超级军网[转帖]机载雷达新技术及在作战中的运用
来源：百度文库 编辑：超级军网 时间：2024/05/01 00:22:26
转自：国防科技论坛：http://www.81tech.com/dispbbs.asp?boardID=51&ID=26590&page=1
New Technologies of Airborne Radar
机载雷达经历了从机械扫描形式到相控阵电子扫描，再到最新的保形"智能蒙皮"天线的发展过程，电子扫描雷达在作战使用中的优势在哪里？未来的综合式射频（RF）传感器系统的总体特点和关键技术是哪些？您将从本文中得到启发
近50多年来，机载雷达不断采用新的技术成果，性能不断提高，其中重要的有全向多脉冲射频（MPRF）模式和高分辨率多普勒波束锐化（DBS）技术在雷达中的实际应用。目前，由于在信号处理和砷化镓微波集成电路领域技术的进步，雷达作为战术飞机主传感器的地位仍然会继续保持下去。
电子扫描技术的发展
雷达波束天线电子扫描应用的第一步是无源电子扫描阵列（ESA），其主要优点是实现了波束的无惯性扫描，在作战中有助于对辐射能量的控制。现役的此种类型的雷达有美国空军的B1-B和俄罗斯的米格-31装备的雷达，在研的有法国装备其"阵风"战斗机的RBE-2雷达。
有源ESA的出现是技术上的又一进步。它的每一个阵元中都有一个RF发射机和灵敏的RF接收机，在各个发射/接收（T/R）模块内都有一个功率放大器、一个低噪声放大器和用砷化镓技术制造的相位振幅控制装置。有源ESA雷达技术放弃了传统的中心式高功率发射机，除了具有无源相控阵雷达的优点外，还提高了能量的使用效率并具有自适应波束控制、强抗干扰能力和高可*性等优点。
西方国家第一代有源相控阵雷达系统接近定型的有美国装备F-22和日本装备FS-X的雷达。英、法和德国共同研制的AMSAR项目也确定使用先进的有源相控阵雷达技术，为其后续的欧洲战斗机雷达的升级改装做准备。从今天的角度来看，雷达技术未来的下一个发展方向是保形"智能蒙皮"阵列，它把有源ESA技术和多功能共用RF孔径结合了起来，在天线阵元的安排上，与飞机机身的结构巧妙地配合，实现宽波段和多功能。保形天线阵列有高性能的处理器并使用空-时自适应处理技术有效地抑制了外部的噪声、干扰和杂波并能以最优化的方式来探测所感兴趣的目标。虽然有许多相关的技术问题需要解决，但保形"智能蒙皮"技术并非是个不切实际的解决方案，预计在20～25年的时间内就可以达到实用阶段。
在10～15年内，对战术飞机射频传感器（包括雷达）未来所执行的任务来说，最迫切的需要是增加功能、提高性能，并且还要注重经济性和可维护性。美国的"宝石路"计划已经证明，航空电子系统通过采用通用模块、资源共享和传感器的空间重构（重构的设备包括雷达、电子战及通信-导航-识别等射频传感器）可以做到系统的造价和重量减小一半，而可*性提高三倍。它所确立的综合模块化航空电子的设计原则已用于JSF战斗机的综合传感器系统（ISS）和多重综合式射频传感器工程的设计中，欧洲类似的用于未来战术飞机的综合式射频传感器项目也正在实施。
作战性能
电子扫描技术，尤其是有源电子扫描阵列，与传统的机械扫描天线相比有以下几个突出的优点：
敏捷波束
由于ESA消除了天线的机械惯性，因此其波束指向速度极为敏捷。例如，在 60°的锥形角内，波束的重新定位时间小于1毫秒，因此这就为载机在作战使用的战术上带来了很大的优势：
● 高效的搜索模式（波束扫描时不会浪费时间）；
● 目标的驻留时间和修正时间可以分别达到最优化的状态，同时满足了探测和跟踪的需要；
● 连续探测（警告后确认）技术可极大地增大探测的距离；
● 快速跟踪形式（初探测距离上建立跟踪）；
● 对多目标跟踪的高度精确性（相当于对单目标的跟踪）；
● 独立的搜索和跟踪功能（对搜索区之外的目标进行跟踪）；
● 用主波瓣或近旁波瓣对导弹进行远距离的数据传输；
● 可同时工作在空-空和空-面状态（地形跟踪功能已和空-空搜索状态结合在一起）；
● 高度随机性的搜索模式（减小了雷达信号被敌方截获和利用的机会）。
多功能和高性能
因为有源ESA阵列单元内组合了接收和发射模块，微波能量的损耗大为减少，与行波管相比高效率的砷化镓功率放大器使整个辐射阵元的累加功率很高，对于同一个安装空间（同样的功率和天线罩）来说，有源ESA所辐射的有效功率要比MSA大10dB（距离要远75%）。这样，有源ESA可以"先看到"目标，极大地提高了作战的能力，特别是在目标反射截面（RCS）日益减小的今天。
ESA的另一个很有价值的特点是能够自适应控制发射和接收波束的形状，因此，可以实现一些特殊的功能和模式。
● 模式可选择的波束形状，例如空-空状态使用笔状波束，空-面状态使用余割波束；
● 用方位扇面波束发射，若干个笔状波束接收（见图1），可最大程度地发现高速目标、旋转翼目标产生的桨叶闪烁和隐身目标产生的RCS闪烁；
● 宽的发射波束结合若干个笔状接收波束可有效地产生一种射频"凝视阵列"（见图２），这使得作战搜索模式具有了一种使目标"无法逃脱"的性能。
视场（FOV）
对于ESA，主波束的增益沿着视线的阵列投影面积按比例下降，但对增益的降低可用增加驻留时间的方法来补偿（要以降低扫描效率为代价），最大可用视场通常限制在以视轴为中心的60°锥形角内， FOV的角度越宽越好，要想达到这一目的可使用多个天线阵列。
应用于战术飞机使用环境时，一种可行的配置方式是前视用主阵列，两个较小的侧阵列做补充，这样可以在近距离上覆盖飞机的两侧，增强了对环境的感知能力。
通常，目标在远距离被前向主阵列波束截获，并在转入交战的时间里在较近的距离上交给旁阵列。在超视距距离上的一种常用的作战机动战术叫F形顶点机动，用主阵列波束对目标建立起跟踪后，飞行员推加力使飞机加速，然后发射导弹，再转向规避敌方的反击。导弹的中距离制导要求在命中目标之前保持对目标的照射和目标数据的更新，把这些工作交由旁阵列波束完成，这样飞行员可以选择一个较为安全的宽角度规避。
电子对抗能力强
自适应波束可形成对旁瓣和主波束干扰的一种有效的对抗措施，它要求有源ESA能分割成多达30个以上的分阵列，每一个分阵列都与一个接收机和模/数转换器相关联，分阵列的数字化输出值以自适应的方式进行组合以形成一个在感兴趣的目标方向取得较高增益的天线波束，同时，在干扰方向上的增益则很小或为零。有源ESA的自适应波束形成能力是机载雷达在复杂的电磁环境中得以保持其作战能力的主要因素。
有源ESA其他特点还有，它有较宽的工作带宽和瞬时带宽，并有多样化的波形和扫描模式，这些都有助于增强雷达的电子对抗能力。
隐蔽性好
信号管理将是未来战术飞机的一项重要的系统，它要求雷达要采用低截获概率的波形，最大程度地减小雷达信号被敌方接收机探测到的可能性，同时雷达天线在整个飞机的雷达反射截面积（RCS）中不应占据较大部分，在这方面有源ESA有很大的优势。
