漫談隱形戰機（二十一）有源相控陣雷達（AESA）
「有源相控陣雷達」（Active Electronically Steered Array，簡稱 AESA）是目前世界上最先進的雷達，它的好處非常多，不但在傳統的雷達模式，譬如多目標的跟蹤，有非常明顯的優勢，而且具有某些特殊運作能力是傳統雷達不可能做到的，譬如多模式快速交叉運行，使得雷達的功能倍增。
「有源相控陣雷達」在網路上曾經被廣泛討論，但都是“專家”們高來高去說一些故弄玄虛的話，令絕大多數的讀者莫測高深以此來炫耀他們的學問，這是“專家”們的通病（希望別人崇拜而又不願意透露一丁點自己的知識）。大陸網站多的是這類裝神弄鬼而又言語刻薄的“專家”，造成許多軍事愛好者的困擾，尤其是對入門者。YST有點看不下去，於是決定藉此機會對這個非常重要的軍事技術有所交代。
今天YST就從系統工程的角度來介紹並分析「有源相控陣雷達」。這其實一點也不難，YST將用最簡單的幾何與三角函數來揭開這個簡單的、不值錢的「謎」，讀者只要沒忘了高中數學必定一聽就懂了。
甲. 何謂「有源相控陣雷達」？
所謂「有源相控陣雷達」就是由一群很小的能夠發射電波和接收電波的組件（Transmit and Receive Module，簡稱 T/R Module）排列而成。這些T/R組件可以從幾百個到超過一萬個，它們排列的形狀可以是圓形、橢圓形、距形或任何因實際情況而決定的形狀，非常具有彈性。
電子工業在最近的三十年有飛躍的進步，「有源相控陣雷達」的原理雖然很簡單、歷史也很悠久，但是真正達到令人矚目的應用是最近十幾年的事，因為工作在X波段的T/R組件可以成功製作在拇指大小的晶片上，這就非常了不起了。
「有源相控陣雷達」最關鍵的技術就在如何製造T/R組件上，這其中產生功率的大小和製造的成本尤其重要。目前的技術每個T/R組件的發射功率只有幾個瓦特（大概5瓦特左右，不會超過10瓦特）；製造成本YST不太清楚，以前要數千美元一個，這種天價大概只有美國裝備得起，現在也許降到幾百美元一個，應用就開始大眾化了。
讀者不要小瞧了這種只有幾個瓦特功率的T/R組件，「有源相控陣雷達」的厲害就在“螞蟻啃骨頭”，發揮的是“群眾力量”。你想想，一個T/R組件只有幾瓦特，但是一千多個T/R組件排列起來就可以發射接近或超過一萬瓦特的電波，這個雷達功率就非常驚人了。更重要的好處是這些T/R組件可以任意組合形成多“波束”分別對付不同的目標或從事不同的工作，而且有這麼多隻“螞蟻”傷亡幾隻也無所謂、效能雖然差了一點但是照樣完成任務，好處實在太多了！
對系統工程師而言由千萬個T/R組件所構成的雷達系統真是太好用了，隨時「化整為零」也可以隨時「化零為整」，可以玩出很多花樣，想出很多招數對付敵人，應了毛澤東的話：人多好辦事！
江青算什麼，科學家和工程師才是最瞭解「毛澤東思想」的。
不開玩笑，讀者如果看過毛澤東時代大陸發表的科學論文就知道，「有源相控陣雷達」的技術如果是發明在上世紀的五０年代或六０年代，一定會被譽為偉大的「毛澤東思想」的活學活用，因為它們有著非常相似的哲學基礎。
乙. 「有源相控陣雷達」的基本原理
在「彈道導彈攻擊大型海面船隻」的系列中YST曾經對電波的「相位」（phase）有清楚的敘述，此處不再重複。
電子硬件中有一種非常簡單的元件叫做「移相器」（phase shifter），它可以改變電波的相位，譬如正弦函數的電波（sine wave）經過「移相器」把相位增加90度，如此出來的就是餘弦函數的電波（cosine wave）。電子儀器中經常會用到「移相器」，雷達中它更是不可少的元件，是雷達工程師進行校正（calibration）工作時必須調適的電子元件。
「有源相控陣雷達」最重要的性質就是可以透過相位的設定來改變天線方向。
所以每個T/R組件都包括一個「移相器」（phase shifter），可以在接受指令後非常迅速地（不到一微秒）把電波的相位移動到指令所下的角度。也就是說，「有源相控陣雷達」可以維持天線的位置不動（physically是靜止的），然後在不到百萬分之一秒的時間把天線的實際指向轉到前半球面的任意一個角度，這就是所謂的「電子轉動」（electronically steered）。
問題是：怎麼透過相位的改變來改變電波發射和接收的方向呢？
下面我們做一個非常簡單的說明。
