Τι είναι το ραντάρ PESA; Πώς λειτουργεί και τι πρέπει να ελέγχουν οι μηχανικοί

Μια παθητική ηλεκτρονικά σαρωμένη διάταξη, ή ραντάρ PESA, συνήθως χρησιμοποιεί μια συγκριτικά κεντρική αρχιτεκτονική μετάδοσης/λήψης RF για να τροφοδοτεί πολλά στοιχεία κεραίας μέσω ενός δικτύου διανομής. Οι ηλεκτρονικά ελεγχόμενες μετατοπίσεις φάσης ορίζουν τη σχετική φάση στα στοιχεία, έτσι ώστε η συνδυασμένη ακτινοβολία να σχηματίζει μια δέσμη σε μια εντολή κατεύθυνσης. Το πλήρες άνοιγμα δεν χρειάζεται να περιστρέφεται μηχανικά για κάθε αλλαγή σκόπευσης.

Γρήγορη απάντηση:Το PESA παρέχει ηλεκτρονική διεύθυνση δέσμης με μια συγκριτικά κεντρική αρχιτεκτονική RF. Η πραγματική του απόδοση εξαρτάται από κάτι περισσότερο από το ακρωνύμιο. Οι μηχανικοί πρέπει να επαληθεύσουν το κέρδος έναντι της γωνίας σάρωσης, την απώλεια δικτύου τροφοδοσίας, το εύρος ζώνης λειτουργίας, τους πλευρικούς λοβούς, την πόλωση, τη βαθμονόμηση, τον κύκλο λειτουργίας, τα θερμικά όρια και το επίπεδο αναφοράς μέτρησης πριν αποφασίσουν εάν ένας σχεδιασμός πληροί την εφαρμογή.

Αυτό έχει σημασία επειδή μια προδιαγραφή που μετριέται μόνο στο boresight μπορεί να αποκρύψει τις συνθήκες που διέπουν την απόδοση του πεδίου. Ένα υψηλό κέρδος κορυφής δεν δείχνει πώς αλλάζει η δέσμη κοντά στην άκρη του τομέα σάρωσης. Ένα ευρύ φάσμα λειτουργικών συχνοτήτων δεν αποδεικνύει ότι η σκόπευση της δέσμης παραμένει σταθερή σε όλη τη ζώνη. Οι ακόλουθες ενότητες εξηγούν πώς λειτουργεί ένα PESA και ποιες ερωτήσεις μειώνουν τον κίνδυνο ολοκλήρωσης.

Πώς λειτουργεί ένα ραντάρ PESA

Μια αρχιτεκτονική PESA μπορεί να υλοποιηθεί με διαφορετικούς τρόπους, αλλά η διαδρομή σήματος συνήθως περιέχει πέντε λειτουργικά στάδια. Ορισμένα συστήματα χρησιμοποιούν υποπίνακες ή πλεονάζοντα κανάλια, επομένως το διάγραμμα μπλοκ θα πρέπει πάντα να ελέγχεται σε σχέση με τον πραγματικό σχεδιασμό.

