في أنظمة التتبع الراداري والاتصالات الموجهة عالية السعة التي تتطلب توجيهاً سريعاً للشعاع عبر قطاعات زاوية واسعة، يتيح التوجيه الإلكتروني النشط ثنائي الأبعاد الاستغناء عن حوامل التوجيه الميكانيكية بالاعتماد على التحكم في الطور المستوي. ومن خلال بنائه على شبكة مستوية متكاملة العناصر في نطاق التردد من 15 إلى 17 جيجاهرتز، يدمج هوائي مصفوفة طورية ثنائية الأبعاد بـ 1024 قناة في نطاق Ku ما يصل إلى 1024 قناة نشطة، وهيكل الهوائي، ووحدات الإرسال والاستقبال (TR modules)، ومقسم قدرة داخلي، والشبكة التفاضلية داخل هيكل ميكانيكي موحد بأبعاد تبلغ 420 مم × 400 مم × 129 مم وبكتلة إجمالية تبلغ ≤17 كجم، مع تسجيل قدرة إشعاعية متناحية مكافئة (EIRP) قياسية للمنظومة تبلغ ≥91 ديسيبل ميلي واط عند درجة حرارة الغرفة.
تكوين الفتحة: بنية المصفوفة الكاملة بـ 1024 عنصراً
يعتمد الطرف الأمامي النشط المكون من 1024 قناة هندسة مستوية لتنفيذ التوجيه الإلكتروني ثنائي الأبعاد عبر الفتحة الكاملة 32 × 32:
المواصفات الفنية والدعم الهندسي
هل تحتاج إلى معلمات الأداء الكاملة أو تقارير الاختبار المصنعية أو الدعم المخصص لهذه الفئة؟
- تخطيط إحداثيات الفتحة: صُمم السطح الإشعاعي بناءً على شبكة إحداثيات كاملة تضم Nx = 32 في السمت و Ny = 32 في زاوية الارتفاع، مما يشكل فتحة نشطة كاملة بأبعاد 32 × 32 تحتوي على 1024 عنصراً إشعاعياً بالضبط.
- تجميع المنظومة الفرعية المتكاملة: تدمج الحاوية الميكانيكية كلاً من مصفوفة الهوائي الكاملة، ووحدات TR، ووحدة مقسم القدرة، والشبكة التفاضلية داخل تجويف معدني موحد.
- مسار إثارة قنوات الإرسال: أثناء الإرسال، تمر إشارات إثارة التردد اللاسلكي عبر مقسم القدرة الداخلي إلى وحدات TR الفردية للتضخيم وضبط الطور قبل تشكيل الحزم الفراغية الموجهة.
- تكوين الاستقطاب: يمثل الاستقطاب الرأسي التكوين المرجعي النموذجي للفتحة الإشعاعية.
توجيه إلكتروني متماثل ثنائي المحور للشعاع في السمت وزاوية الارتفاع
توفر البنية المستوية النشطة تغطية مسح متطابقة عبر كلا محوري التوجيه المتعامدين:
- المسح الإلكتروني في السمت: توفر المصفوفة توجيهاً إلكترونياً للشعاع عبر قطاع زاوي يبلغ ±45 درجة في السمت.
- المسح الإلكتروني في زاوية الارتفاع: تدعم المصفوفة توجيهاً إلكترونياً للشعاع عبر قطاع زاوي يبلغ ±45 درجة في زاوية الارتفاع، بما يتطابق مع نطاق المسح لمستوى السمت.
- دقة توجيه الشعاع: حُدد خطأ توجيه الشعاع بمقدار ≤0.2 درجة (قيمة نموذجية) ضمن نطاق المسح المقرر البالغ ±45 درجة.
مسار إشارة الإرسال: توزيع إشارة دخل التردد اللاسلكي على 1024 قناة، والتضخيم القنواتي، و EIRP المنظومة
تتولى بنية جهاز الإرسال توزيع وتضخيم إشارة الدخل الخارجية عبر نطاق تردد التشغيل من 15 إلى 17 جيجاهرتز:
- مستوى إثارة دخل التردد اللاسلكي: يقبل الطرف الأمامي مستوى إثارة دخل اسمياً محدداً بمقدار 22 ديسيبل ميلي واط ± 1.5 ديسيبل ميلي واط.
- توزيع القدرة عبر القنوات: يوزع مقسم القدرة الداخلي إشارة دخل التردد اللاسلكي نحو وحدات TR الفردية، حيث تجري موازنة الطور والسعة على مستوى كل قناة.
- قدرة الخرج لكل قناة وللمصفوفة بالكامل: توفر القنوات النشطة الفردية قدرة خرج ذروية تبلغ ≥27 ديسيبل ميلي واط. وعبر كامل الفتحة النشطة المكونة من 1024 عنصراً، تبلغ القدرة الذروية المجمعة للمصفوفة بالكامل ≥57 ديسيبل ميلي واط عبر نطاق التشغيل.
