フェーズドアレイレーダー
アクティブ式(アクティブ・フェーズドアレイ式、あるいはアクティブ電子走査アレイ(Active electronically scanned array, AESA)式)は、アンテナ素子ごとに分散した送信機・受信機・位相器を備える方式である。それぞれのアンテナ素子からの送信電力は小さくても済むことから、半導体化されていることが多い。
この場合、アンテナ素子が多数であるので、素子ごとか数個単位で、送信パス・受信パスそれぞれの位相を任意に調整できる位相器を含む送受信モジュール(T/Rモジュール)を配列する。これによってビームの指向制御を行うとともに、空間的に電力合成することによって等価的に大きな送信出力を得ることができる。
AESA式の場合、幾つかのT/Rモジュールが故障しても、レーダ全体への影響は軽微である。また半導体化によって個々のT/Rモジュールの信頼性も向上している。
AN/SPS-39のような従来の3次元レーダーでは、ビーム走査方式として周波数走査(frequency scanning, FRESCAN)方式を採用していた。これは周波数を変化させることで各アンテナ素子の位相を擬似的に変化させてビームを走査するものであり、ビームの指向については比較的自由度が低かったため、多くの場合、垂直方向の走査のみをFRESCANとして、水平方向の走査はアンテナを直接指向する機械式としていた。
これに対し、フェーズドアレイ・アンテナにおいては、その名の通り、位相そのものの制御による位相走査(phase scanning)方式が採用されている。これは、各アンテナ素子(放射素子)に移相器を接続し、移相量を制御することでビーム走査を行う方式である。移相器によって移相量を任意に設定できることから、FRESCAN方式と比して自由度が極めて大きくなっている。
原理的にはかなり早期から提唱されていたが、移相器に代表される微細加工技術・半導体技術と、信号処理・高速電子計算機技術の進歩によって、1970年代より急速に3次元レーダーの主流として台頭した。
位相走査による指向性の制御の模式図。
放射パターン制御の自由度を表したアニメーション。