في المنصات التي تفرض قيوداً على الحجم والوزن والطاقة والتكلفة (SWaP-C)، يتطلب نشر هوائيات المسح الإلكتروني النشط (AESA) على المركبات المتحركة متوسطة الحجم، الآليات البرية التكتيكية، والطائرات المسيرة (UAVs) تحقيق توازن بين الدقة المكانية ونطاق الكشف مقابل الحدود الصارمة للحمولة المتاحة. ويمكن للوحات الهوائيات ذات الأحجام المفرطة أن تشكل عبئاً على أنظمة الإدارة الحرارية وتتجاوز السعة الاستيعابية للمركبة.
يعالج هوائي AESA ثنائي الأبعاد لنطاق X سعة 256 قناة هذه القيود من خلال معمارية مصفوفة طورية نشطة 16×16 تدمج 256 عنصراً مشعاً في تقنية “الهوائي داخل الغلاف” (AiP). ويعمل الهوائي عبر نطاق التردد من 9.2 غيغاهرتز إلى 9.8 غيغاهرتز، حيث توفر القدرة المشعة المتناحية الفعالة (EIRP) المحددة للنظام مستوى ≥ 80 dBm عبر النطاق التشغيلي الاسمي، مع الحفاظ على عرض شعاع إرسال عمودي يبلغ 5.8° ± 0.3° واستهلاك طاقة أقصى محدد بـ ≤ 235 واط عند دورة تشغيل إرسال 20%. وبوزن يبلغ ≤ 3.5 كجم وعمق هيكل ≤ 60 ملم، يدمج الهوائي التحكم بالطور والسعة لقنوات الإرسال/الاستقبال، وشبكات المجموع والفرق أحادية النبضة، ومولد الترددات، وإلكترونيات التحكم بالشعاع داخل هيكل موحد.
المواصفات الفنية والدعم الهندسي
هل تحتاج إلى معلمات الأداء الكاملة أو تقارير الاختبار المصنعية أو الدعم المخصص لهذه الفئة؟
ومع زمن محدد لتبديل الشعاع يبلغ ≤ 50 ميكروثانية وتحكم رقمي تزامني عبر إشارات تفاضلية لمعيار RS-422، تدعم هذه المعمارية إعادة التوجيه السريع للشعاع لعمليات البحث والتتبع.
1. بنية مصفوفة 16×16 وتحسين الحمولة لمعايير SWaP-C
في تطبيقات المراقبة المتحركة والتتبع التكتيكي الجوي، تؤثر كتلة الهوائي وحجمه واستهلاكه للطاقة بشكل مباشر على حمولة المنصة وزمن تشغيلها الميداني. وتستخدم المصفوفة الطورية النشطة سعة 256 قناة شبكة مستوية منتظمة 16×16 مصممة لتحسين كثافة الكسب مع الحفاظ على أبعاد فيزيائية مدمجة.
تمنح التهيئة سعة 256 قناة الأولوية للحجم المدمج وفق معايير SWaP-C مع توفير عرض الشعاع ونطاق المسح وقدرة EIRP المحددة للتكامل مع الأنظمة.
- وزن الحمولة والأبعاد: بوزن يبلغ ≤ 3.5 كجم وأبعاد تبدأ من ≤ 315 × 315 × 60 ملم، يوفر الهوائي حجماً مدمجاً للتكامل داخل حمولات الطائرات المسيرة، السواري التكتيكية، والأنظمة المثبتة على المركبات، خضوعاً للقيود الميكانيكية والحرارية الخاصة بالمنصة.
- التغذية الكهربائية والحمل الحراري: يساعد استهلاك الطاقة الأقصى المحدد بـ ≤ 235 واط (عند دورة تشغيل إرسال 20%) على تقليل عبء الطاقة والإدارة الحرارية على المنصة المضيفة.
- النطاق التشغيلي: يعمل الهوائي عند جهد دخل تيار مستمر يتراوح بين 18–36 فولت (الاسمي +24 فولت)، وله نطاق درجات حرارة تشغيل محدد من -40 درجة مئوية إلى +70 درجة مئوية.
2. معمارية “الهوائي داخل الغلاف” (AiP) ومخطط تدفق إشارة النظام
تستخدم اللوحة معمارية “الهوائي داخل الغلاف” (AiP) التي تدمج فتحة الهوائي، قنوات الإرسال/الاستقبال النشطة، شبكة التغذية أحادية النبضة، ومجسم الشعاع مباشرة داخل تجويف الهيكل بعمق 60 ملم.
- قدرة EIRP للنظام، الكسب، ومعامل G/T: توفر الفتحة النشطة سعة 256 قناة قدرة EIRP محددة للنظام تبلغ ≥ 80 dBm عبر النطاق التشغيلي الاسمي. وفي مسار الاستقبال، يوفر كسب القناة النشطة ≥ 15 dB (قابل للتعديل) مع رقم ضوضاء للمستقبل أقل من 3.5 dB، مما يحقق معامل جودة G/T محدد للنظام بـ ≥ 0.5 dB/K.
