§5.15 Antenna jellemzői

Fő lebeny, oldalsó lebeny és hátlebenyek

Az antenna sosem sugározza tökéletesen az energiáját egy irányba. A tényleges sugárzási minta a következőkből áll:

• Fő lebeny (távolsági fény): a kívánt, erős sugár a nézési irányban. Szélessége (nagyszélesség, -3 dB pont között mérve) határozza meg a szögfelbontást (Szögfelbontás).
• Oldalsó lebeny (oldalsó hurkok): gyengébb nem kívánt kötegek a fő köteg mellett — minden egyes véges antenna elkerülhetetlen fizikai mellékterméke. Jó antennák kinyomtatása 25-ig–40 dB a fő lebeny alatt.
• Hátlebeny: a (gyenge) nézzen egyenesen hátra.

Oldalsó lebeny operációban sokkal fontosabb, mint az alacsony teljesítmény sugallja:

• Hamis célok: az oldalsó lebenyben lévő nagyon erős fényvisszaverő (hegy, szupertank) elérheti a küszöbértéket, majd megjelenik a képernyőn a főlebenyben — Rossz helyen.
• Zavaró bemenet: A szánalom nem kell, hogy a fő köteg; jön elég erőt ő keresztül oldalsó lebeny minden antenna. Ellenintézkedés: oldalsó lebeny elnyomás / fehérítés és adaptív zéró képződés (a minta nullázása a lekvár felé).
• ESM észlelés: Az oldalsó lebenyeken keresztül a radar kiszivárogtatja a jelét. — egy érzékeny vevő szinte mindig hallja a radart, nem csak akkor, amikor a sugár elhalad.

Antenna formák

Az antenna alakja határozza meg a sugár alakját, és ezáltal a radar feladatát:

A szakaszos tömb Több figyelmet érdemel, mert uralja a modern radar tájat. Több száz-ezer kis sugarak továbbítják ugyanazt a jelet minden elem állítható fázis. A szakaszok kiválasztásával konstruktív beavatkozás keletkezik (EM hullámok (szemben) fázisban és fázisból) pontosan egy irányba — a köteg — és ez az irány Elektronikus, mikroszekundumon belül Mozgatás nélkül. Egy AESA (Active Electronically Scanned Array) is van saját adó / vevő elemenként: megbízható (nincs egyetlen pont a hiba), rugalmas teljesítmény per irányban, és képes futtatni több köteg és frekvenciák egyszerre — Bármi is teszi elérhetővé az EW feladatok (célzott zavarása). A két konstrukció — PESA és AESA — és működésüket tovább mélyítik (Fokozatos rendszer: elektronikus sugárszabályozás - PESA versus AESA — Összefoglaló).

Fokozatos rendszer: elektronikus sugárszabályozás

Mielőtt szétválasztjuk a PESA-t és az AESA-t, először a közös elv. Egy szakaszos tömb cserélje ki a mozgó edényt több száz-ezer szilárd gerendára (elemekre). A sugár már nem mechanikusan irányított, de Elektronikus — a fázis az egyes elemek külön szabályozására.

A mechanizmus közvetlenül az interferenciából következik (EM hullámok (szemben) fázisban és fázisból). Minden elemet pontosan fázisba küld, majd a hullám eleje konstruktívan előre számol: A sugár merőleges a síkra (boresight). Minden következő elem egy kicsi, felemelkedő fázis különbség, majd "forgassa" a kombinált hullám front — És a sugár egy szögre mutat, anélkül, hogy bármit is elmozdítana.

A következmények mélyrehatóak, és megmagyarázzák, miért uralják a fázisos tömbök a modern radar tájat:

• Tengelysebesség (mozgékonyság): A sugár mikroszekundumokban fog ugrani, ahelyett, hogy egy forgó antenna ára lenne. Egy tömb ezért Egyidejűleg történő keresés, több célpont követése és rakétavezetés — többfunkciós radar (cf. Célkövető radarral: Célkövető radar).
• Nincs mozgó alkatrész: Megbízhatóbb, és alkalmas arra, hogy a hajótest, árboc vagy hajó szerkezete lapos legyen.
• Minta szabadsága: Ugyanaz az elektronika, amely irányítja a köteg is lehet mély nulla Forgatás lekvár irányban (Fő lebeny, oldalsó lebeny és hátlebenyek) vagy az energia elosztása idővel.

Vannak fizikai határok is. Az elemek körülbelül félhullámhosszúak; Ha túl messze vannak, a nem kívánt további főkötegek keletkeznek (Reszelő lebeny). És minél messzebb küldjük a boresight kötegét, annál inkább rövidül a hatékony nyílás. — a sugár szélesebbé válik és a nyereség csökken (scan vesztés). Ezért egy lapos tömb általában legfeljebb ± 60 ° -ot fedhet le; a kerek burkolathoz három vagy négy sík (mint például a modern fregattok rögzített paneljei) használható.

PESA — Passive Electronically Scanned Array

Egy PESA A Passive Electronically Scanned Array az első generáció a szakaszos tömbök. Jellemzők: Van egy központi adó — jellemzően egy erős cső (TWT vagy klystron, A radarrendszer alkatrészei) — amelynek eszközeit elosztóhálózaton keresztül minden elem számára elosztják. Minden elem csak egyet tartalmaz fáziscsúszka a csomag küldése; Maga az elem nem erősít semmit.

A mechanikus antennával kapcsolatos előnyök: a teljes sugársebesség és a többfunkciós Fokozatos rendszer: elektronikus sugárszabályozás, alacsonyabb költséggel és bonyolultsággal, mint az AESA, mert csak egy adó van.

