Сравнение с пассивной решёткой
В обычной пассивной решётке один передатчик мощностью несколько киловатт питает несколько сотен элементов, каждый из которых излучает только десятки ватт мощности. Современный микроволновый транзисторныйусилитель может, однако, также произвести десятки ватт, и в радаре с активной фазированной решёткой несколько сотен модулей, каждый мощностью в десятки ватт, создают в целом мощный главный луч радара в несколько киловатт.
В то время как результат идентичен, активные решётки намного более надёжны, поскольку хотя отказ одного приёмо-передающего элемента решётки и искажает диаграмму направленности антенны, что несколько ухудшает характеристики локатора, в целом он остаётся работоспособным. Катастрофического отказа лампы передатчика, которая является проблемой обычных радаров, просто не может произойти. Дополнительная выгода — экономия веса без большой лампы высокой мощности, связанной с ней системой охлаждения и большого блока питания высокого напряжения.
Другой особенностью, которая может использоваться только в активных решётках, является способность управлять усилением индивидуальных приёмно-передающих модулей. Если это может быть сделано, диапазон углов, через которые луч может быть отклонен, существенно увеличивается, и таким образом многие из ограничений геометрии решёток, которые имеют обычные фазированные решётки могут быть обойдены. Такие решётки называют решётками суперувеличения. Из изданной литературы неясно, используют ли какая-либо существующая или проектируемая антенная решётка эту технику.
Пассивная фазированная антенная решётка
Пассивная фазированная антенная решётка (англ. passive electronically scanned array, PESA), ПФАР —фазированная антенная решётка, имеющая центральный радиочастотный источник, который через фазовращатели(как правило, с цифровым управлением) направляет энергию в излучающие элементы, расположенные в передней части антенны. Является предшественником активной ФАР, где каждый из излучающих элементов имеет свой источник.
Принцип работы
Антенна подключается к мощному радиопередатчику и излучает короткий импульсный сигнал. Затем передатчик отключается от антенны, и она соединяется с чувствительным приёмником, который усиливает отражения излучённого сигнала от целевых объектов. Измеряя время, которое потребовалось для возвращения сигнала, можно определить расстояние до объекта. Полученный результат используется для дальнейшей обработки или отображается на дисплее.
В общем случае, для сканирования определённой части неба антенна должна физически перемещаться в разных направлениях. С появлением в 1960-х годах твердотельных устройств, позволяющих управлять задержкой передаваемого сигнала, стала возможной практическая реализация антенн с пассивными ФАР больших размеров. ПФАР распределяет сигнал от одного источника на сотни путей, выборочно задерживая некоторые из них, и посылает на индивидуальные антенны. Радиосигналы от отдельных антенн взаимодействуют в пространстве, а интерференционные картины между ними выстраиваются так, чтобы усиливать сигнал в определённых направлениях и подавлять его во всех остальных. Задержки могут легко контролироваться электроникой, что позволяет очень быстро управлять лучом, не перемещая антенну. ПФАР может сканировать объем пространства гораздо быстрее, чем традиционные механические системы. Кроме того, благодаря прогрессу в области электроники, появилась возможность генерировать посредством одной ПФАР несколько активных лучей, что позволяет им продолжать просмотр неба и в то же время фокусировать меньшие лучи на определённых целях, например, для отслеживания или направления ракет с полуактивным радиолокационным самонаведением.
Центральным источником обычно является магнетрон, клистрон или ЛБВ, которые способны усиливать или генерировать сигнал большой мощности в узком диапазоне частот. Антенны могут быть отражательными или проходными. Проходные ФАР, в свою очередь, бывают двух видов: с открытой волноводной системой, когда решётка облучается одним широким лучом от слабонаправленного источника, и с закрытой, когда сигнал подаётся к элементам решётки при помощи разветвлённой системы волноводов.
ПФАР быстро получили широкое распространение на кораблях и крупных стационарных огневых точках, за которыми с миниатюризацией электроники последовали и бортовые системы.