يتطلب توسيع نطاق مصفوفات المسح الإلكتروني النشطة (AESA) لنطاق X ليتجاوز 1000 قناة موازنة دقيقة بين القيود الهندسية المختلفة. وعادة ما يواجه التصميم التقليدي لرادارات التتبع في نطاق X سماكة مفرطة للهيكل، ومتطلبات حرارية معقدة، وصعوبة في تكامل واجهات العتاد الصلب.
يعالج هوائي AESA ثنائي الأبعاد لنطاق X سعة 1024 قناة هذه التحديات بفضل معمارية “الهوائي داخل الغلاف” (Antenna-in-Package, AiP) المتقدمة. يضم الهوائي مصفوفة نشطة من 32×32 عنصراً إشعاعياً مدمجة داخل هيكل بسماكة 65 ملم فقط وبوزن إجمالي للنظام ≤ 14 كجم، ويولد قدرة مشعة مكافئة متناحية (EIRP) تبلغ ≥ 92 dBm عبر كامل النطاق الترددي التشغيلي من 9.2 غيغاهرتز إلى 9.8 غيغاهرتز. يدمج التجميع شبكة أحادية النبضة للمجموع والفرق، ومتحكم توجيه الشعاع، ومولد الترددات مباشرة داخل الهيكل الموحد.
المواصفات الفنية والدعم الهندسي
هل تحتاج إلى معلمات الأداء الكاملة أو تقارير الاختبار المصنعية أو الدعم المخصص لهذه الفئة؟
يجمع هذا التصميم الموحد كامل الواجهة الأمامية للترددات الراديوية وأجهزة تشكيل الشعاع في لوحة واحدة جاهزة للتشغيل الفوري، مما يسهل تجميع ونشر نظام الرادار بشكل كبير.
1. معمارية النظام: مصفوفة AiP بأبعاد 32×32 والواجهة الأمامية للتردد الراديوي
تتطلب إدارة 1024 قناة إرسال واستقبال نشطة داخل هيكل بأبعاد 600 × 630 × 65 ملم كثافة مكونات عالية وتصميماً حرارياً وكهربائياً المحسن.
تقنية الهوائي داخل الغلاف (AiP)
تعتمد مصفوفات AESA التقليدية سعة 1024 قناة على وحدات إرسال واستقبال منفصلة متصلة عبر كابلات بعناصر إشعاعية مستقلة. وفي المقابل، تستخدم هذه المصفوفة معمارية AiP مدمجة:
- كثافة قدرة EIRP عالية: توليد قدرة EIRP للنظام تبلغ ≥ 92 dBm عبر جميع نطاقات التشغيل ودرجات الحرارة بفضل العمل المنسق لـ 1024 عنصراً إشعاعياً نشطاً.
- معمارية استقبال منخفضة الضوضاء: تدمج كسب قناة نشط يبلغ ≥ 15 dB (قابل للضبط) مع معامل ضوضاء للنظام < 3.5 dB، مما يضمن معامل حساسية المستقبل G/T يبلغ ≥ 6.5 dB/K.
- عمق هيكل مدمج: يدمج مصفوفة أحادية النبضة للمجموع والفرق، ومتحكم تشكيل الشعاع، ومولد ترددات المذبذب المحلي (LO) داخل هيكل موحد بعمق 65 ملم.
مخطط تدفق الإشارة في النظام:
- دخل الإثارة من النظام: يسلم إشارة إثارة الإرسال/الاستقبال (25 ± 2 dBm) إلى واجهة SMA-K في الهوائي.
- هيكل AiP الموحد (بعمق 65 ملم): تتم معالجة إشارات التردد الراديوي عبر مصفوفة نشطة 32×32 مدمجة مع وظائف التحكم بالشعاع وإدارة التردد الداخلية قبل إشعاعها عبر قبة الهوائي الحامية.
- شبكة أحادية النبضة للمجموع والفرق: تعالج الإشارات القادمة لتوليد مخرجات الفرق السمتي (FWC) والفرق الارتفاعي (FYC) عبر منافذ SMA-K مخصصة.