電子轉動陣列（electronically Steered Array）的原理非常簡單，但是很抱歉，YST沒有掃瞄器不能張貼手畫的圖片，所以只能在MS Word上面用editor畫最簡單的幾條虛線來說明天線的電子轉動，如果這些直線發生彎曲現象、如果兩條互相垂直的直線看起來並不垂直，請讀者多包涵，你需要有一點點額外的想像力來看下面這張圖。
圖片貼出後，網友wannaknow看不下去，好心地畫了下面這幅準確的圖相贈，YST欣然接受並表達感謝。
圖28：相位陣列天線從AB電子轉動到AC。
假設A和B是兩個T/R組件，天線排列的方向是AB，也就是說天線發射或接受電波的方向是指向正右方的水平方向，也就是AF和BG的方向。
現在天線固定不動，我們要把天線發射或接收電波的方向逆時針轉theta角度，也就是說虛擬天線的位置是AC，角度BAC = theta，轉動後發射或接受電波的方向是指向右上方，是水平角度逆時針轉theta的方向，也就是AD和BE的方向。
注意：直線AC垂直於直線BE，也就是說，角度ACB = 90度。
BC與AC是垂直的，所以只要theta一決定C點就決定了，也就是說C點是B點在天線轉動theta方向的垂直投影。
B與C的距離我們用d來代表。
對從右上方來的電波而言，經過長遠的距離，電波擴散的球面已經接近平面（半徑非常、非常大），所以電波到達A點和C點時相位是相同的。
但是這個電波到達B點時多走了距離d，所以相位就增加了，增加了多少呢？
這個答案很容易，如果Lamda是電波的波長，那麼
電波走了距離d所增加的相位 = 2*pi*d/Lamda （radian）
pi = 3.1416（圓周率）。
現在問題全部明瞭了，如果我們讓B的相位比A的相位提早2*pi*d/Lamda（也就是移動 -2*pi*d/Lamda），那麼AB接收到的電波就相當於AC接收到的電波。
看到沒有？你不必轉動天線就可以接收到與轉動後一模一樣的電波。
Hurrah！工程師跳起來歡呼！電子轉動的問題解決了。
如果你把A與B中間的每一個點都看成一個T/R組件的話，它們與直線AC的垂直距離分別為d1，d2，．．．dn 等等，那麼工程師只要在每一個T/R組件下指令移動相位
-2*pi*dk/Lamda， k = 1,2,....n
那麼雖然天線AB根本就沒有轉動，但是實際上電波發射和接收的方向卻已經逆時針轉了 theta 角度。
這就是電子轉動天線（Electronically Steered Array，簡稱ESA）的原理！
簡單吧？高中生一聽都懂，一點也不神祕。網路上故作高深莫測的“專家”們可以休息了，中學生的玩意兒一點兒也不值得賣弄。
丙. 無源相控陣雷達（Passive Electronically Steered Array ，簡稱PESA）
細心的讀者一定會問：電子轉動天線是跟「移相器」有關，跟T/R組件沒什麼關係呀？
回答：是的，一點也不錯，電子轉動天線其實只需要「移相器」就可以完成。於是根據這個道理一個相對便宜很多的相控陣雷達就可以設計出來了，這就是「無源相控陣雷達」。
如果每個單位組件不能主動產生電波，只能被動發射電波、接收電波和改變相位的陣列，我們稱這種雷達為「無源相控陣雷達」。
這裏所謂被動發射電波是指由一個統一的高功率發射器（high power transmitter）產生強力電波然後由導波管（waveguide）分別輸送到每個單位組件發射出去。這個高功率發射器通常使用「行波管」（Traveling Wave Tube，簡稱TWT），跟普通傳統的雷達完全一樣。
T/R組件中，那個“T”代表的發射部分是研發工作中最困難的，所以「無源相控陣雷達」比「有源相控陣雷達」簡單多了，但是功能也差多了，是一個省錢和技術不到位的妥協。
美國早期的神盾驅逐艦都是「無源相控陣雷達」，到了「伯克」級才升格為「有源相控陣雷達」。所以從「無源」到「有源」是科技發展的一個自然過程，但不是必然。中國大陸發展機載雷達就是從平面雷達（planar array radar）直接跳到「有源相控陣雷達」（AESA），省掉了（PESA），這就是所謂跳躍式發展。
丁. 「有源相控陣雷達」的優點
Ａ. 多目標的追蹤與鎖定
