§5.15 Caractéristiques de l'antenne

Lobes principaux, lobes latéraux et lobes arrière

Une antenne ne rayonne jamais parfaitement dans une seule direction. Le schéma de rayonnement réel consiste en:

• Lobe principal (faisceau principal): le faisceau fort désiré dans le sens de visionnement. Sa largeur (largeur de faisceau, mesurée entre -3 dB points) détermine la résolution angulaire (Résolution angulaire).
• Lobes latéraux (boucles latérales): faisceaux indésirables plus faibles obliquement à côté du faisceau principal — un sous-produit physique inévitable de chaque antenne finie. Imprimer de bonnes antennes jusqu'à 25–40 dB sous le lobe principal.
• Lobe arrière: le (faible) regard droit vers le dos.

Les lobes latéraux sont opérationnels beaucoup plus importants que leur faible puissance ne suggère:

• Faux objectifs: un réflecteur très fort (montagne, supertanker) dans un lobe latéral peut atteindre au-dessus du seuil, puis apparaît sur l'écran dans la direction du lobe principal — Au mauvais endroit.
• Entrée de jonglage: il n'a pas besoin d'être dans le faisceau principal; il est livré avec assez de puissance il entre via les lobes latéraux sur n'importe quelle antenne. Contre-mesure: suppression/blanchiment du lobe latéral et formation adaptative de zéro (une valeur nulle dans le motif vers la confiture).
• Détection ESM: Aussi par lobes latéraux le radar fuit son signal autour — un récepteur sensible entend presque toujours le radar, pas seulement lorsque le faisceau passe.

Formes d'antenne

La forme de l'antenne détermine la forme du faisceau, et donc la tâche du radar:

Les tableau échelonné Il mérite une attention particulière car il domine le paysage radar moderne. Des centaines à des milliers de petites poutres transmettent le même signal à chaque phase réglable. En choisissant les phases, des interférences constructives apparaissent (ondes EM en phase (contre) et à partir de phase) exactement dans une direction — le faisceau — et cette direction est Électronique, dans les microsecondes pour bouger, sans déplacer de parties. Une AESA (Active Electronically Scanned Array) dispose en outre de son propre émetteur/récepteur par élément: fiable (pas de point de défaillance), flexible en puissance par direction, et capable d'exécuter simultanément plusieurs faisceaux et fréquences — Tout ce qui le rend disponible pour les tâches EW (jongage ciblé). Les deux constructions — PESA et AESA — et leur fonctionnement sera approfondi (Tableau gradué: commande électronique du faisceau à PESA contre AESA — Résumé).

Tableau gradué: commande électronique du faisceau

Avant de séparer PESA et AESA, d'abord le principe commun. Une tableau échelonné remplacer le plat mobile par une surface de centaines à des milliers de poutres solides (éléments). Le faisceau n'est plus dirigé mécaniquement, mais Électronique — par le phase pour régler chaque élément séparément.

Le mécanisme découle directement de l'interférence (ondes EM en phase (contre) et à partir de phase). L'envoi de tous les éléments exactement en phase, puis l'avant de l'onde compte en avant de façon constructive: Le faisceau est perpendiculaire au plan (vue). Donnez à chaque élément suivant un petit, ascendant différence de phase, puis "rotter" le front combiné de la vague — Et le faisceau pointe à un angle, sans bouger quoi que ce soit.

Les conséquences sont profondes et expliquent pourquoi les réseaux progressifs dominent le paysage radar moderne:

• Vitesse du groupe (agilité): Le faisceau sautera en microsecondes au lieu des secondes qu'une antenne tournante coûte. Un tableau peut donc rechercher simultanément, suivre plusieurs cibles et conduire une fusée — il devient un radar multifonctionnel (cf. Suivi des cibles par radar: Radar de suivi des cibles).
• Pas de parties mobiles: Plus fiable, et adapté pour construire à plat dans une coque, un mât ou une structure de navire.
• Liberté de motif: La même électronique qui dirige le faisceau peut également être profonde zéros Rotation dans la direction de la confiture (Lobes principaux, lobes latéraux et lobes arrière) ou la distribution de puissance dans le temps.

Il y a aussi des limites physiques. Les éléments sont à environ une demi-longueur d'onde; S'ils sont trop loin, des faisceaux principaux supplémentaires indésirables se présenteront (Lobes de grille). Et plus le faisceau de l'ennui est envoyé, plus l'ouverture effective " raccourcie " — le faisceau devient plus large et le gain diminue (perte de balayage). Par conséquent, un tableau plat couvre généralement jusqu'à ±60°; pour la couverture ronde, trois ou quatre plans (tels que les panneaux fixes sur les frégates modernes) sont utilisés.

PESA — Tableau électronique passif

Une PESA Le tableau électronique passif est la première génération de tableau échelonné. Caractéristiques: Il y a un émetteur central — typiquement un tube puissant (TWT ou klystron, Éléments du système radar) — dont les actifs sont distribués à tous les éléments via un réseau de distribution. Chaque élément ne contient qu'un seul élément phase slider l'envoi du paquet; L'élément lui-même ne renforce rien.

Avantages par rapport à une antenne mécanique: toute la vitesse du faisceau et la multifonctionnalité de Tableau gradué: commande électronique du faisceau, à moindre coût et complexité qu'un AESA, parce qu'il n'y a qu'un seul émetteur.