有效的低截获概率的基础是对雷达辐射信号在时域、空域和频域上的有效管理，能够加以自主运用的方面包括:权衡发射峰值功率和累计时间的能力，权衡旁瓣发射波束水平和发射峰值功率的能力，在最低可接受的距离上探测感兴趣的目标，减小所必需的峰值功率的能力。阵列较宽的瞬时带宽能被用于减小峰值功率，同时，自适应波束控制可以使雷达在已知的有威胁性的方向上不发射电磁信号，这样可有效地减小被敌方接收机截获的可能性。多种伪随机频率、波形和扫描模式将会消弱敌方接收机破译交叠信号和确认雷达辐射信号的能力，特别是在电磁环境复杂的环境中。
双基模式可使机载雷达达到最佳的隐蔽效果，具体运用过程是：装备有高功率发射机和高增益转向天线的飞机在安全的远距离位置对目标进行照射，目标回波信号由一架或多架飞机的雷达接收和处理，而这些雷达全部工作在无源状态。一个具有多个分阵列和自适应波束控制能力的ESA系统能够产生多重接收波束，它们与发射波束的交叠确定了搜索的范围。频率、时间和波束位置数据可使用旁瓣通过隐蔽的手段传输以在时间上协调发射和接收同步，虽然辐射源会引起敌人的注意（包括定向干扰），但攻击飞机可以在不引起目标警觉和干扰的情况下获得实时的雷达数据。
可*性好
有源ESA系统没有像MSA系统那样的运动部件，因而具有极高的使用可*性。它高度结构化的通用模块，由1000～2000个T／R模块组成的阵元面中，即使其中有5％的模块发生故障，雷达性能只有轻微的损失，不会出现灾难性的故障。其重构及备用能力储备的使用极大地提高了雷达系统执行任务的可*性。未来有源ESA雷达系统能够实现的一个目标是两次重大故障之间的平均时间要与飞机寿命相当，有效地减少二线和三线维修设施的需要，并在其使用寿命内减少了维护费用。
综合式RF传感器
目前，战斗机使用有若干种RF传感器，它们是分别研制开发的，并"松散地"组合成整个航空电子设备系统，它大致可分为如下类别：
● 宽带电子对抗系统（2-18吉赫并可扩展到35和94吉赫）；
● 雷达（相对来说带宽较窄，即X/Ku波段）；
● 用于导弹遥测的C/ X/Ku波段数据链；
● 雷达高度表（4吉赫）；
● L波段系统（IFF, JTIDS, GPS）；
● V/UHF通信及导航辅助系统。
如果采用综合式机载传感器的原则，就要求使用高度集成化和模块化的组件，在一套综合式RF传感器使用共用孔径的情况下，可将其分为三个主要的系统：
● C/X/Ku波段的综合式雷达、EW、数据链和雷达高度表系统；
● 宽带电子战系统；
● 综合式通信、导航、识别（CNI）系统。
当几个天线共用一个孔径但同时履行多个功能时，就要求这个宽带孔径能独立地提供多个可控波束。虽然这种方法有很大的优势，但在技术实现上有很大的难度，主要难点是系统同时工作时怎样隔离和控制信号间的相互调制，以时分和孔径分割法可以部分解决这些难点。
雷达/电子战主孔径，可以设计成一种支持连续覆盖C波段的高端、X波段和Ku波段的宽带多功能ESA，它会提供共用的时序或同步的雷达、电子战和数据链工作状态。多重（两个或三个）阵列将会用于所必需的角度覆盖，阵列的大小和形状取决于设备安装空间、雷达旁瓣、角分辨率、增益和发射功率的要求。为满足各种波束形状的需要，每个阵列将分为多个（30个以上）分阵列以使孔径可以针对某个特定的功能进行较好地调整及支持几项功能同时运作。
技术难点
实现综合式RF传感器关键要依*：
系统的设计和研制
设计一个复杂的综合式RF传感器系统需要非常强的系统工程设计水平，关键任务包括需求分析、系统论证及配置、子系统功能及性能说明和接口技术标准。与飞机设计人员的密切合作可以把传感器系统与飞机机体结构的确切大小、位置、视场、信号及孔径数量、功率、体积及重量预算、冷却和发电机等因素结合起来，另外，权衡费用、性能和保障性也是极为重要的。正在出现的有助于未来综合式RF传感器设计的系统技术包括：多传感器数据融合、传感器资源管理、自适应信号管理、目标识别和合成环境。
阵元设计
共用孔径必须满足宽带（C到Ku波段）、多极化、大角度波束扫描和低后向散射（隐形）等有冲突的多种需求。
对阵元带宽和双极化的需要（用于电子战）排除了使用普通类型的相控阵列辐射元的可能，因为这些器件通常只能达到所需带宽的30%甚至更小，而对于共用孔径来说则要求达到50%甚至更多才行。一种有前途的的超宽带辐射元称为锥形凹槽。把两个锥形凹槽正交组合起来可以实现信号的双极化，它们分别提供垂直和水平线性极化。
隐身技术
传感器孔径对于整个飞机的RCS具有较大的潜在影响，整个系统的设计要实现较低的系统RCS，需要考虑的因素包括天线阵列、天线罩及相关的频率可选面（FSS）、与机身的接触面及孔径内雷达吸波材料的布置。
砷化镓微波集成电路（MMIC）
高性能砷化镓MMIC技术对于建立下一代以有源ESA为基础的综合式RF传感器起着重要作用。一个典型的X波段T/R模块结构有三个功能部分：高功率放大器、低噪声放大器和多功能增益/相位控制。在T/R模块中把雷达和电子战功能结合起来增加了带宽，因此只有高度的集成化才能容纳下独立的接收通道（窄带、宽带和多重极化）。
微波器件的封装
低成本的微波器件封装技术是满足经济性要求的关键。即使把每一个T/R模块的目标价定为400～500英镑，所有模块的总价值大约要占有源ESA总造价的35%，而要达到这个价格目标还是有困难的，需要微波封装技术的进一步改进。
光-电子器件
在综合式机载传感器结构中使用多个共用孔径依*的是实用的高性能宽带RF和数字式分布网络， 光纤的使用使整个结构内的孔径和IMA分系统的安装位置有了很大的灵活性，其内在的低传输损耗和噪声排除了以往困扰安装设计的有关长度和线路问题。与多股的铜导线相比，光纤的另一个优点是体积小、重量轻。有源ESA使用光-电子技术的另一个好处是可以获得时间上几乎是无延迟的波束扫描，在瞬时的宽带工作模式下分阵元波束扫描可达500兆赫以上。
射频的处理
要把雷达、电子战和数据链等一些普通的RF模块组合成为一体化的综合式RF系统，所面临的主要挑战是要满足载波频率、信号带宽、调制和动态范围等功能截然不同的各各方面的要求。为最大程度地满足这些不同的要求，开发开放式系统的RF结构和基础结构（如标准化接口、底板、频率方案和控制策略）时，要依据尽量减少专用RF模块类型的原则，例如要使频率转换器、接收机、波形发生器、射频/中频转换等满足整体性能的要求。
软件
现有的新一代雷达系统的软件占有重要地位，例如，"台风"ECR-90雷达的实时控制软件有50万行程序，未来的综合式RF传感器的软件将会更大。目前的软件开发所使用的语言有Ada和军标-2167A，它们都可以在预期的时间内做出高质量的软件，但目前的问题是设计周期长、相关软件的成本很高。另一种很有前景的解决方法是快速样本和自动代码生成技术，它依*的是新一代的软件工具和开发环境，这种开发环境可以直接从高水平的功能模块和逻辑模型工具中产生出应用目标代码，这种代码还能在高级目标硬件平台模型上运行，以验证所生成软件的可*性。转自：国防科技论坛：http://www.81tech.com/dispbbs.asp?boardID=51&ID=26590&page=1
