Hlavné laloky, bočné laloky a zadné laloky
Anténa nikdy nevyžaruje svoju energiu dokonale v jednom smere. Skutočný model žiarenia pozostáva z:
- Hlavný lalok (hlavný lúč): požadovaný, silný lúč v smere pozorovania. Jeho šírka (šírka svetla meraná medzi -3 dB bodmi) určuje uhlové rozlíšenie (Uhlové rozlíšenie).
- Bočné laloky (bočné slučky): slabšie neželané zväzky šikmo vedľa hlavného zväzku — nevyhnutný fyzický vedľajší produkt každej konečnej antény. Tlačiť dobré antény do 25–40 dB pod hlavným lalokom.
- Zadný lalok: (slabý) pohľad priamo do chrbta.
Bočné laloky sú prevádzkovo oveľa dôležitejšie, než ich nízky výkon naznačuje:
- Falošné ciele: veľmi silný reflektor (horský, supertanker) v bočnom laloku môže dosiahnuť nad prah a potom sa objaví na obrazovke v smere hlavného laloku — Na zlom mieste.
- Zablokovanie vstupu: škoda nemusí byť v hlavnom zväzku; prichádza s dostatkom energie vstupuje cez bočné laloky na akejkoľvek anténe. Protiopatrenia: potlačenie/bielenie bočných lalok a adaptívna nulová formácia (null v vzorci smerom k džemu).
- Detekcia EMS: Tiež cez bočné laloky radar unikne svoj signál okolo — citlivý prijímač počuje radar takmer vždy, nielen keď prechádza lúč.
Tvary antény
Tvar antény určuje tvar lúča, a teda úlohu radaru:
| Tvar | Zásuvka | Typické použitie |
|---|---|---|
| Parabolické jedlo | úzke "pencil beam" v oboch rovinách | sledovanie, riadenie požiaru, satelitné sledovanie |
| Cut paraboloid/orange-play | úzky v azimute, široký vo výške (fan beam) | 2D dohľad: dobrý smer, žiadna výška |
| Cosecant2 reflektor | lúč ventilátora s vytvoreným pokrytím výšky, | letecký dozor s jednotným pokrytím vo výške |
| Slotted wavguide / pole bar | veľmi úzky v azimute | Navigačné a navigačné radary |
| Yagi / log-periodic | stredne orientované, nízke frekvencie | staršie radary VHF, komunikácia, ESM |
| Anténa rohu | široká, stabilná náplň | Napájacie zdroje, meracie systémy, hľadači rakiet |
| Fáza (pasívna/aktívna, AESA) | elektronicky ovládané ceruzkové trámy | Multifunkčné radary: vyhľadávanie + stopa + správanie naraz |
The fázované pole Zaslúži si mimoriadnu pozornosť, pretože dominuje modernej radarovej krajine. Stovky až tisíce malých lúčov vysielajú rovnaký signál s každým elementom nastaviteľnou fázou. Výberom fáz vzniká konštruktívne rušenie (EM vlny vo fáze (proti) a z fázy) presne jedným smerom — zväzok — a týmto smerom Elektronické v rámci mikrosekúnd pohybovať sa, bez pohyblivých častí. Jeden. AESA (Active Electronically Scanned Array) má navyše svoj vlastný vysielač/prijímač na prvok: spoľahlivý (žiadny jediný bod zlyhania), flexibilný v sile na smer, a schopný bežať viac zväzkov a frekvencií súčasne — Čokoľvek ho dá k dispozícii pre EW úlohy (cielené rušenie). Dve stavby — PESA a AESA — a ich fungovanie sa bude ďalej prehlbovať (Fragmentované pole: elektronické ovládanie lúča do PESA versus AESA — Zhrnutie).
Fragmentované pole: elektronické ovládanie lúča
Skôr než oddelíme PESA a AESA, najprv zdieľaný princíp. Jeden. fázované pole nahradiť pohyblivú nádobu povrchom so stovkami až tisícami pevných lúčov (prvkov). Obrazec už nie je mechanicky riadený, ale Elektronické — prostredníctvom fáza regulovať každý prvok samostatne.
Mechanizmus vyplýva priamo z rušenia (EM vlny vo fáze (proti) a z fázy). Posielanie všetkých prvkov presne vo fáze, potom sa predná vlna počíta priamo dopredu konštruktívne na: lúč je kolmý na rovinu (borez). Dajte každý ďalší prvok malý, vzostupne rozdiel fázy, potom "rotovať" kombinovaná vlna predné — A lúč ukazuje pod uhlom, bez pohybu.