無論是有源還是無源，「相控陣雷達」最大的好處就是快速指向目標。前面說過，改變移相器的設定是非常快速的，這種簡單的電子設定用不到百萬分之一秒，比人的“一眨眼”快一萬倍（人的眨眼大約10毫秒）。也就是說，電子轉動幾乎是立即的（instantaneous），在不到百萬分之一秒的時間就可以把天線轉向對準任何方向，不論轉動量的大小，這是機械轉動天線不可能辦到的。
想想看，天線是有相當質量的，機械起動、加速、減速、停止都需要時間來克服動量（momentum），不是說動就動、說停就停的，尤其是大型天線。
上面說的不到百萬分之一秒是指理論上移相器設定所需要的時間。在實際應用時，計算機需要計算每個移相器的指令所下的相位數值是多少，然後把這些指令送到每個移相器的的記憶體裏面，這是需要時間的，但是無論如何在今天的高速計算機控制下，實際運作的電子轉動可以在不到一毫秒（千分之一秒）的時間內完成。相較之下，機械驅動的天線如果要大角度轉動，譬如轉動一百度，需要一秒鐘的時間。一秒鐘在多目標的追蹤模式中太長了，嚴重拖累整個雷達的運作，通常不被系統工程師接受。雷達作業所有被追蹤的目標都依照威脅程度的大小而排列，這時候計算機的軟體就必須作出決定降低追蹤目標的數目，放棄次要目標。
電子轉動並沒有實質的轉動，所以沒有動量需要克服的問題，因此又快又準，這使「相控陣雷達」真正做到多目標追蹤和多目標鎖定。
以前那些機械轉動天線的雷達號稱可以同時追蹤二十幾個目標其實是有點灌水的，這個能力是指在理想狀態下。在目標散得很開的情形下，依靠機械轉動天線的雷達根本沒有辦法應付這麼多目標。想想看，空中目標的機動性都很高，如果要保証追蹤目標需要每個目標很快就觀察一次，天線沒法轉這麼快；如果很久才觀察一次，目標一機動很容易就跑掉，下次再觀察的時候根本就找不到了。
電子轉動天線的雷達就完全不同了，多目標追蹤是顯然的，二、三十個目標每秒鐘看一次當吃白菜，而且目標照射非常的準確，跑不掉的。更厲害的是可以多目標同時鎖定，這是因為「相控陣雷達」可以把相控陣列分割成好幾個部分，每一個部分照射一個目標，因此輕鬆地做到同時鎖定（連續照射）多目標。
Ｂ. 可靠性
「有源相控陣雷達」的另一個優點是工作非常可靠，可靠性比非相控陣雷達高出三、四倍。普通雷達的無故障工作時間（Mean Times Between Failure，簡稱MTBF）不到三百小時，AESA的無故障工作時間超過一千小時。
更重要的是，AESA如果發生故障是優雅地性能逐漸降低（gracefully degraded）而不是突然完全停止工作。機載「有源相控陣雷達」通常有超過一千個T/R組件，即使有10％T/R組件壞掉雷達仍然能夠正常運行只不過性能稍為降低而已。對比之下，傳統雷達或「無源相控陣雷達」只要高功率發射器發生故障，整個雷達就立刻停止作業了。
Ｃ. 多模式快速交叉工作（mode interleaving）
「有源相控陣雷達」的第三個優點是可以進行多模式快速交叉工作。「多模式快速交叉工作」在實際雷達作業中非常重要，YST 用實際例子來說明。
譬如說大陸的解放軍參謀總部決定對某國發動戰略突襲，J-20被任命深入敵人領空攻擊某個地面戰略目標。
為了躲避敵人的地對空搜索雷達，J-20採取貼近地面飛行，這時候J-20的雷達系統可以把相控陣列天線劃分為上下兩部分：
上半部的T/R組件在天空掃瞄，進行空對空搜索：下半部的T/R組件進行對地掃瞄，進行地形跟蹤。
這樣J-20可以藉著地形跟蹤的雷達模式（terrain following mode）進行貼著地面飛行以躲避敵人的雷達探測，同時也進行空對空搜索對可能出現敵人的攔截飛機保持警戒。如此一來，J-20對地和對空兩方面都兼顧而做到萬無一失。
在只有一個中央電子計算機的情形下，上面這兩個雷達模式被快速交叉（mode interleaving）執行就像是同時工作一般，這道理和電腦的「分時概念」（time sharing）是一樣的。
Ｄ. 分佈式的天線
理論上，戰機的T/R組件並不一定需要是整齊地排列在同一個平面上、然後關在雷達罩裏，而是可以把有些T/R組件裝置在機翼的前緣，只要我們測量了它們的相關位置，自然就可以計算出電波到達這些機翼前的T/R組件的相位是什麼、和雷達罩裏面的T/R組件的相位差是多少，計算機輕易地就把所有的T/R組件聯合成一體（「化零為整」）。你看，這樣一來天線的面積變大了、天線發射的功率也增加了，性能自然就顯著提高了。