De a központi adó azonnal a gyengeség:

• A meghibásodás egyetlen pontja: Ha a cső elromlik, az egész radar leáll.
• Veszteség: a teljesítményt hosszú tápegységeken és passzív fázisváltókon keresztül kell átvezetni az elemekre — Sok minden elveszett az úton, mind a továbbítás, mind a befogadás során.
• Korlátozott rugalmasság: a gyakorlatban egyszerre egy frekvencia és egy köteg; irányonként nem osztható szabadon.

PESA volt az áttörés (ismert példák: régebbi hosszú távú és hajó radar és a radar különböző vadászok a 80-as években–'90, de nagyrészt az új rendszerek AESA-ja váltotta fel.

AESA — Aktív elektronikusan szkennelt rendszer

Egy AESA Az adó az elemek után mozog. Minden gerenda mögött van egy saját. T / R modul (Transmit / Receive): egy kis adó / vevő modul saját teljesítményerősítővel, vevőerősítővel (LNA) és fázisváltóval. Egy nagy AESA több százezer független adóvevőt tartalmaz — gyakran beépítik GaN Vagy Gaas.

Mivel az energiát a helyszínen generálják és fogadják, a PESA takarmányveszteségei megszűnnek, és számos olyan előny keletkezik, amelyek az AESA-t a standarddá teszik:

• Kecses lebomlás: Nincs központi adó. Ha néhány T / R modul kiesik, a teljesítmény csökken a frakció — A radar működik. Nagyon megbízható.
• Több köteg és frekvencia egyszerre: az elemek alcsoportjai függetlenül működhetnek — Keresés az egyik irányban, miközben követi az egyik cél a másik, különböző frekvenciákon.
• Energiagazdálkodás iránya szerint: az energia növelése és a gyanús szektorba való eljutás, illetve a kisvállalkozások elterjedése (lásd alább).
• Szélessávszélesség és agilitás: ideális a frekvencia mozgékonyságához (PRI moduláció) és nagy felbontású (Távolsági felbontás).

Az ár: összetettség, hűtés (mindegyik modul hőt termel) és költségek. De az előnyök olyan nagyok, hogy szinte minden új katonai radar — a vadásztól a fregattig a földi légivédelemig — AESA.

PESA versus AESA — Összefoglaló

A mag egy táblázatban:

Mik ezek? alkatrészek: mindketten elektronikusan irányítják a sugarat fázison keresztül (Fokozatos rendszer: elektronikus sugárszabályozás), mindkettő nem rendelkezik mozgó alkatrészekkel, és mindkettő multifunkcionálisan működik. A különbség teljes egészében ahol energia keletkezik: központi (PESA) vagy aktív modulokra (AESA) osztva. Ez a különbség megmagyarázza az összes többi szabályt.

A fázisos tömbök letapogatási mintái

Egy mechanikus antenna csak egy dolgot tud forgatni: köröket. A fázisos tömb (Fokozatos rendszer: elektronikus sugárszabályozás) megnyomja a köteg elektronikusan mikroszekundum, és ezért lehet "figyelési viselkedés" — a szkennelési minta — ingyenes programozás és több minta kevert Végrehajtani. A főbb formák:

• Grid / keresés: A csomag szisztematikusan véget vet egy szektornak (sorról sorra), hogy új célokat találjon.
• Szektoros letapogatás: csak egy meghatározott területet kell gyorsan és ismételten átkutatni (pl. olyan irányba, ahol veszély várható).
• Track- While- Scan (TWS): a csomag folyamatosan keresi, de mindig ugrik ismert célokat frissíteni a pálya — Kutassák át és kövessék azonnal.
• Spotlight: a "botok" köteg egy célra vagy ágazatra a maximális tartózkodási időre — több energia és jobb mérés (és égés- keresztül, A zavaró jel kikapcsolása).
• Agile / interleaved: Random-looking ugrások feladatok között; Keresés, nyomon követni, vezetni egy rakéta és a munka LPI.

Cassegrain, monopulse takarmány és kétszeres

Három komponens az antenna körül, ami szinte minden radaron visszatér:

• Cassegrain antenna: parabolikus étel kis, konvex fényvisszaverő A fókusz előtt. A takarmány a fő edény közepén helyezkedik el, és az alreflektor felé sugárzik, amely tükrözi az energiát vissza a főedényben. Előnyök: a nehéz takarmány és a hullám mögött ül az étel, rövid és kompakt — Ideális radarok és antennák követéséhez, amelyeknek gyorsan kell mozogniuk.
• Monopulse takarmány: Egy szarv helyett négy egymás mellett ül a fókuszban. A jeleik hozzáadása és kivonása teljes csatorna és kettő különböző csatornák (Δ, az azimutban és a magasságban észlelt hiba). A szöghiba egyetlen impulzusból következik — a monopulzus nyomon követésének alapja (A célkövető radar technikái) és az ok, amiért ezek a radarok érzéketlenek az amplitude- modulált zavarásra, ami becsapja a kúpos letapogatást.
• Duplexer és diplexer: a duplexer (A radarrendszer alkatrészei) hagyja, hogy az adó és a vevő ugyanazt az antennát. Klasszikusan gázkisüléses csővel (TR cső), hogy tüzel az adó impulzus és rövidzárlat a vevő; manapság egy ferrit keringetőszivattyú és egy limiter. A diplexer valami mást csinál: két különböző frekvencián működő adóvevőt egy antennára egyesít, mint a frekvenciatartományt (Veszteségek és ingadozás).