§5.15 Antenas raksturlielumi

Galvenās daivas, sānu daivas un muguras daivas

Antena nekad nestartē savu enerģiju perfekti vienā virzienā. Faktisko starojuma veidu veido:

• Galvenā daiva (galvenais stars): vēlamais, stiprais stars skatīšanās virzienā. Tā platums (starojuma platums, mērot starp -3 dB punktiem) nosaka leņķisko izšķirtspēju (Leņķiskā izšķirtspēja).
• Sānu daivas (sānu cilpas): vājāki nevēlami kūļi slīpi blakus galvenajam kūlim — neizbēgams katras ierobežotas antenas fizikāls blakusprodukts. Izdrukāt labas antenas līdz 25–40 dB zem galvenās daivas.
• Muguras daiva: (vāja) izskatās taisni uz aizmuguri.

Sānu daivas operatīvi ir daudz svarīgākas nekā to zemā jauda liecina:

• Nepareizi mērķi: ļoti spēcīgs atstarotājs (kalns, supertankeris) sānu daivā var sasniegt virs sliekšņa un tad parādās uz ekrāna virzienā galvenās daivas — Nepareizā vietā.
• Iekļūšana: žēl nav jābūt galvenajā kūlī; nāk ar pietiekamu jaudu, viņš ienāk caur sānu daivas uz jebkuras antenas. Pretpasākumi: sānu daivas nomākšana/ balināšana un adaptīva nulles veidošanās (līdzība ievārījumam).
• ESM noteikšana: Arī pa sānu daivām radars nopludina signālu apkārt — jutīgs uztvērējs gandrīz vienmēr dzird radaru, ne tikai tad, kad stars iet.

Antenas formas

Antenas forma nosaka stara formu un tādējādi radara uzdevumu:

gadā pakāpenisks bloks Tas ir pelnījis papildu uzmanību, jo dominē mūsdienu radara ainavā. Simtiem līdz tūkstošiem mazu staru pārraida vienu un to pašu signālu ar katru elementu regulējamo fāzi. Izvēloties fāzes, rodas konstruktīva iejaukšanās (EM viļņi (pret) posmā un no posma) precīzi vienā virzienā — saišķis — un ka virziens ir Elektroniski mikrosekundēs pārvietot, bez kustīgām daļām. Viens AESA (Aktīvi elektroniski skenēts masīvs) papildus ir savs raidītājs/uztvērējs katram elementam: uzticams (nav viena kļūmes punkta), elastīgs pēc jaudas katrā virzienā un spēj vienlaicīgi darbināt vairākus kūļus un frekvences — Lai kas viņu padarītu pieejamu AB uzdevumu veikšanai (mērķtiecīga traucēšana). Abas konstrukcijas — PESA kā arī AESA — un to darbība tiks vēl vairāk padziļināta (Fāzu bloks: elektronisks staru vadības bloks līdz PESA pret AESA — Kopsavilkums).

Fāzu bloks: elektronisks staru vadības bloks

Pirms mēs šķirojam PESA un AESA, vispirms kopīgo principu. Viens pakāpenisks bloks aizstāt kustīgo trauku ar virsmu ar simtiem līdz tūkstošiem cieto staru (elementi). Siju vairs nevirza mehāniski, bet elektroniskie — ar posms regulēt katru elementu atsevišķi.

Mehānisms tieši izriet no traucējumiem (EM viļņi (pret) posmā un no posma). Sūtot visus elementus tieši fāzē, tad vilnis fronte skaita tiesības uz priekšu konstruktīvi uz: Stars ir perpendikulārs plaknei (boresight). Dod katram nākamajam elementam mazu, augšupejošu fāzu starpība, tad "rotēt" apvienoto viļņu fronte — Un baļķis norāda leņķī, neko nekustinot.

