有源相控陣(AESA，亦譯有源電掃描陣列)雷達已成為現代先進戰機的標準配置，不僅會在許多新機型中取代機械掃描陣列(MSA)和無源電掃描陣列(PESA)雷達，還用于現役飛機的批量升級。AESA也已滲入以前由MSA和PESA技術主導的其他領域，包括機載預警雷達、面對空導彈火控雷達和立體搜索雷達。這種發展勢頭還會持續下去，并將得到進一步的發展。但是，AESA也不是“萬能藥”，并非適合所有雷達應用。因為它會對支撐硬件提出許多獨特的要求，而在傳統雷達技術中，這樣的硬件很少甚至根本沒有。這些要求增加了系統集成的費用，并且在不同程度上影響到其應用。
雷聲公司的 RACR 基于 APG-79 AESA 雷達的經驗
毋庸置疑，隨著技術日趨成熟，制造費用不斷下降，AESA近期有望成為一種主流技術，用于多種大批量雷達的設計與開發。要知道AESA因何能夠獲得如此巨大的成功，首先需要了解電掃描陣列或相控陣的發展歷程。
ESA雷達技術的發展
世界上第一種“現代化”的軍用量產型相控陣雷達是曾在二戰后期部署的德國制造的VHF波段GEMA FuGM41“猛犸象”或“板墻”系列對空/對海監視雷達。這種創新性的雷達引入了電子或“靈活”波束控制概念-天線主瓣的方向不再通過天線視軸的物理指向來控制，而是通過改變經由天線陣列陣元的信號的相對相位或延時來實現。雖然更早出現的英國“本土鏈”雷達(曾對不列顛之戰發揮決定性作用)是利用天線陣元對之間的相位關系來測向，但“猛犸象”雷達才是第一種通過多個獨立的相位或延時控制單元實現收發的批生產型號。
這種方法帶來的最大好處就是不再需要通過機械的方法控制龐大笨重的天線掃描大范圍空域，而通過電子控制波束指向獲得靈活的波束控制能力。這是ESA相對于MSA的重要優勢，因為它能夠靈活控制波束，跟蹤單個目標或群目標，以及提高對大范圍空間的掃描速率。對于設計和維護人員來說，與MSA相比，采用ESA會帶來復雜度、體積和重量方面的問題，至今上述因素仍是影響ESA技術推廣應用的主要障礙。
20世紀70年代，隨著美國和前蘇聯開發了一系列重要的系統，ESA技術取得了長足進步。但不管怎么發展，其宗旨都是獲得同時跟蹤大批量高速運動目標的能力，進而支持導彈制導應用，以及戰術/戰略彈道導彈和低/高空巡航導彈防御應用。
美國部署了雷聲公司開發的450兆赫茲FPS-115“鋪路爪”雷達，前蘇聯開發部署了150兆赫茲的NIRI 5N15“第聶伯河”/“雞舍”系列PESA雷達，兩者均用于執行關鍵的戰略彈道導彈捕獲和跟蹤任務。后來的“鋪路爪”型號，平均功率為145.6千瓦，峰值功率為582.4千瓦，采用的陣元數量至少1792個，每個陣元的輻射功率為325瓦。
美國陸軍裝備的雷聲公司C波段MPQ-53“愛國者”交戰雷達和前蘇聯的X波段5N63/30N6(用于S-300PT/SA-10)和9S32(用于S-300V/SA-12)交戰雷達也是PESA雷達，都是為摧毀飛機、巡航導彈、遠程導彈和戰術彈道導彈而開發的。上述3種雷達采用了相同的設計理念-采用無源光學空間饋電和由移相器組成的透射主天線陣。前蘇聯雷達采用精心設計的單脈沖饋源喇叭排列，置于透鏡組件之后。類似的空間饋電設計也用于前蘇聯為S-300V/SA-12地空導彈系統開發的X波段9S19“高屏”反彈道導彈捕獲雷達和為S-300PM/SA-20A地空導彈系統開發的5N64/64N6“大鳥”S波段雙面陣戰場管理雷達。
類似的作戰需求也推動美國海軍開發了SPY-1“宙斯盾”S波段無源相控陣雷達。該雷達每個天線面有4096個陣元，分成140個模塊，每個模塊包含32個陣元，利用復雜的波導饋源網絡分發發射和接收信號。SPY-1A采用混合陣，每個天線陣面內嵌有4352個固態接收機，采用8部發射機為每個陣面提供高達132千瓦的總峰值功率。
第一代ESA雷達的共有特征是，采用無源透射鐵氧體移相器和行波管發射機，從而提高了整個系統的峰值功率。對重量敏感的應用，如地面導彈連，則優選光學空間饋電，而“宙斯盾”系統和更低波段的彈道導彈防御雷達則采用饋電網絡。截至目前，所有上述雷達的型號及派生型仍在服役和生產。
20世紀80年代，第二代ESA雷達面世，主要針對機載應用，充分汲取了雷達設計師在70年代早期獲得的經驗。美國西屋公司為B-1B“槍騎兵”轟炸機開發了X波段APQ-164雷達，是從EAR(電子捷變雷達)演示驗證機發展而來的PESA型號，具備一定的低截獲概率(LPI)能力。雷達共用1個由1526個陣元組成的獨立孔徑，用于地面測繪、武器瞄準和自動地形跟隨等。利用行波管和接收機鏈路冗余技術，達成ESA天線的高可靠性要求。
