تعد هندسة مصفوفة نطاق X المكونة من 1024 عنصراً تحدياً كبيراً في التجميع والتصميم الميكانيكي بقدر ما هي تحدٍ في تصميم الترددات الراديوية. إن دمج فتحة الإشعاع، وقنوات الإرسال/الاستقبال النشطة، وشبكة التغذية، وتوزيع الطاقة، ومسار التبريد داخل هيكل بعمق 65 ملم يجعل التوصيلات الخارجية للتردد الراديوي عائقاً على مستوى النظام. الحفاظ على قدرة إشعاعية عالية (EIRP) مع مستوى ضوضاء منخفض في المستقبل ضمن هذا الحجم يتطلب التعايش المباشر لتوزيع التردد الراديوي، وطاقة التيار المستمر، ومسارات التبريد خلف فتحة الإشعاع مباشرة.
يعالج هوائي AESA ثنائي الأبعاد لنطاق X سعة 1024 قناة هذه القيود من خلال دمج مصفوفة AESA بحجم 32 × 32 داخل هيكل موحد بأبعاد 600 × 630 × 65 ملم. ويعمل الهوائي في نطاق التردد من 9.2 غيغاهرتز إلى 9.8 غيغاهرتز، حيث يدمج التحكم الفردي بالطور والسعة لكل قناة، وشبكات المجموع والفرق أحادية النبضة، وتنظيم الطاقة، ومولد ترددات المذبذب المحلي (LO) داخل نفس الهيكل، مما يوفر قدرة EIRP إجمالية للنظام تصل إلى ≥ 92 ديسيبل مللي واط بوزن إجمالي ≤ 14 كجم.
المواصفات الفنية والدعم الهندسي
هل تحتاج إلى معلمات الأداء الكاملة أو تقارير الاختبار المصنعية أو الدعم المخصص لهذه الفئة؟
تقصر هذه المعمارية المدمجة مسار التردد الراديوي بين الفتحة النشطة ومعدات المعالجة الخارجية، مما يقلل من عدد الوصلات عالية التردد المطلوبة عند دمج الأنظمة.
لماذا تتطلب مصفوفات نطاق X سعة 1024 قناة تجميعاً مدمجاً للترددات الراديوية
إن تجميع 1024 قناة نشطة داخل هيكل بأبعاد 600 × 630 × 65 ملم يجعل توزيع الترددات الراديوية، وتغذية التيار المستمر، والإدارة الحرارية مهاماً هندسية مترابطة بشكل وثيق.
يساعد دمج هذه الأنظمة الفرعية خلف وجه الإشعاع مباشرة على تقليل طول خطوط النقل، وتخفيض الوزن الإجمالي للكابلات، وحماية مسارات الطور المترابطة من الانثناء الميكانيكي والتغيرات الحرارية البيئية. ومع ذلك، فإن دمج هذه الوظائف بدقة داخل هيكل بسمك 65 ملم يفرض متطلبات أعلى لتوزيع الحرارة الداخلية وتيار التغذية، مما يتطلب تصميم المسارات الميكانيكية والراديوية كمنظومة واحدة.
معمارية AiP مصفوفة 32 × 32 والواجهة الأمامية للترددات الراديوية
تدمج الفتحة المكونة من 32 × 32 عنصر قنوات الإرسال/الاستقبال النشطة مع سلسلة التكبير في جانب الاستقبال وشبكة التغذية أحادية النبضة الداخلية. يركز هذا التصميم الوظائف الراديوية الأساسية داخل هيكل بعمق 65 ملم مع تقليل التوصيلات الخارجية عالية التردد.
- أداء قدرة EIRP وحساسية المستقبل: يؤدي التنسيق بين 1024 عنصراً نشطاً إلى تحقيق قدرة EIRP للنظام ≥ 92 ديسيبل مللي واط عبر نطاقات التردد والحرارة المحددة. وفي مسار الاستقبال، يوفر الكسب النشط للقناة ≥ 15 ديسيبل (قابل للتعديل) مع مستوى ضوضاء للنظام أقل من 3.5 ديسيبل، ومعامل جودة للنظام G/T محدد بـ ≥ 6.5 ديسيبل/كيلفن.
- الأنظمة الفرعية المدمجة: تقع مصفوفة المجموع والفرق أحادية النبضة، ومتحكم تشكيل الشعاع، ومولد ترددات المذبذب المحلي داخل الهيكل الرئيسي بدلاً من توزيعها على وحدات خارجية.
