Active Electronically Scanned Array / 능동형 전자주사식 위상배열 레이더
반도체 기술 및 신호처리 기술의 발달로 여러 개의
주파수를 가진 신호를 동시에 처리할 수 있는 기술이 개발되면서
위상배열 레이더의 성능은 비약적으로 발전하였다. 기존 비능동형 위상배열 레이더는 동일한 주파수를 가진 전파만 발사할 수 있었던 반면, AESA는 임의의 방향으로 임의의 주파수를 가진 전파를 발사할 수 있다. AESA의 이 능력은 T/R모듈에 의한 것이다. 기존
PESA 레이더가 전파발생기를 한 개만 가지고 이 전파를 각각의 송신기를 통해 발사한다면 AESA 레이더에서는 각각의 T/R모듈이 따로따로 전파를 생성 및 송수신한다. 또한 AESA의 기술력을 가늠하는건 하드웨어 제작기술도 중요하겠지만 소프트웨어 기술력이 매우 중요하다. 수천, 수백개의 모듈에서 발생되는 송/수신 주파수에서 잡음을 제거하고 이를 영상화하면서 실시간에 가깝게 처리하는 기술력이 가장 어렵고 중요하다.
레이더는 특정 주파수를 가진 신호를 발사하는 장치이므로 일정한 주파수를 가진 전파가 발사되면 해당 전파의 발사원을 역추적하여 레이더의 위치를 알아낼 수 있다.
그러나 AESA는 임의의 주파수를 가진 여러 개의 전파를 조합하여 발사할 수 있으므로 마치 무의미한 문자열 사이에 암호를 섞어서 보내는 것처럼 여러개의 주파수를 복잡하게 섞어 자연적으로 발생하는 배경전파와 구분이 가지 않도록 위장한다. 물론 전파를 송신한 레이더는 이쪽에서 발신한 전파의 주파수 조합을 알고 있으므로 해당 전파가 반사되어 돌아오면 다시 해독하여 대상을 탐지할 수 있다. 이 때문에 AESA는
레이더 추적 미사일의 공격을 받을 확률이 훨씬 낮아진다. 같은 이유로 AESA는 레이더 재밍 공격에도 강하다. 몇 가지 주파수 중에 골라서 전파를 보내야 하는 비능동형과 달리 능동형 레이더는 특정 주파수로
재밍이 들어오면 임의의 다른 주파수로 바꾸면 그만이다. 모든 주파수에 재밍 공격을 날리는 것은 엄청난 에너지가 필요해 비실용적이기 때문에 AESA에 대한 재밍 공격은 잘 먹히지 않는다.
또한 기존의 비능동형 위상배열 레이더와 달리 기계적 작동부분이 없어지고 거의 모든 부품을
반도체로 대체함에 따라 상당히 가벼워지고[1] 신뢰성도 훨씬 높아졌으며 정비도 더 쉬워졌다.
AESA의 또 다른 능력 중의 하나로 레이더 자체의 재밍이 있다. AESA는 원하는 주파수대로 마음대로 전파를 쏠 수 있으므로 상대 레이더의 주파수에 맞추어 고출력 빔을 쏘면 그 레이더는 마비된다. 대표적으로
F/A-18E/F 슈퍼호넷의 경우 180km 거리에서
E-2C 조기경보기의 레이더를 먹통으로 만들 수 있었다고 한다.
이 레이더가 최초로 적용된
전투기가
F-2의
J/APG-1이다. 이후 개발된 신형 전투기들에는 대부분 AESA 레이더를 장착하고 있다.
민수용의 경우 Bosch 사의 Mid Range RADAR 를 들 수 있다. 장거리용의 경우 싱글채널이거나 4채널 PESA이지만, 중거리용은 PESA + AESA로 구현되며 센서 자체도 납작하니 이쁘게 나온다.
다만 일반적인 전술용 AESA처럼 해상도가 극히 높은 것은 아니며, 차량의 특성상 구동부를 달기가 취약해 AESA를 사용하는 것인지라 수평방향으로의 스캔 동작을 위해 집어넣은 것이다. 수직 방향으론 해상도가 그다지 높진 않다.
자동 운전을 위해 사용되는 경우 더 고해상도의 레이더를 탑재하게 되나 이 경우는 보통 R로 시작하는 레이더 대신에 L로 시작하는 레이더(보통
라이다라 부르는 그것)를 사용해 사물을 판독하게 되며[2], 전방 비전 카메라를 통해 얻는 정보의 양이 많은 관계로 군사용 수준의 높은 해상도를 요구하는 일은 크지 않다. 가령, 현재 업계에서 유일하게 보쉬보다 진보된 레이더 솔루션을 제공하는 델파이(그리고 유일하게 웬일로 보쉬보다 잘 만든 딱 하나이기도 한) ESR 레이더 시스템의 경우가 그런데, AESA만으로 구현된 멀티모드 멀티FOV 도플러 레이더가 그렇다.
[1]
T/R 모듈의 발열을 냉각시키기 위해서는 냉각장치가 필요하며 생각보다는 무게가 나간다. T/R 모듈의 냉각 방식은 수랭식과 공랭식이 있는데, AESA 체계 특성에 따라 선택된다. 높은 출력을 요구하는 고성능 AESA는 1천개 가량의 송수신 모듈을 활용하여 발열이 많으므로 공랭식으로는 충분한 냉각이 어렵기에 수랭 방식을 사용한다. 최신형 AESA의 경우는 T/R 모듈의 발열량이 상당히 줄어들어 무게를 더욱 가볍게 할 수 있도록 하였다.
[2]
다만 라이다의 탐색범위 제약 덕분에 현재는 라이다 대신 영상+비광학방식 센서 다수로 바뀌는중
[3]
Rx/Tx 안테나 수가 많을수록 더 정확하고 확실한 지향성을 띄게 된다.
[4]
실제로
E-2같은 기체는 UHF대역의 주파수를 쓰는 레이더를 탑재하고있다.물론 덕분에 해상도는 좋지 못하다.
[5]
EL/M-2075에서 EL/W-2090까지는 전부 팰콘 시스템이다.
[6]
조기경보기, 대잠초계기, 전투기 등등 모든 항공기를 통 틀어서 대한민국에서 최초로유일하게F-35가 도입되면서 유일 타이틀은 사라졌다 AESA 레이더를 탑재하였다
[7]
러시아 내수형은 파조트론에서 만든 Zhuk-AE 헬기형을 사용한다.
[8]
Nanjing Research Institute of Electronic Technology/14 institute
[9]
KF-21 AESA 레이더의 경우 2020년 8월 7일 시제품이 공개되었으나 한동안 제식명이 공개가 안된 상태였다. 이후 2024년 3월 29일에 APY-016K로 국방규격 공개시스템에 제식명이 공개되었다.
[10]
대구급 5번함부터
GaN 소자 적용.
[11]
AESA가 비군사 부문에 도입된 사례이다.