New Technologies of Airborne Radar
机载雷达经历了从机械扫描形式到相控阵电子扫描，再到最新的保形"智能蒙皮"天线的发展过程，电子扫描雷达在作战使用中的优势在哪里？未来的综合式射频（RF）传感器系统的总体特点和关键技术是哪些？您将从本文中得到启发
近50多年来，机载雷达不断采用新的技术成果，性能不断提高，其中重要的有全向多脉冲射频（MPRF）模式和高分辨率多普勒波束锐化（DBS）技术在雷达中的实际应用。目前，由于在信号处理和砷化镓微波集成电路领域技术的进步，雷达作为战术飞机主传感器的地位仍然会继续保持下去。
电子扫描技术的发展
雷达波束天线电子扫描应用的第一步是无源电子扫描阵列（ESA），其主要优点是实现了波束的无惯性扫描，在作战中有助于对辐射能量的控制。现役的此种类型的雷达有美国空军的B1-B和俄罗斯的米格-31装备的雷达，在研的有法国装备其"阵风"战斗机的RBE-2雷达。
有源ESA的出现是技术上的又一进步。它的每一个阵元中都有一个RF发射机和灵敏的RF接收机，在各个发射/接收（T/R）模块内都有一个功率放大器、一个低噪声放大器和用砷化镓技术制造的相位振幅控制装置。有源ESA雷达技术放弃了传统的中心式高功率发射机，除了具有无源相控阵雷达的优点外，还提高了能量的使用效率并具有自适应波束控制、强抗干扰能力和高可*性等优点。
西方国家第一代有源相控阵雷达系统接近定型的有美国装备F-22和日本装备FS-X的雷达。英、法和德国共同研制的AMSAR项目也确定使用先进的有源相控阵雷达技术，为其后续的欧洲战斗机雷达的升级改装做准备。从今天的角度来看，雷达技术未来的下一个发展方向是保形"智能蒙皮"阵列，它把有源ESA技术和多功能共用RF孔径结合了起来，在天线阵元的安排上，与飞机机身的结构巧妙地配合，实现宽波段和多功能。保形天线阵列有高性能的处理器并使用空-时自适应处理技术有效地抑制了外部的噪声、干扰和杂波并能以最优化的方式来探测所感兴趣的目标。虽然有许多相关的技术问题需要解决，但保形"智能蒙皮"技术并非是个不切实际的解决方案，预计在20～25年的时间内就可以达到实用阶段。
在10～15年内，对战术飞机射频传感器（包括雷达）未来所执行的任务来说，最迫切的需要是增加功能、提高性能，并且还要注重经济性和可维护性。美国的"宝石路"计划已经证明，航空电子系统通过采用通用模块、资源共享和传感器的空间重构（重构的设备包括雷达、电子战及通信-导航-识别等射频传感器）可以做到系统的造价和重量减小一半，而可*性提高三倍。它所确立的综合模块化航空电子的设计原则已用于JSF战斗机的综合传感器系统（ISS）和多重综合式射频传感器工程的设计中，欧洲类似的用于未来战术飞机的综合式射频传感器项目也正在实施。
作战性能
电子扫描技术，尤其是有源电子扫描阵列，与传统的机械扫描天线相比有以下几个突出的优点：
敏捷波束
由于ESA消除了天线的机械惯性，因此其波束指向速度极为敏捷。例如，在 60°的锥形角内，波束的重新定位时间小于1毫秒，因此这就为载机在作战使用的战术上带来了很大的优势：
● 高效的搜索模式（波束扫描时不会浪费时间）；
● 目标的驻留时间和修正时间可以分别达到最优化的状态，同时满足了探测和跟踪的需要；
● 连续探测（警告后确认）技术可极大地增大探测的距离；
● 快速跟踪形式（初探测距离上建立跟踪）；
● 对多目标跟踪的高度精确性（相当于对单目标的跟踪）；
● 独立的搜索和跟踪功能（对搜索区之外的目标进行跟踪）；
● 用主波瓣或近旁波瓣对导弹进行远距离的数据传输；
● 可同时工作在空-空和空-面状态（地形跟踪功能已和空-空搜索状态结合在一起）；
● 高度随机性的搜索模式（减小了雷达信号被敌方截获和利用的机会）。
多功能和高性能
因为有源ESA阵列单元内组合了接收和发射模块，微波能量的损耗大为减少，与行波管相比高效率的砷化镓功率放大器使整个辐射阵元的累加功率很高，对于同一个安装空间（同样的功率和天线罩）来说，有源ESA所辐射的有效功率要比MSA大10dB（距离要远75%）。这样，有源ESA可以"先看到"目标，极大地提高了作战的能力，特别是在目标反射截面（RCS）日益减小的今天。
ESA的另一个很有价值的特点是能够自适应控制发射和接收波束的形状，因此，可以实现一些特殊的功能和模式。
● 模式可选择的波束形状，例如空-空状态使用笔状波束，空-面状态使用余割波束；
● 用方位扇面波束发射，若干个笔状波束接收（见图1），可最大程度地发现高速目标、旋转翼目标产生的桨叶闪烁和隐身目标产生的RCS闪烁；
● 宽的发射波束结合若干个笔状接收波束可有效地产生一种射频"凝视阵列"（见图２），这使得作战搜索模式具有了一种使目标"无法逃脱"的性能。
视场（FOV）
对于ESA，主波束的增益沿着视线的阵列投影面积按比例下降，但对增益的降低可用增加驻留时间的方法来补偿（要以降低扫描效率为代价），最大可用视场通常限制在以视轴为中心的60°锥形角内， FOV的角度越宽越好，要想达到这一目的可使用多个天线阵列。
应用于战术飞机使用环境时，一种可行的配置方式是前视用主阵列，两个较小的侧阵列做补充，这样可以在近距离上覆盖飞机的两侧，增强了对环境的感知能力。
通常，目标在远距离被前向主阵列波束截获，并在转入交战的时间里在较近的距离上交给旁阵列。在超视距距离上的一种常用的作战机动战术叫F形顶点机动，用主阵列波束对目标建立起跟踪后，飞行员推加力使飞机加速，然后发射导弹，再转向规避敌方的反击。导弹的中距离制导要求在命中目标之前保持对目标的照射和目标数据的更新，把这些工作交由旁阵列波束完成，这样飞行员可以选择一个较为安全的宽角度规避。
电子对抗能力强
自适应波束可形成对旁瓣和主波束干扰的一种有效的对抗措施，它要求有源ESA能分割成多达30个以上的分阵列，每一个分阵列都与一个接收机和模/数转换器相关联，分阵列的数字化输出值以自适应的方式进行组合以形成一个在感兴趣的目标方向取得较高增益的天线波束，同时，在干扰方向上的增益则很小或为零。有源ESA的自适应波束形成能力是机载雷达在复杂的电磁环境中得以保持其作战能力的主要因素。
有源ESA其他特点还有，它有较宽的工作带宽和瞬时带宽，并有多样化的波形和扫描模式，这些都有助于增强雷达的电子对抗能力。
隐蔽性好
信号管理将是未来战术飞机的一项重要的系统，它要求雷达要采用低截获概率的波形，最大程度地减小雷达信号被敌方接收机探测到的可能性，同时雷达天线在整个飞机的雷达反射截面积（RCS）中不应占据较大部分，在这方面有源ESA有很大的优势。
