www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Principiile Radiolocaţiei

Sisteme de alimentare cu rețele fazate

Ilustrație 1: radarul de nas Tornado

Antenă activă

Antenele active phased array sunt antene în care puterea de emisie este produsă de mai multe module rx/tx cu impact redus direct pe antenă. De exemplu: radarul aeropurtat de întoarcere a nasului, radarul de apărare aeriană AN/FPS-117 și radarul naval APAR.

Antenele active sunt, de obicei, antene de tip phased array în care, în loc de un oscilator/amplificator central de mare putere, fiecare element radiant primește un mic amplificator de putere direct pe antenă. Acest lucru are avantajul că defazoare necesare trebuie să prelucreze doar o putere mică.

Aceasta înseamnă că antena prezentată în figura alăturată este formată din 428 de elemente radiatoare active. Explicații suplimentare despre antenele active veți găsi în capitolul Transmițător.

Antenă pasivă

Antenele fazate pasive sunt subdivizate în:

Antene pasive cu rețea fazată
Alimentare prin radiație
Alimentate prin linii
de tip transmisie
de tip reflexie
Alimentarea în serie
Alimentare paralelă
Antene pasive cu rețea fazată
Alimentare prin radiație
Alimentate prin linii
Organigramă
Antene pasive cu rețea fazată
Alimentare prin radiație
Alimentate prin linii

Alimentarea prin linii este de departe cel mai comun mod de alimentare cu energie a unei antene pasive de tip phased array. În cazul alimentării prin linii, este necesar un circuit de ghid de undă sau o rețea de linii de bandă pentru a distribui puterea generată la nivel central către elementele individuale (exemplu: PAR-80).

O metodă mai puțin utilizată este alimentarea prin radiație, în care suprafața antenei este iradiată cu puterea de emisie prin intermediul unui radiator cu corn. Aceasta este apoi captată de antene mici distribuite pe o suprafață, influențată în fază și apoi reemisă. (Exemplu: Patriot).

Ilustrație 2: Alimentarea în serie a elementelor radiante

Imaginea prezintă alimentarea în serie a elementelor radiante ale unei antene de tip phased array: toate elementele radiante sunt conectate la o linie de alimentare la o anumită distanță, dar întotdeauna egală, una față de cealaltă.

Ilustrație 2: Alimentarea în serie a elementelor radiante (imagine interactiva)

Alimentarea în serie a unei antene pasive

În cazul alimentării în serie a antenelor de tip phased array, elementele radiante sunt alimentate cu putere de emisie unul după altul. La reglarea defazajelor trebuie să se țină seama de creșterea defazajului datorată liniei de alimentare mai lungi. O schimbare de frecvență nu este posibilă cu o alimentare în serie.

Dacă totuși se face o schimbare de frecvență, calculatorul trebuie să recalculeze și defazajul (sau, mai ales în practică: să utilizeze un alt tabel de unghiuri de fază).

Decuplarea de la linia de alimentare se face cu ajutorul cuplajelor direcționale, care sunt setate astfel încât doar o anumită parte din puterea totală să fie decuplabilă. Adesea, mărimea acestei părți este determinată în conformitate cu o anumită schemă, de exemplu, în conformitate cu o distribuție gaussiană sau binomială. Această distribuție de putere are o influență asupra mărimii lobilor laterali ai diagramei antenei.

Ilustrație 3: Alimentarea paralelă a elementelor radiante

Diagrama prezintă alimentarea paralelă a elementelor radiante ale unei antene cu rețea în fază. Linia de alimentare este împărțită în mod continuu în două linii, astfel încât, în final, numărul (de două până la n) de radiatoare să primească toate aceeași putere și aceeași fază.

Ilustrație 3: Alimentarea paralelă a elementelor radiante (imagine interactiva)

Alimentarea paralelă a unei antene pasive

În cazul alimentării în paralel a antenelor cu rețea fazată, puterea de emisie este împărțită în mod egal în fază la fiecare nod. Prin urmare, fiecare element radiant are o linie de alimentare de aceeași lungime și, prin urmare, este independent de frecvență. În final, 2n radiatoare primesc toate aceeași cantitate de putere în aceeași fază.