YST不清楚這種分佈式的天線目前是否有任何國家採用，但是它是未來「有源相控陣雷達」發展的趨勢。
戊. 「有源相控陣雷達」的缺點
很多網友把「有源相控陣雷達」過份神化，認為它無所不能、在每一方面都超越普通雷達，這是不正確的。世上沒有盡是好處而不必付一點代價的東西。
「有源相控陣雷達」最大和最重要的缺點就是在電子轉動天線時損失天線面積（antenna aperture 或 array aperture）。當電子轉動的角度太大時，天線的有效面積會嚴重減少，直接導致雷達探測能力的降低。
讓我們回頭仔細觀察圖28。
當我們下指令電子轉動theta角度，天線的有效面積從AB變成AC ，AC = AB*cos(theta)。所以我們得到下面的公式：如果ESA從正前方電子轉動theta角度，那麼
ESA的有效面積 = ESA的實際面積 * cos（theta）
當theta = 0， cos（theta）= 1，這是ESA唯一沒有損失天線有效面積的時候。所以，只有在沒有電子轉動的情形下不會損失天線有效面積，只要有了電子轉動就要付出代價。
當theta = 60度， cos（theta） = 0.5，ESA的有效面積只剩下天線實體面積的一半，這是雷達工程師願意接受的極限。
當theta = 90度， cos（theta）= 0，ESA的有效面積為０，雷達完全失去探測能力。
「相控陣雷達」的所有優點都是以付出損失天線有效面積作為代價。
好了，現在我們已經瞭解相控陣列雖然不需要轉動，但是只能探測前方的半個球而且離開中心軸越遠探測的能力就越差，到了距離中心軸上下或左右接近90度的時候就完全失去探測能力了。
所以如果要求水平方位（azimuth angle）有三百六十度的探測能力，譬如空中預警機，那麼就需要三個相控陣列，每個負責任120度，這樣就可以把天線有效面積的損失限制在50％。中國的空警-2000就是這麼設計的。
當然我們也可以選擇只用一面相控陣列，這樣就必須在水平方向轉動，電子掃描只負責高低方向（甚至不做高低方向的掃瞄而以扇形波束取代），這樣一來在目標追蹤上的系統效果（system performance）就大大降低了，但是不損失雷達天線的有效面積。美國的E3空中預警系統就是這麼設計的。
美國和中國的設計各有各的考慮，它們的選擇是在各種雷達指標的考慮下所做的妥協。
己. YST 個人的一些考慮
YST是屬於比較保守的人，對損失天線面積的容忍度很低。記得學習機載雷達的時候老師開門見山就說：設計機載雷達的第一件事就是盡可能裝上最大的天線。
老師這句話是放諸四海而皆準的科學道理，也是所有設計機載雷達的工程師們都遵守的原則。這就是為什麼F-16的雷達無論怎麼提升都不可能超過F-15，因為F-15的頭比F-16大得多，可以安裝更大的天線。
事實上，所有具備高功能雷達的戰機都是大頭。也就是這個緣故，損失有效天線面積是一個很嚴重的事。讓我們把注意力專注在雷達艙的RCS上。
在AESA出現以前，「平面天線」（Planar Array Antenna 或 Slotted Array Antenna）是最先進的天線，見下圖。
圖29：美國F/A-18的平面天線雷達，美軍編號 APG-73。
對平面天線而言，YST確信在不使用的時候可以把它轉到朝上，譬如向上轉30度或更高，可以取到降低RCS的好處。這樣做沒有任何損失，因為等到使用的時候再進入正常位置。
相位陣列天線的道理也應該一樣，YST的想像是在不用的時候固定在一個朝上的方向，用的時候回復到正常運作的方向，也就是固定在機頭的正前方位置。戰鬥機的雷達掃瞄通常只有上下左右各30度的範圍，這樣做就使得ESA電子掃描的天線有效面積的損失限制在14％，這是可以接受的。
但是，事實上並非如此，AESA實際的裝置跟YST的想像有相當出入，我們在下一篇看幾個實際的例子，然後做進一步的討論。
http://city.udn.com/3011/4663320#ixzz1Rf54d2SM
（二十二）各國的有源相控陣雷達
最早的「有源相控陣雷達」（AESA）是使用在空中預警機上，譬如以色列的費爾康、英國的Wedgetail、中國的空警-2000等等，美國的E-3目前用的是平面雷達，但是有計畫在未來升格為有源相控陣雷達。這些空中預警機使用的AESA頻率為L波段（1.2~1.4GHz），波長大約21~25公分。
