§5.15 Caracteristicile antenei

Lobi principali, lobi laterali și lobi din spate

O antenă nu-şi radiază energia perfect într-o singură direcţie. Modelul real de radiații constă în:

• Lobul principal Raza puternică dorită în direcţia de observare. Lățimea (lățimea de fază, măsurată între -3 dB puncte) determină rezoluția unghiulară (Rezoluția angulară).
• Lobi laterali (bucle laterale): pachete nedorite mai slabe oblic lângă pachetul principal — un produs secundar fizic inevitabil al fiecărei antene finite. Imprimă antene bune până la 25–40 dB sub lobul principal.
• Lobul din spate: (slab) uite drept în spate.

Lobii laterali sunt mult mai importanţi decât puterea lor scăzută sugerează:

• Obiective false: un reflector foarte puternic (muntain, supertanker) într-un lob lateral poate ajunge deasupra pragului și apoi apare pe ecran în direcția lobului principal — În locul nepotrivit.
• Comment un păcat nu trebuie să fie în pachetul principal; vine cu suficientă putere el intră prin lobii laterali pe orice antenă. Contramăsură: supresia lobului lateral/albirea și formarea adaptivă zero (un nul în modelul către gem).
• Detectarea MES: De asemenea, prin lobi laterali radarul scurgeri semnalul său în jurul — un receptor sensibil aude radarul aproape întotdeauna, nu numai atunci când fasciculul trece.

Forme de antenă

Forma antenei determină forma fasciculului și, astfel, sarcina radarului:

ă Array de fază Merită o atenţie suplimentară deoarece domină peisajul radar modern. Sute până la mii de raze mici transmit acelaşi semnal cu fiecare fază reglabilă. Prin alegerea fazelor, apare interferenţa constructivă (unde EM în faza (împotriva) și din faza) într-o singură direcţie — pachetul — şi acea direcţie este Electronic, în microsecunde Pentru a muta, fără piese în mișcare. Unu. AESA (Array scanat electronic activ) are, de asemenea, propriul transmițător/receptor per element: fiabil (nici un singur punct de defecțiune), flexibil în putere pe direcție, și capabil să ruleze simultan mai multe pachete și frecvențe — Orice îl face disponibil pentru sarcini EW (ambuteiaj orientat). Cele două construcţii — PESA şi AESA — și funcționarea lor va fi mai profundă (Array fazed: comandă electronică a fasciculelor la PESA versus AESA — Rezumat).

Array fazed: comandă electronică a fasciculelor

Înainte să separăm PESA şi AESA, mai întâi principiul comun. Unu. Array de fază înlocuiți antena în mișcare cu o suprafață cu sute până la mii de grinzi solide (elemente). Raza nu mai este direcţionată mecanic, dar Electronice — pe fază să reglementeze separat fiecare element.

Mecanismul decurge direct din interferenţe (unde EM în faza (împotriva) și din faza). Trimiterea tuturor elementelor exact în faza, apoi frontul val contează chiar înainte constructiv pe: fasciculul este perpendicular pe plan (borez). Dă fiecare element următor un mic, ascendent diferenţa de fază, apoi "rotate" val combinat fata — Iar raza indică un unghi, fără să mişte nimic.

Consecințele sunt profunde și explică de ce array-urile pe etape domină peisajul radar modern:

• Viteză (agilitate): Raza va sări în microsecunde în loc de secundele în care o antenă rotativă costă. Prin urmare, un singur array poate căutați simultan, urmați ținte multiple și conduceți o rachetă — devine un radar multifuncţional (cf. Urmărirea ţintei pe radar:).
• Fără piese mobile: Mai de încredere, și potrivite pentru a construi plat într-o coca, catarg sau structura navei.
• Libertatea de model: Aceleaşi electronice care direcţionează pachetul pot fi de asemenea adânci zerouri Rotește în direcția gemului (Lobi principali, lobi laterali și lobi din spate) sau distribuția energiei în timp.

Există, de asemenea, limite fizice. Elementele sunt la o jumătate de lungime de undă distanță; Dacă acestea sunt prea departe, vor apărea pachete principale nedorite (lobi gratioşi). Şi cu cât mai departe este trimis pachetul de boresight, cu atât mai eficientă deschidere "scurtat" — grinda se lărgeşte şi câştigul scade (pierdere de scanare). Prin urmare, o matrice plană acoperă de obicei până la ±60°; pentru acoperirea rotundă sunt utilizate trei sau patru planuri (cum ar fi panouri fixe pe fregate moderne).

PESA — Scanare pasivă electronic

Unu. PESA Pasiv Scanat electronic Array este prima generație de array pe etape. Caracteristici: Există un transmițător central — de obicei un tub puternic (TWT sau klystron, Componentele sistemului radar) — ale căror active sunt distribuite tuturor elementelor prin intermediul unei rețele de distribuție. Fiecare element conține un singur element pastor de fază trimiterea pachetului; Elementul în sine nu întăreşte nimic.

Avantaje legate de o antenă mecanică: toată viteza de fascicul și multifuncționalitatea Array fazed: comandă electronică a fasciculelor, la costuri și complexitate mai mici decât un ESAA, pentru că există doar un singur transmițător.

