还是直接举例说明吧。
美国海军的AN/SPY-1是典型的舰载无源相控阵雷达,该雷达采用4个阵面,为什么呢?
假定从中取出单个阵面。由于在方位上该单个阵面的固定覆盖空域为90度(事实上,考虑扇形扫描区域,应该在110度左右),即为正负45度到正负55度之间,显然是无法满足同一时间内360度全方位扫描要求的。为达到同一时间的全方位扫描要求,就必须增加阵面数。
假如再增加两个阵面,形成三阵面,此时最大的方位扫描范围也最多能达到330度,还是无法满足要求,因此必须采用四个阵面。
再一个例子是日本的FCS-3舰载有源相控阵雷达。该型雷达在陆基实验时采用的是单面阵,只是在1990年改为舰载型时才采用了四面阵。但日本的OPS-24单面阵采用的就是360度旋转方式。
此外,还有成本上的考虑。相控阵雷达造价昂贵,如美国为新一代战舰研制的AN/SPY-2(即为AN/SPY-1E),造价约为1.25亿美元,要增加阵面数成本自然会急剧上升。当然,天线设计也有舰体的考虑,如何集成到复杂的上层建筑中也是一个很复杂的问题。
这个只是通过实践总结出来的经验规律,四面固定天线覆盖360度的同时,对于天线的设计和与上层建筑的兼容比较好。
一般来说,一面相控阵的空域覆盖范围是-60~60度,这样,覆盖整个空域需要三面阵,但是,实际上,相控阵做不到那么理想,也就是说达不到-60~60度,所以需要再加上一面,这就是四面阵产生的缘由了。