Päälohkot, sivulohkot ja takalohkot
Antenni ei koskaan säteile energiaa täydellisesti yhteen suuntaan. Todellinen säteilykuvio koostuu seuraavista:
- Päälohko (pääpalkki): haluttu, vahva säde katselusuunnassa. Sen leveys (palkkileveys mitattuna -3 dB:n pisteiden välillä) määrittää kulmaresoluution (Kulmaresoluutio)
- Sivulohkot (sivusilmukkaa): heikommat ei-toivotut niput vinosti pääpaketin vieressä — jokaisen finiittisen antennin väistämätön fyysinen sivutuote. Tulosta hyvä antenni jopa 25–40 dB päälohkon alapuolella.
- Selkälohko(heikko) katsoa suoraan taakse.
Sivulohkot ovat operatiivisesti paljon tärkeämpiä kuin niiden alhainen teho viittaa:
- Väärät kohteet: erittäin vahva heijastin (vuori, supertankkeri) sivulohkossa voi ylittää kynnyksen ja sitten ilmestyy näytön suuntaan päälohko — Väärässä paikassa.
- Häiriösyöte: Sääli ei tarvitse olla pääkimppu; mukana tarpeeksi virtaa hän menee sivulohkojen kautta tahansa antenni. Vastatoimi: sivulohkon suppressio/valkaisu ja adaptiivinen nollamuodostus (hilloa kohti oleva kuvio nolla).
- EVM-havainto: Myös sivulohkojen kautta tutka vuotaa signaalinsa ympärille. — Herkkä vastaanotin kuulee tutkan lähes aina, ei vain kun säde kulkee.
Antennimuodot
Antennin muoto määrittää säteen muodon ja siten tutkan tehtävän:
| Muoto | Bundle | Tyypillinen käyttö |
|---|---|---|
| Parabolinen ruokalaji | kapea "kynäsäde" molemmissa tasoissa | seuranta, palonvalvonta, satelliittiseuranta |
| Leikkaa paraboloidi/oranssi-soitin | kapea atsimutissa, leveä korkeus merenpinnasta (fanisäde) | 2D valvonta: hyvä suunta, ei korkeus |
| Cosecant2 heijastin | tuuletinsäde, jonka korkeus on muodostettu | ilmavalvonta, jonka kattavuus on yhdenmukainen korkeudessa |
| Piilotettu aaltoguide / matriisipalkki | hyvin kapea atsimutissa | Navigointi- ja navigointitutkat |
| Yagi / log-periodi | kohtalaisesti suuntautunut, alhaiset esiintymistiheydet | vanhemmat VHF-tutkat, viestintä, ESM |
| Sarven antenni | laaja, vakaa sylinteriampulli | Virtalähteet, mittausjärjestelmät, rakettien etsijät |
| Vaiheinen järjestelmä (passiivinen/aktiivinen, AESA) | elektronisesti ohjatut lyijykynäpalkit | Monitoimitutkat: haku + rata + toiminta kerralla |
• vaiheistettu järjestelmä Se ansaitsee lisähuomiota, koska se hallitsee modernia tutkamaisemaa. Satoja tuhansia pieniä säteitä lähettää saman signaalin jokaisen elementin säädettävä vaihe. Valitsemalla vaiheet, rakentavia häiriöitä syntyy (EM-aallot (vastaan) vaiheessa ja vaiheesta alkaen) täsmälleen yhteen suuntaan — nippu — ja että suunta on Sähköinen, mikrosekunnissa liikkua, ilman liikkuvia osia. Yksi AESA (Active Electronicly Scanned Array) on lisäksi oma lähetin/vastaanotin elementtiä kohti: luotettava (ei yksi vikapiste), joustava teho per suunta, ja pystyy toimimaan useita nippuja ja taajuuksia samanaikaisesti — Mikä tahansa antaa hänelle mahdollisuuden EW-tehtäviin (kohdennettu häirintä). Nämä kaksi rakennetta — PESA sekä AESA — ja niiden toimintaa syvennetään edelleen (Vaiheinen järjestelmä: elektroninen säteen ohjaus - PESA vastaan AESA — Yhteenveto)
Vaiheinen järjestelmä: elektroninen säteen ohjaus
Ennen kuin erotamme PESA:n ja AESA:n, ensin yhteinen periaate. Yksi vaiheistettu järjestelmä korvataan liikkuva astia pinnalla satoja tuhansia kiinteitä palkkeja (elementtejä). Säde ei ole enää mekaanisesti suunnattu, mutta Sähköinen — SubFinland.org vaihe säännellä kutakin elementtiä erikseen.