隨著電子技術飛躍的進步，X波段（頻率8.5~10.7GHz，波長大約3公分）的AESA在上個世紀末成功研發出來，T/R module 可以製作成拇指大小的晶片，這就掀起機載火控雷達的革命，AESA開始大量走入戰鬥機。
甲. 日本的AESA
在戰鬥機中，最早裝備AESA的是日本的F-2（一種日本與美國聯合研發的戰鬥機，是將F-16稍微放大的戰機），代號為J/APG-1，時間是2000年。
圖30：全球第一個戰鬥機「有源相控陣雷達」（AESA），日本F-2的J/APG-1。
日本雖然憑藉著強大的電子工業搶先拔得戰鬥機AESA的頭籌，但是日本在雷達上的基本功夫不行，屬於勉強出手搶頭彩。雷達的系統工程不是這麼簡單的，無論理論還是經驗日本和美國有相當大的距離，差的不是一點點。日本單憑電子元件優秀就要搞雷達還是不行的，更何況在T/R組件上日本的研發也比美國落後，所以F-2的J/APG-1整體性能不佳。F-2的AESA除了拔得頭籌沒有什麼值得說的。
乙. 美國的AESA
Ａ. F-15C的AESA
第二個裝備AESA的是美國的F-15C，時間大約是2003年，裝備的型號是AN/APG-63(V)2，有1500個T/R組件，見下圖：
圖31：全球第二個裝備「有源相控陣雷達」（AESA）的戰鬥機，美國的F-15C。
上面F-15C裝置的AESA與YST的想像稍有不同但還算比較接近，那就是「有源相控陣列」被固定在正前方的位置。我們都知道，在所有空對空的模式雷達工作的範圍無論高低方向（elevation）還是左右方向（azimuth）天線的掃瞄都限制在正負30度，所以除了四個角落損失稍微高一點，天線有效面積的損失都被控制在小於14％，這是可以接受的。
F-15的雷達應該都有對地模式，這時候電子轉動的角度很可能大於30度，所以天線有效面積的損失肯定會增加，有可能達到50％。
F-15C是搶奪制空權的空優戰機，對地攻擊的能力弱一點也就算了，這可以諒解。
不過如果F-15E的AESA也是這樣安置就很難令人接受了，至少如果YST是軍代表就不會同意。
Ｂ. F-22的AESA
美國戰機第二個裝備AESA的就是具有隱身能力的F-22，時間是2004年。F-22裝備的AESA美軍代號是AN/APG-77，有多少個T/R組件眾說紛紜，YST看到的資料是1500個，每個的發射功率是４瓦特。在第七篇文章我們有一張照片展示F-22的有源相控陣列（圖22），下面這張照片則是展示它在F-22上的安裝：
圖32：F-22裝備的AESA，美軍代號AN/APG-77。
從上面這張照片我們清楚地看到F-22的AESA不但位置是固定的而且是向上斜置，其目的就是降低雷達艙的RCS。
Ｃ. F-16的AESA
F-16的AESA跟F-22的AESA一樣都是諾索普-格魯曼（Northrop-Grumman）生產的、時間也非常相近。不過有趣的是這個全世界最先進的F-16不是美國自用的，而是特別為外銷給阿拉伯聯合大公國（United Arab Emirates簡稱 UAE）設計和製造的。這個外銷給UAE的F-16編號為F-16E/F Block 60，裝備了編號為AN/APG-80的AESA，有1000個T/R組件，這就比美軍自用的F-16C/D Block 52高了半代，見下圖。
圖33：F-16裝備的AESA，美軍代號AN/APG-80。注意，它是固定和斜置的。
阿拉伯聯合大公國首批訂單是80架F-16E/F Block 60，暱稱「沙漠之鷹」（Desert Falcon），簽約的時間是2000年初，首架交貨則是2004年。
F-16E/F Block 60在外銷上被稱為「F-35的經濟版」。
裝備了AN/APG-80的「沙漠之鷹」比裝備AN/APG-68（平面天線）的F-16雷達功率更高、探測距離更遠、旁瓣更低（更不容易被干擾）、妥善率更高，當然最重要的是有著電子轉動無與倫比的速度和準確以及形成多波束的靈活與變化多端，這些都是機械轉動的AN/APG-68完全無法相比的。
YST 有一個預感，美國在大陸強大的壓力下不會出售F-16CD給台灣，但是在提升台灣F-16AB性能的包裹中會包括有源相控陣雷達AN/APG-80。美國這麼做台灣得了實惠（電子性能比F-16CD還高），大陸的面子也顧到了，刀切豆腐兩面光。