Sekas ir dziļas un izskaidro, kāpēc mūsdienu radara ainavā dominē pakāpeniski masīvi:

• Ātrums (agilitāte): Stars pārlēks mikrosekundēs, nevis sekundēs, ko maksā rotējoša antena. Tāpēc viens masīvs var vienlaicīgi meklēt, sekot vairākiem mērķiem un vadīt raķešu — Tas kļūst par daudzfunkciju radaru (sk. Mērķa sekošana pēc radara: mērķa sekošanas radars).
• Nav kustīgo daļu: Uzticamāka un piemērota, lai uzbūvētu plakanu korpusu, mastu vai kuģa konstrukciju.
• Parauga brīvība: Tās pašas elektronikas, kas vada saišķi var būt arī dziļi nulles Pagriezt ievārījuma virzienā (Galvenās daivas, sānu daivas un muguras daivas) vai jaudas sadali laikā.

Pastāv arī fiziskas robežas. elementos ir aptuveni puse viļņa garuma; Ja tie ir pārāk tālu, radīsies nevēlamas papildu galvenās paketes (rīvēšanas daivas). Un tālāk saišķis urbumu ir nosūtīts, jo vairāk efektīvu apertūru "saīsināts" — stars kļūst plašāks un ieguvums pilieni (skenēšanas zudums). Tādēļ viens plakans masīvs parasti sedz līdz ±60°; apaļam pārsegam izmanto trīs vai četras plaknes (piemēram, nekustīgus paneļus uz mūsdienīgiem fregatiem).

PESA — Pasīvs elektroniski skenēts masīvs

Viens PESA Pasīvais elektroniski skenētais masīvs ir pirmās paaudzes fāzētu bloku bloks. Raksturojums: Ir viens centrālais raidītājs — parasti jaudīga caurule (TWT vai klistrons), Radara sistēmas sastāvdaļas) — kura aktīvus sadala visiem elementiem, izmantojot izplatīšanas tīklu. Katrā elementā ir tikai viens fāzu slīdnis (fāžu pārslēdzējs) paketes nosūtīšana; Pats elements neko nestiprina.

Priekšrocības attiecībā uz mehānisko antenu: visu staru ātrumu un daudzfunkcionalitāti Fāzu bloks: elektronisks staru vadības bloks, par zemākām izmaksām un sarežģītību nekā AESA, jo ir tikai viens raidītājs.

Bet centrālais raidītājs ir nekavējoties vājums:

• Vienots bojājuma punkts: Ja caurule cietīs neveiksmi, viss radars tiks izslēgts.
• Zudumi: ar garo plūsmu un pasīvo fāžu pārveidotājiem jaudu pārnes uz elementiem; — Pa ceļam daudz tiek zaudēts, gan pārraidot, gan saņemot.
• Ierobežota elastība: praksē viena frekvence un viens saišķis vienlaicīgi; nav brīvi dalāma jauda katrā virzienā.

PESA bija izrāviens (zināmi piemēri: vecāki tālsatiksmes un kuģu radari un dažādu mednieku radars no 1980.–"90, bet jaunajās sistēmās to lielā mērā aizstāja AESA.

AESA — Aktīvs elektroniski skenēts masīvs

Viens AESA (Aktīvi elektroniski skenēts masīvs) raidītājs kustas pēc elementiem. Aiz katra stara ir savs T/R modulis (pārraide/saņemšana): neliels raidītāja/saņemšanas modulis ar savu jaudas pastiprinātāju, uztvērēju pastiprinātāju (LNA) un fāžu pārveidotāju. Liels AESA satur simtiem līdz tūkstošiem neatkarīgu raidītāju — bieži iebūvētas GaN Vai GaAs.

Tā kā jauda tiek ģenerēta un saņemta uz vietas, PESA barības zudumi izzūd un rodas virkne priekšrocību, kas padara AESA par standartu:

• Grafiska degradācija: nav centrālā raidītāja. Ja daži T/R moduļi izkrīt, veiktspēja pilieni daļu — Radars turpina darboties. Ļoti uzticami.
• vairāki kūļi un frekvences vienlaikus: elementu apakškopas var darboties neatkarīgi — Meklēt vienā virzienā, sekojot vienam mērķim otrā, dažādās frekvencēs.
• Enerģijas pārvaldība pēc virziena: palielināt enerģiju un palikt aizdomīgā nozarē vai izplatīt ZIP (sk. turpmāk).
• Platjoslas & veiklība: ideāls frekvenču veiklībai (PRI modulācija) un augstas izšķirtspējas (Diapazona izšķirtspēja).

