عند تصميم قواعد رادارات الدفاع الجوي المحمولة على مركبات، أو حواضن الرادار المحمولة جواً، أو رادارات مكافحة الطائرات المسيرة (C-UAS)، يواجه مهندسو الأنظمة مفاضلة عتادية أساسية: كيفية تحقيق إشعاع عالي القدرة لرصد الأهداف بعيدة المدى مع دقة تحليل زاوي عالية دون تجاوز القيود الصارمة للوزن، وعمق الهيكل، واستهلاك الطاقة.
تفرض الهوائيات العاكسة التقليدية القادرة على توليد حزم ضيقة قيوداً كبيرة من حيث الحجم، والقصور الذاتي الميكانيكي، والتآكل المستمر للمحركات. وفي المقابل، فإن زيادة عدد القنوات في المصفوفات النشطة التقليدية غالباً ما يؤدي إلى زيادة سماكة الهيكل وتعقيد شبكات كابلات التردد الراديوي الداخلية.
المواصفات الفنية والدعم الهندسي
هل تحتاج إلى معلمات الأداء الكاملة أو تقارير الاختبار المصنعية أو الدعم المخصص لهذه الفئة؟
يعالج هوائي المصفوفة الطورية النشطة ثنائية الأبعاد ذو 1024 قناة للنطاق X متطلبات التكامل هذه من خلال مصفوفة «الهوائي المدمج في الغلاف» (AiP) عالية التكامل والمكونة من 32×32 عنصراً. وبالعمل عبر نطاق التردد من 9.2 غيغاهرتز إلى 9.8 غيغاهرتز (بخطوات ضبط نموذجية قدرها 30 ميغاهرتز)، يوفر النظام الفرعي قدرة مشعة مكافئة متناحية (EIRP) تبلغ ≥ 92 dBm، وحساسية G/T تبلغ ≥ 6.5 dB/K، وعرض شعاع إرسال بالاتجاه العمودي يبلغ 2.8° ± 0.3°، وذلك ضمن هيكل مدمج بعمق 65 مم ووزن إجمالي لا يتجاوز 14 كغ.
المواصفات الهندسية للنظام
يلخص الجدول التالي المعايير الراديوية، والمسحية، والكهربائية، والميكانيكية للمصفوفة النشطة ذات الـ 1024 قناة:
| فئة المعايير | المعيار الهندسي | المواصفة / المتطلب |
| التردد وطبولوجيا المصفوفة | نطاق تردد التشغيل | 9.2 غيغاهرتز – 9.8 غيغاهرتز (خطوة نموذجية: 30 ميغاهرتز) |
| تكوين المصفوفة | 32 (السمت) × 32 (الارتفاع) = 1024 عنصراً | |
| الاستقطاب | رأسي (يتوفر الاستقطاب الأفقي حسب الطلب) | |
| قدرة EIRP للمنظومة (بالاتجاه العمودي) | ≥ 92 dBm (عبر كافة النطاقات ودرجات الحرارة) | |
| حساسية G/T للمنظومة (بالاتجاه العمودي) | ≥ 6.5 dB/K (عبر كافة النطاقات ودرجات الحرارة) | |
| معامل ضجيج جهاز الاستقبال | < 3.5 dB (عبر كافة النطاقات ودرجات الحرارة) | |
| كسب القناة النشطة في الاستقبال | ≥ 15 dB (قيمة تصميمية مضمونة؛ قابل للتعديل) | |
| قدرة إثارة جهاز الإرسال | 25 ± 2 dBm | |
| توجيه ومخطط الشعاع | نطاق المسح الإلكتروني | السمت ±45° / الارتفاع ±45° |
| تراجع الكسب عند المسح | ≤ 3 dB (ضمن نطاق مسح ±45°) | |
| دقة التوجيه | ≤ 0.15° (ضمن ±20°) / ≤ 0.3° (ضمن ±45°) | |
| عرض شعاع الإرسال بالاتجاه العمودي | 2.8° ± 0.3° (@ التردد المركزي) | |
| عرض شعاع الاستقبال بالاتجاه العمودي | 3.6° ± 0.4° (@ التردد المركزي) | |
| مستوى الفص الجانبي الأول (الاستقبال) | ≤ -22 dB (بالاتجاه العمودي) | |
| عمق النقطة الصفرية لشعاع الفرق | -22 dB (نموذجي، السمت والارتفاع) | |
