ראשי ביות תת-אדום מוקדמים היו טובים יותר באיתור קרינה תת-אדומה עם אורכי גל קצרים יותר (הנפלטת מגופים חמים יותר, בהתאם לחוק וין), כמו הפליטות באורך גל של 4.2 מיקרומטרים של שטף הפחמן הדו-חמצני הנפלט ממנוע סילון. זה הפך אותם לשימושיים בעיקר בתרחישי רדיפת-זנב, בהם הסילון הנפלט הוא בעל נראות גבוהה וההתקרבות של הטיל אליו הובילה אותו אל המטוס. בקרבות אמיתיים תכונה זו הוכיחה את עצמה כלא אפקטיבית לחלוטין, שכן טייסים נטו לירות את הטיל מיד כאשר ראש הביות ראה את המטרה, ולשגר את הטיל בזוויות בהן מנועי המטרה מהר מאוד נעלמו מיכולת ההבחנה של ראש הביות. ראשי ביות כאלו, שרגישים במיוחד לטווח אורכי הגל בין 3 ל-5 מיקרומטרים, נקראים כעת ראשי ביות בצבע יחיד. בעיה זו הובילה לפיתוח ראשי ביות חדשים שרגישים הן לסילון הנפלט והן לתחום אורכי הגל הארוכים יותר שבין 8 ל-13 מיקרומטרים, שנבלעים פחות על ידי האטמוספירה, כך שמתאפשר להבחין במקורות כהים יותר כמו גוף המטוס. תכנונים כאלו נקראים כעת טילים בעלי יכולת נעילה בספירה מלאה. ראשי ביות חדישים אף יותר משלבים מספר גלאים ונקראים מערכות שני צבעים.
ראשי ביות בעלי יכולת נעילה בספירה מלאה מצריכים קירור כדי לאפשר להם את רמת הרגישות הגבוהה הדרושה כדי להינעל על סיגנלים בעוצמות פחותות יותר המגיעים מחזית ומצידי המטוס. חום רקע שנפלט מחלקו הפנימי של ראש הביות, או מחלון החיישן המחומם אווירודינמית, יכולים בקלות להתגבר על הסיגנל החלש המגיע לחיישן מהמטרה (חיישני CCD במצלמות סובלים מבעיות דומות; הם קולטים הרבה יותר רעש בטמפרטורות גבוהות יותר). טילי נעילה בספירה מלאה מודרניים כמו ה-AIM-9M Sidewinder והסטינגר משתמשים בגז דחוס כמו ארגון כדי לקרר את החיישנים שלהם ולאפשר להם להינעל על מטרה בטווחים ארוכים יותר ובזוויות שונות.
תבניות סריקה ומודולציה.
הגלאי בראשי ביות מוקדמים היה לא כיווני, ונקלט בו אור משדה ראייה (FOV) רחב מאוד, לעיתים 100 מעלות או יותר. מטרה שממוקמת בכל מקום שהוא בתוך שדה הראייה תפיק את אותו הסיגנל. כיוון שהמטרה של ראש הביות הוא להביא את המטרה למרחק קטן מרדיוס ההרג של ראש הקרב של הטיל, הגלאי חייב להיות מצויד במערכת אופטית כלשהי שמגבילה את שדה הראייה לזווית צרה יותר. זה בדרך כלל מושג באמצעות הצבת הגלאי בנקודת המוקד של טלסקופ מסוג כלשהו.
זה מוביל למצב של מלכוד 22. כששדה הראייה מצומצם, ראש הביות נעשה מדויק יותר, וזה גם עוזר להעלים מקורות רקע, מה שעוזר לשפר את העקיבה וההנחיה. מצד שני, הגבלה יתר על המידה של שדה הראייה מאפשרת למטרה לחמוק החוצה בקלות משדה הראייה וללכת "לאיבוד" (כך שראש הביות אינו מסוגל למצוא אותה יותר). כדי להצליח להנחות את הטיל באופן יעיל לטווח מתאים מהמטרה, עקיבה בזוויות של מעלה אחת היא אידיאלית, אולם כדי לעקוב אחרי המטרה באופן רציף ובבטחה, שדות ראייה מסדר גודל של 10 מעלות או יותר הם רצויים.