Cena: sarežģītība, dzesēšana (visi šie moduļi ražo siltumu) un izmaksas. Bet priekšrocības ir tik lielas, ka praktiski katrs jauns militārais radars — no cīnītāja līdz fregate uz zemes-saistīts gaisa aizsardzības — ir AESA.

PESA pret AESA — Kopsavilkums

Pamats vienā tabulā:

Kas tie ir daļas: abus starus virza elektroniski (Fāzu bloks: elektronisks staru vadības bloks), abiem nav kustīgu detaļu, un abi var darboties daudzfunkcionāli. Nošķiršana kur tiek iegūta enerģija: centrālā (PESA) vai sadalīta aktīvos moduļos (AESA). Šī viena atšķirība izskaidro visus pārējos noteikumus tabulā.

pakāpenisko bloku skenēšanas modeļi

Mehāniska antena var griezt tikai vienu: apļus. Pakāpenisks bloks (Fāzu bloks: elektronisks staru vadības bloks) ar mikrosekundēm elektroniski izstumj komplektu, un tāpēc tas var būt “novērošanas veids” — E-pasts: skenēšanas shēma — bezmaksas programmēšana un pat vairāki modeļi jaukti izpildīt. Galvenās formas ir:

• Režģis / meklēšanas skenēšana: Apvienojums sistemātiski noslēdz sektoru (rindas rindā), lai atrastu jaunus mērķus.
• Sektoru skenēšana: ātri un atkārtoti meklēt tikai noteiktu apgabalu (piemēram, virziens, kurā paredzams apdraudējums).
• Track-While-Scan (TWS): saišķis uztur meklēšanu, bet vienmēr lec līdz zināmiem mērķiem, lai atjauninātu savu dziesmu — meklēt un sekot uzreiz.
• Starmeši: “saikne” vienam mērķim vai nozarei ar maksimālo uzturēšanās laiku; — vairāk enerģijas un labāki mērījumi (un izdedžu izmantošana, Pārslēdz traucējošo signālu).
• Agile/ar papīra starplikām: nejaušie lēcieni starp uzdevumiem; Meklēt, izsekot, vadīt raķeti un strādāt LPI.

Kasegraīns, monopulsu barība un duplekseris

Ap antenu trīs komponenti, kas atkārtojas gandrīz katrā radarā:

• Kassegraina antena: parabolisks ēdiens ar mazu, izliektu apakšatstarotājs fokusa priekšā. Barība atrodas galvenā trauciņa centrā un izstaro uz apakšatstarotāju, kas atspoguļo enerģiju atpakaļ pāri galvenajam trauciņam. Priekšrocība: smagā barība un waveguide sēdēt aiz trauka, īss un kompakts — ideāli piemērots, lai izsekotu radariem un antenām, kurām ātri jākustas.
• Monopulsu barība: nevis vienu ragu, četri sēž blakus fokusā. Signālu pievienošana un atņemšana rada summas kanāls (Σ, noteikšanai un diapazonam) un divi atšķirības kanāli (Δ, azimuta un pacēluma kļūdai). Tādējādi leņķa kļūda izriet no viena impulsa — Monopulsu izsekošanas pamats (Mērķa sekošanas radara tehniskie paņēmieni) un iemesls, kāpēc šie radari ir nejutīgi pret amplitūdas modulētu traucēšanu, kas maldina konisku skenēšanu.
• Duplekseris un diplekseris: Dupleksers (Radara sistēmas sastāvdaļas) ļauj raidītājam un uztvērējam dalīties vienā antenā. Klasiski ar gāzizlādes caurulīti (TR caurulīte), ka deg pie pārraides impulsa un īssavieno uztvērēju; mūsdienās ar ferītu cirkulācijas sūknis un ierobežotāju. A dipleksers darīt kaut ko citu: tas apvieno divus raidītājus dažādās frekvencēs uz vienu antenu, kā ar frekvenču daudzveidību (Zaudējumi un svārstības).