相控阵天线是具有独特能力的天线阵列，它们可以在不物理移动天线的情况下改变辐射模式的形状和方向。天线阵列中的单元放置得如此，以至于由各个天线发射的信号相互叠加，并在特定方向上提供更好的增益、方向性和性能。
这是通过以一定的相位差异/偏移从阵列中的所有单独单元发射相同频率的信号来实现的。相位偏移被计算出来，以在期望的方向上提供构造性干涉，而在其他方向上可能发生破坏性干涉。
根据波束成形的期望方向确定相位偏移涉及复杂的数学计算，并由计算机系统完成。
被动电子扫描阵列（PESA）
发射机的信号通过移相器发送到天线，移相器由计算机系统（相位控制器）控制，从而电子地改变相位，控制天线阵列的辐射模式方向。
相控阵天线由多个较小的天线组成，其数量可以从几个天线到几百或几千不等。
为了减少整体尺寸，最好将相控阵用于更高频率的应用，因为天线尺寸与工作频率成反比，所以频率越高，天线越小。这使得相控阵天线成为毫米波5G应用和其他高频应用的绝佳选择。
在PCB上的相控阵天线
相控阵天线的类型
相控阵天线可以有各种类型，但有四种常用的类型：
●被动电子扫描阵列（PESA）
●主动电子扫描阵列（AESA）
●数字波束赋形（DBF）
●混合波束赋形（HBF）
被动电子扫描阵列（PESA）
PESA是一种使用单一发射机为所有天线元素提供信号的相控阵天线类型，如下所示。在这个设置中，每个天线单元都有一个相移器，根据天线调节所需的信号相位来调节天线波束。被动电子扫描天线阵列可以被认为是第一代相控阵天线，并已在各种军事和商业应用中使用。
主动电子相控阵列
主动电子扫描阵列（AESA）是第二代相控阵天线。在这里，每个天线元单元都有单独的发射机，所有发射机都由计算机控制。这种设置比PESA更先进，可以同时在不同方向上传输多个不同频率的无线电波。
AESA基本示意图
数字波束赋形
基于数字波束形成的（DBF）相控阵天线将数字接收器连接到每个天线单元。由于信号在每个天线单元处由接收机数字化，因此可以在可编程门阵列（FPGA）中以数字方式形成天线波束。
混合波束赋形
基于混合波束形成的（HBF）相控阵天线可以被认为是PESA和AESA的结合。HBF使用连接到单独发射机的天线元素子阵列。通过组合这些子阵列形成完整的阵列。由于存在多个子阵列，可以使用HBF形成多个同时波束的簇。
安装在战斗机前端的PESA
相控阵天线多年来一直用于军事应用。事实上，它们是为了在雷达系统中使用而创建的，但它们的应用多年来已经扩展。它们现在用于广播、太空探测器通信、气象研究、光学、人机界面等。相控阵天线也被用于新的商业无线技术，如5G和Wi-Fi 6当中。
