§5.15 Vlastnosti antény

Hlavní lalůčky, boční lalůčky a zadní lalůčky

Anténa nikdy nevyzařuje svou energii dokonale v jednom směru. Skutečný vzor záření se skládá z:

• Hlavní lalok (dálkové světlo): požadované, silné světlo ve směru pohledu. Jeho šířka (šířka beamwide, měřeno mezi -3 dB body) určuje úhlové rozlišení (Úhlové rozlišení).
• Boční lalůčky (boční smyčky): slabší nežádoucí svazky, které jsou v blízkosti hlavního svazku. — nevyhnutelný fyzický vedlejší produkt každé konečné antény. Vytisknout dobré antény až do 25–40 dB pod hlavním lalokem.
• Zadní lalůčeka hleď na záda svá!

Boční laloky jsou provozně mnohem důležitější, než naznačuje jejich nízká síla:

• Falešné cíle: velmi silný reflektor (hora, supertanker) v bočním laloku může dosáhnout nad práh a pak se objeví na obrazovce ve směru hlavního laloku — Na špatném místě.
• Jamming vstup: škoda nemusí být v hlavním svazku; přichází s dostatečným výkonem vstupuje přes boční laloky na jakékoli anténě. Protiopatření: potlačení bočního laloku / bělení a adaptivní nulová formace (nulové ve vzoru směrem k džemu).
• Detekce ESM: Také přes boční laloky radar uniká signál kolem — citlivý přijímač slyší radar téměř vždy, nejen když paprsek prochází.

Anténové tvary

Tvar antény určuje tvar paprsku a tím i úkol radaru:

Př fázové pole Zaslouží si zvláštní pozornost, protože dominuje moderní radarové krajině. Stovky až tisíce malých paprsků vysílají stejný signál s nastavitelnou fází každého prvku. Při výběru fází vzniká konstruktivní rušení (EM vlny ve fázi (proti) a od fáze) přesně jedním směrem — svazek — a tímto směrem je Elektronické, během mikrosekund k pohybu, bez pohybu částí. Jedna. AESA (Active Electronically Scanned Array) má navíc svůj vlastní vysílač / přijímač na prvek: spolehlivý (žádný jediný bod selhání), flexibilní výkon ve směru a schopen provozovat několik svazků a frekvencí současně — Cokoliv, co ho zpřístupní pro EW úkoly (cílené rušení). Obě stavby — PESA a AESA — a jejich provoz bude dále prohlouben (Fázové pole: elektronické ovládání paprsku do PESA versus AESA — Shrnutí).

Fázové pole: elektronické ovládání paprsku

Než oddělíme PESA a AESA, nejprve sdílíme zásadu. Jedna. fázové pole nahradit pohybující se misku povrchem stovkami až tisíci pevných paprsků (prvků). Paprsek již není mechanicky nasměrován, ale Elektronické — podle fáze regulovat každý prvek odděleně.

Mechanismus přímo navazuje na rušení (EM vlny ve fázi (proti) a od fáze). Odeslání všech prvků přesně ve fázi, pak vlna fronta počítá přímo před konstruktivně na: Paprsek je kolmá k rovině (nudný pohled). Dejte každému dalšímu prvku malý, stoupající Fázový rozdíl, pak "rotovat" kombinovaná vlna přední — A paprsek ukazuje pod úhlem, aniž by cokoliv pohnul.

Důsledky jsou hluboké a vysvětlit, proč fázované pole dominují moderní radarové krajiny:

• Rychlost pout (agility): Paprsek skočí v mikrosekundách místo v sekundách, které stojí rotující anténa. Jedno pole proto může současně hledat, sledovat více cílů a provádět raketu — je to multifunkční radar (cf. Cíl Sledování podle radaru: Cíl Sledování Radar).
• Žádné pohyblivé části: Spolehlivější a vhodné pro stavbu plochých konstrukcí trupu, stožáru nebo lodi.
• Svoboda vzorců: Stejná elektronika, která řídí svazek může být také hluboká nula Otočit ve směru džemu (Hlavní lalůčky, boční lalůčky a zadní lalůčky) nebo rozložení energie v čase.

Existují i fyzické hranice. Prvky jsou od sebe asi půl vlnové délky; Pokud jsou příliš daleko, vznikne nežádoucí další hlavní svazky (rotační lalůčky). A čím dále je posílán svazek nudného pohledu, tím efektivnější otvor "zkrácen" — paprsek se zvětšuje a zisk klesá (ztráta skenování). Z tohoto důvodu se používá jedno ploché pole do ± 60 °; pro kruhový kryt se používají tři nebo čtyři letadla (např. pevné panely na moderních fregatách).

PESA — Pasivní elektronicky skenovaná pole

Jedna. PESA Pasivní elektronicky snímkovaná pole je první generací fázovaného pole. Vlastnosti: Je tu jeden centrální vysílač — typicky výkonná trubka (TWT nebo klystron, Součásti radarového systému) — jejichž aktiva jsou distribuována do všech prvků prostřednictvím distribuční sítě. Každý prvek obsahuje pouze jeden fázový posuvník odeslání balíku; Samotný prvek nic neposiluje.

Výhody vůči mechanické anténě: všechny rychlosti paprsku a multifunkčnost Fázové pole: elektronické ovládání paprsku, za nižší náklady a složitost než AESA, protože existuje pouze jeden vysílač.