Ｄ. F/A-18的AESA
F/A-18是美國海軍的主力戰機，其重要性不亞於F-15，換裝有源相控陣雷達是一定的。F/A-18EF裝備的AESA由美國雷神公司（Raytheon）設計和製造，美軍代號AN/APG-79，其設計隊伍是老牌的雷達設計製造商，前休斯公司。
圖34：F/A-18EF裝備的AESA，美軍代號AN/APG-79。
AN/APG-79有1100個T/R組件，單位價格兩百八十萬美元。首部APG-79在2005/01/13 送達波音公司，2006年09月裝備首架F/A-18EF，目前已經進入低速量產。
我們看得很清楚APG-79是固定和斜置的，而且雷達的下部和側面都經過隱形處理呈光滑的多平面體防止外來電波的窺視。
Ｅ. F-35的AESA
F-35是美國下一代的主力戰機，也是美國外銷盟國的主力戰機，不論是軍事、經濟或政治都是一個重要的產品和棋子，影響之大非同小可。美國對F-35的宣傳重點就在它的機載電子系統，聲稱比F-22的電子系統更先進。雷達是機載電子系統中的重中之重，F-35的雷達自然是AESA，美軍編號AN/APG-81，性能的先進可想而知，見下圖。
圖35：F-35裝備的AESA，美軍代號AN/APG-81。注意，它是固定和斜置的。
F-35是偏重對地攻擊的戰鬥機，AN/APG-81有1200個T/R組件，工作的模式有空對空、空對地、合成孔徑雷達（Synthetic Aperture Radar，簡稱SAR）、地面移動目標的探測與識別（Ground Moving Target Identification，簡稱GMTI）等等，還有電子作戰，堪稱是無所不能、盡善盡美。
根據最新的消息，F-35入役美軍的時間是2018年。這個時間有點太晚，如果J-20按照預定計畫在2017年成軍，那麼美軍至少有一年的時間處於理論上的空中弱勢，這種情形在美軍近代歷史上從未出現過。
丙. YST 的考慮
在上一篇文章YST就說過在系統工程上自己是非常保守的，對天線有效面積的損失容忍度非常低。YST不能容忍F-15的大頭裝上AESA後就變成F-16的小頭，如果這麼搞那麼還製造重型戰機做什麼？
Ａ. 機械轉動的裝置不能放棄
YST始終認為雖然ESA是電子轉動的，天線可以不動，但是為了維持天線的有效面積不致過度損失，保留機械轉動的裝置還是有必要的。YST考慮的理由有二：
1. 校正（calibration）
像雷達這種複雜和精密的電子儀器在使用前都需要經過校正（calibration）。現代的電子儀器各種「校正」工作都已經自動化，雖然使用者並不知道，但是實際上它們已經被執行。
不比機械轉動，電子轉動是看不見和摸不著的，戰機起飛前我們怎麼知道電子轉動沒有問題？我們怎麼知道每個T/R組件和移相器都會正常工作？
如果AESA仍然保留機械轉動的裝置，那麼我們就可以用「機械轉動」來校正「電子轉動」，很快就能夠把有問題的移相器找出來。
那些認為AESA不需要機械轉動裝置的網友們也許有天線專家，那麼請問你們AESA是怎麼校正的？或者你們認為AESA永遠不需要校正。
2. 對地模式和對空模式的巨大差異
「校正」的問題也許是YST孤陋寡聞，AESA也許有什麼不為外人所知的校正方法，或者AESA也許真的神奇到永遠不需要校正。真正使YST堅信AESA仍然有必要保留機械轉動的裝置是因為雷達對地模式和對空模式在天線的要求上差異過大。
在對地模式中有一個非常重要的模式叫「合成孔徑雷達」（Synthetic Aperture Radar，簡稱SAR），它是雷達地面成像解析度最高的，即使像F-15這樣的戰鬥機解析度都可以達到一米（大面積成像可以達到10米），這對攻擊戰略性的目標（譬如跑道和橋樑）有非常關鍵的幫助。如果戰機沒有SAR的能力那麼攻擊地面的能力將會大打折扣。
「合成孔徑雷達」的作業需要側視（side looking），也就是說雷達天線的照射方向與飛行方向需要成90度，否則解析度就會降低，這是物理性質，不能改變。我們看到，除了F-15是固定在正前方，美國的F-22、F/A-18EF、F-35都是把AESA不但固定在正前方而且是向上斜置的，斜置的角度至少20~30度。這樣的安排是不可能進行「合成孔徑雷達」模式的，因為有效天線面積已經損失殆盡了。