- كسب خرج الهوائي و EIRP المنظومة: يبلغ كسب خرج الهوائي ≥33 ديسيبل. وتبلغ قيمة EIRP القياسية للمنظومة ≥91 ديسيبل ميلي واط عند درجة حرارة الغرفة تحت ظروف الاختبارات المعيارية للمصنع.
- دورة التشغيل في الوضع النبضي: تدعم بنية جهاز الإرسال دورة تشغيل إرسال تصل إلى 25% في الوضع النبضي.
الأبعاد الميكانيكية، ومتطلبات القدرة، والواجهات الفيزيائية
تحدد المصفوفة النشطة المكونة من 1024 قناة متطلبات ميكانيكية وكهربائية وحرارية محددة للتكامل مع المنصة:
- الأبعاد الميكانيكية والكتلة: تبلغ أبعاد الوحدة 420 مم × 400 مم × 129 مم (بما في ذلك المكونات الهيكلية للمقصورة الخلفية) بكتلة إجمالية تبلغ ≤17 كجم (دون احتساب المكونات الخارجية متغيرة التردد وأنظمة معالجة الإشارات).
- متطلبات التغذية بالتيار المستمر: تعمل الدوائر الإلكترونية الداخلية ضمن نطاق جهد يتراوح بين 18 و 36 فولت تيار مستمر، يُغذى عبر موصل تيار عالٍ مخصص ذي 4 أطراف من طراز J30J. وحُدد إجمالي استهلاك طاقة التيار المستمر بمقدار ≤1300 واط عند دورة تشغيل إرسال تبلغ 25%.
- واجهات التردد اللاسلكي والتحكم: تستخدم واجهة التردد اللاسلكي موصلات SSMP-J (بما في ذلك منافذ الفرق المخصصة للسمت وزاوية الارتفاع). وتُمرر أوامر التحكم وتوجيه الشعاع عبر موصل مخصص من طراز J30J_15TJL.
- المحددات البيئية: يتراوح نطاق درجات حرارة التشغيل بين -40 و +70 درجة مئوية، ونطاق درجات حرارة التخزين بين -50 و +70 درجة مئوية.
- المعالجة السطحية: يتميز التجويف المعدني بمعالجة أكسيد موصلة ملونة، بينما طُلي السطح الخارجي للهوائي بطبقة أساس بيضاء.
الأسئلة الشائعة (بنية المصفوفة ثنائية الأبعاد ومسار الإرسال)
س: كيف تختلف الفتحة الكاملة 32 × 32 المكونة من 1024 قناة عن أشكال المصفوفات مبتورة الزوايا؟
ج: بخلاف التكوينات مبتورة الزوايا التي تُحذف فيها المصفوفات الفرعية الطرفية لتشكيل محيط مثمن، يشغل هذا الهوائي شبكة الإحداثيات الكاملة 32 × 32 بالكامل. ويسهم الاحتفاظ بجميع العناصر الإشعاعية النشطة البالغ عددها 1024 في الاستفادة من كامل مساحة الفتحة 32 × 32. وتبلغ القدرة الذروية للمصفوفة بالكامل ≥57 ديسيبل ميلي واط، مع توفير توجيه إلكتروني متماثل للشعاع بمقدار ±45 درجة في السمت و ±45 درجة في زاوية الارتفاع مع خطأ توجيه نموذجي يبلغ ≤0.2 درجة.
س: كيف يؤثر توزيع إشارة الدخل على 1024 قناة على قدرة الخرج للمصفوفة بالكامل؟
ج: يستقبل الهوائي إشارة إثارة دخل بمقدار 22 ديسيبل ميلي واط ± 1.5 ديسيبل ميلي واط، ويتم توزيعها داخلياً داخل هيكل الهوائي عبر 1024 قناة. ومع توفير كل وحدة TR قدرة ذروية تبلغ ≥27 ديسيبل ميلي واط، تبلغ القدرة الذروية المجمعة للمصفوفة بالكامل ≥57 ديسيبل ميلي واط في نطاق التردد من 15 إلى 17 جيجاهرتز. ويبلغ كسب خرج الهوائي ≥33 ديسيبل. وتبلغ قيمة EIRP القياسية للمنظومة ≥91 ديسيبل ميلي واط عند درجة حرارة الغرفة تحت ظروف الفحص المعيارية في المصنع.
س: ما هي المكونات التي تشملها كتلة التجميع المقررة بـ ≤17 كجم وما الذي يستثنيه هذا الرقم؟
ج: تشمل مواصفة الكتلة البالغة ≤17 كجم هيكل الهوائي المدمج، ووحدات TR، ومقسم القدرة، والشبكة التفاضلية، والمكونات الميكانيكية للمقصورة الخلفية. بينما تستثني الإلكترونيات الخارجية للمنصة، وبخاصة المكونات ذات التردد المتغير، ومركبات التردد، وأنظمة معالجة الإشارات الرقمية الفرعية.