Ale centrální vysílač je okamžitě slabinou:

• Jediný bod poruchy: Pokud trubka selže, celý radar bude vypnut.
• Ztráta: výkon se přenáší pomocí dlouhých kanálů a pasivních fázových posuvníků na prvky — Po cestě je toho hodně ztraceno, jak při přenosu, tak při příjmu.
• Omezená flexibilita: v praxi jedna frekvence a jeden svazek najednou; žádný volně dělitelný výkon na směr.

Pesa byl průlom (známé příklady: starší dálkové a lodní radary a radar různých lovců z 80. let 20. století–'90, ale byl do značné míry nahrazen AESA pro nové systémy.

AESA — Aktivní elektronicky skenovaná pole

Jedna. AESA (Active Electronically Scanned Array) vysílač se pohybuje po prvcích. Za každým trámem je jeho vlastní Modul T / R (Přenos / příjem): malý vysílač / přijímací modul s vlastním zesilovačem výkonu, zesilovačem přijímače (LNA) a fázovým posuvníkem. Velká AESA obsahuje stovky až tisíce nezávislých vysílačů — často vestavěné GaN Nebo GaAs.

Vzhledem k tomu, že výkon je generován a přijímán na místě, ztráty krmiva PESA zmizí a série výhod vznikají, že AESA standard:

• Graciózní degradace: Žádný centrální vysílač. Pokud vypadne několik T / R modulů, výkon klesne o zlomek — Radar stále funguje. Velmi spolehlivé.
• Vícenásobné svazky a frekvence současně: podskupiny prvků mohou pracovat nezávisle — Hledat v jednom směru při sledování jednoho cíle v druhém, na různých frekvencích.
• Řízení výkonu podle směru: zvýšení energie a pobyt v podezřelém sektoru nebo šíření na LPI (viz níže).
• Široká šířka pásma a agilita: ideální pro frekvenční agilitu (Modulace PRI) a vysoké rozlišení (Rozlišení rozsahu).

Cena: složitost, chlazení (všechny tyto moduly vyrábějí teplo) a náklady. Ale výhody jsou tak velké, že prakticky každý nový vojenský radar — od stíhačky po fregatu po pozemní vzdušnou obranu — je AESA.

PESA versus AESA — Shrnutí

Jádro v jedné tabulce:

Co jsou zač Části a součásti: oba paprsky elektronicky řídí po fázi (Fázové pole: elektronické ovládání paprsku), oba nemají žádné pohyblivé části, a oba mohou pracovat multifunkčně. Rozlišení je zcela v kde je generován výkon: centrální (PESA) nebo rozdělené na aktivní moduly (AESA). To vysvětluje všechny ostatní pravidla v tabulce.

Snímače fázových polí

Mechanická anténa může roztočit jen jednu věc: kruhy. Fázové pole (Fázové pole: elektronické ovládání paprsku) tlačí svůj svazek elektronicky v mikrosekundách, a proto může být "sledování chování" — s scan vzor — volné programování a dokonce i více vzorů smíšené Popravte. Hlavními formami jsou:

• Sken mřížky / hledání: Svazek systematicky ukončuje sektor (řádek po řádku) s cílem najít nové cíle.
• Sektorový sken: pouze rychle a opakovaně vyhledejte definovanou oblast (např. směr, kde se očekává hrozba).
• Track-While-Scan (TWS): svazek stále hledá, ale vždy skočí na známé cíle aktualizovat jejich trať — Prohledejte a sledujte.
• Spotlight: svazek "hole" na jeden účel nebo sektor pro maximální dobu pobytu — více energie a lepší měření (a prohoření, Napájení rušicího signálu).
• Agilní / prokládané: náhodný-hledá skoky mezi úkoly; Hledat, sledovat, provádět raketu a pracovat LPI.

Kaseřan, monopulsní krmivo a duplexer

Tři komponenty kolem antény, které se opakují téměř v každém radaru:

• Cassegrain anténa: parabolické misky s malým, konvexní subreflektor před středem pozornosti. Krmivo je umístěno ve středu hlavní misky a vyzařuje směrem k posuvníku, který odráží energii zpět přes hlavní misku. Výhoda: těžké krmivo a vlny sedí za miskou, krátké a kompaktní — ideální pro sledování radarů a antén, které se musí pohybovat rychle.
• Krmivo pro monopulzy: místo jednoho rohu, čtyři sedí vedle sebe v ohnisku. Přidání a odečítání jejich signálů produkuje sum channel (Α, pro detekci a rozsah) a dva rozdílné kanály (Ø, pro chybu v azimutu a nadmořské výšce). Chyba úhlu tedy vyplývá z jediného pulsu — základ monopulzního sledování (Technika sledovacího radaru cíle) a důvod, proč jsou tyto radary necitlivé na amplitudemodulované rušení, které klame kónické skenování.
• Duplexer a diplexer: duplexer (Součásti radarového systému) umožňuje vysílač a přijímač sdílet stejnou anténu. Klasicky s plynovou výbojkou (TR trubka), která vystřelí na přenosový puls a zkratuje přijímač; dnes s feritem cirkulátor a omezovač. A diplexer dělá něco jiného: kombinuje dva vysílače na různých frekvencích na jednu anténu, stejně jako s frekvencí rozmanitosti (Ztráty a výkyvy).