电扫阵列(ESA)在雷达通信中的应用

雷达

相控阵雷达的出现最初是为了防御导弹，通常工作在超高频波段。在1960年至1980年间建造的相控阵雷达，有几个至今仍在使用。

表中列举了部分使用电子扫描阵列的美军雷达。第一批系统在二十世纪进行开发，在二十一世纪投入使用。Northrop Grumman公司的机载系统主要由其前身Westinghouse and Norden公司开发研制。Raytheorn公司的机载系统主要由其前身Hughes Aircraft Company开发研制。

太空护栏系统(AN/FSY-3)是ESA技术很有意义的一次应用。在2014年，美国空军授予Lockheed Martin公司一份价值9.15亿美元的合同用于建造太空护栏系统，该系统在2020年3月达到运行状态。该系统工作在S波段，具有分开的发射和接收ESA阵列，分别包含36,000个单元和86,000个单元。该系统的峰值功率为2.69MW，此时每个单元的输出功率大约为75W。在发射阵面中，每八个单元作为一组，共用一个射频源。在接收阵面中，每个接收单元都是数字化的。由于发射阵列和接收阵列是分开的，一个是方形的，一个是菱形的，从而使得主平面不一致，“通过低水平的双旁瓣，减小加权损失，使得所需的功率孔径最小化。”这种设计方案很简单，但非常有效。

通信

在移动电话领域，对微波技术进行了大量的投资，同时，也将电子扫描阵列应用到天线设计中。例如，蜂窝基站通过波束合成技术提高了频率的再用率。移动电话领域的5G革命很可能在手机中使用电子扫描阵列。

通信卫星和互联网卫星

通信是最早的卫星服务之一。据报道，从早期的低轨道卫星到如今的地球同步轨道的卫星，有超过400颗卫星提供通信服务。它们将大型可展开反射面天线与馈电系统相结合，为指定区域提供相关服务。Amazon，Facebook，Google和SpaceX均宣布了包含数千颗卫星的星座计划，通过较低的成本尽可能地增加总带宽。卫星的数量和有限的频谱分配需要谨慎的频谱管理和重复使用。

雷达卫星

大多数的雷达卫星使用的是ESA天线，而且已经使用了很多年。下图总结了使用反射面天线、平面天线和ESA天线的现有和计划中的雷达卫星。如图所示的64个系统中，使用反射面天线的系统占比28%，用红色的菱形表示;使用平面天线的系统占比14%，用绿色的菱形表示;使用ESA天线的系统占比58%，用蓝色的菱形表示。

有些系统是由其他系统衍生而来。工作在X波段的系统中，TerraSAR和COSMO-SkyMed使用的是ESA天线，TecSAR和SAR-Lupe使用的是反射面天线。

工作在L波段的系统中，两颗在轨卫星，ALOS-2和SAOCOM使用的是ESA天线;两颗计划卫星，NISAR和TanDEM-L使用的是反射面天线。显然，这两种技术都十分有用。

审核编辑：汤梓红