- مزود الطاقة ومتحكم الشعاع: يستقبل أوامر توجيه الشعاع والطاقة عبر واجهة التحكم التزامنية RS422 (المقبس J30J-15ZK) مع التحكم بسرعة المراوح بواسطة تقنية PWM.
من خلال إلغاء التوصيلات المحورية الخارجية بين وحدات الإرسال/الاستقبال ومشكّل الشعاع، يتم تقليل مفاقيد الإرسال الداخلية إلى أدنى حد ممكن.
2. أداء التردد الراديوي ومواصفات التتبع أحادي النبضة
توفر مصفوفة AESA توجيهاً إلكترونياً دقيقاً للشعاع وعمق نقطة انعدام حاد في مخطط الفرق أحادي النبضة، مما يجعلها مثالية لاكتساب الأهداف ورادارات التتبع الدقيق.
نطاق المسح الإلكتروني ودقة التوجيه
تحقق المصفوفة مسحاً إلكترونياً واسع الزاوية عبر محوري السمت والارتفاع:
- نطاق المسح الإلكتروني: السمت ±45° / الارتفاع ±45°.
- انخفاض الكسب مع المسح: ≤ 3 dB عند زوايا المسح القصوى (±45°).
- القدرة المشعة المكافئة المتناحية (EIRP): توليد قيمة تبلغ ≥ 92 dBm، مما يضمن تشغيلاً مستقراً عند مواجهة المفاقيد الجوية.
- دقة توجيه زاوية عالية: تحقق خطأ توجيه زاوي يبلغ ≤ 0.15° داخل مخروط التتبع الرئيسي ±20°، و ≤ 0.3° عبر كامل حجم المسح ±45°.
- تبديل سريع للشعاع: تنفذ إعادة حساب الطور للمصفوفة بالكامل وإعادة توجيه الشعاع في زمن ≤ 70 ميكروثانية، مما يتيح تتبع أهداف متعددة وأنماط رادار متداخلة للبحث والتتبع.
مخطط الشعاع أحادي النبضة للمجموع والفرق
لدعم تتبع الزوايا بدقة عالية، تولد شبكة التغذية الداخلية أشعة المجموع (Σ) والفرق (Δ):
- عرض شعاع الإرسال: 2.8° ± 0.3° عند التردد المركزي.
- عرض شعاع الاستقبال: 3.6° ± 0.4° عند التردد المركزي.
- كبح الفصوص الجانبية: يتم الحفاظ على مستوى الفص الجانبي الأول للاستقبال عند ≤ -22 dB في الاتجاه العمودي.
- عمق نقطة انعدام الفرق: يصل عمق نقطة انعدام القناة التفاضلية إلى -22 dB (قيمة نموذجية) في مستويي السمت والارتفاع، مما يضمن حيوية واستجابة منحنى التمييز الزاوي.
تضمن هذه الخصائص الدقيقة للشعاع قياساً زاوياً مستقراً حتى في بيئات التشويش الإلكتروني الشديد والانعكاسات الخلفية.