Dar transmiţătorul central este imediat slăbiciunea:

• Punct unic de avarie: Dacă tubul cedează, întregul radar va fi oprit.
• Pierderea: puterea se transferă prin furaje lungi și schimbătoare pasive de fază elementelor — Multe se pierd pe drum, atât când sunt transmise cât şi primite.
• Flexibilitate limitată: în practică o frecvență și un pachet la un moment dat; nicio putere divizibilă liber pe direcție.

PESA a fost descoperirea (exemple cunoscute: radare mai vechi pe distanţe lungi şi radare navale şi radarul unor vânători din anii 1980)–'90, dar a fost în mare parte înlocuit de AESA pentru sisteme noi.

AESA — Array scanat electronic activ

Unu. AESA Transmiţătorul se mişcă după elemente. În spatele fiecărei raze este propria sa Modulul T/R (Transmit/recepție): un mic modul transmițător/recepție cu propriul amplificator de putere, amplificator de receptor (LNA) și schimbător de fază. O AESA mare conține sute la mii de transmițătoare independente — adesea construite în GaN Sau GaAs.

Deoarece puterea este generată și primită la fața locului, pierderile de hrană pentru animale ale PESA dispar și apar o serie de avantaje care fac din AESA standardul:

• Degradare graţioasă: nici un transmiţător central. Dacă câteva module T/R cad, performanța scade o fracțiune — Radarul continuă să funcţioneze. Foarte de încredere.
• Pachete și frecvențe multiple simultan: Subseturile de elemente pot funcționa independent — Căutați într-o direcție în timp ce urmați o țintă în cealaltă, la frecvențe diferite.
• Gestionarea energiei în funcție de direcție: să crească energia și să rămână timp într-un sector suspect sau să se răspândească pentru LPI (a se vedea mai jos).
• Lăţime largă de bandă şi agilitate: ideal pentru agilitatea frecvenței (Modularea PRI) și rezoluție ridicată (Rezoluția intervalului).

Prețul: complexitate, răcire (toate aceste module produc căldură) și costuri. Dar avantajele sunt atât de mari încât practic fiecare radar militar nou — De la luptă la fregată la apărare aeriană la sol — este un AESA.

PESA versus AESA — Rezumat

Miezul într-un singur tabel:

Ce sunt ei părți: ambele direcţionează fasciculul electronic prin fază (Array fazed: comandă electronică a fasciculelor), ambele nu au piese în mișcare, și ambele pot funcționa multifuncțional. Distincția este în întregime în unde este generată puterea: Central (PESA) sau împărțit în module active (AESA). Această diferenţă explică toate celelalte reguli din tabel.

Modele de scanare a array-urilor pe etape

O antenă mecanică poate învârti un singur lucru: cercurile. O matrice de fază (Array fazed: comandă electronică a fasciculelor) împinge pachetul electronic în microsecunde și, prin urmare, poate fi "comportament de supraveghere" — în model de scanare — programare gratuită și chiar modele multiple amestec Execută. Principalele forme sunt:

• Scanare grilă / căutare: Pachetul încheie sistematic un sector (rând după rând) pentru a găsi noi obiective.
• Scanare sectorială: numai căutați o zonă definită rapid și în mod repetat (de exemplu, direcția în care se așteaptă o amenințare).
• Track-While-Scan (TWS): pachetul păstrează căutarea, dar întotdeauna sare la obiective cunoscute pentru a actualiza pista lor — Căutaţi şi urmăriţi imediat.
• Luminator: pachetul "bețe" într-un singur scop sau sector pentru timpul maxim de ședere — mai multă energie și o mai bună măsurare (și arde-prin, Suprapunerea semnalului de bruiaj).
• Agile / intercalate: sărituri aleatorii cu aspect între sarcini; Căutare, pistă, efectua o rachetă și de lucru LPI.

Casegraină, furaje monopulse și duplexer

Trei componente din jurul antenei care reapar în aproape fiecare radar:

• Antena Cassegrain: un vas parabolic cu o mică, convexă subcatadioptru în fața focalizării. Hrana se află în centrul vasului principal și radiază spre subcatadioptru, ceea ce reflectă energia de pe antena principală. Avantaj: Hrana grea și ghidul de undă stau în spatele vasului, scurt și compact — ideal pentru urmărirea radarelor şi a antenelor care trebuie să se mişte rapid.
• Hrană pentru animale monopulse: În loc de un corn, patru stau unul lângă altul în centrul atenţiei. Adăugarea și scăderea semnalelor produce o canal sum (Σ, pentru detectare și interval) și două canale diferenţiale ( Eroarea unghiului rezultă astfel dintr-un singur puls — baza de urmărire monopulse (Tehnici ale radarului de urmărire a țintei) și motivul pentru care aceste radare sunt insensibile la bruiajul modulat de amplitudine care induce în eroare scanarea conică.
• Duplex și diplex: duplexerul (Componentele sistemului radar) permite transmițătorului și receptorului să împărtășească aceeași antenă. Clasic cu un tub cu descărcare în gaz (TR tub) care trage la pulsul de transmisie și scurtcircuitează receptorul; în prezent, cu o ferită circulator şi un limitator. A diplexer face altceva: combină două transmițătoare pe diferite frecvențe pe o singură antenă, ca și cu diversitatea frecvenței (Pierderi și fluctuații).