1. Δημιουργία κυματομορφής και μετατροπή RF. Ο διεγέρτης δημιουργεί την απαιτούμενη κυματομορφή και την μετατρέπει στη συχνότητα λειτουργίας. Στη συνέχεια, ο πομπός ανεβάζει το σήμα στο απαιτούμενο επίπεδο ισχύος.
2. Διανομή ισχύος. Ένα δίκτυο τροφοδοσίας διαιρεί το μεταδιδόμενο σήμα σε πολλές διαδρομές. Το δίκτυο μπορεί να χρησιμοποιεί κυματοδηγούς, γραμμές μεταφοράς, διαιρέτες ισχύος, ζεύκτες και άλλα εξαρτήματα μικροκυμάτων.
3. Έλεγχος φάσης. Ένας μετατοπιστής φάσης σε κάθε διαδρομή στοιχείου ή σε κάθε διαδρομή υποσυστοιχίας αλλάζει τη φάση του σήματος σύμφωνα με την κατεύθυνση της δέσμης που έχει δοθεί. Η εξέλιξη φάσης κατά μήκος του ανοίγματος καθορίζει πού συμβαίνει η εποικοδομητική παρεμβολή.
4. Ακτινοβολία και σχηματισμός δέσμης. Τα στοιχεία της κεραίας ακτινοβολούν μαζί. Τα πεδία τους αθροίζονται έντονα προς την επιλεγμένη κατεύθυνση και ακυρώνονται μερικώς προς άλλες κατευθύνσεις, δημιουργώντας μια κύρια δέσμη και πλευρικούς λοβούς.
5. Λειτουργία λήψης και βαθμονόμηση. Τα ανακλώμενα σήματα επιστρέφουν μέσω του δικτύου διαφράγματος και τροφοδοσίας στην αλυσίδα του δέκτη. Τα δεδομένα βαθμονόμησης διορθώνουν τις διαφορές φάσης και πλάτους που προκαλούνται από ανοχές εξαρτημάτων, θερμοκρασία, συχνότητα και γήρανση.

Η ηλεκτρονική διεύθυνση μπορεί να μετακινήσει τη δέσμη πολύ πιο γρήγορα από την φυσική επανατοποθέτηση ενός μεγάλου διαφράγματος. Ωστόσο, ο χρήσιμος ρυθμός σάρωσης εξαρτάται επίσης από τον χρονισμό της κυματομορφής, την καθυστέρηση ελέγχου, την επεξεργασία σήματος και τον προγραμματιστή πόρων του ραντάρ. Η ταχύτητα διεύθυνσης της κεραίας από μόνη της δεν καθορίζει πόσους στόχους ή εργασίες μπορεί να υποστηρίξει το πλήρες ραντάρ.

Γιατί ονομάζεται παθητικός ηλεκτρονικά σαρωμένος πίνακας

Η λέξη παθητική περιγράφει την αρχιτεκτονική RF στο άνοιγμα. Σε ένα συμβατικό PESA, τα στοιχεία κεραίας δεν περιέχουν το καθένα μια πλήρη ενεργή μονάδα μετάδοσης και λήψης. Μια κεντρική αλυσίδα RF τροφοδοτεί και λαμβάνει ενέργεια μέσω του δικτύου τροφοδοσίας, ενώ τα στοιχεία ελέγχου φάσης διαμορφώνουν τη δέσμη. Η διάταξη εξακολουθεί να χρειάζεται ηλεκτρική ενέργεια για έλεγχο, μεταγωγή, ψύξη και άλλες λειτουργίες.

Το ραντάρ PESA διαφέρει επίσης από το παθητικό ραντάρ. Το παθητικό ραντάρ συνήθως ανιχνεύει αντανακλάσεις από εξωτερικούς πομπούς ή άλλους πιθανούς φωτισμούς. Το PESA είναι μια αρχιτεκτονική κεραίας και διανομής RF που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ένα ραντάρ ενεργητικής μετάδοσης. Η σύγχυση αυτών των δύο εννοιών οδηγεί σε λανθασμένες απαιτήσεις συστήματος.

Ποιες παράμετροι καθορίζουν την απόδοση του PESA

Η πιο χρήσιμη προδιαγραφή είναι ένας πίνακας απόδοσης σε σχέση με τη συχνότητα, τη γωνία σάρωσης, την πόλωση και τις συνθήκες λειτουργίας. Ο παρακάτω πίνακας παραθέτει τα στοιχεία που πρέπει να οριστούν πριν από τη σύγκριση συστοιχιών ή το αίτημα για προσφορά.

Γιατί αλλάζει η απόδοση με τη γωνία σάρωσης

Μια φάση συστοιχίας είναι συνήθως ισχυρότερη κοντά στην οπίσθια όραση, την κατεύθυνση που είναι κάθετη στο άνοιγμα. Καθώς η δέσμη κατευθύνεται πιο μακριά, το προβαλλόμενο άνοιγμα γίνεται μικρότερο στην κατεύθυνση σάρωσης. Το μοτίβο των στοιχείων μπορεί επίσης να παρέχει λιγότερη ακτινοβολία στην επιλεγμένη γωνία. Τα σφάλματα τροφοδοσίας, η αμοιβαία σύζευξη, οι δομικές ανοχές και ένας ραδιοθόλος μπορούν να προσθέσουν περαιτέρω παραμόρφωση.