3. جدول المواصفات الفنية الشاملة للتردد الراديوي
المعايير الكهربائية والرادارية الرئيسية لهذا النظام سعة 1024 قناة موضحة أدناه:
| المعيار الفني | المواصفات / المتطلبات |
| نطاق تردد التشغيل | 9.2 غيغاهرتز ~ 9.8 غيغاهرتز (خطوة ضبط التردد: 30 ميغاهرتز) |
| معمارية المصفوفة | 32 (سمت) × 32 (ارتفاع) = 1024 عنصراً |
| قطبية الهوائي | عمودي (يتوفر تخصيص للقطبية الأفقیة) |
| قدرة EIRP للنظام (الاسمية) | ≥ 92 dBm (عبر جميع نطاقات التردد ودرجات الحرارة) |
| حساسية G/T (الاسمية) | ≥ 6.5 dB/K (عبر جميع نطاقات التردد ودرجات الحرارة) |
| نطاق المسح الإلكتروني | السمت ±45° / الارتفاع ±45° |
| انخفاض الكسب مع المسح | ≤ 3 dB (ضمن نطاق مسح ±45°) |
| دقة التوجيه | ≤ 0.3° (مسح ±45°) / ≤ 0.15° (مسح ±20°) |
| عرض شعاع الإرسال العمودي | 2.8° ± 0.3° (عند التردد المركزي) |
| عرض شعاع الاستقبال العمودي | 3.6° ± 0.4° (عند التردد المركزي) |
| عمق نقطة انعدام شعاع الفرق | -22 dB (قيمة نموذجية، السمت والارتفاع) |
| مستوى الفص الجانبي الأول للاستقبال | ≤ -22 dB (في الاتجاه العمودي) |
| كسب القناة النشطة للاستقبال | ≥ 15 dB (قابل للضبط) |
| معامل ضوضاء المستقبل | < 3.5 dB (عبر جميع نطاقات التردد ودرجات الحرارة) |
| قدرة إثارة جهاز الإرسال | 25 ± 2 dBm |
| سرعة تبديل الشعاع | ≤ 70 ميكروثانية |
4. المواصفات الميكانيكية والحرارية وإدارة الطاقة
تتطلب إدارة 1024 قناة إرسال واستقبال نشطة تحكماً حرارياً فعالاً وبنية تغذية كهربائية بجهد مستمر واسع النطاق.
معايير SWaP-C والحدود البيئية
- الأبعاد الفيزيائية: ≤ 600 × 630 × 65 ملم (باستثناء الموصلات).
- وزن النظام: ≤ 14 كجم، مما يسهل التركيب على المنصات المتحركة، والصواري البحرية، وحواضن الطيران الجوية.
- دخل التغذية الكهربائية: نطاق جهد مستمر واسع من 18 إلى 36 فولت (الجهد الاسمي +24 فولت مستمر).
- أقصى استهلاك للطاقة: ≤ 1000 واط عند دورة تشغيل إرسال 20%.
- نطاق حرارة التشغيل: -40 درجة مئوية إلى +70 درجة مئوية.
- طلاء السطح: طلاء أكسيد موصل للتجاويد الداخلية؛ طلاء أولي واقٍ أبيض لسطح قبة الهوائي الخارجي.
| المعيار | المواصفات |
| الأبعاد (طول × عرض × ارتفاع) | ≤ 600 × 630 × 65 ملم |
| وزن النظام | ≤ 14 كجم |
| دخل التغذية الكهربائية | 18V ~ 36V DC |
| أقصى استهلاك للطاقة | ≤ 1000 W (عند دورة تشغيل إرسال 20%) |
| درجة حرارة التشغيل | -40°C إلى +70°C |
| طلاء السطح | طلاء أكسيد موصل (التجويف) / طلاء أولي أبيض (القبة) |
يتيح الوزن المنخفض للوحة (14 كجم) وعمقها الضيق (65 ملم) للمهندسين تركيب المصفوفة مباشرة على المنصات الدوارة الخفيفة أو الأسطح المستوية للمركبات.
5. واجهات العتاد الصلب وتوزيع الدبابيس
يوفر الهوائي موصلات Micro-D العسكرية من سلسلة J30J وواجهات محورية SMA لضمان أقصى درجات الموثوقية عند التكامل مع معالج الرادار:
مصفوفة الموصلات
- واجهة التردد الراديوي (SMA-K):
- الدبوس H: دخل إثارة الإرسال/الاستقبال (25 ± 2 dBm).
- الدبوس FWC: خرج شعاع الفرق السمتي.
- الدبوس FYC: خرج شعاع الفرق الارتفاعي.
- التحكم والاتصالات (J30J-15ZK):
- خطوط تفاضلية RS422 تزامنية عالية السرعة (RXD±, TXD±, CLK±).
- إشارات التحكم بتبديل الإرسال/الاستقبال في الوقت الفعلي (TRT/TRR±).
- إشارات كشف القفل (LD±) وحالة تشكيل الشعاع (BF±).
- التغذية الرئيسية (J30J04P040 – 4 مجموعات):
- الدبابيس A/B: خط الجهد +24 فولت مستمر.
