§5.15 Charakterystyka anteny

Płaty główne, płaty boczne i płaty tylne

Antena nigdy nie promieniuje swoją energią doskonale w jednym kierunku. Rzeczywisty wzór promieniowania składa się z:

• Główny płat (światło drogowe): pożądana, silna belka w kierunku widzenia. Jego szerokość (szerokość beamwidth, mierzona między -3 punktami dB) określa rozdzielczość kątową (Rozdzielczość kątowa).
• Płaty boczne (pętle boczne): słabsze niechciane pętle zaokrąglone do głównego pęczka — nieunikniony produkt uboczny każdej skończonej anteny. Drukuj dobre anteny do 25–40 dB poniżej głównego płata.
• Płat pleców: the look straight to the back.

Płaty boczne są o wiele ważniejsze niż sugeruje ich niska moc:

• Fałszywe cele: bardzo silny reflektor (góra, supertankowiec) w płacie bocznym może sięgać powyżej progu, a następnie pojawia się na ekranie w kierunku głównego płata — W złym miejscu.
• Wpis do załączenia: szkoda nie musi być w głównym pakiecie; pochodzi z wystarczającą moc on wchodzi przez płaty boczne na każdej antenie. Przeciwdziałanie: tłumienie / wybielanie płata bocznego i adaptacyjne tworzenie zerowe (zerowy wzór w kierunku dżemu).
• Wykrywanie ESM: Również przez płaty boczne radar przecieka sygnał wokół — czuły odbiornik słyszy radar prawie zawsze, nie tylko wtedy, gdy przechodzi wiązka.

Kształtowniki antenny

Kształt anteny określa kształt wiązki, a zatem zadanie radaru:

W fazowa tablica Zasługuje na większą uwagę, ponieważ dominuje nowoczesny radar. Setki do tysięcy małych belek przekazują ten sam sygnał z każdą fazą regulowaną. Wybierając fazy, powstaje konstruktywna ingerencja (Fale elektromagnetyczne w fazie (przeciw) i z fazy) w dokładnie jednym kierunku — wiązka — i ten kierunek jest Elektroniczne, w ciągu mikrosekund do poruszania się, bez ruchomych części. Jeden AESA (Active Electronically Scanned Array) dodatkowo posiada swój własny nadajnik / odbiornik na element: niezawodny (bez pojedynczego punktu awarii), elastyczny w mocy na kierunek i zdolny do prowadzenia wielu pakietów i częstotliwości jednocześnie — Cokolwiek udostępnia go do zadań EW (ukierunkowane zagłuszanie). Dwie konstrukcje — PESA oraz AESA — i dalsze pogłębienie ich funkcjonowania (Stopniowa tablica: elektroniczne sterowanie wiązką do PESA kontra AESA — Streszczenie).

Stopniowa tablica: elektroniczne sterowanie wiązką

Zanim rozdzielimy PESA i AESA, najpierw zasadę współdzieloną. Jeden fazowa tablica Zastąpić ruchome naczynie powierzchnią od setek do tysięcy stałych belek (elementów). Promień nie jest już sterowany mechanicznie, ale Elektroniczne — przez Faza regulować każdy element oddzielnie.

Mechanizm ten wynika bezpośrednio z zakłóceń (Fale elektromagnetyczne w fazie (przeciw) i z fazy). Wysyłanie wszystkich elementów dokładnie w fazie, następnie fala przód liczy się konstruktywnie: Promień jest prostopadły do płaszczyzny (znużenie). Każdy następny element daje mały, wznoszący się element różnica fazowa, następnie "obrócić" połączony front fali — A promień wskazuje pod kątem, nie poruszając niczego.

