في أنظمة التتبع الراداري والاتصالات التي تتطلب إعادة توجيه سريعة للشعاع في مستويين، يقلل التحكم الإلكتروني ثنائي الأبعاد في الشعاع من الاعتماد على إعادة التموضع الميكانيكي بالاعتماد على التحكم في الطور المستوي. يعتمد هوائي مصفوفة طورية ثنائية الأبعاد بـ 256 قناة في نطاق Ku على بنية مسح نشطة ثنائية الأبعاد عبر نطاق التردد من 15 إلى 17 جيجاهرتز. يدمج الهوائي قنوات T/R، ووحدة AIP (Antenna-in-Package)، ومقسم قدرة تردد لاسلكي داخلي لتوفير تحكم في الشعاع على محورين وقدرة مشعة مكافئة متناحية (EIRP) قياسية للنظام لا تقل عن 79 ديسيبل ميلي واط في ظروف التشغيل العادية عند درجة حرارة الغرفة، داخل هيكل مدمج بكتلة لا تتجاوز 3 كجم.
طوبولوجيا فتحة 16 × 16: بنية المسح النشط ثنائي الأبعاد
على عكس مصفوفات 1D التي تجمع بين المسح الإلكتروني لزاوية الارتفاع والفتحة السمتية الثابتة، توفر تجميعة الهوائي هذه تحكماً إلكترونياً نشطاً في الشعاع عبر محوري السمت والارتفاع معاً:
المواصفات الفنية والدعم الهندسي
هل تحتاج إلى معلمات الأداء الكاملة أو تقارير الاختبار المصنعية أو الدعم المخصص لهذه الفئة؟
- تكوين شبكة الفتحة: تتضمن الفتحة الإشعاعية المستوية 256 عنصراً إشعاعياً، مرتبة في مصفوفة متماثلة تبلغ Nx = 16 في السمت و Ny = 16 في زاوية الارتفاع.
- الوحدات المادية المدمجة: يدمج الهيكل كلاً من بنية الهوائي، ووحدة AIP (Antenna-in-Package)، ومقسم قدرة التردد اللاسلكي الداخلي، وشبكة المجموع والفرق داخل هيكل مدمج واحد.
- توزيع التردد اللاسلكي وتعويض القنوات: أثناء الإرسال، توزع المصفوفة إشارة إثارة الدخل بين 256 قناة نشطة، مع تطبيق تعويض الطور والتضخيم على مستوى القنوات لدعم التوجيه الإلكتروني للشعاع في محوري السمت والارتفاع.
- تكوين الاستقطاب: يستخدم التكوين النموذجي للفتحة الإشعاعية الاستقطاب الرأسي؛ ويتوفر الاستقطاب الأفقي كخيار متاح.
التوجيه الإلكتروني ثنائي المحور للشعاع عبر السمت وزاوية الارتفاع
تدعم بنية المصفوفة النشطة ثنائية الأبعاد التحكم الإلكتروني في الشعاع عبر الإحداثيين الزاويين:
- المسح الإلكتروني للسمت (±45 درجة): توفر المصفوفة مسحاً إلكترونياً للسمت في نطاق ±45 درجة.
- المسح الإلكتروني لزاوية الارتفاع (±40 درجة): في زاوية الارتفاع، يتم المسح الإلكتروني في نطاق ±40 درجة.
- دقة توجيه الشعاع: يبلغ خطأ توجيه الشعاع النموذجي المحدد ≤0.2 درجة ضمن نطاق المسح السمتي البالغ ±45 درجة.
مسار إشارة الإرسال: من إثارة الدخل إلى قدرة EIRP للنظام ≥79 ديسيبل ميلي واط
تعمل بنية مسار الإرسال على توزيع وتضخيم إشارة دخل المولد الخارجي عبر نطاق التردد من 15 إلى 17 جيجاهرتز:
- مستوى إثارة الدخل الراديوي: يدعم دخل التردد اللاسلكي مستوى إثارة قدره 20 ديسيبل ميلي واط ± 1 ديسيبل ميلي واط.
- التوزيع والتضخيم الداخلي: يوجه مقسم قدرة التردد اللاسلكي الداخلي إشارة الإثارة إلى مراحل وحدات T/R النشطة، حيث تتم عمليات التضخيم وضبط السعة والطور لكل قناة.