Dôsledky sú hlboké a vysvetliť, prečo fázované polia dominujú modernej radarovej krajine:
- Rýchlosť priepustnosti: lúč skáče v mikrosekundách namiesto sekúnd, ktoré stojí rotujúca anténa. Jedno pole teda môže hľadať súčasne, sledovať viaceré ciele a vykonávať raketu — sa stáva multifunkčným radarom (cf. Sledovanie cieľa radarom: Radar na sledovanie cieľa).
- Žiadne pohyblivé časti: Spoľahlivejšie a vhodné na stavbu bytu v trupe, stožiari alebo stavbe lode.
- Sloboda vzoru: Rovnaká elektronika, ktorá riadi zväzok môže byť tiež hlboké nuly Otáčajte džemovým smerom (Hlavné laloky, bočné laloky a zadné laloky) alebo rozvod energie v priebehu času.
Existujú aj fyzické hranice. Prvky sú od seba vzdialené približne polovicu vlnovej dĺžky; Ak sú príliš ďaleko, vzniknú nežiaduce ďalšie hlavné balíky (strúhané laloky). A čím ďalej je zväzok nudy poslaný, tým efektívnejšie clona "skrátila" — lúč sa zväčší a zisk klesne (strata snímky,). Preto sa používa jedno ploché pole zvyčajne pokrýva až ±60°; pre kruhový kryt sa používajú tri alebo štyri roviny (napríklad pevné panely na moderných fregatách).
PESA — Pasívny Elektronicky prehľadaný oblúk
Jeden. PESA Pasívny Electronically Scanned Array je prvá generácia fázované pole. Vlastnosti: Existuje jeden centrálny vysielač — typicky výkonná rúrka (TWT alebo klystron, Komponenty radarového systému) — ktorých aktíva sú rozdelené do všetkých prvkov prostredníctvom distribučnej siete. Každý prvok obsahuje iba jeden fázový posuvník (fázový menič) odosielanie balíka; Samotný prvok nič neposilňuje.
Výhody týkajúce sa mechanickej antény: všetky rýchlosti lúča a multifunkčnosť Fragmentované pole: elektronické ovládanie lúča, za nižšiu cenu a zložitosť ako AESA, pretože existuje len jeden vysielač.
Ale centrálny vysielač je okamžite slabosť:
- Jediný bod zlyhania: Ak trubica zlyhá, celý radar bude vypnutý.
- Strata: energia sa prenáša prostredníctvom dlhých kanálov a pasívnych fázových meničov do prvkov, — Veľa sa stratí po ceste, ako pri prenose a prijatí.
- Obmedzená flexibilita: v praxi jedna frekvencia a jeden zväzok naraz; žiadna voľne deliteľná sila na smer.
PESA bol prelom (známe príklady: staršie radary na dlhé vzdialenosti a lode a radar rôznych lovcov z 80. rokov 20. storočia)–"90, ale bol do značnej miery nahradený AESA pre nové systémy.
AESA — Aktívne elektronicky skenované poľa
Jeden. AESA Vysielač sa pohybuje po prvkoch. Za každým lúčom je jeho vlastný Modul T/R (Prenos/prijímanie): malý vysielač/prijímací modul s vlastným zosilňovačom výkonu, prijímačovým zosilňovačom (LNA) a fázovým meničom. Veľká AESA obsahuje stovky až tisíce nezávislých vysielačov — často zabudované v GAN Alebo GaAs.
Vzhľadom na to, že energia sa generuje a prijíma na mieste, straty prívodu PESA zmiznú a vznikne rad výhod, ktoré robia AESU štandardnou:
- Graceful degradation: Žiadny centrálny vysielač. Ak niekoľko T/R modulov vypadne, výkon klesne zlomok — Radar funguje. Veľmi spoľahlivé.
- Viacnásobné zväzky a frekvencie súčasne: Podsúbory prvkov môžu pracovať nezávisle — Hľadať v jednom smere pri sledovaní jedného cieľa v druhom, pri rôznych frekvenciách.
- Riadenie výkonu podľa smeru: zvýšiť spotrebu energie a čas pobytu do podozrivého sektora alebo rozšíriť LPI (pozri nižšie).
- Široká šírka pásma & agility: ideálny pre agilitu frekvencie (Modulácia PRI) a rozlíšenie vo vysokom rozsahu (Rozlíšenie rozsahu).
AESA je v skutočnosti tisíce ovládateľných vysielačov — A to z neho robí nielen radar, ale aj EW systém. Dokáže premeniť hlboké nuly na smútok (EPM, Prevencia rušenie), rozšírila svoju silu a vlnovú formu tak, aby ju sotva bolo možné odhaliť (LPI, Frekvenčný modulovaný kontinuálny Vlnový radar), a dokonca aj vlastné cielené rušenie alebo ako širokopásmový prijímač. Hranica medzi radarom a EW tu úplne slabne.