美國很多武器廠商所作的宣傳廣告有很多不實的地方，譬如下面這張為F-35宣傳的圖片：
圖36：諾索普-格魯曼（Northrop-Grumman）為F-35所做的宣傳圖片。
上面這張圖至少有兩個不實之處：
1.雷達照射正前方對敵人的機場跑道進行高解析度的「合成孔徑雷達」（Synthetic Aperture Radar）模式，這是不可能的。戰機進行SAR的時候，雷達必須側視（side looking）。請觀看上一篇文章中的圖29，天線至少要轉到這種程度才能有效進行SAR模式，以目前美國所有的AESA固定的位置，當電子轉動到這個角度時有效天線面積幾乎是零，不可能有任何探測能力。
2.F-35有一束電波向下照射坦克，波束標示「地面移動目標探測」（Ground Moving Target Detection），但是照射角度早已超過電子轉動極限的九十度（讀者必須記得F-35的AESA是向上斜置的），此時F-35雷達的有效天線面積為０，已經失去所有的探測能力。
YST的結論是：
如果戰機想同時具有對空和對地的能力，那麼雖然使用的是「有源相控陣雷達」（AESA），但是機械轉動的裝備仍然必須保留，否則SAR和GMTI的能力是不可能的。
Ｂ. 設計背後的哲學不可取
我們看到美國戰機AESA的安裝都是固定和斜置的（只有F-15沒有斜置，但也是固定的）。
YST個人非常不認同這種安置，因為雷達天線有效面積的損失太大了，為了獲得隱身上的微小利益這麼做完全不值得。
F-22隱身掛帥，為了隱身不惜犧牲一切，甚至犧牲雷達性能，即使天線的有效面積損失一半以上也不在乎。這在YST看來非常的不智，為什麼？
回答：科技在不斷地進步，探測飛行物體的手段日新月異，在今天複雜的電磁環境中F-22過度依賴雷達隱形是得不償失的。
想想看，為了讓敵人變成近視眼，不惜自己也成了近視眼，忘記作戰的目的是什麼？這是甚麼軍事指導哲學？
戰爭的目的就是摧毀敵人，令敵人屈服，這中間的過程說白了就是殺人。所以軍人必須有血性，而且還不是一點點，要會殺人同時也肯犧牲，這樣才能打仗。高科技戰爭絕不等同於打電動玩具，照樣要準備付出血的代價。回顧歷史，美軍也不是全靠武器打贏二戰的。奧馬哈海灘是諾曼底最險峻的部分，美軍為自己選擇了最難進攻的奧馬哈海灘是何等英雄氣概，美軍在硫磺島浴血奮戰的勇猛和不怕犧牲的精神那裏去了？
YST並不鼓勵美軍飛行員有「黃繼光堵槍眼」的精神，但是「零傷亡」的作戰哲學如此發揚光大而又無處不在與無孔不入，軍人的血性何在？
如果美國設計高科技武器的目的就是要把戰爭變成像打電動玩具一般地安全，這仗就不要打了，美軍必敗無疑，因為美國的財政負擔不起。
美國的軍費就是在這種「科技至上」和「零傷亡」無限上綱的指導原則下惡性膨脹，終於拖垮了國家的財政。
丁. 美國戰機雷達艙的RCS
我們現在再回到雷達艙的RCS問題，因為這是隱形戰機最關鍵的地方，也是美國神化F-22的地方，所以不能輕輕放過。
YST知道有些網上“大神”看過一些有關F-22的天線罩的神奇報導，號稱F-22的天線罩有Band Pass Filter的功能，只容許本身發射的電波進出，其他的頻率則一律被被阻擋在外。“大神”因而故作神祕，自以為懂得很多，輕易地就相信F-22 RCS的神話。
其實，工程上的東西沒有什麼神祕的，任何filter，不論是high pass、low pass還是band pass，都有某種filter frequency responce可追尋，不可能是滴水不漏的完美濾波器。“大神”有本事就畫出attenuation的曲線，大家討論；若是畫不出來，就不要宣傳神話。
YST 認為上面 Band Pass Filter 的說法乃無稽之談，因為有三點是說不通的：
1.F-22的雷達罩如果真能夠只容許本身發射的電波通過，那麼何必把天線斜置？
2.F-22宣傳它的雷達有電子戰的功能，電子戰最基本的功夫就是從事非常寬頻的噪波干擾（white noise jamming），這個噪波如何通過F-22神奇的雷達罩？
3.F-22號稱可以被動探測敵機，也可以收集電子情報，如果F-22的雷達罩是很窄的 Band Pass Filter，那麼這些訊號都被雷達罩過濾掉了根本接收不到，哪還有甚麼探測與收集的能力？