מצב זה מוביל למספר תכנונים שנעזרים בשדה ראייה רחב באופן יחסי כדי לאפשר עקיבה קלה, ואז מעבדים את הסיגנל בדרך כלשהי כדי להשיג דיוק נוסף הדרוש להנחיה. בדרך כלל ראש הביות כולו מוצב על מערכת גימבל שמאפשרת לו לעקוב אחר המטרה בזוויות רחבות, כאשר הזווית בין ראש הביות למטוס המשגר את הטיל משמשת כדי להפיק תיקוני הנחיה (בשלב ההנחיה הראשונית). תכנונים אלו מגדירים מחדש את מושג שדה הראייה של טיל, ומובילים למונחים של שדה ראייה רגעי (IFOV - instantaneous field of view) שהוא הזווית שהגלאי רואה, ושדה הראייה הכולל, הידוע גם כ'זווית העקיבה' (tracking angle) או 'יכולת ראות מחוץ לקו הראייה' (off-boresight capability), אשר כולל גם את התנועה של ראש הביות כולו בתוך הטיל. כיוון שראש הביות אינו יכול לנוע באופן מיידי, מטרה שנעה במהירות רבה בניצב לקו הראייה של הטיל אליה יכולה לגרום לאובדן המטרה משדה הראייה הרגעי, מה שמוביל למונח של קצב עקיבה (tracking rate), שבדרך כלל מבוטא במעלות לשנייה.
המרכיבים העיקריים של ראש הביות של טיל הם: המערכת האופטית (שיכולה לכלול עדשות ומראות), מסנן אופטי בתחום התת-אדום, המודולטור האופטי, וחיישן התת-אדום. המודולטורים האופטיים (שידועים בשמם האנגלי "reticles") הם בדרך כלל הרכיב המורכב ביותר בראש הביות, וצבאות שונים בדרך כלל שומרים את המידע עליהם מסווג. להלן מובאת סקירה של עקרונות פעולה שונים של ראשי ביות.
סריקה ליניארית.
כמה מראשי הביות הגרמניים המוקדמים ביותר נעזרו בפתרון הסריקה הליניארית, בו סדקים אנכיים ואופקיים (במעין מבנה של סריג) נעו קדימה ואחורה בפני הגלאי, או, במקרה של ראש הביות Madrid, שני מוטות מתכתיים היו מוטים כדי לחסום פחות או יותר את האות. באמצעות השוואת הזמן שבו הבזק התת-אדום נקלט למיקום של הסורק המכני באותו רגע, הזווית האופקית והזווית האנכית של מיקום המטרה ניתנות לקביעה. אף על פי כן, ראשי ביות אלו הם בעלי החסרון האינהרנטי ששדה הראייה שלהם מוגבל על ידי הגודל הפיזי של הסדק. אם הסדק קטן מדי אז הדמות של המטרה תהיה קטנה מדי מכדי ליצור אות משמעותי, בעוד ייצור הסדק בגודל פיזי רב מדי עשוי להפוך את ראש הביות לבלתי מדויק. מסיבה זו, לסורקים ליניאריים יש מגבלות דיוק אינהרנטיות. בנוסף, התנועה הדואלית של הסורק הליניארי היא מורכבת ולא אמינה מכנית, ובאופן כללי יש לעשות שימוש בשני גלאים נפרדים.
סריקה סיבובית (Spin-scan).
רוב ראשי הביות המוקדמים נעזרו בטכניקה שנקראת סריקה סיבובית, ובאמצעי מכני שנקרא reticle (או chopper); המילה האנגלית reticle לקוחה מהמילה הלטינית reticulum, שפירושה רשת קטנה, או רשתית. מילון ידוע מגדיר את המושג "כמערכת של קווים, תילים וכו', המוצבת במישור המוקד של מכשיר אופטי". אמצעים מכניים אלו היו למעשה פלטה שקופה עם סדרה של מקטעים אטומים לאור המצוירים עליה, שמוצבת בפני גלאי התת-אדום. הפלטה (או הדיסקה) הסתובבה בקצב קבוע, מה שגרם להפרעות מחזוריות בדמות של המטרה. מעתה והלאה נתייחס לרכיב ה-reticle באמצעות המונח העברי דיסקת הרשתית; התפקיד שיש לרכיב זה בראש הביות הוא לסייע בבניית התמונה המרחבית, באנלוגיה לרשתית של העין האנושית.
מערכת ה-Hamburg.