有效的低截获概率的基础是对雷达辐射信号在时域、空域和频域上的有效管理，能够加以自主运用的方面包括:权衡发射峰值功率和累计时间的能力，权衡旁瓣发射波束水平和发射峰值功率的能力，在最低可接受的距离上探测感兴趣的目标，减小所必需的峰值功率的能力。阵列较宽的瞬时带宽能被用于减小峰值功率，同时，自适应波束控制可以使雷达在已知的有威胁性的方向上不发射电磁信号，这样可有效地减小被敌方接收机截获的可能性。多种伪随机频率、波形和扫描模式将会消弱敌方接收机破译交叠信号和确认雷达辐射信号的能力，特别是在电磁环境复杂的环境中。
双基模式可使机载雷达达到最佳的隐蔽效果，具体运用过程是：装备有高功率发射机和高增益转向天线的飞机在安全的远距离位置对目标进行照射，目标回波信号由一架或多架飞机的雷达接收和处理，而这些雷达全部工作在无源状态。一个具有多个分阵列和自适应波束控制能力的ESA系统能够产生多重接收波束，它们与发射波束的交叠确定了搜索的范围。频率、时间和波束位置数据可使用旁瓣通过隐蔽的手段传输以在时间上协调发射和接收同步，虽然辐射源会引起敌人的注意（包括定向干扰），但攻击飞机可以在不引起目标警觉和干扰的情况下获得实时的雷达数据。
可*性好
有源ESA系统没有像MSA系统那样的运动部件，因而具有极高的使用可*性。它高度结构化的通用模块，由1000～2000个T／R模块组成的阵元面中，即使其中有5％的模块发生故障，雷达性能只有轻微的损失，不会出现灾难性的故障。其重构及备用能力储备的使用极大地提高了雷达系统执行任务的可*性。未来有源ESA雷达系统能够实现的一个目标是两次重大故障之间的平均时间要与飞机寿命相当，有效地减少二线和三线维修设施的需要，并在其使用寿命内减少了维护费用。
综合式RF传感器
目前，战斗机使用有若干种RF传感器，它们是分别研制开发的，并"松散地"组合成整个航空电子设备系统，它大致可分为如下类别：
● 宽带电子对抗系统（2-18吉赫并可扩展到35和94吉赫）；
● 雷达（相对来说带宽较窄，即X/Ku波段）；
● 用于导弹遥测的C/ X/Ku波段数据链；
● 雷达高度表（4吉赫）；
● L波段系统（IFF, JTIDS, GPS）；
● V/UHF通信及导航辅助系统。
如果采用综合式机载传感器的原则，就要求使用高度集成化和模块化的组件，在一套综合式RF传感器使用共用孔径的情况下，可将其分为三个主要的系统：
● C/X/Ku波段的综合式雷达、EW、数据链和雷达高度表系统；
● 宽带电子战系统；
● 综合式通信、导航、识别（CNI）系统。
当几个天线共用一个孔径但同时履行多个功能时，就要求这个宽带孔径能独立地提供多个可控波束。虽然这种方法有很大的优势，但在技术实现上有很大的难度，主要难点是系统同时工作时怎样隔离和控制信号间的相互调制，以时分和孔径分割法可以部分解决这些难点。
雷达/电子战主孔径，可以设计成一种支持连续覆盖C波段的高端、X波段和Ku波段的宽带多功能ESA，它会提供共用的时序或同步的雷达、电子战和数据链工作状态。多重（两个或三个）阵列将会用于所必需的角度覆盖，阵列的大小和形状取决于设备安装空间、雷达旁瓣、角分辨率、增益和发射功率的要求。为满足各种波束形状的需要，每个阵列将分为多个（30个以上）分阵列以使孔径可以针对某个特定的功能进行较好地调整及支持几项功能同时运作。
技术难点
实现综合式RF传感器关键要依*：
系统的设计和研制
设计一个复杂的综合式RF传感器系统需要非常强的系统工程设计水平，关键任务包括需求分析、系统论证及配置、子系统功能及性能说明和接口技术标准。与飞机设计人员的密切合作可以把传感器系统与飞机机体结构的确切大小、位置、视场、信号及孔径数量、功率、体积及重量预算、冷却和发电机等因素结合起来，另外，权衡费用、性能和保障性也是极为重要的。正在出现的有助于未来综合式RF传感器设计的系统技术包括：多传感器数据融合、传感器资源管理、自适应信号管理、目标识别和合成环境。
阵元设计
共用孔径必须满足宽带（C到Ku波段）、多极化、大角度波束扫描和低后向散射（隐形）等有冲突的多种需求。
对阵元带宽和双极化的需要（用于电子战）排除了使用普通类型的相控阵列辐射元的可能，因为这些器件通常只能达到所需带宽的30%甚至更小，而对于共用孔径来说则要求达到50%甚至更多才行。一种有前途的的超宽带辐射元称为锥形凹槽。把两个锥形凹槽正交组合起来可以实现信号的双极化，它们分别提供垂直和水平线性极化。
隐身技术
传感器孔径对于整个飞机的RCS具有较大的潜在影响，整个系统的设计要实现较低的系统RCS，需要考虑的因素包括天线阵列、天线罩及相关的频率可选面（FSS）、与机身的接触面及孔径内雷达吸波材料的布置。
砷化镓微波集成电路（MMIC）
高性能砷化镓MMIC技术对于建立下一代以有源ESA为基础的综合式RF传感器起着重要作用。一个典型的X波段T/R模块结构有三个功能部分：高功率放大器、低噪声放大器和多功能增益/相位控制。在T/R模块中把雷达和电子战功能结合起来增加了带宽，因此只有高度的集成化才能容纳下独立的接收通道（窄带、宽带和多重极化）。
微波器件的封装
低成本的微波器件封装技术是满足经济性要求的关键。即使把每一个T/R模块的目标价定为400～500英镑，所有模块的总价值大约要占有源ESA总造价的35%，而要达到这个价格目标还是有困难的，需要微波封装技术的进一步改进。
光-电子器件
在综合式机载传感器结构中使用多个共用孔径依*的是实用的高性能宽带RF和数字式分布网络， 光纤的使用使整个结构内的孔径和IMA分系统的安装位置有了很大的灵活性，其内在的低传输损耗和噪声排除了以往困扰安装设计的有关长度和线路问题。与多股的铜导线相比，光纤的另一个优点是体积小、重量轻。有源ESA使用光-电子技术的另一个好处是可以获得时间上几乎是无延迟的波束扫描，在瞬时的宽带工作模式下分阵元波束扫描可达500兆赫以上。
射频的处理
要把雷达、电子战和数据链等一些普通的RF模块组合成为一体化的综合式RF系统，所面临的主要挑战是要满足载波频率、信号带宽、调制和动态范围等功能截然不同的各各方面的要求。为最大程度地满足这些不同的要求，开发开放式系统的RF结构和基础结构（如标准化接口、底板、频率方案和控制策略）时，要依据尽量减少专用RF模块类型的原则，例如要使频率转换器、接收机、波形发生器、射频/中频转换等满足整体性能的要求。
软件
现有的新一代雷达系统的软件占有重要地位，例如，"台风"ECR-90雷达的实时控制软件有50万行程序，未来的综合式RF传感器的软件将会更大。目前的软件开发所使用的语言有Ada和军标-2167A，它们都可以在预期的时间内做出高质量的软件，但目前的问题是设计周期长、相关软件的成本很高。另一种很有前景的解决方法是快速样本和自动代码生成技术，它依*的是新一代的软件工具和开发环境，这种开发环境可以直接从高水平的功能模块和逻辑模型工具中产生出应用目标代码，这种代码还能在高级目标硬件平台模型上运行，以验证所生成软件的可*性。