- الدبابيس C/D: الخط الأرضي للتغذية (GND).
- التحكم بالمراوح (PHB 2.0):
- يدعم حتى 4 مجموعات مراوح خارجية مع تنظيم السرعة بواسطة PWM بناءً على القياسات الحرارية الداخلية.
6. بروتوكول الاتصالات RS422 والقياسات عن بُعد في الوقت الفعلي
للتكامل السلس مع معالجات الرادار، يتميز الهوائي بواجهة تحكم بالشعاع تزامنية شفافة من نوع RS422 تعمل بترددات ساعة ≥ 10 ميغاهرتز.
نظرة عامة على بنية الحزم
- تنسيق رابط البيانات: RS422 تزامني (تردد الساعة ≥ 10 ميغاهرتز، 1 بت بداية + الحمول المباشرة + 1 بت نهاية).
- مسار الأوامر (حزمة 16 بايت): حمولة بحجم (0x10) تحتوي على نوع الرسالة (0x13)، ترميز التردد، التحكم بتبديل الإرسال/الاستقبال، التحكم بالشعاع بدقة 0.05 درجة للسمت والارتفاع، وإعدادات مصفوفة التبديل لـ 1024 قناة.
- حزمة استقبال مراقبة الحالة (المصفوفة ← الإشارة): بنية مراقبة بحجم 36 بايت (0x24) ترجع نوع الرسالة (0x32)، 16 بايت من بيانات درجات الحرارة المحلية للمصفوفة، مصفوفة 16 بايت من قياسات التيار، وحالة سرعة المراوح PWM.
يوفر تدفق القياسات عن بعد هذا واجهة متكاملة للربط المباشر، ويمنح حاسوب التحكم بيانات حية عن الحالة التشغيلية وهوامش الأمان الحراري لجميع أجزاء المصفوفة.
التصنيع المخصص وتطوير النماذج الأولية (OEM/ODM)
هل تتطلب منصات الرادار AESA للتتبع أو مضادات الدرون أو المنصات المحمولة جواً نطاقات تردد فرعية مخصصة بين 8.0 غيغاهرتز و 12.0 غيغاهرتز، أو قطبية أفقیة أو دائرية مزدوجة، أو أبعاد تثبيت ميكانيكية خاصة؟
تواصلوا مع فريقنا الهندسي لطلب وثائق البرتوكولات، ورسومات واجهات التحكم، وتطوير النماذج الأولية المخصصة لـ هوائي AESA ثنائي الأبعاد لنطاق X سعة 1024 قناة مباشرة في صفحة المنتج. كما يمكنك الاطلاع على مصفوفات التتبع أحادية النبضة AESA لنطاق X و وحدات AESA النشطة عالية EIRP.
الأسئلة الشائعة (FAQ)
س1: ما هي الفائدة الرئيسية من دمج الشبكة أحادية النبضة داخل الهيكل بسمك 65 ملم؟
يلغي دمج شبكة المجموع والفرق أحادية النبضة مباشرة داخل هيكل AiP مفاقيد الكابلات المحورية الخارجية، ويحافظ على معامل ضوضاء منخفض للنظام (< 3.5 dB)، ويضمن عمق نقطة انعدام ثابتاً لشعاع الفرق (≤ -22 dB) عبر مختلف درجات الحرارة.
س2: ما هي سرعة تبديل موضع الشعاع لموديول هوائي AESA عبر نطاق المسح ±45 درجة؟
تنفذ المصفوفة إعادة توجيه الشعاع بالكامل في زمن ≤ 70 ميكروثانية بفضل واجهة التحكم التزامنية عالية السرعة RS422 التي تعمل بتردد ساعة ≥ 10 ميغاهرتز.
س3: ما هي قدرة الإثارة المطلوبة من جهاز إرسال النظام؟
يتطلب الهوائي مستوى دخل اسماً يبلغ 25 ± 2 dBm عند منفذ الإثارة SMA-K. تقوم وحدات الإرسال/الاستقبال النشطة الداخلية بتوليد القيمة النهائية لقدرة EIRP للنظام تبلغ ≥ 92 dBm.