Kas ir PESA radars? Kā tas darbojas un kas inženieriem jāpārbauda

Pasīvs elektroniski skenēts antenu masīvs jeb PESA radars parasti izmanto salīdzinoši centralizētu RF raidīšanas/uztveršanas arhitektūru, lai barotu daudzus antenas elementus caur sadales tīklu. Elektroniski vadāmas fāzes nobīdes iestata elementu relatīvo fāzi, tāpēc apvienotais starojums veido staru kūli noteiktā virzienā. Visai apertūrai nav mehāniski jāgriežas pie katras virziena maiņas.

Ātrā atbilde:PESA nodrošina elektronisku staru stūrēšanu ar salīdzinoši centralizētu radiofrekvenču (RF) arhitektūru. Tās reālā veiktspēja ir atkarīga ne tikai no akronīma. Pirms lēmuma pieņemšanas par to, vai konstrukcija atbilst pielietojumam, inženieriem jāpārbauda pastiprinājums virs skenēšanas leņķa, tīkla zudumi, darbības joslas platums, sānu daivas, polarizācija, kalibrēšana, darba cikls, termiskie ierobežojumi un mērījumu atskaites plakne.

Tas ir svarīgi, jo specifikācija, kas izmērīta tikai tēmēklī, var slēpt apstākļus, kas nosaka lauka veiktspēju. Augsts maksimālais pastiprinājums neuzrāda, kā stars mainās skenēšanas sektora malas tuvumā. Plašs darba frekvenču diapazons nepierāda, ka stara virziens saglabājas stabils visā joslā. Turpmākajās sadaļās ir paskaidrots, kā darbojas PESA un kuri jautājumi samazina integrācijas risku.

Kā darbojas PESA radars

PESA arhitektūru var ieviest dažādos veidos, taču signāla ceļš parasti satur piecus funkcionālos posmus. Dažas sistēmas izmanto apakšmasīvus vai dublētus kanālus, tāpēc blokshēma vienmēr jāpārbauda, ​​salīdzinot to ar faktisko projektu.

1. Viļņu formas ģenerēšana un RF pārveidošana. Ierosinātājs ģenerē nepieciešamo viļņu formu un pārveido to darba frekvencē. Pēc tam raidītājs paaugstina signālu līdz vajadzīgajam jaudas līmenim.
2. Jaudas sadale. Barošanas tīkls sadala pārraidīto signālu starp daudziem ceļiem. Tīklā var izmantot viļņvadus, pārraides līnijas, jaudas dalītājus, savienotājus un citus mikroviļņu komponentus.
3. Fāzes kontrole. Fāzes nobīdītājs katrā elementa ceļā vai katrā apakšmasīva ceļā maina signāla fāzi atbilstoši komandētajam stara virzienam. Fāzes progresēšana pāri apertūrai nosaka, kur rodas konstruktīvie traucējumi.
4. Starojums un kūļa veidošanās. Antenas elementi staro kopā. To lauki spēcīgi summējas izvēlētajā virzienā un daļēji atceļas citos virzienos, radot galveno staru kūli un sānu daivas.
5. Uztvērēja darbība un kalibrēšana. Atstarotie signāli atgriežas uztvērēja ķēdē caur apertūru un padeves tīklu. Kalibrēšanas dati koriģē fāzes un amplitūdas atšķirības, ko izraisa komponentu pielaides, temperatūra, frekvence un novecošanās.

Elektroniskā stūrēšana var pārvietot staru daudz ātrāk nekā fiziski pārvietojot lielu atveri. Tomēr lietderīgais skenēšanas ātrums ir atkarīgs arī no viļņu formas laika, vadības latentuma, signāla apstrādes un radara resursu plānotāja. Antenas stūrēšanas ātrums vien nenosaka, cik mērķu vai uzdevumu viss radars var atbalstīt.

Kāpēc to sauc par pasīvu elektroniski skenētu masīvu?

Vārds "pasīvs" apraksta RF arhitektūru apertūrā. Parastā PESA antenas elementā nav pilnīga aktīva raidīšanas un uztveršanas moduļa. Centralizēta RF ķēde piegādā un saņem enerģiju caur barošanas tīklu, savukārt fāzes vadības komponenti veido staru kūli. Antenu masīvam joprojām ir nepieciešama elektriskā jauda vadībai, komutācijai, dzesēšanai un citām funkcijām.