New Technologies of Airborne Radar
机载雷达经历了从机械扫描形式到相控阵电子扫描，再到最新的保形"智能蒙皮"天线的发展过程，电子扫描雷达在作战使用中的优势在哪里？未来的综合式射频（RF）传感器系统的总体特点和关键技术是哪些？您将从本文中得到启发
近50多年来，机载雷达不断采用新的技术成果，性能不断提高，其中重要的有全向多脉冲射频（MPRF）模式和高分辨率多普勒波束锐化（DBS）技术在雷达中的实际应用。目前，由于在信号处理和砷化镓微波集成电路领域技术的进步，雷达作为战术飞机主传感器的地位仍然会继续保持下去。
电子扫描技术的发展
雷达波束天线电子扫描应用的第一步是无源电子扫描阵列（ESA），其主要优点是实现了波束的无惯性扫描，在作战中有助于对辐射能量的控制。现役的此种类型的雷达有美国空军的B1-B和俄罗斯的米格-31装备的雷达，在研的有法国装备其"阵风"战斗机的RBE-2雷达。
有源ESA的出现是技术上的又一进步。它的每一个阵元中都有一个RF发射机和灵敏的RF接收机，在各个发射/接收（T/R）模块内都有一个功率放大器、一个低噪声放大器和用砷化镓技术制造的相位振幅控制装置。有源ESA雷达技术放弃了传统的中心式高功率发射机，除了具有无源相控阵雷达的优点外，还提高了能量的使用效率并具有自适应波束控制、强抗干扰能力和高可*性等优点。
西方国家第一代有源相控阵雷达系统接近定型的有美国装备F-22和日本装备FS-X的雷达。英、法和德国共同研制的AMSAR项目也确定使用先进的有源相控阵雷达技术，为其后续的欧洲战斗机雷达的升级改装做准备。从今天的角度来看，雷达技术未来的下一个发展方向是保形"智能蒙皮"阵列，它把有源ESA技术和多功能共用RF孔径结合了起来，在天线阵元的安排上，与飞机机身的结构巧妙地配合，实现宽波段和多功能。保形天线阵列有高性能的处理器并使用空-时自适应处理技术有效地抑制了外部的噪声、干扰和杂波并能以最优化的方式来探测所感兴趣的目标。虽然有许多相关的技术问题需要解决，但保形"智能蒙皮"技术并非是个不切实际的解决方案，预计在20～25年的时间内就可以达到实用阶段。
在10～15年内，对战术飞机射频传感器（包括雷达）未来所执行的任务来说，最迫切的需要是增加功能、提高性能，并且还要注重经济性和可维护性。美国的"宝石路"计划已经证明，航空电子系统通过采用通用模块、资源共享和传感器的空间重构（重构的设备包括雷达、电子战及通信-导航-识别等射频传感器）可以做到系统的造价和重量减小一半，而可*性提高三倍。它所确立的综合模块化航空电子的设计原则已用于JSF战斗机的综合传感器系统（ISS）和多重综合式射频传感器工程的设计中，欧洲类似的用于未来战术飞机的综合式射频传感器项目也正在实施。
作战性能
电子扫描技术，尤其是有源电子扫描阵列，与传统的机械扫描天线相比有以下几个突出的优点：
敏捷波束
由于ESA消除了天线的机械惯性，因此其波束指向速度极为敏捷。例如，在 60°的锥形角内，波束的重新定位时间小于1毫秒，因此这就为载机在作战使用的战术上带来了很大的优势：
● 高效的搜索模式（波束扫描时不会浪费时间）；
● 目标的驻留时间和修正时间可以分别达到最优化的状态，同时满足了探测和跟踪的需要；
● 连续探测（警告后确认）技术可极大地增大探测的距离；
● 快速跟踪形式（初探测距离上建立跟踪）；
● 对多目标跟踪的高度精确性（相当于对单目标的跟踪）；
● 独立的搜索和跟踪功能（对搜索区之外的目标进行跟踪）；
● 用主波瓣或近旁波瓣对导弹进行远距离的数据传输；
● 可同时工作在空-空和空-面状态（地形跟踪功能已和空-空搜索状态结合在一起）；
● 高度随机性的搜索模式（减小了雷达信号被敌方截获和利用的机会）。
多功能和高性能
因为有源ESA阵列单元内组合了接收和发射模块，微波能量的损耗大为减少，与行波管相比高效率的砷化镓功率放大器使整个辐射阵元的累加功率很高，对于同一个安装空间（同样的功率和天线罩）来说，有源ESA所辐射的有效功率要比MSA大10dB（距离要远75%）。这样，有源ESA可以"先看到"目标，极大地提高了作战的能力，特别是在目标反射截面（RCS）日益减小的今天。
ESA的另一个很有价值的特点是能够自适应控制发射和接收波束的形状，因此，可以实现一些特殊的功能和模式。
● 模式可选择的波束形状，例如空-空状态使用笔状波束，空-面状态使用余割波束；
● 用方位扇面波束发射，若干个笔状波束接收（见图1），可最大程度地发现高速目标、旋转翼目标产生的桨叶闪烁和隐身目标产生的RCS闪烁；
● 宽的发射波束结合若干个笔状接收波束可有效地产生一种射频"凝视阵列"（见图２），这使得作战搜索模式具有了一种使目标"无法逃脱"的性能。
视场（FOV）
对于ESA，主波束的增益沿着视线的阵列投影面积按比例下降，但对增益的降低可用增加驻留时间的方法来补偿（要以降低扫描效率为代价），最大可用视场通常限制在以视轴为中心的60°锥形角内， FOV的角度越宽越好，要想达到这一目的可使用多个天线阵列。
应用于战术飞机使用环境时，一种可行的配置方式是前视用主阵列，两个较小的侧阵列做补充，这样可以在近距离上覆盖飞机的两侧，增强了对环境的感知能力。
通常，目标在远距离被前向主阵列波束截获，并在转入交战的时间里在较近的距离上交给旁阵列。在超视距距离上的一种常用的作战机动战术叫F形顶点机动，用主阵列波束对目标建立起跟踪后，飞行员推加力使飞机加速，然后发射导弹，再转向规避敌方的反击。导弹的中距离制导要求在命中目标之前保持对目标的照射和目标数据的更新，把这些工作交由旁阵列波束完成，这样飞行员可以选择一个较为安全的宽角度规避。
电子对抗能力强
自适应波束可形成对旁瓣和主波束干扰的一种有效的对抗措施，它要求有源ESA能分割成多达30个以上的分阵列，每一个分阵列都与一个接收机和模/数转换器相关联，分阵列的数字化输出值以自适应的方式进行组合以形成一个在感兴趣的目标方向取得较高增益的天线波束，同时，在干扰方向上的增益则很小或为零。有源ESA的自适应波束形成能力是机载雷达在复杂的电磁环境中得以保持其作战能力的主要因素。
有源ESA其他特点还有，它有较宽的工作带宽和瞬时带宽，并有多样化的波形和扫描模式，这些都有助于增强雷达的电子对抗能力。
隐蔽性好
信号管理将是未来战术飞机的一项重要的系统，它要求雷达要采用低截获概率的波形，最大程度地减小雷达信号被敌方接收机探测到的可能性，同时雷达天线在整个飞机的雷达反射截面积（RCS）中不应占据较大部分，在这方面有源ESA有很大的优势。