- هيكل موحد: تقع مصفوفة المجموع والفرق أحادية النبضة، مولد الترددات، توزيع الطاقة، ومتحكم الشعاع داخل التجويف المغطى بطبقة أكسيد موصلة. ويقلل هذا من الحاجة إلى وصلات تردد راديوي خارجية بين التجميعات الرئيسية.
مخطط تدفق الإشارة:
- دخل الإثارة المحدد للإرسال/الاستقبال: تم تحديد الهوائي ليستقبل دخل إثارة أحادي القناة بمستوى ≥ 27 dBm عبر منفذ SMA-K الرئيسي (المنفذ H).
- لوحة AiP الموحدة (عمق 60 ملم): توفر المصفوفة النشطة 16×16 تحكماً بالطور والسعة لكل قناة لتركيبي الشعاع عبر الفتحة.
- شبكة المجموع والفرق أحادية النبضة: تعالج خطوط التغذية المدمجة الإشارات المقبولة لتوليد مخرجات فرق السمت (FWC) وفرق الارتفاع (FYC) مباشرة عند منافذ SMA-K المخصصة.
- التحكم الرقمي وواجهة الطاقة: تمر أوامر التحكم عبر موصل J30J-15ZK، بينما يتم توفير طاقة التيار المستمر عبر موصل J30J04P04P المخصص.
3. أداء توجيه الشعاع والتتبع أحادي النبضة
يغطي المسح الإلكتروني نطاق ±45° في السمت و ±45° في الارتفاع، مع عمق نقطة انعدام نموذجي لشعاع الفرق يبلغ -22 dB في كلا المستويين.
مرونة التوجيه ودقة الإشارة
- نطاق المسح الإلكتروني: السمت ±45° / الارتفاع ±45°.
- انخفاض كسب المسح: ≤ 3 dB عبر نطاق المسح المحدد ±45°.
- خطأ التوجيه الزاوي: ≤ 0.15° ضمن توجيه ±20° و ≤ 0.3° عبر كامل نطاق المسح ±45°.
- زمن تبديل الشعاع: محدد بـ ≤ 50 ميكروثانية.
يدعم زمن تبديل الشعاع المحدد بـ ≤ 50 ميكروثانية إعادة التوجيه السريع للشعاع بين أنماط البحث والتتبع وأنماط التشغيل المتداخلة الأخرى.
خصائص القناة أحادية النبضة للمجموع والفرق
تولد شبكة التغذية الداخلية أشعة المجموع والفرق المتعامدة لتزويد مستقبل الرادار بإشارات تمييز الخطأ الزاوي:
- عرض شعاع الإرسال: 5.8° ± 0.3° عند التردد المركزي (السمت والارتفاع).
- عرض شعاع الاستقبال: 6.8° ± 0.4° عند التردد المركزي (السمت والارتفاع).
- مستوى الفص الجانبي الأول للاستقبال: < -22 dB في الاتجاه العمودي.
- عمق نقطة انعدام شعاع الفرق: -22 dB (نموذجي، السمت والارتفاع).
4. المواصفات الكهربائية والراديوية
يلخص الجدول التالي المعايير الراديوية والكهربائية الرئيسية المخصصة للتقييم الفني لـ مصفوفات التتبع أحادية النبضة AESA لنطاق X:
| المعيار الفني | المواصفات / المتطلبات |
| نطاق تردد التشغيل | 9.2–9.8 غيغاهرتز (خطوات ضبط التردد: 30 ميغاهرتز) |
| بنية المصفوفة | 256 عنصراً (مصفوفة 16×16) |
| الاستقطاب | رأسي (يتوفر الاستقطاب الأفقي عند الطلب) |
| قدرة EIRP للنظام (بالاتجاه العمودي) | ≥ 80 dBm |
| معامل الجودة G/T للنظام | ≥ 0.5 dB/K |
| نطاق المسح الإلكتروني | السمت ±45° / الارتفاع ±45° |
| دقة التوجيه | ≤ 0.15° (ضمن ±20°) / ≤ 0.3° (ضمن ±45°) |
| انخفاض كسب المسح | ≤ 3 dB (ضمن نطاق مسح ±45°) |
| عرض شعاع الإرسال العمودي | 5.8° ± 0.3° (عند التردد المركزي) |
| عرض شعاع الاستقبال العمودي | 6.8° ± 0.4° (عند التردد المركزي) |
| عمق نقطة انعدام شعاع الفرق | -22 dB (نموذجي، السمت والارتفاع) |
| مستوى الفص الجانبي الأول (استقبال) | < -22 dB (بالاتجاه العمودي) |
| دخل إثارة الإرسال/الاستقبال | ≥ 27 dBm (دخل أحادي القناة) |
| كسب القناة النشطة للاستقبال | ≥ 15 dB (قابل للتعديل) |
| رقم ضوضاء المستقبل | < 3.5 dB |
| زمن تبديل الشعاع | ≤ 50 ميكروثانية |
5. المواصفات الميكانيكية، التغذية، والواجهات
تم تصميم جميع واجهات التردد الراديوي، الطاقة، التحكم، والقياس عن بعد لتلائم الاستخدام الميداني، وهي تقع على اللوحة الخلفية للهيكل.