讀者難道看不出來美國宣傳這些神話的內容是處處互相矛盾的嗎？
不要告訴YST F-22有一個電鈕，飛行員按一下雷達罩就是 band pass filter，再按一下就不是 band pass filter。
做為知識分子要有獨立分析和判斷的能力，而不是胡亂接受訊息或相信什麼權威，更糟的是故作神祕假裝知道什麼“內情”而高人一等。
美國的科技先進，但不是神，軍事科技沒有神話。
我們如果比較圖29的平面天線和圖30~34中的AESA就可以發現AESA凹凸不平的程度遠勝於平面天線，所以AESA散射的程度也遠超過平面天線，斜置天線能夠收到多大的效果值得懷疑。從下面圖片中國設計和製造的AESA來看，AESA的外表形狀幾乎都是一樣的，材料也都是用砷化鎵（Gallium Arsenide）製造的晶片，沒有任何理由F-22的AESA的RCS就比別國的產品低兩個數量級（20dB），這是怎麼也說不通的。
美國空軍的報告明白宣稱F-22正前方的RCS為0.0001~0.0002平方米。這個數字是不可能的，屬於欺騙性質的宣傳或是玩弄詐術的心理戰，反正不是什麼光明磊落的正道，不該是一個處處以領導者自居的大國所做的事。這種行為看似小事，其實不然，它正在不斷侵蝕美國極力塑造的全球無敵的可信度，因為真正有自信的國家是不會浮誇和虛張聲勢的。
F-22處處都有問題，當初大肆吹噓、到處嚇人，如今全面無限期停飛，所有製造的神話不攻自破。
空中武力是非常重要的軍事指標，美國的空中優勢也就剩下二十年。
美國的軍事霸權正隨著它的自信在消逝，退出亞洲的勢力範圍是遲早的事，新加坡已經開始恐慌，美國自己也知道。
戊. 日美歐俄戰機裝備AESA的時間
全球目前已經或預計裝備AESA的戰機有：
日本的F-2（2000年）；
美國的F-15C（2003年）、F-22（2004年）、F-16EF（2004年）、F-18EF（2005年）、F-35（2018年）；
歐洲的戰機目前沒有裝備AESA，未來預計是法國的「陣風」（2013年），德國和英國的「颱風」（2015年），「颱風」的AESA號稱將有1500個T/R組件，這也許太樂觀了一點；
俄國準備在2014年為Su-35裝備「無源相控陣雷達」，這和「有源相控陣雷達」相比有顯著的差距。
己. 中國大陸的AESA
「有源相控陣雷達」是第四代戰機（俄國的第五代）的要求之一，中國大陸也為她的四代機J-20研發了AESA，而且提前用在J-10B上鍛鍊。
YST知道的訊息是J-10B的AESA有1000~1200個收發單元，對3平方米RCS目標的發現距離是160~180公里。如果是真實的，YST認為這個數據相當先進，完全跟上當前美國最先進的雷達。
所以我們看得很清楚，中國大陸的雷達技術緊跟美國，把其他國家都拋在後面。雷達技術是電子技術的指標，中國在軍用電子技術上應該相當先進，與歐美在同一梯隊，尤其是電子戰的技術應該也是緊跟美國，不會有太大的落差。YST不願意談電子戰，一方面這屬於機密範圍，另一方面這玩意兒也沒個標準，可以各說各話，只有打起來才知道。
最近有網友公布下面的照片引起一番討論，質疑J-10B的雷達相控陣天線不是有源而是是無源的。
圖37：J-10B和他外露的雷達天線
圖38：J-10B雷達天線近照（特寫）
圖38上面中間那一排八個紅色物體是「敵我識別」（IFF）天線。質疑的網友聲稱這是無源相控陣天線因為有源的上面都不會裝IFF天線。
YST不能回答這個問題，也看不出來IFF天線和無源相控陣天線有什麼必然的關係。有天線專業的網友請補充說明。
YST知道機載有源相控陣雷達大陸的南京電子研究所在2008年就做出來了，沒有理由今天在J-10B裝無源的，性能降低太多了。如果這麼做，YST能夠想到唯一可能的理由是省錢，不過省這點錢對今天的中國而言意義實在不大。
YST個人認為PESA可以用在FC-1（梟龍）上，但是不適合用在J-10B上，即使不為了幫助J-20提早成軍也不適合這麼做。
J-10是一線戰機，任何一線戰機，譬如J-10、J-11、JH-7等等，都應該裝備有源的相控陣雷達，不能為了省錢而降低關鍵性能，否則會因小失大。
http://blog.udn.com/YST2000/5407106#ixzz1Rf6gEFiH
