تتعرض أنظمة الرادار التكتيكي الحديثة التي يتم تركيبها على قواعد التوجيه الجوية، والمركبات البرية الخفيفة، وأبراج المراقبة المدمجة لقيود صارمة تتعلق بالحجم، والوزن، والطاقة، والتكلفة (SWaP-C). ويتطلب توفير مدى كافٍ لاكتساب الأهداف وقدرات متقدمة للحماية من المقاومة الإلكترونية (ECCM) دون تجاوز الميزانية الحرارية أو الكهربائية للنظام اعتماد تصميم متكامل ومحسّن للهوائي.
يلبي هوائي AESA ثنائي الأبعاد لنطاق X سعة 64 قناة هذه المتطلبات من خلال دمج 64 عنصراً مشعاً ضمن مصفوفة مستوية مدمجة بنمط 8×8 (تقنية AiP). ويعمل الهوائي في النطاق الترددي من 9.2 غيغاهرتز إلى 10.0 غيغاهرتز، حيث يوفر قدرة مشعة مكافئة متناحية (EIRP) محددة بـ ≥ 68 dBm، مع الحد من الاستهلاك الأقصى للطاقة عند مستوى ≤ 75 واط بنسبة دورة تشغيل للإرسال تبلغ 20%. وبفضل دائرة جهاز الإرسال والاستقبال للتردد المتوسط (IF) المدمجة بتردد 125 ميغاهرتز، والسرعة الفائقة في القفز الترددي (< 60 ميكروثانية)، وتبديل الشعاع في زمن ≤ 7 ميكروثانية، يمثل الهوائي حلاً كاملاً للواجهة الأمامية للرادارات التكتيكية متوسطة المدى.
المواصفات الفنية والدعم الهندسي
هل تحتاج إلى معلمات الأداء الكاملة أو تقارير الاختبار المصنعية أو الدعم المخصص لهذه الفئة؟
1. بنية المصفوفة 8×8 والنظرة العامة للهيكل
يستخدم الهوائي مصفوفة شبكية مستوية بنمط 8×8 صُممت لتوفير دقة توجيه مكانية عالية ضمن هيكل مدمج. وتدمج البنية العتادية الأساسية الفتحة المشعة ذات الـ 64 عنصراً، ودوائر التحكم في الطور والسعة للإرسال والاستقبال (Tx/Rx)، ومصفوفة التغذية أحادية النبضة للمجموع والفرق، ومصنع الترددات داخل هيكل موحد مزود بطلاء أكسيد موصل على التجويف الداخلي للتردد الراديوي.
| Subsystem / المكون الوظيفي | Integrated Hardware Component / العتاد المدمج |
| الفتحة المشعة | مصفوفة نشطة سعة 64 عنصراً (تخطيط شبكي 8×8) |
| الأنظمة الفرعية للتردد الراديوي | التحكم في الطور والسعة للإرسال/الاستقبال؛ مصفوفة التغذية أحادية النبضة (المجموع/الفرق) |
| جهاز الإرسال والاستقبال والساعة | سلسلة جهاز الإرسال والاستقبال للتردد المتوسط 125 ميغاهرتز؛ مولد الساعة ومصنع التردد |
| الطاقة والتحكم | وحدة توزيع طاقة التيار المستمر؛ ناقل التحكم التزامني RS-422 |
- الأبعاد والوزن: يبلغ وزن الهيكل ≤ 3.0 كغم بأبعاد ≤ 220 × 220 × 65 ملم، مما يسهل دمجها داخل مقصورات الحمولة ذات المساحة المحدودة وأنظمة التوجيه البصرية والرادارية.
- إدارة الطاقة: يعمل الهوائي عبر ناقل رئيسي للتيار المستمر بجهد 18 إلى 36 فولت (الجهد الاسمي +24 فولت تيار مستمر)، ويحد من استهلاك الطاقة الأقصى عند ≤ 75 واط أثناء الإرسال النشط بنسبة دورة تشغيل 20%.
- التكيف البيئي والحراري: يتيح طلاء الأكسيد الموصل داخل التجويف والطلاء الأساسي الأبيض على الغلاف الخارجي تشغيلاً مستمراً في نطاق حرارة المحيط من -40 درجة مئوية إلى +70 درجة مئوية وفقاً للتصميم الحراري للنظام.
2. جهاز الإرسال والاستقبال للتردد المتوسط (IF) 125 ميغاهرتز وديناميكيات ساعة المرجع
على عكس هوائيات المصفوفات الطورية التقليدية التي تتطلب دوائر تحويل تردد راديوي خارجية في نطاق X، تعتمد هذه المعمارية على سلسلة جهاز إرسال واستقبال للتردد المتوسط (IF) بتردد 125 ميغاهرتز تتصل مباشرة بمحولات الرقمي-إلى-تناظري (DAC) والتناظري-إلى-رقمي (ADC) لنطاق القاعدة.
- خصائص قناة التردد المتوسط (IF): يدمج مسار الاستقبال الإشارات الواردة في نطاق X ويخفضها إلى تردد متوسط مركزي يبلغ 125 ميغاهرتز مع نمط إشارة تعديل ترددي خطي (LFM) بنطاق ترددي 30 ميغاهرتز. وتبلغ كسب قناة الاستقبال النشطة 35 ± 1 ديسيبل، مع استواء استجابة التردد ضمن نطاق التردد المتوسط بمقدار ±0.5 ديسيبل عبر النطاق 125 ± 15 ميغاهرتز. وتتجاوز نسبة كبت الإشارات خارج النطاق 25 ديسيبل، بينما يتم الحفاظ على كبت الترددات المرآتية والتوافقية عند ≥ 60 ديسيبل.
