达波束的宽/窄程度，也是雷达在特定时刻可感知的角锥度。而雷达观测场是指可转动/可控雷达能够探测的总的自由空间范围(单位：度)。窄波束利于获得更高的精度和更远的探测距离，而观测场可不能窄。

原文始发于微信公众号（雷达通信电子战）