Mảng quét điện tử thụ động PESA (passive electronically scanned array), còn được gọi là mảng pha thụ động (passive phased array), là một anten trong đó chùm sóng vô tuyến có thể được điều khiển bằng điện tử để hướng theo các hướng khác nhau (nghĩa là anten mảng pha), trong đó tất cả các anten các phần tử được kết nối với một máy phát duy nhất (chẳng hạn như máy phát cao tần, klystron hoặc ống sóng lan truyền) và/hoặc máy thu. Công dụng lớn nhất của mảng pha là trong radar. Hầu hết các radar mảng pha trên thế giới đều là PESA. Hệ thống hạ cánh vi sóng dân sự sử dụng mảng chỉ truyền PESA.
Hoạt ảnh minh họa cách hoạt động của mảng quét điện tử thụ động. Nó bao gồm một dãy các phần tử anten (A) được cung cấp bởi một máy phát (TX). Dòng cấp cho mỗi anten đi qua bộ dịch pha (ф) được điều khiển bởi máy tính (C). Các đường màu đỏ chuyển động hiển thị mặt sóng của sóng vô tuyến phát ra từ mỗi phần tử. Các mặt sóng riêng lẻ có dạng hình cầu nhưng chúng kết hợp (chồng lên nhau) ở phía trước anten để tạo ra sóng phẳng, một chùm sóng vô tuyến truyền theo một hướng cụ thể θ. Bộ dịch pha làm trì hoãn các sóng vô tuyến truyền dần lên đường truyền để mỗi anten phát ra mặt sóng muộn hơn mặt sóng bên dưới nó. Điều này làm cho sóng phẳng tạo thành hướng một góc θ so với anten. Máy tính có thể thay đổi bộ dịch pha để điều khiển chùm tia sang hướng mới rất nhanh. Vận tốc của sóng vô tuyến được hiển thị chậm lại rất nhiều
PESA tương phản với anten mảng quét điện tử chủ động AESA (active electronically scanned array), có bộ phát và/hoặc bộ thu riêng cho từng phần tử anten, tất cả đều được điều khiển bởi máy tính; AESA là phiên bản thế hệ thứ hai linh hoạt, tiên tiến hơn của công nghệ mảng pha PESA ban đầu. Sự kết hợp của cả hai cũng có thể được tìm thấy, bao gồm các mảng con giống với PESA, trong đó mỗi mảng con có giao diện người dùng RF riêng. Bằng cách sử dụng phương pháp kết hợp, lợi ích của AESA (ví dụ: nhiều chùm tia độc lập) có thể được hiện thực hóa với chi phí thấp hơn so với AESA thực sự.
Hệ thống radar xung hoạt động bằng cách kết nối anten với máy phát vô tuyến mạnh mẽ để phát ra xung tín hiệu ngắn. Sau đó, máy phát sẽ bị ngắt kết nối và anten được kết nối với một máy thu nhạy để khuếch đại bất kỳ tiếng vang nào từ các vật thể mục tiêu. Bằng cách đo thời gian cần thiết để tín hiệu quay trở lại, máy thu radar có thể xác định khoảng cách tới vật thể. Sau đó, máy thu sẽ gửi kết quả đầu ra tới một màn hình hiển thị nào đó. Các phần tử máy phát thường là ống klystron hoặc máy phát cao tần, thích hợp để khuếch đại hoặc tạo ra dải tần số hẹp đến mức công suất cao. Để quét một phần bầu trời, anten radar không phải PESA phải được di chuyển về mặt vật lý để chỉ theo các hướng khác nhau. Ngược lại, chùm tia của radar PESA có thể nhanh chóng được thay đổi để hướng theo một hướng khác, chỉ bằng cách điều chỉnh độ lệch pha bằng điện giữa các thành phần khác nhau của mảng quét điện tử thụ động (PESA).
Năm 1959, DARPA đã phát triển một radar mảng pha thử nghiệm có tên là Radar mảng điều khiển điện tử ESAR. Mô-đun đầu tiên, mảng tuyến tính, được hoàn thành vào năm 1960. Nó hình thành nền tảng của AN/FPS-85.
Bắt đầu từ những năm 1960, chất rắn (solid-state) mới các thiết bị có khả năng trì hoãn tín hiệu máy phát một cách có kiểm soát đã được giới thiệu. Điều đó dẫn đến radar mảng pha quét điện tử thụ động quy mô lớn thực tế đầu tiên, hay đơn giản là radar mảng pha. PESA lấy tín hiệu từ một nguồn duy nhất, chia nó thành hàng trăm đường dẫn, trì hoãn có chọn lọc một số đường dẫn và gửi chúng đến từng anten riêng lẻ. Các tín hiệu vô tuyến từ các anten riêng biệt chồng lên nhau trong không gian và các kiểu giao thoa giữa các tín hiệu riêng lẻ được kiểm soát để củng cố tín hiệu theo các hướng nhất định và tắt tiếng ở tất cả các hướng khác. Độ trễ có thể được điều khiển dễ dàng bằng điện tử, cho phép điều khiển chùm tia rất nhanh mà không cần di chuyển anten. PESA có thể quét một khối không gian nhanh hơn nhiều so với hệ thống cơ học truyền thống. Nhờ sự tiến bộ của điện tử,tên lửa dẫn đường bằng radar bán chủ động. PESA nhanh chóng trở nên phổ biến trên tàu và các vị trí cố định lớn vào những năm 1960, sau đó là các cảm biến trên không khi các thiết bị điện tử ngày càng thu hẹp.
Danh sách radar PESA
– AN/FPQ-16 PARCS tại Trạm Lực lượng Không gian Cavalier.
– AN/MPQ-53.
– AN/MPQ-65.
– AN/SPQ-11 Cobra Judy.
– AN/SPY-1 của Hệ thống chiến đấu Aegis.
– Radar Firefinder (một loại radar định vị nơi phát hỏa vũ khí pháo, tên lửa của đối phương) AN/TPQ-36 và AN/TPQ-37.
– AN/MPQ-64 Sentinel.
– AN/APY-1 /2 Boeing E-3 Sentry.
– AN/APY-7 cho Northrop Grumman E-8 Joint STARS.
– AN/APQ-164 B-1B (Northrop Grumman trước đây là Westinghouse ESG).
– AN/APQ-181 B-2 Spirit (phiên bản đầu tiên, nay là AESA).
– ARTHUR.
– ARABEL.
– EL/M-2026 B VSHORAD.
– EMPAR.
– Saab Giraffe 40/50/75/S/AMB.
– Flap Lid và Tomb Stone tương ứng cho hệ thống SA-10 và SA-20.
– Herakles.
– Radar FuMG 41/42 Mammut được Đức Quốc xã sử dụng để cảnh báo sớm chống lại máy bay ném bom của quân Đồng minh (radar mảng pha hoạt động đầu tiên trên thế giới).
– Radar Rajendra.
– Zaslon, radar quét điện tử đầu tiên trên máy bay chiến đấu (MIG-31).
– N035 Irbis (của Sukhoi Su-35BM).
– RBE2 (Rafale).
– Thanh NIIP N011M cho Su-30MKI.
– Leninets V004 (của Su-34).
– Radar hải quân OPS-12.
– Hensoldt (EADS) TRML-3D.
– Asr, một PESA của Iran.
– Radar đa chức năng của KM-SAM./.