有效的低截获概率的基础是对雷达辐射信号在时域、空域和频域上的有效管理，能够加以自主运用的方面包括:权衡发射峰值功率和累计时间的能力，权衡旁瓣发射波束水平和发射峰值功率的能力，在最低可接受的距离上探测感兴趣的目标，减小所必需的峰值功率的能力。阵列较宽的瞬时带宽能被用于减小峰值功率，同时，自适应波束控制可以使雷达在已知的有威胁性的方向上不发射电磁信号，这样可有效地减小被敌方接收机截获的可能性。多种伪随机频率、波形和扫描模式将会消弱敌方接收机破译交叠信号和确认雷达辐射信号的能力，特别是在电磁环境复杂的环境中。
双基模式可使机载雷达达到最佳的隐蔽效果，具体运用过程是：装备有高功率发射机和高增益转向天线的飞机在安全的远距离位置对目标进行照射，目标回波信号由一架或多架飞机的雷达接收和处理，而这些雷达全部工作在无源状态。一个具有多个分阵列和自适应波束控制能力的ESA系统能够产生多重接收波束，它们与发射波束的交叠确定了搜索的范围。频率、时间和波束位置数据可使用旁瓣通过隐蔽的手段传输以在时间上协调发射和接收同步，虽然辐射源会引起敌人的注意（包括定向干扰），但攻击飞机可以在不引起目标警觉和干扰的情况下获得实时的雷达数据。
可*性好
有源ESA系统没有像MSA系统那样的运动部件，因而具有极高的使用可*性。它高度结构化的通用模块，由1000～2000个T／R模块组成的阵元面中，即使其中有5％的模块发生故障，雷达性能只有轻微的损失，不会出现灾难性的故障。其重构及备用能力储备的使用极大地提高了雷达系统执行任务的可*性。未来有源ESA雷达系统能够实现的一个目标是两次重大故障之间的平均时间要与飞机寿命相当，有效地减少二线和三线维修设施的需要，并在其使用寿命内减少了维护费用。
综合式RF传感器
目前，战斗机使用有若干种RF传感器，它们是分别研制开发的，并"松散地"组合成整个航空电子设备系统，它大致可分为如下类别：
● 宽带电子对抗系统（2-18吉赫并可扩展到35和94吉赫）；
● 雷达（相对来说带宽较窄，即X/Ku波段）；
● 用于导弹遥测的C/ X/Ku波段数据链；
● 雷达高度表（4吉赫）；
● L波段系统（IFF, JTIDS, GPS）；
● V/UHF通信及导航辅助系统。
如果采用综合式机载传感器的原则，就要求使用高度集成化和模块化的组件，在一套综合式RF传感器使用共用孔径的情况下，可将其分为三个主要的系统：
● C/X/Ku波段的综合式雷达、EW、数据链和雷达高度表系统；
● 宽带电子战系统；
● 综合式通信、导航、识别（CNI）系统。
当几个天线共用一个孔径但同时履行多个功能时，就要求这个宽带孔径能独立地提供多个可控波束。虽然这种方法有很大的优势，但在技术实现上有很大的难度，主要难点是系统同时工作时怎样隔离和控制信号间的相互调制，以时分和孔径分割法可以部分解决这些难点。
雷达/电子战主孔径，可以设计成一种支持连续覆盖C波段的高端、X波段和Ku波段的宽带多功能ESA，它会提供共用的时序或同步的雷达、电子战和数据链工作状态。多重（两个或三个）阵列将会用于所必需的角度覆盖，阵列的大小和形状取决于设备安装空间、雷达旁瓣、角分辨率、增益和发射功率的要求。为满足各种波束形状的需要，每个阵列将分为多个（30个以上）分阵列以使孔径可以针对某个特定的功能进行较好地调整及支持几项功能同时运作。
技术难点
实现综合式RF传感器关键要依*：
系统的设计和研制
设计一个复杂的综合式RF传感器系统需要非常强的系统工程设计水平，关键任务包括需求分析、系统论证及配置、子系统功能及性能说明和接口技术标准。与飞机设计人员的密切合作可以把传感器系统与飞机机体结构的确切大小、位置、视场、信号及孔径数量、功率、体积及重量预算、冷却和发电机等因素结合起来，另外，权衡费用、性能和保障性也是极为重要的。正在出现的有助于未来综合式RF传感器设计的系统技术包括：多传感器数据融合、传感器资源管理、自适应信号管理、目标识别和合成环境。
阵元设计
共用孔径必须满足宽带（C到Ku波段）、多极化、大角度波束扫描和低后向散射（隐形）等有冲突的多种需求。
对阵元带宽和双极化的需要（用于电子战）排除了使用普通类型的相控阵列辐射元的可能，因为这些器件通常只能达到所需带宽的30%甚至更小，而对于共用孔径来说则要求达到50%甚至更多才行。一种有前途的的超宽带辐射元称为锥形凹槽。把两个锥形凹槽正交组合起来可以实现信号的双极化，它们分别提供垂直和水平线性极化。
隐身技术
传感器孔径对于整个飞机的RCS具有较大的潜在影响，整个系统的设计要实现较低的系统RCS，需要考虑的因素包括天线阵列、天线罩及相关的频率可选面（FSS）、与机身的接触面及孔径内雷达吸波材料的布置。
砷化镓微波集成电路（MMIC）
高性能砷化镓MMIC技术对于建立下一代以有源ESA为基础的综合式RF传感器起着重要作用。一个典型的X波段T/R模块结构有三个功能部分：高功率放大器、低噪声放大器和多功能增益/相位控制。在T/R模块中把雷达和电子战功能结合起来增加了带宽，因此只有高度的集成化才能容纳下独立的接收通道（窄带、宽带和多重极化）。
微波器件的封装
低成本的微波器件封装技术是满足经济性要求的关键。即使把每一个T/R模块的目标价定为400～500英镑，所有模块的总价值大约要占有源ESA总造价的35%，而要达到这个价格目标还是有困难的，需要微波封装技术的进一步改进。
光-电子器件
在综合式机载传感器结构中使用多个共用孔径依*的是实用的高性能宽带RF和数字式分布网络， 光纤的使用使整个结构内的孔径和IMA分系统的安装位置有了很大的灵活性，其内在的低传输损耗和噪声排除了以往困扰安装设计的有关长度和线路问题。与多股的铜导线相比，光纤的另一个优点是体积小、重量轻。有源ESA使用光-电子技术的另一个好处是可以获得时间上几乎是无延迟的波束扫描，在瞬时的宽带工作模式下分阵元波束扫描可达500兆赫以上。
射频的处理
要把雷达、电子战和数据链等一些普通的RF模块组合成为一体化的综合式RF系统，所面临的主要挑战是要满足载波频率、信号带宽、调制和动态范围等功能截然不同的各各方面的要求。为最大程度地满足这些不同的要求，开发开放式系统的RF结构和基础结构（如标准化接口、底板、频率方案和控制策略）时，要依据尽量减少专用RF模块类型的原则，例如要使频率转换器、接收机、波形发生器、射频/中频转换等满足整体性能的要求。
软件
现有的新一代雷达系统的软件占有重要地位，例如，"台风"ECR-90雷达的实时控制软件有50万行程序，未来的综合式RF传感器的软件将会更大。目前的软件开发所使用的语言有Ada和军标-2167A，它们都可以在预期的时间内做出高质量的软件，但目前的问题是设计周期长、相关软件的成本很高。另一种很有前景的解决方法是快速样本和自动代码生成技术，它依*的是新一代的软件工具和开发环境，这种开发环境可以直接从高水平的功能模块和逻辑模型工具中产生出应用目标代码，这种代码还能在高级目标硬件平台模型上运行，以验证所生成软件的可*性。转自：国防科技论坛：http://www.81tech.com/dispbbs.asp?boardID=51&ID=26590&page=1