Το αποτέλεσμα μπορεί να περιλαμβάνει απώλεια σάρωσης, μεγαλύτερο πλάτος δέσμης, μετατοπισμένους πλευρικούς λοβούς, υψηλότερη διασταυρούμενη πόλωση ή σφάλμα σκόπευσης. Αυτές οι αλλαγές δεν καταγράφονται από μία τιμή κέρδους σκόπευσης. Για έναν πίνακα που προορίζεται για σάρωση σε μια συγκεκριμένη γωνία, ζητήστε δεδομένα κέρδους και μοτίβου σε σκόπευση, μία ή περισσότερες ενδιάμεσες γωνίες και την άκρη του απαιτούμενου τομέα. Επαναλάβετε τον έλεγχο στις χαμηλότερες, κεντρικές και υψηλότερες συχνότητες λειτουργίας.

Η απόσταση μεταξύ των στοιχείων αξίζει ιδιαίτερης προσοχής. Εάν η απόσταση είναι πολύ μεγάλη σε σχέση με το μήκος κύματος και τη γωνία σάρωσης, ανεπιθύμητοι λοβοί πλέγματος μπορούν να εισέλθουν στην ορατή περιοχή. Ένας σχεδιασμός που είναι αποδεκτός στο κάτω άκρο της ζώνης μπορεί να συμπεριφέρεται διαφορετικά στην υψηλότερη συχνότητα, όπου η ίδια φυσική απόσταση αντιπροσωπεύει περισσότερα μήκη κύματος.

Πώς επηρεάζουν το εύρος ζώνης και το στραβισμό δέσμης ένα PESA

Πολλά συστήματα PESA χρησιμοποιούν μετατοπιστές φάσης για να δημιουργήσουν μια σωστή εξέλιξη φάσης σε μια επιλεγμένη συχνότητα. Όταν αλλάζει η συχνότητα, η ίδια ρύθμιση φάσης μπορεί να κατευθύνει τη δέσμη σε διαφορετική γωνία. Αυτή η μετατόπιση σκόπευσης που εξαρτάται από τη συχνότητα ονομάζεται συνήθως στραβισμός δέσμης. Το μέγεθος του φαινομένου εξαρτάται από το εύρος ζώνης, τη γωνία σάρωσης, την αρχιτεκτονική και τον τύπο του δικτύου ελέγχου φάσης.

Επομένως, μια απαίτηση ευρείας ζώνης χρειάζεται κάτι περισσότερο από μια δήλωση εύρους συχνότητας. Ζητήστε την σκόπευση της δέσμης, το κέρδος, τους πλευρικούς λοβούς και την πόλωση ως προς τη συχνότητα και τη γωνία σάρωσης. Ορισμένα σχέδια χρησιμοποιούν στοιχεία καθυστέρησης πραγματικού χρόνου, τεχνικές υποσυστοιχίας ή διορθώσεις που εξαρτώνται από τη συχνότητα για τη μείωση του στραβισμού της δέσμης, αλλά αυτές οι επιλογές προσθέτουν τις δικές τους απαιτήσεις απώλειας, πολυπλοκότητας, μεγέθους και βαθμονόμησης.

Πού έχουν σημασία οι απώλειες του δικτύου τροφοδοσίας

Σε ένα τυπικό μονοστατικό PESA που χρησιμοποιεί κοινόχρηστο διάφραγμα, το δίκτυο τροφοδοσίας συμμετέχει τόσο στις διαδρομές μετάδοσης όσο και στις διαδρομές λήψης. Οι διαιρέτες ισχύος, οι γραμμές μετάδοσης, οι κυματοδηγοί, οι μετατοπιστές φάσης, οι διακόπτες και οι μεταβάσεις συμβάλλουν όλα στην απώλεια εισαγωγής. Κατά τη μετάδοση, αυτές οι απώλειες μειώνουν την ισχύ που παρέχεται στο διάφραγμα και παράγουν θερμότητα. Κατά τη λήψη, η απώλεια μπροστά από τον δέκτη μπορεί να μειώσει την ευαισθησία και το αποτελεσματικό δυναμικό εύρος.