مخطط تدفق الإشارة:
- دخل المثير: يستقبل إشارة إثارة الإرسال/الاستقبال بمستوى 25 ± 2 ديسيبل مللي واط عبر منفذ SMA-K الرئيسي (المقبض H).
- هيكل AiP الموحد (عمق 65 ملم): تطبق المصفوفة النشطة 32 × 32 التحكم بالطور والسعة لكل قناة قبل وصول الإشارة إلى فتحة الإشعاع.
- شبكة المجموع والفرق أحادية النبضة: تعالج خطوط التغذية المدمجة الإشارات المقبولة لتوليد مخرجات فرق السمت (FWC) وفرق الارتفاع (FYC) مباشرة عند منافذ SMA-K.
- التحكم بتشكيل الشعاع والتغذية: تعالج أوامر التوجيه الرقمية عبر واجهة J30J-15ZK، بينما يتم توفير طاقة التيار المستمر عبر موصلات طاقة مخصصة.
تكمن فائدة التكامل الرئيسية في أن التحكم بالطور/السعة وتشكيل الإشارة أحادية النبضة يتمان داخل نفس التجميع الميكانيكي، بدلاً من الاعتماد على أجهزة توزيع تردد راديوي خارجية منفصلة.
أداء توجيه الشعاع والتتبع أحادي النبضة
يغطي المسح الإلكتروني نطاق ±45 درجة في كل من السمت والارتفاع، مع عمق نقطة انعدام نموذجي لشعاع الفرق يبلغ -22 ديسيبل.
مرونة التوجيه ودقة الإشارة
- نطاق المسح الإلكتروني: ±45° سمت / ±45° ارتفاع.
- انخفاض كسب المسح: ≤ 3 ديسيبل عند زوايا المسح القصوى (±45°).
- خطأ التوجيه الزاوي: ≤ 0.15° داخل مخروط التتبع الرئيسي ±20°، و ≤ 0.3° عبر كامل نطاق المسح ±45°.
- سرعة تبديل الشعاع: تكتمل عملية إعادة حساب الطور وإعادة توجيه الشعاع للمصفوفة بالكامل في زمن ≤ 70 ميكروثانية.
في أنماط البحث والتتبع المتداخلة، فإن كل ميكروثانية يتم توفيرها أثناء الانتقال بين الأشعة توفر هامشاً زمنياً أطول لبث التردد الراديوي، واكتشاف الأهداف، وتحديث المسارات.
خصائص القناة أحادية النبضة للمجموع والفرق
من العوامل الهامة ليس فقط عرض الشعاع المستقل، بل كيفية عمل قناتي المجموع (Σ) والفرق (Δ) معاً بالقرب من الاتجاه العمودي للفتحة. توفر قناة المجموع استجابة القدرة الرئيسية، بينما تمد قناتا فرق الارتفاع (FYC) والسمت (FWC) معالج النبضة الأحادية بمعلومات الخطأ الزاوي.
- عرض شعاع الإرسال: 2.8° ± 0.3° عند التردد المركزي.
- عرض شعاع الاستقبال: 3.6° ± 0.4° عند التردد المركزي.
- كبح الفصوص الجانبية: مستوى الفص الجانبي الأول للاستقبال هو ≤ -22 ديسيبل في الاتجاه العمودي.
- عمق نقطة انعدام شعاع الفرق: -22 ديسيبل (نموذجي) في مستويي السمت والارتفاع.