隨后不久，休斯公司就為B-2A“幽靈”隱身轟炸機開發了Ku波段APQ-181無源相控陣雷達。APQ-181是一種低截獲概率雷達，具備隱蔽攻擊能力。它采用了與APQ-164相同的天線技術，提供類似的導航、瞄準和自動地形跟隨能力。不僅如此，它還附加了一項比較苛刻的要求，即天線陣面的雷達發射截面積必須滿足類似“小鳥”的尺寸，這樣才能保證B-2優異的隱身性能。APQ-181雷達再一次驗證了ESA相較于MSA的關鍵優勢，且適于隱身探測，這也是長期以來推動AESA，尤其是機載AESA雷達不斷向前發展的關鍵因素。
雖然美國早期的機載ESA方案主要針對轟炸機應用，但前蘇聯的首部X波段機載PESA雷達-季霍米洛夫NIIP公司開發的BRLS-8B“盾牌”(Zaslon，北約稱“閃舞”)脈沖多普勒機載攔截雷達卻是為“米格-31”重型戰斗機開發的。這是因為該型戰機承擔著攔截美國AGM-86B空射巡航導彈、BGM-109G陸射“戰斧”和RGN-109潛射巡航導彈的艱巨任務。“盾牌”雷達陣列由1700個陣元組成，能夠同時引導4枚“阿莫斯”遠程空空導彈打擊隱藏在地雜波中的低信號特征目標，是用于裝備前線戰斗機的第一種批生產型ESA雷達。其最顯著的特征是L波段IFF詢問機的PESA陣列被嵌入X波段雷達陣列之中。
與第一代ESA一樣，第二代ESA雷達也采用無源透射鐵氧體技術移相器和行波器發射機，唯一不同的是后者采用天線饋電網絡，這也是堆棧行結構的典型特征。在此類雷達中首次采用的多種理念一直沿用于后續AESA的研發與設計中。
俄羅斯繼續采用PESA技術設計開發了一系列新式雷達，如季霍米洛夫NIIP公司為“蘇-30MKI/MKM”戰機開發的N011M混合型ESA雷達以及為“蘇-35S”戰機開發的N035“雪豹-E”派生型雷達，法扎特倫公司為“蘇-33”艦載機開發的Zhuk-MFS/MFSE雷達，列寧人公司仿造APQ-164為“蘇-34”轟炸機開發的B004多功能火控雷達，NIIP梁贊GRPZ公司用于N001VE機掃雷達升級改造的Pero無源相控陣雷達。Pero采用獨特的反射式空饋設計，其X波段喇叭置于陣列前面的尾桁之上。該技術也用于專為9K317“山毛櫸”M2/SA-17新型戰場防空導彈系統開發的X波段9S36交戰雷達。
20世紀90年代，美國和歐洲的AESA雷達技術取得了長足進步，俄羅斯緊跟其后。雖然新研的AESA雷達采用了許多以前為PESA雷達開發的技術，但也引入了完全有別于PESA的發射機技術。砷化鎵平面單片集成電路工藝的成熟是AESA得以實現的關鍵因素之一，因為大功率晶體管和單片移相器的制造均有賴于這種工藝的成熟。雖然早在25年前就已經普及小功率接收機用的低噪聲系數砷化鎵金屬-半導體場效晶體管(MESFET)器件，但直到微波單片集成電路(MMIC)技術成熟到能在關鍵應用中將必需的電路封裝在有限空間的T/R模塊內時，研制AESA才具備了現實的可能。L波段和S波段MMIC技術早在15年前就已經成熟，更具挑戰性的X波段MMIC技術在10年前獲得應用。PESA采用無源移相器件，而AESA的T/R模塊則集成了多個MMIC，形成獨立控制的接收機、發射機和波束控制器。在T/R模塊設計方面，俄羅斯稍遜于美國，但有望很快縮短差距。
滲透軍用雷達主流應用領域
目前，AESA技術已滲透到許多關鍵應用領域，包括X波段機載火控雷達、VHF至S波段預警搜索雷達和特定的S/X波段彈道導彈防御雷達。在不斷插入現役雷達的升級改造以及作為一種全新設計取代傳統雷達的發展中，AESA技術不斷取得進步。
戰斗機和轟炸機機載雷達多為X波段。首部AESA批生產雷達是原西屋公司，現諾斯羅普·格魯曼公司為F-22A“猛禽”戰斗機開發的由1500個陣元組成的APG-77雷達。該雷達已成為AESA技術發展風向標，現已發展到第二種配置APG-77(V)1，其中采用的模塊與為F-35戰斗機開發的只有1200個陣元的APG-81雷達通用。
同期并行開發的是雷聲公司1100個陣元的APG-79雷達。該雷達最初為批量升級改造F/A-18E/F“超級大黃蜂”戰機開發，最后卻發展成一種獨特的設計。為APG-79開發的T/R模塊技術用于對F-15C戰斗機APG-63(V)3和F-15E戰斗機APG-82(V)1的AESA升級。早期的F-15雷達采用由行波管驅動的機械掃描陣列技術，后來一部分F-15C戰機換裝了早期采用“條”式T/R模塊技術的APG-63(V)2雷達，近期的升級改造涉及APG-63(V)3/APG-82配置，其中采用了基于APG-79設計的獨立T/R模塊。這種先進的T/R模塊技術也移植到APQ-181雷達的深度改進之中，在其AESA型號中采用了一對2000個陣元的X波段陣列。同期，諾·格公司還開發了1000個陣元的APG-80雷達，用于老式F-16戰機的批量現代化改造，作為一種全新設計，APG-80現已發展成尺寸可變的靈活波束雷達(SABR)。
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