| سرعة تبديل الشعاع | ≤ 70 ميكروثانية | |
| معايير SWaP-C والبيئة | الأبعاد (الطول × العرض × الارتفاع) | ≤ 600 × 630 × 65 مم |
| وزن المنظومة الإجمالي | ≤ 14 كغ | |
| مصدر التغذية الكهربائية | DC 18V – 36V | |
| أقصى استهلاك للطاقة | ≤ 1000 W (عند دورة تشغيل إرسال 20%) | |
| نطاق درجة حرارة التشغيل | من -40°C إلى +70°C | |
| المعالجة السطحية | طلاء أكسيد موصل (الهيكل) / طبقة أساس بيضاء (الغطاء الإشعاعي) |
مصفوفة AiP ذات الـ 32×32 وأداء تشكيل الحزم الفضائي
تدمج المصفوفة العناصر الإشعاعية، وقنوات الإرسال والاستقبال المتعددة، ومركّب الترددات، وشبكات المقارنة أحادية النبضة ضمن وحدة واحدة منخفضة الارتفاع:
- قدرة إشعاعية عالية (EIRP ≥ 92 dBm): تحدد المصفوفة المكونة من 1024 عنصراً قدرة EIRP بالاتجاه العمودي تبلغ ≥ 92 dBm مع قدرة إثارة دخل للإرسال تبلغ 25 ± 2 dBm.
- دقة الحزم الضيقة: تشكل الشبكة المكونة من 32×32 عنصراً شعاع إرسال بعرض 2.8° ± 0.3° وشعاع استقبال بعرض 3.6° ± 0.4° عند التردد المركزي، مما يحسن دقة التحليل الزاوي للفصل بين الأهداف.
- حساسية الاستقبال: يبلغ كسب القناة النشطة للاستقبال ≥ 15 dB مع معامل ضجيج < 3.5 dB، بينما تبلغ حساسية G/T للنظام بالاتجاه العمودي ≥ 6.5 dB/K. ويصل مستوى الفص الجانبي الأول للاستقبال إلى ≤ -22 dB بالاتجاه العمودي.
التوجيه الإلكتروني والتتبع أحادي النبضة
يتيح الاستغناء عن المحركات الميكانيكية مسحاً حجمياً سريعاً وتتبعاً مستمراً للأهداف:
- مسح ثنائي الأبعاد بزاوية ±45°: يوجه التحكم الإلكتروني في الطور عبر 1024 عنصراً الشعاع عبر زاوية ±45° في السمت والارتفاع مع تراجع في الكسب لا يتجاوز 3 dB ضمن نطاق المسح.
- دقة التوجيه الزاوي: يحقق النظام دقة توجيه زاوي تبلغ ≤ 0.15° ضمن المخروط المركزي ±20° و ≤ 0.3° عبر كامل نطاق المسح البالغ ±45°.
- سرعة تبديل للشعاع تبلغ ≤ 70 ميكروثانية: تدعم وحدة التحكم الداخلية في الشعاع سرعات تبديل تبلغ ≤ 70 ميكروثانية للانتقال السريع بين حالات الشعاع في تطبيقات التتبع الديناميكي.
- مخارج مخصصة للنبضة الأحادية: تخرج إشارات التردد الراديوي عبر موصلات SMA-K مستقلة لقناة المجموع (H)، وفارق السمت (FWC)، وفارق الارتفاع (FYC) بعمق نقطة صفرية نموذجي لشعاع الفرق يبلغ -22 dB.
الواجهات الفيزيائية وتكامل الأنظمة
لتبسيط التكامل مع المنظومات الرادارية المحمولة جواً والمتحركة، يوفر النظام واجهات ميكانيكية ورقمية وكهربائية قياسية:
- توصيلات التردد الراديوي: توفر ثلاثة موصلات SMA-K مسارات مستقلة لإشارات H (إثارة الإرسال/الاستقبال)، و FWC (فارق السمت)، و FYC (فارق الارتفاع).
- التحكم والتيليميتري (J30J-15ZK): يعمل عبر ناقل تسلسلي ببروتوكول RS422 المتزامن (تردد ساعة ≥ 10 MHz) يدعم حزم تحكم بالشعاع بطول 16 بايتاً (تكميم زاوي 0.05°، مصفوفة تحويل 1024 قناة) وحزم تيليميتري بطول 36 بايتاً (16 بايتاً لدرجات الحرارة، 16 بايتاً للتيار، حالة مروحة PWM).