Konsekwencje są głębokie i wyjaśnić, dlaczego fazowane tablice dominują nowoczesny radar krajobraz:

• Prędkość pasma (zwinność): Promień skoczy w mikrosekundy, zamiast sekund, które kosztuje obrotowa antena. Jedna tablica może zatem szukać jednocześnie, śledzić wiele celów i prowadzić rakietę — staje się radarem wielofunkcyjnym (cf. Śledzenie celu przez radar: śledzenie celu Radar).
• Brak części ruchomych: Bardziej niezawodny i nadaje się do budowy mieszkania w kadłubie, maszcie lub konstrukcji statku.
• Wolność wzorów: Ta sama elektronika, która kieruje wiązką może być również głęboka zera Obróć w kierunku dżemu (Płaty główne, płaty boczne i płaty tylne) lub dystrybucji mocy w czasie.

Istnieją również fizyczne granice. Elementy różnią się o około pół długości fali; Jeśli będą one zbyt daleko, pojawią się niepożądane dodatkowe główne pakiety (płaty rusztowe). A im dalej przesyłany jest pęczek nudy, tym bardziej skuteczna przysłona "skrócona" — belka staje się szersza, a zysk spada (utrata skanowania). Dlatego jedna płaska tablica zwykle pokrywa się do ± 60 °; dla okrągłej pokrywy stosuje się trzy lub cztery płaszczyzny (takie jak stałe panele na nowoczesnych fregatach).

PESA — Array pasywny elektronicznie skanowany

Jeden PESA Passive Electronically Scanned Array jest pierwszą generacją fazowanych układów. Charakterystyka: Jest jeden centralny nadajnik — zazwyczaj mocną rurkę (TWT lub klystron, Elementy systemu radarowego) — których aktywa są rozdzielane do wszystkich elementów za pośrednictwem sieci dystrybucyjnej. Każdy element zawiera tylko jeden suwak fazowy wysyłanie wiązki; Sam element niczego nie wzmacnia.

Zalety w stosunku do anteny mechanicznej: cała prędkość wiązki i wielofunkcyjność Stopniowa tablica: elektroniczne sterowanie wiązką, przy niższych kosztach i złożoności niż AESA, ponieważ jest tylko jeden nadajnik.

Ale centralny nadajnik jest natychmiast słabością:

• Pojedynczy punkt awarii: Jeśli rura zawiedzie, cały radar zostanie wyłączony.
• Strata: moc jest przenoszona za pomocą długich kanałów i przemienników fazy pasywnej do elementów — Wiele jest straconych po drodze, zarówno kiedy transmitowane i odbierane.
• Niewielka elastyczność: w praktyce jedna częstotliwość i jedna wiązka na raz; brak swobodnie podzielnej mocy na kierunek.

PESA był przełomem (znane przykłady: starsze radary dalekobieżne i statki oraz radar różnych myśliwych z lat 80.–'90, ale został w dużej mierze zastąpiony przez AESA dla nowych systemów.

AESA — Aktywny układ elektronicznie skanowany

Jeden AESA (Active Electronically Scanned Array) nadajnik porusza się po elementach. Za każdą belką jest jego własny Moduł T / R (Transmisja / odbiór): mały moduł nadajnika / odbiornika z własnym wzmacniaczem mocy, wzmacniaczem odbiornika (LNA) i zmiennokształtnym fazowym. Duży AESA zawiera setki do tysięcy niezależnych przekaźników — często wbudowane w GaN Albo Gaa.

Ponieważ moc jest generowana i odbierana na miejscu, straty w zasilaniu PESA znikają i powstaje szereg korzyści, które czynią AESA normą:

• Łagodna degradacja: Brak centralnego nadajnika. Jeśli wypadnie kilka modułów T / R, wydajność spada o ułamek — Radar działa. Bardzo wiarygodne.
• Liczne wiązki i częstotliwości jednocześnie: podzbiory elementów mogą działać niezależnie — Szukaj w jednym kierunku, podążając za jednym celem w drugim, z różnych częstotliwości.
• Zarządzanie energią według kierunku: zwiększenie energii i czas pobytu w podejrzanym sektorze lub rozprzestrzenienie się na LPI (patrz poniżej).
• Szeroka przepustowość i zwinność: Idealny do zwinności częstotliwości (Modulacja PRI) i rozdzielczości wysokiej (Rozdzielczość zakresu).