PESA radars atšķiras arī no pasīvā radara. Pasīvais radars parasti uztver atstarojumus no ārējiem raidītājiem vai citiem laikapstākļu apgaismotājiem. PESA ir antenas un radiofrekvenču (RF) sadales arhitektūra, ko var izmantot aktīvi raidošā radarā. Šo divu nozīmju sajaukšana rada nepareizas sistēmas prasības.

Kādi parametri nosaka PESA veiktspēju

Visnoderīgākā specifikācija ir veiktspējas matrica, ņemot vērā frekvenci, skenēšanas leņķi, polarizāciju un darbības apstākļus. Zemāk esošajā tabulā ir uzskaitīti vienumi, kas jādefinē pirms masīvu salīdzināšanas vai cenu piedāvājuma pieprasīšanas.

Kāpēc veiktspēja mainās atkarībā no skenēšanas leņķa

Fāzētu staru kūļa stars parasti ir visspēcīgākais netālu no boretēmekļa, kas ir perpendikulārs apertūrai. Staram virzot tālāk, projicētā apertūra skenēšanas virzienā samazinās. Elementu raksts var arī nodrošināt mazāku starojumu norādītajā leņķī. Padeves kļūdas, savstarpēja sasaiste, konstrukcijas tolerances un antenas apvads var pievienot vēl lielākus kropļojumus.

Rezultātā var ietilpt skenēšanas zudumi, plašāks stara platums, nobīdītas sānu daivas, lielāka šķērspolarizācija vai norādes kļūda. Šīs izmaiņas netiek ietvertas vienā boretēma pastiprinājuma vērtībā. Masīvam, kas paredzēts skenēšanai noteiktā leņķī, pieprasiet pastiprinājuma un raksta datus boretēmā, vienā vai vairākos starpleņķos un nepieciešamā sektora malā. Atkārtojiet pārbaudi zemākajā, centrālajā un augstākajā darba frekvencē.

Īpaša uzmanība jāpievērš elementu atstatumam. Ja atstatums ir pārāk liels attiecībā pret viļņa garumu un skenēšanas leņķi, redzamajā diapazonā var iekļūt nevēlamas režģa daivas. Konstrukcija, kas ir pieņemama joslas apakšējā galā, var darboties atšķirīgi augstākajā frekvencē, kur viens un tas pats fiziskais atstatums atbilst lielākam viļņu garumam.

Kā joslas platums un staru kūļa šķielēšana ietekmē PESA

Daudzas PESA sistēmas izmanto fāzes nobīdītājus, lai izveidotu pareizu fāzes progresiju izvēlētajā frekvencē. Kad frekvence mainās, tas pats fāzes iestatījums var pavērst staru kūli citā leņķī. Šo no frekvences atkarīgo pavēršanas nobīdi parasti sauc par stara šķielēšanu. Efekta lielums ir atkarīgs no joslas platuma, skenēšanas leņķa, arhitektūras un fāzes vadības tīkla veida.

Tāpēc platjoslas prasībai ir nepieciešams vairāk nekā tikai frekvenču diapazona apraksts. Pieprasiet stara virzienu, pastiprinājumu, sānu daivas un polarizāciju atbilstoši frekvencēm un skenēšanas leņķim. Dažos dizainos tiek izmantoti patiesa laika aizkaves elementi, apakšmasīvu metodes vai no frekvences atkarīgas korekcijas, lai samazinātu stara šķielēšanu, taču šīs izvēles pievieno savus zudumus, sarežģītību, izmēru un kalibrēšanas prasības.

Kur ir svarīgi padeves tīkla zudumi?

Tipiskā monostatiskā PESA transformatorā, kas izmanto koplietotu apertūru, padeves tīkls piedalās gan raidīšanas, gan uztveršanas ceļos. Jaudas dalītāji, pārraides līnijas, viļņvadi, fāzes nobīdītāji, slēdži un pārejas rada ievietošanas zudumus. Raidīšanas laikā šie zudumi samazina apertūrai piegādāto jaudu un rada siltumu. Uztveršanas laikā zudumi uztvērēja priekšā var samazināt jutību un efektīvo dinamisko diapazonu.