- التغذية الكهربائية الرئيسية (4 موصلات J30J04P040): توزع التيار المستمر عبر اللوحات الداخلية من مصدر DC 18V–36V (الأطراف A/B: +24V, C/D: GND)، باستهلاك طاقة ≤ 1000 W عند دورة تشغيل إرسال 20%.
- الإدارة الحرارية: يوفر موصل PHB 2.0 المخصص تحكماً بتقنية PWM لما يصل إلى 4 مجموعات مراوح لدعم الإدارة الحرارية ضمن نطاق التشغيل المحدد من -40°C إلى +70°C.
مجالات الاستخدام الرئيسية
يدمج مهندسو الأنظمة هوائيات المصفوفة الطورية النشطة من هذه الفئة في مهام المراقبة والدفاع المتقدمة:
- منظومات الدفاع الجوي المتحركة ورادارات C-UAS: البحث ثنائي الأبعاد والتتبع الزاوي للأهداف الجوية الديناميكية من المنصات المتحركة باستخدام حزم إشعاعية ضيقة.
- حواضن الرادار التكتيكية المحمولة جواً: حمولات البحث وتتبع الأسطح للطائرات المسيرة والمأهولة التي تتطلب عمق تركيب أقل من 65 مم ووزناً إجمالياً دون 14 كغ.
- مراقبة الحدود والمنشآت الساحلية: مراقبة قطاعية ثنائية الأبعاد مستمرة مع قياس الأخطاء الزاوية المتزامن عبر ثلاث قنوات أحادية النبضة.
- شبكات رادارات التحكم في النيران: إعادة توجيه سريعة للشعاع وإشعاع عالي القدرة لتتبع الأهداف ضمن منظومات إدارة النيران.
التقييم الفني ودعم التكامل الهندسي
عند تقييم مدى توافق أنظمة هوائيات المصفوفات الطورية مع منصات الرادار المستهدفة، يمكن لفرق الهندسة طلب الوثائق الفنية وخيارات التكوين:
- وثائق التحكم في الواجهات (ICD): تفاصيل أطراف موصل J30J-15ZK، ومخططات توصيل كابلات الطاقة، وهياكل التحقق من صحة حزم البيانات التسلسلية.
- نماذج التصميم ثلاثية الأبعاد (STEP): الأبعاد الدقيقة للتركيب، وموقع مركز الثقل، ومسافات التهوية المخصصة للتركيب داخل الحواضن أو على الصواري.
- خيارات التخصيص: استفسارات حول خيارات الاستقطاب الأفقي وخطوات ضبط التردد المخصصة.
الأسئلة الشائعة (FAQ)
س1: ما هي المواصفات الأساسية للقدرة الراديوية وإشارة الإثارة لهذه المصفوفة ذات الـ 1024 قناة؟
تدمج بنية 32×32 AiP ما مجموعه 1024 قناة إرسال واستقبال نشطة ضمن فتحة مستوية. يحدد النظام قدرة إثارة دخل للإرسال تبلغ 25 ± 2 dBm وقدرة EIRP بالاتجاه العمودي تبلغ ≥ 92 dBm، مما يوفر خرج التردد الراديوي المطلوب للرادار.
س2: ما هي الموصلات الفيزيائية المستخدمة لإشارات التردد الراديوي والتحكم في الشعاع؟
تستخدم توصيلات التردد الراديوي ثلاثة منافذ SMA-K مخصصة لقنوات H و FWC و FYC. ويعمل التحكم الرقمي والتيليميتري عبر موصل J30J-15ZK ببروتوكول RS422 المتزامن (تردد ≥ 10 MHz)، بينما تُزود الطاقة عبر أربعة موصلات J30J04P040.
س3: ما هي سرعة تبديل الشعاع ودقة التوجيه عبر نطاق المسح؟
تحقق المصفوفة سرعة تبديل للشعاع تبلغ ≤ 70 ميكروثانية. وتبلغ دقة التوجيه الإلكتروني ≤ 0.15° ضمن المخروط المركزي ±20° و ≤ 0.3° عبر كامل نطاق المسح البالغ ±45°.