| المعيار | المواصفات / المتطلبات |
| الأبعاد (طول × عرض × ارتفاع) | ≤ 315 × 315 × 60 ملم (باستثناء الموصلات) |
| وزن النظام | ≤ 3.5 كجم |
| جهد تغذية التيار المستمر | 18–36 فولت (الاسمي +24 فولت) |
| أقصى استهلاك للقدرة | ≤ 235 واط (عند دورة تشغيل إرسال 20%) |
| واجهات التردد الراديوي | المنفذ H (دخل إثارة الإرسال/الاستقبال المخصص)؛ المنفذ FWC (مخرج فرق السمت)؛ المنفذ FYC (مخرج فرق الارتفاع) |
| موصل التغذية | J30J04P04P (الدبابيس A/B: +24 فولت، الدبابيس C/D: الأرضي GND) |
| موصل التحكم | J30J-15ZK (بروتوكول RS-422 التزامني) |
| درجة حرارة التشغيل | -40 درجة مئوية إلى +70 درجة مئوية |
| معالجة السطح | طلاء أكسيد موصل (التجويف) / طلاء أولي أبيض (القبة) |
6. التحكم ببروتوكول RS-422 التزامني والقياس عن بعد
يستخدم التحكم الرقمي بالشعاع واجهة تسلسلية تزامنية عبر خطوط تفاضلية لمعيار RS-422 مع ساعة خارجية بتردد ≥ 10 ميغاهرتز، مما يضمن توقيتاً حتمياً للأوامر.
- صيغة وصلة البيانات: بروتوكول RS-422 التزامني بساعة تردد ≥ 10 ميغاهرتز.
- حزمة إرسال التحكم بالشعاع (الحاسوب ← الهوائي): حمولة بحجم 16 بايت (
0x10) تحمل نوع الرسالة (0x13)، ترميز التردد، تحكم تبديل الإرسال/الاستقبال، ترميز زوايا السمت/الارتفاع (خطوة تكميم 0.05°)، وتكوين الشعاع والقنوات. - حزمة استقبال القياس عن بعد (الهوائي ← الحاسوب): حمولة قياس بحجم 36 بايت (
0x24) تحمل نوع الرسالة (0x32)، قراءات حرارة الهوائي، قياسات استهلاك التيار، وحالة مراوح PWM.
7. الخيارات المحتملة للتعديل المخصص OEM/ODM
تعمل اللوحة القياسية عبر النطاق 9.2 غيغاهرتز–9.8 غيغاهرتز باستقطاب رأسي. وللدمج في المنصات المتخصصة، تتضمن خيارات OEM/ODM القابلة للتعديل ما يلي:
- نطاقات التردد التشغيلية الفرعية ومتطلبات عرض النطاق
- خيارات الاستقطاب (يتوفر الاستقطاب الأفقي عند الطلب)
- تعديل نقاط التثبيت الميكانيكية واتجاه الموصلات
- توفيق إطارات بروتوكول توجيه الشعاع أو جسور الواجهات
الأسئلة الشائعة (FAQ)
س1: ما هي الميزة التشغيلية الرئيسية لمعمارية الـ 256 قناة 16×16 بتقنية AiP؟
تدمج مصفوفة 16×16 الـ 256 عنصراً نشطاً في لوحة بوزن ≤ 3.5 كجم وعمق هيكل ≤ 60 ملم. وتوفر قدرة EIRP محددة للنظام بـ ≥ 80 dBm وعرض شعاع إرسال يبلغ 5.8° ± 0.3° مع تحديد أقصى استهلاك للطاقة بـ ≤ 235 واط عند دورة تشغيل 20%، مما يجعلها مناسبة للطائرات المسيرة والمنصات المتحركة ذات القيود على الحمولة.
س2: ما هو نطاق المسح الإلكتروني وسرعة تبديل الشعاع المحددة؟
يوفر الهوائي مسحاً إلكترونياً بمقدار ±45° في مستويي السمت والارتفاع مع انخفاض كسب مسح ≤ 3 dB. ويتم تنفيذ تبديل الشعاع في زمن ≤ 50 ميكروثانية.
س3: ما هي قدرة الإثارة المطلوبة لهوائي 256 قناة؟
يتطلب الهوائي دخل إثارة أحادي القناة للإرسال/الاستقبال بمستوى محدد بـ ≥ 27 dBm عند منفذ SMA-K H. وتوفر معمارية الإرسال الداخلية قدرة EIRP المحددة للنظام.