Οι τιμές απώλειας πρέπει να συνδέονται με ένα σαφές επίπεδο αναφοράς. Ένα αναφερόμενο κέρδος κεραίας μπορεί να αποκλείει ένα καλώδιο, περιστροφική σύνδεση, μετάβαση κυματοδηγού, δίκτυο ελέγχου φάσης ή ραδιοθόλο που υπάρχει στο εγκατεστημένο σύστημα. Κατά την αποδοχή, συγκρίνετε τα μετρούμενα δεδομένα με την ίδια διαμόρφωση και επίπεδο αναφοράς που χρησιμοποιείται στην προδιαγραφή.

Το PESA σημαίνει μία συχνότητα ή έναν στόχο;

Οκτώ ερωτήσεις που πρέπει να κάνετε πριν από την ενσωμάτωση ενός πίνακα PESA

1. Ποιες λειτουργικές συχνότητες και στιγμιαία εύρη ζώνης πρέπει να υποστηρίζονται και ποιες τιμές είναι υποχρεωτικές σε ολόκληρο τον τομέα πλήρους σάρωσης;
2. Ποια κάλυψη αζιμουθίου και υψομέτρου απαιτείται, και είναι ολόκληρο το άνοιγμα μηχανικά στερεωμένο, περιστρεφόμενο ή με άλλο τρόπο επανατοποθετημένο;
3. Ποια όρια κέρδους, EIRP, πλάτους δέσμης, πλευρικού λοβού και διασταυρούμενης πόλωσης ισχύουν στην οπισθοσκόπηση και στη μέγιστη γωνία σάρωσης;
4. Ποια μέγιστη ισχύ, μέση ισχύ, πλάτος παλμού και κύκλο λειτουργίας πρέπει να χειρίζεται το δίκτυο τροφοδοσίας και το άνοιγμα;
5. Πού βρίσκονται τα επίπεδα αναφοράς ισχύος μετάδοσης και ευαισθησίας λήψης, και ποιες απώλειες καλωδίου, κυματοδηγού, μετατοπιστή φάσης και ραδιοθόλου περιλαμβάνονται;
6. Πώς θα βαθμονομηθεί η διάταξη ως προς τη συχνότητα, τη θερμοκρασία και τη γωνία σάρωσης, και πώς θα ανιχνευθεί η μετατόπιση μετά την εγκατάσταση;
7. Ποιοι περιορισμοί σύνδεσης, κυματοδηγού, στήριξης, ραδιοθόλου, μεγέθους, βάρους και περιβαλλοντικών συνθηκών ισχύουν για την εγκατεστημένη διαμόρφωση;
8. Ποιες μετρήσεις θα αποδείξουν την αποδοχή και θα αναπαράγει η δοκιμαστική διάταξη την πόλωση λειτουργίας, τη συχνότητα, την ισχύ και τις συνθήκες σάρωσης;

Τα PESA και AESA εξυπηρετούν διαφορετικές επιλογές αρχιτεκτονικής

Το PESA και το ενεργό ηλεκτρονικά σαρωμένο ραντάρ συστοιχίας χρησιμοποιούν ελεγχόμενες σχέσεις φάσης για την καθοδήγηση των δεσμών. Η κύρια διαφορά τους είναι το πού συμβαίνει η ενεργή παραγωγή και λήψη RF. Ένα PESA γενικά δρομολογεί μια κεντρική αρχιτεκτονική πομπού και δέκτη μέσω ενός δικτύου τροφοδοσίας και μετατοπιστών φάσης. Ένα AESA κατανέμει πολλές ενεργές μονάδες μετάδοσης και λήψης σε όλο το άνοιγμα ή τις υποσυστοιχίες του. Η υλοποίηση διαμόρφωσης δέσμης - αναλογική, υβριδική ή ψηφιακή - είναι μια ξεχωριστή διάσταση σχεδιασμού και δεν πρέπει να αντιμετωπίζεται ως συνώνυμη με τη διάκριση PESA/AESA.