Cena: zložitosť, chladenie (všetky tieto moduly produkujú teplo) a náklady. Ale výhody sú také veľké, že prakticky každý nový vojenský radar — od bojovníka po fregatu po pozemnú leteckú obranu — je AESA.
PESA versus AESA — Zhrnutie
Jadro v jednej tabuľke:
| PESA | AESA | |
|---|---|---|
| Stanica | jedna centrálna rúrka | samostatný modul T/R na prvok, |
| Na prvok | iba fázový posuvník | zosilňovač + prijímač + menič fáz |
| Pri zlyhaní | vzdialený centrálny vysielač = vypnutý radar | pôvabná degradácia (graduálna) |
| Strata | vysoká (dlhé krmivá, pasívna fáza) | nízka (výkon na prvok) |
| Bundles/frekvencia | zvyčajne jeden po druhom | niekoľkokrát naraz |
| Šírka pásma / agility | obmedzené | veľké |
| Nasadenie EW (LPI, džem, nula) | obmedzené | vynikajúce |
| Náklady / zložitosť / chladenie | nižšia | vyššia |
Čo sú zač? časti: oba smerujú svetlo elektronicky fázou (Fragmentované pole: elektronické ovládanie lúča), obe nemajú žiadne pohyblivé časti a obe môžu fungovať multifunkčne. Rozdiel je úplne kde sa generuje energia: centrálne (PESA) alebo rozdelené na aktívne moduly (AESA). Tento rozdiel vysvetľuje všetky ostatné pravidlá v tabuľke.
PESA = jeden vysielač, mnoho fázových meničov. AESA = mnoho vysielačov (moduly T/R). Prechod z centrálneho na distribuovaný výkon za predpokladu spoľahlivosti, flexibility, LPI a EW schopnosti — a urobil AESA základný kameň moderného radaru.
Vzorce skenovania fázovaných polí
Mechanická anténa môže točiť len jednu vec: kruhy. A fázované pole (Fragmentované pole: elektronické ovládanie lúča) tlačí svoj zväzok elektronicky v mikrosekundách, a preto môže byť "pozorovacie správanie" — a obrazec — bezplatné programovanie a dokonca aj viacero vzorov zmiešané Spustiť. Hlavné formy sú:
- Mriežka / vyhľadávanie sken: Balík systematicky končí sektor (riadok po riadku) s cieľom nájsť nové ciele.
- Sektorový sken: vyhľadávať len definovanú oblasť rýchlo a opakovane (napr. smer, kde sa očakáva hrozba).
- Track-While-Scan (TWS): balíček udržuje vyhľadávanie, ale vždy skočí na známe ciele aktualizovať svoju stopu — okamžite prehľadajte a sledujte.
- Spotlight: zväzok "lepky" na jeden účel alebo sektor na maximálny čas pobytu — viac energie a lepšie meranie (a prepálenie, Preháňanie rušenie signálu).
- Agile/prekladané: Náhodne vyzerajúce skoky medzi úlohami; Hľadať, sledovať, vykonávať raketu a prácu LPI.
Kastrované, monopulzné a duplexné
Tri komponenty okolo antény, ktoré sa opakujú takmer v každom radare:
- spekaná anténa: parabolické jedlo s malým, konvexným pododrazové sklo pred sústredením. Krmivo sedí v strede hlavného misky a vyžaruje smerom k pododrazovému zrkadlu, ktorý odráža energiu späť cez hlavné misky. Výhody: ťažké krmivo a waveguide sedí za miskou, krátke a kompaktné — ideálny pre sledovanie radarov a antény, ktoré sa musia pohybovať rýchlo.
- Prívod impulzov: namiesto jedného rohu, štyria sedia vedľa seba. Pridanie a odčítanie ich signálov vytvára celkový kanál (Σ na detekciu a rozsah) a dva Rozdielové kanály (Δ pre chybu v azimute a výške). Uhlová chyba teda vyplýva z jediného impulzu — základ monopulzného sledovania (Techniky radarového sledovania cieľa) a dôvod, prečo sú tieto radary necitlivé na amplitúdovo modulované rušenie, ktoré klame kužeľovitý sken.
- Duplexer a diplexer: duplexér (Komponenty radarového systému) umožňuje vysielač a prijímač zdieľať rovnakú anténu. Klasicky s trubicou s plynovou výbojkou (TR trubica), ktorá vystrelí na prenosový impulz a skratuje prijímač; dnes s feritom obehové číslo a limiter. A diplexer robí niečo iné: kombinuje dva vysielače na rôznych frekvenciách do jednej antény, ako s frekvenčnou rozmanitosťou (Straty a fluktuácie).
Radartutorial.eu: radarové antény.