Prin urmare, modificările de frecvență nu afectează diferențele de fază. Acest lucru are avantajul că computerul poate ignora lungimea liniilor de alimentare atunci când calculează defazajul și că lățimea de bandă a liniei de alimentare a antenei este mărită. Acesta este un avantaj pentru agilitatea frecvenței și permite diversitatea frecvențelor și comprimarea impulsurilor.

Alimentare radiată ca tip de transmisie
Diferența de timp de tranzit

Ilustrație 4: Alimentare radiată ca tip de transmisie

Die Grafik zeigt die Funktion einer Phased Array Antenne als Transmissionstyp.
Diferența de timp de tranzit

Ilustrație 4: Alimentare radiată ca tip de transmisie (imagine interactiva)

O antenă cu rețea fazată alimentată prin radiație are avantajul că distribuția de putere către radiatoarele individuale este deja diferențiată de radiatorul de tip corn. Regiunile centrale primesc o iluminare mai puternică, în timp ce regiunile periferice sunt iluminate mai slab, în conformitate cu o distribuție gaussiană. Această distribuție a puterii reduce lobii laterali ai modelului antenei. Tipul de transmisie este un tip de alimentare prin radiație în care suprafața antenei este iluminată din spate prin intermediul radiatorului în formă de corn cu putere de transmisie. Aceasta este apoi captată de antene mici, influențată în fază și apoi retransmisă.

Cu toate acestea, spațiul din spatele antenei cu rețea în fază este obstrucționat de câmpul de alimentare. Pe de altă parte, radiatorul cu corn nu este situat în fața antenei pentru a forma umbre. Diferențele de timp de propagare între radiatoarele individuale sunt cu atât mai mari cu cât radiatorul principal este montat mai aproape de câmpul antenei. Aceste timpi de tranzit trebuie să fie luate în considerare în controlul defazorului. (Acesta este motivul pentru care acest tip de antenă este mai asemănător cu o alimentare în serie în ceea ce privește controlul și, prin urmare, are și limitările sale în ceea ce privește lățimea de bandă a antenei).

Complexul de rachete Patriot utilizează ca tip de transmisie o antenă de tip phased array.

În banda de unde milimetrice, tipul de transmisie cunoaște o renaștere prin utilizarea unui mic cip radar cu o antenă integrată ca radiator primar.

Alimentarea prin radiație ca tip de reflexie
Reflector

Ilustrație 5: Alimentator de radiație de tip reflexie

Diagrama prezintă funcția unei antene de tip phased array ca tip de reflexie.
Reflector

Ilustrație 5: Alimentator de radiație de tip reflexie (imagine interactiva)

Tipul cu reflexie este un tip de alimentare prin radiație în care suprafața antenei este iluminată din față prin intermediul unui corn de alimentare cu putere de transmisie. Aceasta este apoi captată de antene mici, influențată în fază, reflectată la un plan de reflexie, influențată din nou de defazoare și apoi reemisă. (Exemplu: AN/APQ-140)

În cazul tipului cu reflexie, există suficient spațiu în spatele antenei pentru a găzdui toate circuitele (de exemplu, controlul defazorului, sursa de alimentare etc.). Radiatorul cu corn interferează cu acest lucru. Exact în cea mai bună direcție de radiație (în mijloc) nu numai că formează o umbră, dar ar prelua din nou energia reflectată, ceea ce ar crea apoi o undă staționară în sistemul de alimentare.

Dar ar trebui să fie undeva la mijloc, altfel vor exista timpi de propagare diferiți către elementele radiatorului. Dacă aceste timpi de propagare diferiți sunt acceptați și luați în considerare în controlul defazoarelor, radiatorul cu corn poate fi montat în afara direcției fasciculului, ca în cazul unei antene offset. În acest caz, este posibil chiar să se utilizeze radiatoare cu corn diferite pentru emisie și recepție prin comutarea comenzii defazorului, decupând astfel calea de emisie de cea de recepție! Cu acest tip de control al defazării, antena ar prelua, în plus, funcția de comutator emisie-recepție.