Mekanismi perustuu suoraan häiriöihin (EM-aallot (vastaan) vaiheessa ja vaiheesta alkaen) Lähettää kaikki elementit täsmälleen vaiheessa, sitten aalto edessä laskee suoraan eteenpäin rakentavasti: Säde on kohtisuorassa tason (boresight). Anna jokaiselle seuraavalle elementille pieni, nouseva vaiheiden välinen ero, sitten "vaihda" yhdistetty aalto edessä — Ja säde osoittaa kulmaan, liikkumatta mitään.
Seuraukset ovat syvällisiä ja selittävät, miksi vaiheistetut järjestelmät hallitsevat modernia tutkamaisemaa:
- Kytkentänopeus (agility): Säde hyppää mikrosekunnissa sen sekunnin sijaan, jonka pyörivä antenni maksaa. Yksi ryhmä voi siis etsiä samanaikaisesti, seurata useita kohteita ja suorittaa raketti — Se muuttuu monitoimitutkaksi (vrt. Kohdeseuranta tutkalla: Tarkennustutka)
- Ei liikkuvia osia: Luotettavampi, ja sopii rakentaa tasainen runko, masto tai aluksen rakenne.
- Kuvanvapaus: Sama elektroniikka, joka ohjaa nippu voi myös olla syvä Nollat Kierrä hillosuunnassa (Päälohkot, sivulohkot ja takalohkot) tai virranjakelu ajan mittaan.
On myös fyysisiä rajoja. Alkuaineet ovat noin puolen aallonpituuden päässä toisistaan; Jos ne ovat liian kaukana, tulee uusia ei-toivottuja pääkimppuja (raastavat lohkot) Ja mitä kauneuskuvan nippu lähetetään, sitä tehokkaampi aukko "lyhennetty" — säde tulee leveämmäksi ja voitto putoaa (Skannaushäviö) Sen vuoksi yksi litteä ryhmä kattaa yleensä enintään ±60 astetta; pyöreälle kannelle käytetään kolmea tai neljää tasoa (kuten kiinteitä levyjä nykyaikaisilla fregaateilla).
PESA — Passiivinen elektroninen skannaus
Yksi PESA Passiivinen elektroninen skannaus on ensimmäinen sukupolvi vaiheistettu järjestelmä. Ominaisuudet: On. yksi keskuslähetin — tyypillisesti voimakas putki (TWT tai klystroni, Tutkajärjestelmän osat) — joiden varat jaetaan kaikille elementeille jakeluverkon kautta. Jokainen elementti sisältää vain yhden vaiheliukusäädin (vaihemuuntaja) paketin lähettäminen; Elementti itsessään ei vahvista mitään.
Mekaanisen antennin edut: kaikki säteen nopeus ja monitoimisuus Vaiheinen järjestelmä: elektroninen säteen ohjaus, edullisemmin ja monimutkaisemmin kuin AESA, koska on vain yksi lähetin.
Keskuslähetin on heikkous.
- Yksi vikapiste: Jos putki pettää, koko tutka suljetaan.
- Tappio: teho siirretään pitkien syötteiden ja passiivisten vaihemuuntimien kautta elementteihin — Matkalla menetetään paljon sekä lähetettynä että vastaanotettuna.