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机载雷达经历了从机械扫描形式到相控阵电子扫描，再到最新的保形"智能蒙皮"天线的发展过程，电子扫描雷达在作战使用中的优势在哪里？未来的综合式射频（RF）传感器系统的总体特点和关键技术是哪些？您将从本文中得到启发
近50多年来，机载雷达不断采用新的技术成果，性能不断提高，其中重要的有全向多脉冲射频（MPRF）模式和高分辨率多普勒波束锐化（DBS）技术在雷达中的实际应用。目前，由于在信号处理和砷化镓微波集成电路领域技术的进步，雷达作为战术飞机主传感器的地位仍然会继续保持下去。
电子扫描技术的发展
雷达波束天线电子扫描应用的第一步是无源电子扫描阵列（ESA），其主要优点是实现了波束的无惯性扫描，在作战中有助于对辐射能量的控制。现役的此种类型的雷达有美国空军的B1-B和俄罗斯的米格-31装备的雷达，在研的有法国装备其"阵风"战斗机的RBE-2雷达。
有源ESA的出现是技术上的又一进步。它的每一个阵元中都有一个RF发射机和灵敏的RF接收机，在各个发射/接收（T/R）模块内都有一个功率放大器、一个低噪声放大器和用砷化镓技术制造的相位振幅控制装置。有源ESA雷达技术放弃了传统的中心式高功率发射机，除了具有无源相控阵雷达的优点外，还提高了能量的使用效率并具有自适应波束控制、强抗干扰能力和高可*性等优点。
西方国家第一代有源相控阵雷达系统接近定型的有美国装备F-22和日本装备FS-X的雷达。英、法和德国共同研制的AMSAR项目也确定使用先进的有源相控阵雷达技术，为其后续的欧洲战斗机雷达的升级改装做准备。从今天的角度来看，雷达技术未来的下一个发展方向是保形"智能蒙皮"阵列，它把有源ESA技术和多功能共用RF孔径结合了起来，在天线阵元的安排上，与飞机机身的结构巧妙地配合，实现宽波段和多功能。保形天线阵列有高性能的处理器并使用空-时自适应处理技术有效地抑制了外部的噪声、干扰和杂波并能以最优化的方式来探测所感兴趣的目标。虽然有许多相关的技术问题需要解决，但保形"智能蒙皮"技术并非是个不切实际的解决方案，预计在20～25年的时间内就可以达到实用阶段。
在10～15年内，对战术飞机射频传感器（包括雷达）未来所执行的任务来说，最迫切的需要是增加功能、提高性能，并且还要注重经济性和可维护性。美国的"宝石路"计划已经证明，航空电子系统通过采用通用模块、资源共享和传感器的空间重构（重构的设备包括雷达、电子战及通信-导航-识别等射频传感器）可以做到系统的造价和重量减小一半，而可*性提高三倍。它所确立的综合模块化航空电子的设计原则已用于JSF战斗机的综合传感器系统（ISS）和多重综合式射频传感器工程的设计中，欧洲类似的用于未来战术飞机的综合式射频传感器项目也正在实施。
作战性能
电子扫描技术，尤其是有源电子扫描阵列，与传统的机械扫描天线相比有以下几个突出的优点：
敏捷波束
由于ESA消除了天线的机械惯性，因此其波束指向速度极为敏捷。例如，在 60°的锥形角内，波束的重新定位时间小于1毫秒，因此这就为载机在作战使用的战术上带来了很大的优势：
● 高效的搜索模式（波束扫描时不会浪费时间）；
● 目标的驻留时间和修正时间可以分别达到最优化的状态，同时满足了探测和跟踪的需要；
● 连续探测（警告后确认）技术可极大地增大探测的距离；
● 快速跟踪形式（初探测距离上建立跟踪）；
● 对多目标跟踪的高度精确性（相当于对单目标的跟踪）；
● 独立的搜索和跟踪功能（对搜索区之外的目标进行跟踪）；
● 用主波瓣或近旁波瓣对导弹进行远距离的数据传输；
● 可同时工作在空-空和空-面状态（地形跟踪功能已和空-空搜索状态结合在一起）；
● 高度随机性的搜索模式（减小了雷达信号被敌方截获和利用的机会）。
多功能和高性能
因为有源ESA阵列单元内组合了接收和发射模块，微波能量的损耗大为减少，与行波管相比高效率的砷化镓功率放大器使整个辐射阵元的累加功率很高，对于同一个安装空间（同样的功率和天线罩）来说，有源ESA所辐射的有效功率要比MSA大10dB（距离要远75%）。这样，有源ESA可以"先看到"目标，极大地提高了作战的能力，特别是在目标反射截面（RCS）日益减小的今天。
ESA的另一个很有价值的特点是能够自适应控制发射和接收波束的形状，因此，可以实现一些特殊的功能和模式。
● 模式可选择的波束形状，例如空-空状态使用笔状波束，空-面状态使用余割波束；
● 用方位扇面波束发射，若干个笔状波束接收（见图1），可最大程度地发现高速目标、旋转翼目标产生的桨叶闪烁和隐身目标产生的RCS闪烁；
● 宽的发射波束结合若干个笔状接收波束可有效地产生一种射频"凝视阵列"（见图２），这使得作战搜索模式具有了一种使目标"无法逃脱"的性能。
视场（FOV）
对于ESA，主波束的增益沿着视线的阵列投影面积按比例下降，但对增益的降低可用增加驻留时间的方法来补偿（要以降低扫描效率为代价），最大可用视场通常限制在以视轴为中心的60°锥形角内， FOV的角度越宽越好，要想达到这一目的可使用多个天线阵列。
应用于战术飞机使用环境时，一种可行的配置方式是前视用主阵列，两个较小的侧阵列做补充，这样可以在近距离上覆盖飞机的两侧，增强了对环境的感知能力。
通常，目标在远距离被前向主阵列波束截获，并在转入交战的时间里在较近的距离上交给旁阵列。在超视距距离上的一种常用的作战机动战术叫F形顶点机动，用主阵列波束对目标建立起跟踪后，飞行员推加力使飞机加速，然后发射导弹，再转向规避敌方的反击。导弹的中距离制导要求在命中目标之前保持对目标的照射和目标数据的更新，把这些工作交由旁阵列波束完成，这样飞行员可以选择一个较为安全的宽角度规避。
电子对抗能力强
自适应波束可形成对旁瓣和主波束干扰的一种有效的对抗措施，它要求有源ESA能分割成多达30个以上的分阵列，每一个分阵列都与一个接收机和模/数转换器相关联，分阵列的数字化输出值以自适应的方式进行组合以形成一个在感兴趣的目标方向取得较高增益的天线波束，同时，在干扰方向上的增益则很小或为零。有源ESA的自适应波束形成能力是机载雷达在复杂的电磁环境中得以保持其作战能力的主要因素。
有源ESA其他特点还有，它有较宽的工作带宽和瞬时带宽，并有多样化的波形和扫描模式，这些都有助于增强雷达的电子对抗能力。
隐蔽性好
信号管理将是未来战术飞机的一项重要的系统，它要求雷达要采用低截获概率的波形，最大程度地减小雷达信号被敌方接收机探测到的可能性，同时雷达天线在整个飞机的雷达反射截面积（RCS）中不应占据较大部分，在这方面有源ESA有很大的优势。