Zaudējumu vērtībām jābūt piesaistītām skaidrai atskaites plaknei. Norādītā antenas pastiprinājuma vērtība var neietvert kabeli, rotācijas savienojumu, viļņvada pāreju, fāzes vadības tīklu vai antenas uztvērēju, kas atrodas uzstādītajā sistēmā. Pieņemšanas laikā salīdziniet izmērītos datus ar to pašu konfigurāciju un atskaites plakni, kas izmantota specifikācijā.

Vai PESA nozīmē vienu frekvenci vai vienu mērķi?

Astoņi jautājumi, kas jāuzdod pirms PESA masīva integrēšanas

1. Kādas darba frekvences un momentānie joslas platumi ir jāatbalsta, un kuras vērtības ir obligātas visā pilna skenēšanas sektorā?
2. Kāds azimuta un pacēluma pārklājums ir nepieciešams, un vai visa atvere ir mehāniski fiksēta, rotējoša vai citādi pārvietojama?
3. Kādi pastiprinājuma, EIRP, stara platuma, sānu daivas un šķērspolarizācijas ierobežojumi attiecas uz tiešo fokusēšanu un maksimālo skenēšanas leņķi?
4. Kādu maksimālo jaudu, vidējo jaudu, impulsa platumu un darba ciklu jāapstrādā padeves tīklam un atverei?
5. Kur atrodas raidīšanas jaudas un uztveršanas jutības atskaites plaknes, un kuru kabeļu, viļņvadu, fāzes nobīdītāju un antenas viļņu zudumi ir iekļauti?
6. Kā masīvs tiks kalibrēts frekvencē, temperatūrā un skenēšanas leņķī, un kā tiks noteikta nobīde pēc uzstādīšanas?
7. Kādi savienotāja, viļņvada, stiprinājuma, antenas uztvērēja, izmēra, svara un vides ierobežojumi attiecas uz uzstādīto konfigurāciju?
8. Kuri mērījumi apstiprinās pieņemamību, un vai testa iestatījums reproducēs darbības polarizāciju, frekvenci, jaudu un skenēšanas apstākļus?

PESA un AESA piedāvā dažādas arhitektūras izvēles

Gan PESA, gan aktīvais elektroniski skenētais masīva radars izmanto kontrolētas fāžu attiecības, lai vadītu starus. To galvenā atšķirība ir tā, kur notiek aktīvā radiofrekvenču (RF) ģenerēšana un uztveršana. PESA parasti novirza centralizētu raidītāja un uztvērēja arhitektūru caur barošanas tīklu un fāzes nobīdītājiem. AESA izplata daudzus aktīvus raidīšanas un uztveršanas moduļus pa apertūru vai tās apakšmasīviem. Staru kūļa veidošanas ieviešana — analogā, hibrīda vai digitālā — ir atsevišķa dizaina dimensija, un to nevajadzētu uzskatīt par sinonīmu PESA/AESA atšķirībai.

AESA var piedāvāt lielāku redundanci, viļņu formas elastību un ātru daudzfunkcionālu plānošanu, taču tā rada arī augstas prasības enerģijas sadalei, dzesēšanai, kalibrēšanai un moduļu vadībai. PESA var palikt praktiska, ja centralizēta RF arhitektūra atbilst misijas un integrācijas prasībām. Lai iegūtu detalizētu arhitektūras salīdzinājumu, izlasiet RF MISO.AESA un PESA radaru salīdzinājumsPareizai izvēlei jābalstās uz izmērāmām prasībām, nevis uz pieņēmumu, ka viens akronīms vienmēr ir labāks.

Kā PESA masīvs būtu jāizmēra un jāpieņem?

Pieņemšanas testēšanai ir jāatveido veiktspējas specifikācijā izmantotie apstākļi. Vismaz jādokumentē frekvences punkti, polarizācija, skenēšanas komandas, jaudas līmenis, darba cikls, kalibrēšanas stāvoklis, antenas stara stāvoklis un RF atskaites plakne. Izmēriet vai pārbaudiet pastiprinājumu, stara platumu, norādes precizitāti, sānu daivas un šķērspolarizāciju reprezentatīvos skenēšanas leņķos.