Το AESA μπορεί να προσφέρει μεγαλύτερη πλεονασμό, ευελιξία κυματομορφής και γρήγορο προγραμματισμό πολλαπλών λειτουργιών, αλλά δημιουργεί επίσης απαιτητικές απαιτήσεις για διανομή ισχύος, ψύξη, βαθμονόμηση και έλεγχο μονάδων. Το PESA μπορεί να παραμείνει πρακτικό όταν μια κεντρική αρχιτεκτονική RF πληροί τις απαιτήσεις αποστολής και ολοκλήρωσης. Για μια λεπτομερή σύγκριση αρχιτεκτονικής, διαβάστε τα RF MISO.Σύγκριση ραντάρ AESA έναντι PESAΗ σωστή επιλογή θα πρέπει να βασίζεται σε μετρήσιμες απαιτήσεις και όχι στην υπόθεση ότι ένα ακρωνύμιο είναι πάντα καλύτερο.

Πώς πρέπει να μετράται και να γίνεται αποδεκτός ένας πίνακας PESA

Οι δοκιμές αποδοχής θα πρέπει να αναπαράγουν τις συνθήκες που χρησιμοποιούνται στις προδιαγραφές απόδοσης. Κατ' ελάχιστον, να καταγράφονται τα σημεία συχνότητας, η πόλωση, οι εντολές σάρωσης, το επίπεδο ισχύος, ο κύκλος λειτουργίας, η κατάσταση βαθμονόμησης, η κατάσταση του ραδιοθόλου και το επίπεδο αναφοράς RF. Μετρήστε ή επαληθεύστε το κέρδος, το πλάτος δέσμης, την ακρίβεια σκόπευσης, τους πλευρικούς λοβούς και την διασταυρούμενη πόλωση σε αντιπροσωπευτικές γωνίες σάρωσης.

Η απαιτούμενη εμβέλεια και ρύθμιση εξαρτώνται από το μέγεθος του διαφράγματος, τη συχνότητα και τον στόχο μέτρησης. Ενδέχεται να είναι κατάλληλες οι μέθοδοι μακρινού πεδίου, συμπαγούς εμβέλειας ή κοντινού πεδίου. RF MISO.δυνατότητες δοκιμής κεραίαςπεριγράψτε τους σχετικούς πόρους μέτρησης, αλλά η τελική μέθοδος και ο προϋπολογισμός αβεβαιότητας θα πρέπει να συμφωνηθούν πριν από την έναρξη των δοκιμών αποδοχής.

Υποστήριξη RF MISO για αξιολόγηση κεραίας συστοιχίας

Η RF MISO είναι ένας κατασκευαστής κεραιών RF και μικροκυμάτων που υποστηρίζει την έρευνα, τη μέτρηση και την ολοκλήρωση συστημάτων για κεραίες. Η RF MISO δεν παρουσιάζει ένα πλήρες ραντάρ PESA ως τυπικό προϊόν κεραίας. Οι σχετικές συζητήσεις μηχανικής ξεκινούν με το άνοιγμα της κεραίας, την τροφοδοσία και τις απαιτήσεις διεπαφής που μπορούν να επαληθευτούν σε σχέση με μια καθορισμένη ζώνη συχνοτήτων, πόλωση, κέρδος, πλάτος δέσμης και μηχανικό φάκελο.

Οι μηχανικοί μπορούν να εξετάσουν το RF MISOπροϊόντα κεραίας συστοιχίαςκαιεπίπεδες κεραίεςως σημεία εκκίνησης για συζητήσεις σχετικά με τα εξαρτήματα και το διάφραγμα. Τα διαθέσιμα τυποποιημένα προϊόντα δεν αποτελούν αυτόματα ένα ραντάρ PESA και η καταλληλότητά τους πρέπει να επιβεβαιωθεί σε σχέση με την πλήρη αρχιτεκτονική του συστήματος.