מערכת ה-Hamburg שפותחה במהלך המלחמה היא הפשוטה ביותר, והקלה ביותר להבנה. במערכת זאת, כמחצית מדיסקת הרשתית נצבעה בשחור ואילו המחצית האחרת נותרה שקופה. במסגרת תיאור זה נתייחס לדיסקה שמסתובבת בכיוון השעון כפי שהיא נראית מהחיישן; נתייחס לנקודת הזמן של הסיבוב בה הקו שמפריד בין מחצית הדיסקה השחורה למחצית השקופה הוא אופקי והמחצית השקופה היא למעלה כאל שעה 12 בכיוון השעון. מחולל אותות יוצר תבנית AC גלית שיש לה אותה תדירות כמו קצב הסיבוב של הדיסקה. האות שנוצר במחולל תוזמן כך שיימצא בנקודה של מתח חיובי מקסימלי בשעה 12. עבור דמות מטרה שממוקמת בנקודה העליונה, תא פוטו-וולטאי הממוקם מאחורי הדיסקה יתחיל לראות את המטרה כאשר הדיסקה תהיה בשעה 9 (בכיוון השעון), ויפסיק לראות אותה בשעה 3. במשך זמן זה, הגל שמפיק מחולל האותות יהיה בעל ערך חיובי (מתח חיובי), מאפס למקסימום ובחזרה לאפס.
כאשר המטרה נעלמת (והתא מפסיק לקלוט אור תת-אדום), הפלט של התא מפעיל מתג אשר הופך את הסימן של האות החשמלי של מחולל האותות. לדוגמה, כאשר הדיסקה מגיעה לשעה 3 והמטרה נעלמת, התא מפעיל את המתג. באותו רגע תבנית הגל מתחילה את החלק השלילי של המתח, כך שהמתג מחליף אותה בחזרה לחלק החיובי. כאשר הדיסקה מגיעה לשעה 9 התא מופעל שוב, כשהפעם הוא לא נאלץ להפוך את הסיגנל, שכן אות המתח נכנס לחלק החיובי שלו שוב. הפלט שנוצר מהתא הזה הוא לפיכך סדרה של חצאי-גלי סינוס, תמיד חיוביים. האות עובר לאחר מכן יישור כדי להפיק פלט DC, במקרה זה חיובי, שנשלח למערכת הבקרה ופוקד על הטיל לפנות מעלה.
תא שני המתוכנן כך שיפעיל מתג כרבע זמן מחזור מוקדם או מאוחר יותר (למשל בשעות 12 ו-6), משלים את המערכת. בהתייחס לאותה המטרה, במקרה זה גל ה-AC הגיע לשיאו החיובי בשעה 12, שם המתג הופך את סימנו לשלילי. סיבוב הדיסקה יוצר לפיכך סדרה של חצאי-גלי סינוס, תמיד שליליים. כאשר סדרה זאת מועברת דרך אותו מיישר הזרם של התא הראשון, הפלט הכולל של שתי סדרות הגלים, של התא הראשון והשני, הוא אפס. זה אומר שכאשר דמות המטרה נמצאת במיקום קבוע, הטיל לא צריך לפנות ימינה או שמאלה (בשפה קינמטית ניתן לומר שהטיל והמטרה נמצאים במסלול התנגשות). אם, לעומת זאת, דמות המטרה משנה את מיקומה הזוויתי, למשל כאשר המטרה נעה ימינה (בכיוון השעון), ההפעלה של המתג על ידי התא לא תתרחש פעם בחצי מחזור, שכן ההבדל בין זמני הפעלת המתג יהיה מעט ארוך יותר מחצי זמן מחזור עקב התנועה של דמות המטרה במגמה זהה לסיבוב הדיסקה השקופה למחצה (כאשר דמות המטרה נעלמת, היא כבר נמצאת במקום אחר). במקרה זה ממוצע האות המתקבל במיישר הזרם יהיה חיובי, מה שמעיד על הצורך לתיקונים של הטיל לימין, ואות זה מועבר ישירות למערכת הבקרה של הטיל לצורך ביצוע תיקוני היגוי היחסיים לעוצמת האות. מבחינה מעשית, אין באמת צורך בתא פוטו - וולטאי שני; במקום זאת שני האותות ניתנים ליצירה מתא בודד באמצעות שימוש בקו השהיה חשמלי או באות ייחוס שני בעל הבדל מופע של 90 מעלות ביחס לראשון.