有效的低截获概率的基础是对雷达辐射信号在时域、空域和频域上的有效管理，能够加以自主运用的方面包括:权衡发射峰值功率和累计时间的能力，权衡旁瓣发射波束水平和发射峰值功率的能力，在最低可接受的距离上探测感兴趣的目标，减小所必需的峰值功率的能力。阵列较宽的瞬时带宽能被用于减小峰值功率，同时，自适应波束控制可以使雷达在已知的有威胁性的方向上不发射电磁信号，这样可有效地减小被敌方接收机截获的可能性。多种伪随机频率、波形和扫描模式将会消弱敌方接收机破译交叠信号和确认雷达辐射信号的能力，特别是在电磁环境复杂的环境中。
双基模式可使机载雷达达到最佳的隐蔽效果，具体运用过程是：装备有高功率发射机和高增益转向天线的飞机在安全的远距离位置对目标进行照射，目标回波信号由一架或多架飞机的雷达接收和处理，而这些雷达全部工作在无源状态。一个具有多个分阵列和自适应波束控制能力的ESA系统能够产生多重接收波束，它们与发射波束的交叠确定了搜索的范围。频率、时间和波束位置数据可使用旁瓣通过隐蔽的手段传输以在时间上协调发射和接收同步，虽然辐射源会引起敌人的注意（包括定向干扰），但攻击飞机可以在不引起目标警觉和干扰的情况下获得实时的雷达数据。
可*性好
有源ESA系统没有像MSA系统那样的运动部件，因而具有极高的使用可*性。它高度结构化的通用模块，由1000～2000个T／R模块组成的阵元面中，即使其中有5％的模块发生故障，雷达性能只有轻微的损失，不会出现灾难性的故障。其重构及备用能力储备的使用极大地提高了雷达系统执行任务的可*性。未来有源ESA雷达系统能够实现的一个目标是两次重大故障之间的平均时间要与飞机寿命相当，有效地减少二线和三线维修设施的需要，并在其使用寿命内减少了维护费用。
综合式RF传感器
目前，战斗机使用有若干种RF传感器，它们是分别研制开发的，并"松散地"组合成整个航空电子设备系统，它大致可分为如下类别：
● 宽带电子对抗系统（2-18吉赫并可扩展到35和94吉赫）；
● 雷达（相对来说带宽较窄，即X/Ku波段）；
● 用于导弹遥测的C/ X/Ku波段数据链；
● 雷达高度表（4吉赫）；
● L波段系统（IFF, JTIDS, GPS）；
● V/UHF通信及导航辅助系统。
如果采用综合式机载传感器的原则，就要求使用高度集成化和模块化的组件，在一套综合式RF传感器使用共用孔径的情况下，可将其分为三个主要的系统：
● C/X/Ku波段的综合式雷达、EW、数据链和雷达高度表系统；
● 宽带电子战系统；
● 综合式通信、导航、识别（CNI）系统。
当几个天线共用一个孔径但同时履行多个功能时，就要求这个宽带孔径能独立地提供多个可控波束。虽然这种方法有很大的优势，但在技术实现上有很大的难度，主要难点是系统同时工作时怎样隔离和控制信号间的相互调制，以时分和孔径分割法可以部分解决这些难点。
雷达/电子战主孔径，可以设计成一种支持连续覆盖C波段的高端、X波段和Ku波段的宽带多功能ESA，它会提供共用的时序或同步的雷达、电子战和数据链工作状态。多重（两个或三个）阵列将会用于所必需的角度覆盖，阵列的大小和形状取决于设备安装空间、雷达旁瓣、角分辨率、增益和发射功率的要求。为满足各种波束形状的需要，每个阵列将分为多个（30个以上）分阵列以使孔径可以针对某个特定的功能进行较好地调整及支持几项功能同时运作。
技术难点
实现综合式RF传感器关键要依*：
系统的设计和研制
设计一个复杂的综合式RF传感器系统需要非常强的系统工程设计水平，关键任务包括需求分析、系统论证及配置、子系统功能及性能说明和接口技术标准。与飞机设计人员的密切合作可以把传感器系统与飞机机体结构的确切大小、位置、视场、信号及孔径数量、功率、体积及重量预算、冷却和发电机等因素结合起来，另外，权衡费用、性能和保障性也是极为重要的。正在出现的有助于未来综合式RF传感器设计的系统技术包括：多传感器数据融合、传感器资源管理、自适应信号管理、目标识别和合成环境。
阵元设计
共用孔径必须满足宽带（C到Ku波段）、多极化、大角度波束扫描和低后向散射（隐形）等有冲突的多种需求。
对阵元带宽和双极化的需要（用于电子战）排除了使用普通类型的相控阵列辐射元的可能，因为这些器件通常只能达到所需带宽的30%甚至更小，而对于共用孔径来说则要求达到50%甚至更多才行。一种有前途的的超宽带辐射元称为锥形凹槽。把两个锥形凹槽正交组合起来可以实现信号的双极化，它们分别提供垂直和水平线性极化。
隐身技术
传感器孔径对于整个飞机的RCS具有较大的潜在影响，整个系统的设计要实现较低的系统RCS，需要考虑的因素包括天线阵列、天线罩及相关的频率可选面（FSS）、与机身的接触面及孔径内雷达吸波材料的布置。
砷化镓微波集成电路（MMIC）
高性能砷化镓MMIC技术对于建立下一代以有源ESA为基础的综合式RF传感器起着重要作用。一个典型的X波段T/R模块结构有三个功能部分：高功率放大器、低噪声放大器和多功能增益/相位控制。在T/R模块中把雷达和电子战功能结合起来增加了带宽，因此只有高度的集成化才能容纳下独立的接收通道（窄带、宽带和多重极化）。
微波器件的封装
低成本的微波器件封装技术是满足经济性要求的关键。即使把每一个T/R模块的目标价定为400～500英镑，所有模块的总价值大约要占有源ESA总造价的35%，而要达到这个价格目标还是有困难的，需要微波封装技术的进一步改进。
光-电子器件
在综合式机载传感器结构中使用多个共用孔径依*的是实用的高性能宽带RF和数字式分布网络， 光纤的使用使整个结构内的孔径和IMA分系统的安装位置有了很大的灵活性，其内在的低传输损耗和噪声排除了以往困扰安装设计的有关长度和线路问题。与多股的铜导线相比，光纤的另一个优点是体积小、重量轻。有源ESA使用光-电子技术的另一个好处是可以获得时间上几乎是无延迟的波束扫描，在瞬时的宽带工作模式下分阵元波束扫描可达500兆赫以上。
射频的处理
要把雷达、电子战和数据链等一些普通的RF模块组合成为一体化的综合式RF系统，所面临的主要挑战是要满足载波频率、信号带宽、调制和动态范围等功能截然不同的各各方面的要求。为最大程度地满足这些不同的要求，开发开放式系统的RF结构和基础结构（如标准化接口、底板、频率方案和控制策略）时，要依据尽量减少专用RF模块类型的原则，例如要使频率转换器、接收机、波形发生器、射频/中频转换等满足整体性能的要求。
软件
现有的新一代雷达系统的软件占有重要地位，例如，"台风"ECR-90雷达的实时控制软件有50万行程序，未来的综合式RF传感器的软件将会更大。目前的软件开发所使用的语言有Ada和军标-2167A，它们都可以在预期的时间内做出高质量的软件，但目前的问题是设计周期长、相关软件的成本很高。另一种很有前景的解决方法是快速样本和自动代码生成技术，它依*的是新一代的软件工具和开发环境，这种开发环境可以直接从高水平的功能模块和逻辑模型工具中产生出应用目标代码，这种代码还能在高级目标硬件平台模型上运行，以验证所生成软件的可*性。