Mais l'émetteur central est immédiatement la faiblesse:

• Point unique de défaillance: Si le tube échoue, tout le radar sera éteint.
• Perte: la puissance doit être transférée par l'intermédiaire d'alimentations longues et de décalages passifs vers les éléments — Beaucoup est perdu en chemin, à la fois lorsqu'il est transmis et reçu.
• Flexibilité limitée: dans la pratique une fréquence et un faisceau à la fois; aucune puissance librement divisible par direction.

Le PESA a été la percée (exemples connus: radars de longue distance et de navire plus anciens et radar de divers chasseurs des années 1980).–'90, mais a été largement remplacé par l'AESA pour de nouveaux systèmes.

AESA — Array à balayage électronique actif

Une AESA L'émetteur se déplace après les éléments. Derrière chaque poutre est sa propre Module T/R (Transmission/Réception): petit module émetteur/réception avec son propre amplificateur de puissance, amplificateur récepteur (LNA) et sélecteur de phase. Un grand AESA contient des centaines à des milliers d'émetteurs indépendants — souvent construits en GAN Ou GaAs.

Parce que la puissance est générée et reçue sur place, les pertes d'alimentation du PESA disparaissent et une série d'avantages surgissent qui font de l'AESA la norme:

• Dégradation gracieuse: pas d'émetteur central. Si quelques modules T/R tombent, la performance chute une fraction — Le radar continue de fonctionner. Très fiable.
• Plusieurs faisceaux et fréquences simultanément: sous-ensembles d'éléments peuvent fonctionner indépendamment — Rechercher dans une direction tout en suivant une cible dans l'autre, à différentes fréquences.
• Gestion de l'énergie par direction: augmenter l'énergie et rester le temps à un secteur suspect, ou se propager pour LPI (voir ci-dessous).
• Large bande passante & agilité: idéal pour l'agilité de fréquence (modulation PRI) et haute résolution (Résolution de la plage).

Le prix: complexité, refroidissement (tous ces modules produisent de la chaleur) et les coûts. Mais les avantages sont si grands que pratiquement chaque nouveau radar militaire — de la frégate à la défense aérienne au sol — est un AESA.

PESA contre AESA — Résumé

Le noyau dans un seul tableau:

Ce qu'ils sont Pièces: les deux dirigent le faisceau électroniquement par phase (Tableau gradué: commande électronique du faisceau), les deux n'ont pas de pièces mobiles, et les deux peuvent fonctionner multifonctionnellement. La distinction est entièrement dans où la puissance est générée: central (PESA) ou divisé en modules actifs (AESA). Cette différence explique toutes les autres règles du tableau.

Modèles de balayage des tableaux échelonnés

Une antenne mécanique ne peut tourner qu'une chose: les cercles. Un tableau échelonné (Tableau gradué: commande électronique du faisceau) pousse son faisceau électroniquement en microsecondes et peut donc être "le comportement d'observation" — des scan patron — programmation gratuite et même modèles multiples mélangé exécuter. Les principaux formulaires sont les suivants:

• Grille / analyse de recherche: Le groupe termine systématiquement un secteur (ligne par rangée) pour trouver de nouvelles cibles.
• Analyse sectorielle: recherche seulement une zone définie rapidement et à plusieurs reprises (p. ex. direction où la menace est attendue).
• Track-While-Scan (TWS): le bundle continue la recherche, mais saute toujours à des objectifs connus pour mettre à jour leur piste — rechercher et suivre immédiatement.
• Pleins feux: l'ensemble «piles» à une fin ou à un secteur pour une durée de résidence maximale — plus d'énergie et une meilleure mesure (et Suralimentation du signal de brouillage).
• Agile/entrelacé: sauts aléatoires entre les tâches; Recherche, piste, conduite d'une fusée et travail LPI.

Cassegrain, alimentation monopulse et duplex

Trois composants autour de l'antenne qui réapparaissent dans presque chaque radar:

• Antenne à grains de Casse: un plat parabolique avec un petit convexe sous-réfléchissant devant le foyer. L'alimentation se trouve au centre du plat principal et rayonne vers le sous-réflecteur, qui reflète l'énergie de retour sur le plat principal. Avantage: l'alimentation lourde et le guide d'onde assis derrière le plat, court et compact — idéal pour le suivi des radars et pour les antennes qui doivent se déplacer rapidement.
• Alimentation monopulse: Au lieu d'une corne, quatre sont assis côte à côte dans le foyer. L'ajout et la soustraction de leurs signaux canal de somme et deux canaux différents (Δ, pour l'erreur en azimut et élévation). L'erreur d'angle découle donc d'une seule impulsion — la base du suivi monopulse (Techniques du radar de repérage des cibles) et la raison pour laquelle ces radars sont insensibles au brouillage modulé en amplitude qui trompe le scan conique.
• Duplexeur et diplexeur: le duplex (Éléments du système radar) permet aux émetteurs et aux récepteurs de partager la même antenne. Classiquement avec un tube à décharge (TR tube) qui brûle à l'impulsion de transmission et court-circuite le récepteur; de nos jours avec une ferrite Circulateur et un limiteur. A diplexeur fait autre chose: il combine deux émetteurs sur différentes fréquences sur une antenne, comme avec la diversité des fréquences (Pertes et fluctuations).