Nepieciešamais diapazons un iestatījumi ir atkarīgi no apertūras lieluma, frekvences un mērīšanas mērķa. Var būt piemērotas tālā lauka, kompaktā diapazona vai tuvā lauka metodes. RF MISO.antenas testēšanas iespējasaprakstīt attiecīgos mērīšanas resursus, taču galīgā metode un nenoteiktības budžets jāvienojas pirms pieņemšanas testēšanas sākuma.

RF MISO atbalsts masīvu antenu novērtēšanai

RF MISO ir RF un mikroviļņu antenu ražotājs, kas atbalsta antenu izpēti, mērījumus un sistēmu integrāciju. RF MISO nepiedāvā pilnīgu PESA radaru kā standarta antenas produktu. Attiecīgās inženiertehniskās diskusijas sākas ar antenas apertūru, padevi un saskarnes prasībām, kuras var pārbaudīt, ņemot vērā noteiktu frekvenču joslu, polarizāciju, pastiprinājumu, stara platumu un mehānisko apvalku.

Inženieri var pārskatīt RF MISOmasīvu antenu produktiunplaknes antenaskā sākumpunktus diskusijām par komponentiem un apertūru. Pieejamie standarta produkti ne vienmēr veido PESA radaru, un to piemērotība ir jāapstiprina, ņemot vērā visu sistēmas arhitektūru.

Sākotnējai tehniskajai diskusijai norādiet darbības joslu, momentāno joslas platumu, polarizāciju, nepieciešamo pastiprinājumu, skenēšanas sektoru, sānu daivas mērķi, maksimālo un vidējo jaudu, RF saskarni, apertūras izmēru, montāžas ierobežojumus, vides apstākļus un pieņemšanas testa prasības. Šī informācija ļauj inženieru komandai noteikt, kuras antenas un testa iespējas ir jāizvērtē sīkāk.

Send the project requirements to info@rf-miso.com or sazinieties ar RF MISOcaur tīmekļa vietni.

Bieži uzdotie jautājumi

Ko nozīmē PESA?

PESA apzīmē pasīvu elektroniski skenētu masīvu. Tas parasti izmanto salīdzinoši centralizētu RF raidīšanas/uztveršanas arhitektūru, padeves tīklu un kontrolētas fāzes nobīdes, lai vadītu staru pāri antenas apertūrai.

Kāpēc PESA sauc par pasīvu, ja tā pārraida jaudu?

Pasīvs raksturo pilnīga aktīva raidīšanas un uztveršanas moduļa neesamību katrā antenas elementā. Radars joprojām izmanto barotu radiofrekvenču (RF), vadības, kalibrēšanas un dzesēšanas aparatūru.

Vai PESA radars var izsekot vairākus mērķus?

Atkarībā no stara plānošanas tas var atgriezties laikā, viļņu formas dizainā, uztvērēja kanālos un apstrādē. Apzīmējums PESA vien nenosaka mērķa jaudu.

Vai PESA ir tas pats, kas fāzētu antenu bloki?

PESA ir viena no fāzētu antenu masīvu RF arhitektūrām, savukārt fāzētu antenu masīvs ir plašāks antenas jēdziens. AESA ir vēl viena RF arhitektūra. Analogā, hibrīda un digitālā staru formēšana apraksta, kā tiek ieviesta staru formēšana, un veido atsevišķu klasifikācijas dimensiju, nevis līdzvērtīgas alternatīvas PESA vai AESA.

Kādi dati jāpārbauda pie maksimālā skenēšanas leņķa?

Pārbaudiet pastiprinājumu vai skenēšanas zudumus, stara platumu, norādes precizitāti, sānu daivas, šķērspolarizāciju un impedances uzvedību nepieciešamajās frekvencēs un instalētajā konfigurācijā.

Kad PESA var būt praktiska izvēle

PESA var būt praktiska, ja nepieciešama elektroniska stūrēšana un centralizēta RF ķēde var izpildīt joslas platuma, skenēšanas, jaudas, uzticamības, termiskās un apkopes prasības. Lēmumam jāatbilst sistēmas mērījumiem un dzīves cikla ierobežojumiem.