المواصفات الكهربائية والراديوية
يلخص الجدول التالي المعايير الراديوية والكهربائية الرئيسية المخصصة للتقييم الفني لـ مصفوفات التتبع أحادية النبضة AESA لنطاق X:
| المعيار الفني | المواصفات |
| نطاق تردد التشغيل | 9.2–9.8 غيغاهرتز (خطوة ضبط التردد: 30 ميغاهرتز) |
| بنية المصفوفة | 32 (سمت) × 32 (ارتفاع) = 1024 عنصراً |
| نوع الاستقطاب | رأسي (يتوفر خيار الاستقطاب الأفقي حسب الطلب) |
| قدرة EIRP للنظام | ≥ 92 dBm (عبر نطاقات التردد والحرارة المحددة) |
| معامل الجودة G/T | ≥ 6.5 dB/K (عبر نطاقات التردد والحرارة المحددة) |
| نطاق المسح الإلكتروني | السمت ±45° / الارتفاع ±45° |
| انخفاض كسب المسح | ≤ 3 dB (ضمن نطاق مسح ±45°) |
| دقة التوجيه | ≤ 0.3° (مسح ±45°) / ≤ 0.15° (ضمن مخروط ±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 (نموذجي، السمت والارتفاع) |
| كبح الفص الجانبي الأول للاستقبال | ≤ -22 dB (في الاتجاه العمودي) |
| كسب القناة النشطة للاستقبال | ≥ 15 dB (قابل للتعديل) |
| رقم ضوضاء المستقبل | < 3.5 dB (عبر نطاقات التردد والحرارة المحددة) |
| قدرة إثارة جهاز الإرسال | 25 ± 2 dBm |
| سرعة تبديل الشعاع | ≤ 70 ميكروثانية |
المتطلبات الميكانيكية، الحرارية، والتغذية
يتطلب تجميع 1024 قناة نشطة داخل هيكل بعمق 65 ملم توفير مسارات توصيل حراري فعالة إلى هيكل الغلاف الخارجي. يعمل الهوائي عند جهد تيار مستمر يتراوح بين 18–36 فولت (الاسمي +24 فولت)، وتصل القدرة المستهلكة إلى 1000 واط عند دورة تشغيل إرسال 20% وفي بيئات تشغيل تتراوح حرارتها بين -40 درجة مئوية و +70 درجة مئوية.
بأبعاد 600 × 630 × 65 ملم ووزن ≤ 14 كجم، يعد الهوائي مناسباً للمنصات التي تفرض قيوداً على عمق الهوائي وكتلته.
| المعيار | المواصفات |
| الأبعاد (طول × عرض × ارتفاع) | ≤ 600 × 630 × 65 ملم (باستثناء الموصلات) |
| وزن النظام | ≤ 14 كجم |
| جهد تغذية التيار المستمر | 18–36 فولت (الاسمي +24 فولت) |
| أقصى استهلاك للقدرة | ≤ 1000 واط (عند دورة تشغيل إرسال 20%) |
| درجة حرارة التشغيل | -40 درجة مئوية إلى +70 درجة مئوية |
| معالجة السطح | طلاء أكسيد موصل (التجويف) / طلاء أولي أبيض (القبة) |
واجهات هوائي AESA: التوصيلات الراديوية، التحكم، والطاقة
تمر خطوط التردد الراديوي والتحكم والتغذية عبر موصلات Micro-D من نوع J30J وموصلات SMA. وتتوفر التفاصيل الكاملة لتوزيع الدبابيس في وثيقة التحكم في الواجهات (ICD).
- منافذ التردد الراديوي (SMA-K): يستقبل المنفذ H إشارة إثارة الإرسال/الاستقبال بمستوى 25 ± 2 dBm. وتوفر المنافذ FWC و FYC مخرجات فرق السمت والارتفاع.
- التحكم والاتصالات (J30J-15ZK): يحمل خطوط تفاضلية تزامنية لمعيار RS-422 (تتضمن RXD±, TXD±, CLK±)، وخطوط المزامنة اللحظية للإرسال/الاستقبال (TRT/TRR±)، وإشارة كشف القفل (LD±)، وحالة تشكيل الشعاع (BF±).
- الموصل الرئيسي للتغذية (J30J04P040 – 4 مجموعات): توفر الدبابيس A و B طاقة +24 فولت تيار مستمر، بينما توفر الدبابيس C و D الأرضي المشترك (GND).
- منفذ إدارة التبريد (PHB 2.0): يتحكم بما يصل إلى 4 مجموعات مراوح خارجية مع تنظيم السرعة ببروتوكول PWM بناءً على بيانات القياسات الحرارية الداخلية.
التحكم ببروتوكول RS-422 والقياس المباشر عن بُعد
يستخدم التحكم الرقمي بالشعاع واجهة تحكم تسلسلية تزامنية تعمل عبر خطوط تفاضلية لمعيار RS-422 مع ساعة خارجية (CLK± ≥ 10 ميغاهرتز). توفر الواجهة التزامنية توقيتاً حتمياً لأوامر الشعاع لأنظمة التحكم بالرادار التي تتطلب زمناً ثابتاً للاستجابة بدلاً من الاعتماد على بروتوكولات تسلسلية غير تزامنية.