Για μια αρχική τεχνική συζήτηση, δώστε τη ζώνη λειτουργίας, το στιγμιαίο εύρος ζώνης, την πόλωση, το απαιτούμενο κέρδος, τον τομέα σάρωσης, τον πλευρικό στόχο, τη μέγιστη και μέση ισχύ, τη διεπαφή RF, το μέγεθος διαφράγματος, τους περιορισμούς τοποθέτησης, τις περιβαλλοντικές συνθήκες και τις προσδοκίες για δοκιμές αποδοχής. Αυτές οι πληροφορίες επιτρέπουν στην ομάδα μηχανικών να προσδιορίσει ποιες κεραίες και επιλογές δοκιμών απαιτούν περαιτέρω αξιολόγηση.

Send the project requirements to info@rf-miso.com or επικοινωνήστε με την RF MISOμέσω της ιστοσελίδας.

Συχνές ερωτήσεις

Τι σημαίνει το PESA

Το PESA σημαίνει παθητική ηλεκτρονικά σαρωμένη διάταξη. Συνήθως χρησιμοποιεί μια συγκριτικά κεντρική αρχιτεκτονική μετάδοσης/λήψης RF, ένα δίκτυο τροφοδοσίας και ελεγχόμενες μετατοπίσεις φάσης για να κατευθύνει τη δέσμη κατά μήκος ενός ανοίγματος κεραίας.

Γιατί ένα PESA ονομάζεται παθητικό εάν μεταδίδει ισχύ;

Το παθητικό περιγράφει την απουσία μιας πλήρους ενεργής μονάδας μετάδοσης και λήψης σε κάθε στοιχείο κεραίας. Το ραντάρ εξακολουθεί να χρησιμοποιεί τροφοδοτούμενο υλικό RF, ελέγχου, βαθμονόμησης και ψύξης.

Μπορεί ένα ραντάρ PESA να εντοπίσει πολλαπλούς στόχους;

Μπορεί, ανάλογα με τον προγραμματισμό δέσμης, τον χρόνο επανάληψης, τον σχεδιασμό κυματομορφής, τα κανάλια δέκτη και την επεξεργασία. Η ετικέτα PESA από μόνη της δεν ορίζει τη χωρητικότητα-στόχο.

Είναι το PESA το ίδιο με μια κεραία φάσης συστοιχίας;

Η PESA είναι μια αρχιτεκτονική RF με φάση συστοιχίας, ενώ η φάση συστοιχίας είναι η ευρύτερη έννοια της κεραίας. Η AESA είναι μια άλλη αρχιτεκτονική RF. Η αναλογική, η υβριδική και η ψηφιακή μορφοποίηση δέσμης περιγράφουν τον τρόπο εφαρμογής της μορφοποίησης δέσμης και αποτελούν μια ξεχωριστή διάσταση ταξινόμησης αντί για ισοδύναμες εναλλακτικές λύσεις προς την PESA ή την AESA.

Ποια δεδομένα πρέπει να ελέγχονται στη μέγιστη γωνία σάρωσης

Ελέγξτε την απώλεια κέρδους ή σάρωσης, το πλάτος δέσμης, την ακρίβεια στόχευσης, τους πλευρικούς λοβούς, την διασταυρούμενη πόλωση και τη συμπεριφορά της σύνθετης αντίστασης στις απαιτούμενες συχνότητες και την εγκατεστημένη διαμόρφωση.

Πότε μπορεί το PESA να αποτελέσει μια πρακτική επιλογή;

Το PESA μπορεί να είναι πρακτικό όταν απαιτείται ηλεκτρονικό σύστημα διεύθυνσης και μια κεντρική αλυσίδα RF μπορεί να καλύψει τις απαιτήσεις εύρους ζώνης, σάρωσης, ισχύος, αξιοπιστίας, θερμότητας και συντήρησης. Η απόφαση θα πρέπει να ακολουθεί τις μετρήσεις του συστήματος και τους περιορισμούς του κύκλου ζωής.