- Rajoitettu joustavuus: käytännössä yksi taajuus ja yksi nippu kerrallaan; ei vapaasti jaollinen teho suuntaan.
PESA oli läpimurto (tunnetut esimerkit: vanhat kauko- ja laivatutkat sekä eri metsästäjien tutka 1980-luvulta–-90, mutta AESA on suurelta osin korvannut sen uusien järjestelmien osalta.
AESA — Aktiivinen elektroninen skannaus
Yksi AESA (Active Electronicly Scanned Array) lähetin liikkuu jälkeen elementtejä. Jokaisen palkin takana on oma T/R-moduuli (Transmit/Receive): pieni lähetin/vastaanotinmoduuli, jossa on oma vahvistin, vastaanotinvahvistin (LNA) ja vaihemuuntaja. Suuri AESA sisältää satoja tuhansia riippumattomia lähettimiä — usein rakennettu sisään GAN Tai GaAs.
Koska sähkö tuotetaan ja vastaanotetaan paikan päällä, PESA:n syöttöhäviöt häviävät ja AESA:sta syntyy useita etuja:
- Armollinen hajoaminen: Ei keskuslähetintä. Jos muutama T/R-moduuli putoaa, suorituskyky laskee murto-osan — Tutka toimii. Erittäin luotettava.
- Useat niput ja taajuudet samanaikaisesti: subsets elementtejä voi toimia itsenäisesti — Etsi toiseen suuntaan seuraamalla yhtä kohdetta toisessa, eri taajuuksilla.
- Virranhallinta suunnassa: lisätä energiaa ja viipyä aikaa epäilyttävälle alalle tai levittää LPI (ks. jäljempänä).
- Laajakaistanleveys ja ketteryys: ihanteellinen taajuus ketteryys (PRI-tuen mukauttaminen) ja korkean kantaman erottelukyky (Alueen resoluutio)
AESA on itse asiassa tuhansia ohjattavia lähettimiä — Se tekee hänestä tutkan lisäksi myös EW-järjestelmän. Hän voi muuttaa syvät nollat suruksi (EPM, Häiriöntorjunta), levittää sen voimaa ja aaltomuotoa niin, että se tuskin voidaan havaita (LPI, Taajuus muokattu Jatkuva Aaltotutka) ja jopa itse kohdistettu häirintä tai laajakaistavastaanotin. Tutkan ja EW:n välinen raja on hiipumassa.
Hinta: monimutkaisuus, jäähdytys (kaikki nämä moduulit tuottavat lämpöä) ja kustannukset. Mutta edut ovat niin suuria, että lähes jokainen uusi armeijan tutka — Hävittäjästä fregattiin ilmatorjuntaan — on AESA.
PESA vastaan AESA — Yhteenveto
Yhdessä taulukossa oleva ydin:
| PESA | AESA | |
|---|---|---|
| Asema | yksi keskusputki | erillinen T/R-moduuli elementtiä kohti |
| Alkuainetta kohti | ainoastaan vaiheliukusäädin | vahvistin + vastaanotin + vaihemuuntaja |
| Epäonnistuttua | keskuslähetin pois = tutka pois päältä | siro hajoaminen (asteittain) |
| Tappio | suuri (pitkärehut, passiivinen vaihe) | pieni (teho elementille) |
| Kääntötaajuudet | yleensä yksi kerrallaan | useita kerralla |
| Kaistanleveys / ketteryys | rajoitettu | suuri |
| EW:n käyttöönotto (LPI, hillo, nolla) | rajoitettu | erinomainen |
| Kustannus / monimutkaisuus / jäähdytys | pienempi | suurempi |
Mitä ne ovat osat: molemmat ohjaavat sädettä sähköisesti vaiheen (Vaiheinen järjestelmä: elektroninen säteen ohjaus), molemmilla ei ole liikkuvia osia, ja molemmat voivat toimia monitoimin. Ero on täysin jossa virta tuotetaan: keskus (PESA) tai jaettu aktiivisiin moduuleihin (AESA). Tämä yksi ero selittää kaikki muut säännöt taulukossa.