- قدرة خرج القناة والمصفوفة: توفر كل قناة نشطة قدرة خرج ذروية لا تقل عن 27 ديسيبل ميلي واط، في حين تبلغ قدرة الخرج الذروية المحددة للمصفوفة بأكملها ما لا يقل عن 51 ديسيبل ميلي واط في نطاق التردد التشغيلي.
- قدرة EIRP للنظام: عند درجة حرارة الغرفة، توفر تجميعة الهوائي قدرة EIRP للنظام لا تقل عن 79 ديسيبل ميلي واط في ظروف التشغيل العادية.
- التشغيل بنمط النبضات ودورة التشغيل: تدعم دورات تشغيل إرسال تصل إلى 25%، مع تحديد استهلاك طاقة التيار المستمر بـ ≤200 واط عند دورة تشغيل إرسال تبلغ 20%.
التكامل مع المنظومة والمحددات الكهربائية
تمتلك تجميعة الهوائي النشطة بـ 256 قناة خصائص ميكانيكية وحرارية وكهربائية محددة للاندماج ضمن المنظومة:
- الأبعاد وكتلة الهيكل: تبلغ أبعاد الوحدة 220 مم × 310 مم × 54 مم (±0.5 مم) بكتلة إجمالية لا تتعدى 3 كجم، مما يوفر تصميماً ميكانيكياً مدمجاً.
- دخل واستهلاك طاقة التيار المستمر: يعمل النظام الفرعي بجهد دخل تيار مستمر يتراوح بين 18 و 36 فولت عبر موصل طاقة مخصص J30J_04P04P000C00000، مستهلكاً ≤200 واط عند دورة تشغيل 20%.
- واجهات التردد اللاسلكي والتحكم: يوفر موصل SMA-J واجهة التردد اللاسلكي لإشارة إثارة الدخل وإشارة خرج التردد اللاسلكي في نطاق Ku، بينما يعمل موصل J30J_15ZK كواجهة للتحكم.
- نطاقات درجات الحرارة: صُمم المنتج ليعمل في نطاق درجات حرارة تشغيلية من -40 إلى +70 درجة مئوية، ونطاق درجات حرارة تخزين من -50 إلى +70 درجة مئوية.
- المعالجة السطحية للهيكل: تتميز الحجرة المعدنية بطلاء أكسيد موصل ملون، في حين تمت حماية السطح الخارجي للهوائي بطبقة أساس بيضاء.
الأسئلة المتداولة (بنية المصفوفة ثنائية الأبعاد ومسار الإرسال)
س: ما الفرق بين بنية المسح ثنائي الأبعاد بـ 256 قناة وهوائيات المصفوفات الطورية أحادية البعد (1D)؟
ج: في هوائيات المصفوفات الطورية أحادية البعد، يتم التحكم الإلكتروني في الشعاع وفق إحداثي واحد فقط، بينما يظل المحور المتعامد ثابتاً دون مسح. في المقابل، تستخدم هذه المصفوفة المكونة من 256 قناة فتحة مستوية 16 × 16 تضم 256 عنصراً إشعاعياً، مما يتيح التحكم الإلكتروني في الشعاع في محوري السمت (±45 درجة) وزاوية الارتفاع (±40 درجة).
س: ما هي العلاقة بين مستوى إثارة الدخل (20 ديسيبل ميلي واط ± 1 ديسيبل ميلي واط) والقدرة الذروية للمصفوفة؟
ج: يمثل مستوى 20 ديسيبل ميلي واط ± 1 ديسيبل ميلي واط شرط إثارة الدخل الراديوي المحدد عند مدخل تجميعة الهوائي. وداخلياً، يتم توزيع هذه الإشارة وتضخيمها عبر القنوات النشطة؛ لتبلغ القدرة الذروية المحددة لكامل المصفوفة ما لا يقل عن 51 ديسيبل ميلي واط، مع قدرة خرج لا تقل عن 27 ديسيبل ميلي واط لكل قناة منفردة.
س: ما هي المتطلبات الحرارية الواجب مراعاتها عند زيادة دورة تشغيل الإرسال؟
ج: يبلغ استهلاك القدرة المحدد للمنظومة ≤200 واط عند دورة تشغيل إرسال 20%، وتدعم دورات تشغيل تصل إلى 25%. يجب على مهندسي تكامل الأنظمة توفير تدابير ملائمة لإدارة الحمل الحراري للحفاظ على التجميعة ضمن نطاق درجات حرارة التشغيل المحددة بين -40 و +70 درجة مئوية.