- الواجهة الفيزيائية: إشارات تفاضلية لمعيار RS-422 مع ساعة خارجية (CLK± ≥ 10 ميغاهرتز).
- حزمة إرسال التحكم (الحاسوب ← الهوائي): حمولة أصلية بحجم 16 بايت (0x10) تحمل نوع الرسالة (0x13)، ترميز التردد، ضبط توقيت الإرسال/الاستقبال، زوايا توجيه السمت/الارتفاع (خطوة تكميم 0.05°)، وحالات مصفوفة المفاتيح.
- حزمة استقبال المراقبة (الهوائي ← الحاسوب): حمولة قياس عن بُعد بحجم 36 بايت (0x24) تحمل نوع الرسالة (0x32)، خريطة حرارية للمصفوفات الفرعية بحجم 16 بايت، خريطة استهلاك التيار بحجم 16 بايت، واستجابة المراوح PWM.
خيارات التعديل المخصص للتردد، الاستقطاب، والواجهات (OEM/ODM)
يغطي الهوائي القياسي نطاق 9.2–9.8 غيغاهرتز باستقطاب رأسي، إلا أن متطلبات دمج المنصات تتفاوت باستمرار. الفائدة الرئيسية لمصممي الأنظمة لا تكمن فقط في عدد القنوات 1024، بل في الجمع بين الكثافة العالية للفتحة، ومعالجة النبضة الأحادية المدمجة، والعمق الميكانيكي القليل، والواجهات الرقمية المحددة. يمكن لفريقنا الهندسي تقييم إمكانية تطوير نطاقات فرعية للتردد (من 8.0 غيغاهرتز إلى 12.0 غيغاهرتز)، واستقطابات بديلة، وتعديل خيارات التثبيت الميكانيكي وبروتوكولات التحكم بناءً على قيود المنصة المستهدفة.
تقييم إمكانية دمج وحدات AESA النشطة عالية EIRP أو هوائي AESA ثنائي الأبعاد لنطاق X سعة 1024 قناة، يرجى إعداد وتزويدنا بالمعايير التالية الخاصة بلمنصة:
- نطاق تردد التشغيل المطلوب وعرض النطاق
- قطاع المسح الإلكتروني (السمت / الارتفاع)
- نوع الاستقطاب المطلوب (رأسي، أفقي، أو دائري)
- جهد التيار المستمر المتاح وحد الطاقة
- الحجم الميكانيكي المتاح وحدود الكتلة
- الواجهة الرقمية المفضلة (RS-422 تزامني، Ethernet، أو بروتوكولات خاصة)
أرسل هذه البيانات إلى فريقنا الهندسي للحصول على تقييم أولي للتكامل، ووثائق ICD/CAD، ومواصفات البروتوكول.
الأسئلة الشائعة (FAQ)
س1: هل يتطلب الهوائي وجود وحدة خارجية لتشكيل الشعاع؟
يحتوي الهوائي على عتاد داخلي للتحكم بالشعاع يحول أوامر التوجيه بدقة 0.05° إلى حالات طور وتوهين لكل قناة داخل تجميع الهوائي نفسه، مما يقلل من حجم العتاد الخارجي المطلوب لتشكيل الشعاع على مستوى النظام.
س2: كيف يستفيد تتبع الزاوية من دمج شبكة النبضة الأحادية داخل الهوائي؟
يلغي دمج شبكة المجموع والفرق أحادية النبضة خلف المصفوفة النشطة مباشرة الحاجة لكابلات نقل خارجية. يقلل هذا من عدم اتساق الطور الناتج عن انثناء الكابلات أو التغيرات الحرارية، مما يساهم في الحفاظ على عمق نقطة انعدام نموذجي يبلغ -22 ديسيبل.
س3: ما هي البيانات المطلوبة لتقييم إمكانية تصنيع هوائي AESA بمواصفات خاصة؟
يرجى تزويدنا بنطاق التردد الفرعي المطلوب (ضمن 8.0–12.0 غيغاهرتز)، ونوع الاستقطاب، وزاوية المسح الإلكتروني، وجهد تغذية التيار المستمر المتاح، والأبعاد الميكانيكية للتثبيت، وواجهة التحكم الرقمية المفضلة.