PESA = yksi lähetin, monta vaihemuuntajaa. AESA = monet lähettimet (T/R-moduulit). Siirtyminen keskustehosta hajautettuun tehoon tarjosi luotettavuutta, joustavuutta, LPI- ja EW-valmiuksia — ja teki AESAn nykyaikaisen tutkan kulmakiveksi.
Vaiheisten järjestelmien skannausmallit
Mekaaninen antenni voi pyörittää vain yhtä asiaa: ympyröitä. Vaiheistettu järjestelmä (Vaiheinen järjestelmä: elektroninen säteen ohjaus) työntää nippunsa sähköisesti mikrosekunnissa ja voi siksi olla "tarkkailukäyttäytyminen" — a Skannauskuvio — ilmainen ohjelmointi ja jopa useita kuvioita sekoitettu Suorita. Tärkeimmät muodot ovat seuraavat:
- Grid / search skannaus: Nippu lopettaa järjestelmällisesti alan (rivi riviltä) uusien tavoitteiden löytämiseksi.
- Sektorikuvaus: Etsitään vain määritelty alue nopeasti ja toistuvasti (esim. suunta, jossa uhka on odotettavissa).
- Track-White-Scan (TWS): nippu jatkaa etsimistä, mutta hyppää aina tunnettuihin tavoitteisiin päivittää kappale — Etsi ja seuraa heti.
- Spotlight: nippu "tikkuja" yhteen tarkoitukseen tai sektoriin maksimaalisen oleskeluajan ajaksi — enemmän energiaa ja parempia mittauksia (ja palamista läpi, Häiriösignaalin ylitys)
- Kengät / lehtienvälinen: Satunnaisen näköisiä hyppyjä tehtävien välillä; Etsi, seurata, suorittaa raketti ja työskennellä LPI.
Kassegraiini, monopulssisyöttö ja duplexer
Kolme antennin ympärillä olevaa osaa, jotka toistuvat lähes jokaisessa tutkassa:
- Cassegrain antenni: parabolinen astia pieni, kupera alaheijastin Tarkennuksen edessä. Rehu istuu pääastian keskellä ja säteilee kohti alaheijastinta, joka heijastaa energiaa takaisin pääastian poikki. Edut: raskas rehu ja waveguide istuu takana lautanen, lyhyt ja kompakti — ihanteellinen seuranta tutkat ja antennit, jotka täytyy liikkua nopeasti.
- Monopulssisyöttö: yhden sarven sijaan neljä istuu vierekkäin. Niiden signaalien lisääminen ja vähentäminen tuottaa summakanava (Σ, havaitsemis- ja vaihteluväli) ja kaksi Erokanavat (Δ, jos kyseessä on atsimuutin virhe ja korkeus.) Kulmavirhe siis seuraa yhdestä pulssista — monopulssin seurannan perusta (Kohdeseurantatutkan tekniikat) ja syy, miksi nämä tutkat eivät ole herkkiä amplitudimuunneltu häirintä, joka pettää kartiomainen skannaus.
- Duplex- ja diplekseri: duplexer (Tutkajärjestelmän osat) antaa lähetin ja vastaanotin jakaa saman antennin. Klassisesti kaasupurkausputkella (TR putki) joka tulipalot lähetyspulssi ja oikosulkuja vastaanotin; nykyään ferriitti verenkierto Ja rajoitin. A diplexer tekee jotain muuta: se yhdistää kaksi eri taajuuksilla olevaa lähettintä yhteen antenniin, kuten taajuusdiversiteettiin (Tappiot ja vaihtelut)
Radartutorial.eu: Tutkaantennit.