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 العمل ضمن نطاق التردد من 15.7 إلى 17 جيجاهرتز، يدمج هوائي مصفوفة طورية ثنائية الأبعاد بـ 768 قناة في نطاق Ku ما يصل إلى 768 قناة نشطة، وهيكل الهوائي، ووحدة AIP (Antenna-in-Package)، ووحدة مقسم قدرة داخلي، وشبكة المجموع والفرق داخل هيكل ميكانيكي موحد بأبعاد تبلغ ≤400 مم × 420 مم × 129 مم وبكتلة إجمالية تبلغ ≤17 كجم، مع تسجيل قدرة إشعاعية متناحية مكافئة (EIRP) قياسية للمنظومة تبلغ ≥88.5 ديسيبل ميلي واط عند درجة حرارة الغرفة.
تكوين الفتحة: بنية مسح بـ 768 عنصراً ذات زوايا مبتورة
تعتمد المصفوفة النشطة المكونة من 768 قناة هندسة مستوية مبتورة الزوايا لتنفيذ التوجيه الإلكتروني ثنائي الأبعاد:
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 أساسية تضم Nx = 32 في السمت و Ny = 32 في زاوية الارتفاع، مع اقتطاع أربع مصفوفات فرعية بمقدار 8 × 8 من الأركان لتشكيل بنية محسنة تضم 768 عنصراً إشعاعياً نشطاً (1024 – 256 = 768).
- توزيع المنظومة الفرعية المتكاملة: تجمع المنظومة الميكانيكية كلاً من هيكل مصفوفة الهوائي، ووحدة AIP، ووحدة مقسم القدرة الداخلي، وشبكة المجموع والفرق داخل تجويف معدني موحد.
- مسار إثارة قنوات الإرسال: أثناء الإرسال، تمر إشارة إثارة التردد اللاسلكي الخارجية عبر شبكة المقسم الداخلي إلى القنوات النشطة 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 ضمن نطاق المسح المقرر البالغ ±45 درجة.
مسار إشارة الإرسال: إثارة الدخل، وتضخيم القدرة، و EIRP المنظومة
تتولى بنية جهاز الإرسال توزيع وتضخيم إشارة الدخل الخارجية عبر نطاق تردد التشغيل من 15.7 إلى 17 جيجاهرتز:
- مستوى إثارة دخل التردد اللاسلكي: يقبل الطرف الأمامي مستوى إثارة دخل محدداً بمقدار ≥20 ± 2 ديسيبل ميلي واط.
- توزيع القدرة والتضخيم: توجه شبكة مقسم القدرة الداخلي إشارة الإثارة نحو مراحل التضخيم النشطة، 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 768 عنصراً، تبلغ القدرة الذروية الإجمالية للمصفوفة بالكامل ≥55 ديسيبل ميلي واط عبر نطاق التشغيل.
- كسب خرج الهوائي و EIRP المنظومة: يوفر الهوائي كسب خرج يبلغ ≥31.5 ديسيبل، بينما تبلغ قيمة EIRP القياسية للمنظومة ≥88.5 ديسيبل ميلي واط عند درجة حرارة الغرفة تحت ظروف الاختبارات المعيارية للمصنع.
- دورة التشغيل في الوضع النبضي: تدعم بنية جهاز الإرسال دورة تشغيل تصل إلى 30% في الوضع النبضي.
الأبعاد الميكانيكية، ومتطلبات القدرة، والواجهات الفيزيائية
تحدد المصفوفة النشطة المكونة من 768 قناة متطلبات ميكانيكية وكهربائية وحرارية واضحة للتكامل مع المنصة:
- الأبعاد الميكانيكية والكتلة: تبلغ أبعاد الوحدة ≤400 مم × 420 مم × 129 مم (بما في ذلك المكونات الهيكلية للمقصورة الخلفية) بكتلة إجمالية تبلغ ≤17 كجم (دون احتساب الأنظمة الفرعية الخارجية لمركب الترددات ومعالج 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 ≤1000 واط عند دورة تشغيل 30%.
- واجهات التردد اللاسلكي والتحكم: تستخدم واجهة التردد اللاسلكي موصلات SSMP-J (بما في ذلك منافذ الفرق 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 بطبقة أكسيد موصلة، بينما طُلي السطح الخارجي للهوائي بطبقة أساس بيضاء.
الأسئلة الشائعة (بنية المصفوفة ثنائية الأبعاد ومسار الإرسال)
س: كيف يتم توزيع عناصر الفتحة المكونة من 768 قناة هندسياً؟
ج: تُشتق الفتحة من شبكة إحداثيات مستوية بأبعاد 32 × 32 بعد إزالة مصفوفة فرعية بأبعاد 8 × 8 من كل ركن من الأركان الأربعة. وتوفر هذه الهندسة المبتورة 768 عنصراً إشعاعياً نشطاً بالضبط، مما يتيح توجيهاً إلكترونياً متماثلاً للشعاع بمقدار ±45 درجة في السمت و ±45 درجة في زاوية الارتفاع مع خطأ توجيه محدد بـ ≤0.2 درجة ضمن نطاق المسح.
س: كيف يتم تحديد مستوى إثارة التردد اللاسلكي وقدرة خرج المصفوفة وقيمة EIRP للمنظومة؟
ج: يستقبل الهوائي إشارة إثارة دخل للتردد اللاسلكي بمقدار ≥20 ± 2 ديسيبل ميلي واط، وتُوزع داخلياً عبر 768 قناة نشطة توفر كل منها قدرة ذروية تبلغ ≥27 ديسيبل ميلي واط. وتبلغ القدرة الذروية المجمعة للمصفوفة بالكامل ≥55 ديسيبل ميلي واط، بينما يبلغ كسب خرج الهوائي ≥31.5 ديسيبل، وقيمة EIRP القياسية للمنظومة ≥88.5 ديسيبل ميلي واط عند درجة حرارة الغرفة تحت ظروف الفحص القياسية للمصنع.
س: ماذا تشمل الكتلة المقررة بـ ≤17 كجم وماذا تستثني؟
ج: تشمل مواصفة الكتلة البالغة ≤17 كجم هيكل الهوائي المدمج، ووحدة AIP، ووحدة مقسم القدرة الداخلي، وشبكة المجموع والفرق، والمكونات الهيكلية للمقصورة الخلفية. بينما تستثني الإلكترونيات الخارجية للمنصة، مثل مركب الترددات وأنظمة معالجة الإشارات.