相控阵天线是一种天线阵列，其各个元件可以设置为特定（不同）的幅度和相位关系。您会经常听到它们被称为电子扫描阵列。相控阵天线底部的图像显示了单个天线、常规阵列和相控阵。相控阵具有移相器，使我们能够调整每个单独元件的相位。
相控阵天线的功能用于增加增益和方向性，创建相对较窄的波束（称为波束成形），并允许电子转向（称为波束转向）。电子转向显然比机械转向快得多，这使得相控阵非常适合高性能雷达/电子战系统等应用。
对于创建窄波束（波束赋形）并将其动态指向目标方向（波束控制）来说，相控阵天线是一种实用和低成本的方式。这样无需机械运动即可实现波束控制，这应当就是基站和用户设备所使用的毫米波天线的工作原理。
相控阵技术的演变
此图说明了两种主要的电子扫描相控阵类型：
• 无源相控阵 (PESA)。
• 有源相控阵 (AESA)。
传统的无源相控阵PESA实现使用单独的衰减器、移相器和其他组件。这种集中式架构将所有元件和基带源连接到一对发射器和接收器路径。
为什么现代相控阵更倾向于采用 AESA有源相控阵拓扑的分布式架构？
因为AESA有源相控阵将各个天线元件和相关的发射功率放大器 (PA)、接收低噪声放大器 (LNA)、移位器、衰减器和开关集成到单个 T/R模块封装中。该系统将基带源直接连接到波束形成器。为每个元件配备一个发射机放大器，使有源相控阵天线能够在空间上组合发射机输出功率。
此过程允许对发射机输出功率进行空间组合，与单个 T/R模块相比，总功率显著增加。此外，这种模块化方法可以将电子设备靠近各个元件放置，从而显著减少信号损失。然而，AESA有源相控阵性能优势伴随着更大的开发复杂性和成本。
无源电子扫描阵列 （Passive Electronically Scanned Array - PESA）依靠一种称为波干扰的现象来控制雷达波束。这些波在该点的总振幅将以类似于水波纹的方式加起来，具体取决于这些波的确切相位不同，干扰可以是建设性的，也可以是破坏性的。
基本发射器/接收器架构
这是基本发射器/接收器的架构。
我们在顶部有一个发射路径，在底部有一个接收路径，它们都连接一个双工器，用于在两者之间切换。
在接收路径中，我们有一个波形发生器，它产生一个低频信号。然后，低频信号被放大和滤波，最终上变频到我们想要传输的信号的射频或微波频率。信号上变频后，再次滤波，然后用高功率放大器放大。高功率放大器将信号提高到传输所需的功率水平。
在接收路径中，我们接收微波信号的射频，对其进行滤波，并用低噪声放大器对其进行放大，以避免引入额外的噪声并降低信噪比。放大信号后，我们将其向下转换为更低的频率，然后放大和滤波。将其向下转换为更低的频率，以将其馈送到 ADC。ADC 将信号数字化，以便 DSP 链可以对其进行处理。
该框图仅显示了一个转换阶段，但通常有多个转换阶段才能将信号转换为所需的频率。
有源相控阵分布式馈电，通常每个天线单元都拥有独立的发射机，故曰 "有源"。
TR模块将部分发射/接收路径移至前端。将发射/接收功能分布到阵列上的每个模块使它们更加灵活，并有助于防止丢失。
这是基本TR模块的架构。如您所见，每个TR模块都有自己的移相器和衰减器。此外，在发射路径上，它们将有一个高功率放大器，在接收路径上，它们将有一个限幅器和低噪声放大器。您通常还会使用某种开关或循环器将天线连接到发射和接收路径。
首先，在有源相控阵AESA雷达设计中，低噪声放大器放置在接收器附近，在有损分量之前，因此与PESA相比，AESA雷达可以实现更好的信噪比（将提高雷达的探测灵敏度）。
其次，在普通雷达系统中，减少杂波干扰的能力往往受到硬件不稳定误差的限制，如脉冲间相位/幅度误差和脉冲内噪声。造成这些误差的主要因素是模数转换器(ADC)、下变频第一本振(LO）、高功率放大器(HPA）、低噪声放大器（LNA）和激励器/波形发生器。AESA雷达系统具有一组分布式 HPA 和 LNA，误差可以去相关。更好的杂波衰减能力意味着AESA雷达系统在存在杂波的情况下将具有更好的检测灵敏度。
此外，在检测性能相同的情况下，AESA雷达系统通常比PESA雷达系统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距特性。
最后, 由于有源相控阵 AESA雷达上的单个T/R模块不依赖于单个高功率放大器，因此它们可以同时传输不同频率的信号。因此，AESA可以通过将阵列分成几个较小的子阵列，同时形成多个不同频率的独立波束，从而大大提高了PESA系统的多任务处理能力和功能。同时在多个频率下工作的能力还允许在阵列区域内的任何地方采用电子对抗技术。但是，需要注意的是，形成太多不同的波束也会减小雷达范围。