Cena: złożoność, chłodzenie (wszystkie te moduły wytwarzają ciepło) i koszty. Ale korzyści są tak wielkie, że praktycznie każdy nowy wojskowy radar — Od myśliwca do fregaty do naziemnej obrony powietrznej — jest AESA.

PESA kontra AESA — Streszczenie

Rdzeń w jednej tabeli:

Czym oni są? części: oba sterują wiązką elektronicznie przez fazę (Stopniowa tablica: elektroniczne sterowanie wiązką), oba nie mają ruchomych części, a oba mogą działać wielofunkcyjnie. Rozróżnienie jest całkowicie w gdzie generowana jest moc: centralny (PESA) lub podzielony na aktywne moduły (AESA). Ta jedna różnica wyjaśnia wszystkie pozostałe zasady w tabeli.

Wzory skanowania tablic fazowanych

Mechaniczna antena może obracać się tylko w kółko. Układ fazowy (Stopniowa tablica: elektroniczne sterowanie wiązką) wciska pakiet elektronicznie w mikrosekundy i może być "obserwowanie zachowania" — do schemat skanowania — darmowe programowanie, a nawet wiele wzorców mieszane Wykonać. Główne formularze to:

• Skanowanie siatki / wyszukiwarki: Pakiet systematycznie kończy sektor (z rzędu) w celu znalezienia nowych celów.
• Skan sektorowy: wyszukiwanie określonego obszaru tylko szybko i wielokrotnie (np. kierunek, w którym spodziewane jest zagrożenie).
• Track- While- Scan (TWS): pakiet ciągle szuka, ale zawsze skacze do znanych celów, aby zaktualizować ich utwór — Szukaj i śledź natychmiast.
• Spotlight: pakiet "kije" w jednym celu lub sektorze na maksymalny czas pobytu — więcej energii i lepsze pomiary (i przepalanie), Przeciążenie sygnału zagłuszającego).
• Zwinne / przełożone: Random-patrząc skoki między zadaniami; Szukaj, śledzić, prowadzić rakietę i pracy LPI.

Karma dla zwierząt jednoziarnistych i duplexer

Trzy elementy wokół anteny, które powtarzają się w niemal każdym radarze:

• Antena kasowata: naczynie paraboliczne z małym, wypukłym podświetlacz przed ostrością. Pasza znajduje się w środku naczynia głównego i promieniuje w kierunku reflektora, który odzwierciedla energię w całym naczyniu głównym. Zaleta: ciężka pasza i falochroniarz siedzą za naczyniem, krótkie i kompaktowe — idealny do śledzenia radarów i anten, które muszą poruszać się szybko.
• Pasza monopulsowa: Zamiast jednego rogu, cztery siedzą obok siebie w centrum uwagi. Dodawanie i odejmowanie ich sygnałów powoduje kanał sum 2 kanały różnic (∞, dla błędu w azymucie i elewacji). Błąd kąta wynika zatem z pojedynczego impulsu — podstawa śledzenia monopulsów (Techniki docelowego radaru śledzącego) i powód, dla którego te radary są nieczułe na zagłuszanie modulowane przez amplitudy, które zwodzi skanowanie stożkowe.
• Duplexer i diplexer: duplexer (Elementy systemu radarowego) pozwala nadajnik i odbiornik mają tę samą antenę. Klasycznie z rurą gazowo-wyładowczą (TR rurka), który strzela przy impulsie transmisyjnym i zwarcia odbiornika; obecnie z ferrytu cyrkulator i ogranicznik. A diplekser robi coś innego: łączy dwa nadajniki na różnych częstotliwościach na jednej antenie, podobnie jak różnorodność częstotliwości (Straty i wahania).