- المجال الديناميكي للإشارة: يتميز مسار الاستقبال بمقدار ضوضاء للقناة يبلغ ≤ 12 ديسيبل، ونقطة انضغاط 1 ديسيبل عند الدخل (P1dB) > -5 dBm ونقطة P1dB عند الخرج تبلغ من 8 إلى 10 dBm. وتبلغ نسبة العزل بين القنوات عبر المسارات الـ 64 ككل ≥ 50 ديسيبل.
- مستويات الضوضاء الطورية:
- الضوضاء الطورية لساعة المرجع: يزود مذبذب كريستالي داخلي مستقر إشارة ساعة مرجعية جيبية بتردد 100 ميغاهرتز بقدرة (+13 ± 0.5 dBm) لمزامنة معالجات نطاق القاعدة المضيفة، بمستوى ضوضاء طورية يبلغ ≤ -150 dBc/Hz عند إزاحة 1 كيلوهرتز و≤ -160 dBc/Hz عند إزاحة 10 كيلوهرتز.
- الضوضاء الطورية لمسار الإرسال والتحويل الصاعد: تبلغ الضوضاء الطورية في مسار الإرسال والتحويل الصاعد للتردد ≤ -94 dBc/Hz عند إزاحة 1 كيلوهرتز.
3. سرعة توجيه الشعاع، القفز الترددي، وأداء التتبع
يوفر المسح الإلكتروني تغطية لمجال رؤية ثنائي الأبعاد واسع النطاق، مدعوماً بتثبيت طور سريع للتردد وسرعة في التكيف الترددي:
- نطاق المسح الإلكتروني للسمت: ±50° (توجيه إلكتروني مستمر)
- نطاق المسح الإلكتروني للارتفاع: ±30° (توجيه إلكتروني مستمر)
سرعة التوجيه ودقة الإشارة
- زمن تبديل الشعاع: محدد بـ ≤ 7 ميكروثانية، مما يسمح بإعادة توجيه الشعاع بسرعة أثناء النمط المتداخل للبحث وتتبع الأهداف المتعددة.
- زمن القفز الترددي: < 60 ميكروثانية لخطوة قفز ترددي بمقدار 25 ميغاهرتز في مسار الإرسال، مما يضمن تشغيلاً فعالاً في البيئات الكهرومغناطيسية المعقدة.
- فصل المعايير الزمنية: يُحدد زمن تبديل الشعاع والقفز الترددي كمعيارين زمنيين مستقلين؛ حيث يشير الرقم ≤ 7 ميكروثانية تحديداً إلى زمن التوجيه الإلكتروني للشعاع وليس إلى زمن إعادة التوصيل الترددي الكلي.
- دقة التوجيه الزاوي: محددة بـ ≤ 0.15° ضمن مخروط التوجيه الرئيسي ±20°، و≤ 0.3° عبر كامل نطاق المسح ±50°.
- فقدان الكسب أثناء المسح: يبلغ فقدان الكسب الناتج عن الانحراف في السمت ≤ 4.5 ديسيبل عند ±50°، وفي الارتفاع ≤ 1.75 ديسيبل عند ±30°.
عرض الشعاع وخصائص النمط أحادي النبضة
- عرض شعاع الإرسال: 11.3° ± 0.6° عند التردد المركزي (السمت والارتفاع).
- عرض شعاع الاستقبال: 13.4° ± 0.8° عند التردد المركزي (السمت والارتفاع).
- مستوى الفص الجانبي الأول للاستقبال: < -22 ديسيبل عند الاتجاه الرئيسي (boresight).
- عمق النقطة الانعدامية لحزمة الفرق: يبلغ بمتوسط نموذجي -22 ديسيبل في كلا اتجاهي السمت والارتفاع، مما يدعم استخراج إشارات الخطأ الزاوي بدقة.
4. المواصفات الفنية المجمعة
يلخص الجدول التالي المواصفات الكهربائية، والميكانيكية، والترددية لتقييم مصفوفات التتبع أحادية النبضة AESA لنطاق X على مستوى النظام:
| المعيار الفني | المواصفة / المتطلب |
| النطاق الترددي للتشغيل | 9.2 غيغاهرتز ~ 10.0 غيغاهرتز (خطوة قابلة للتعديل 25 ميغاهرتز) |
| بنية المصفوفة | 64 عنصراً (مصفوفة 8×8) |
| نوع الاستقطاب | رأسي (الاستقطاب الأفقي متوفر عند الطلب) |
| القدرة المشعة (EIRP) عند الاتجاه الرئيسي | ≥ 68 dBm |
| حساسية النظام (G/T) | ≥ -6.5 dB/K |
| نطاق المسح الإلكتروني | السمت ±50° / الارتفاع ±30° |
| دقة التوجيه الزاوي | ≤ 0.15° (ضمن ±20°) / ≤ 0.3° (ضمن ±50°) |
| فقدان الكسب أثناء المسح | السمت: ≤ 4.5 dB / الارتفاع: ≤ 1.75 dB |
| عرض شعاع الإرسال القياسي | 11.3° ± 0.6° (عند التردد المركزي) |
| عرض شعاع الاستقبال القياسي | 13.4° ± 0.8° (عند التردد المركزي) |
| عمق النقطة الانعدامية لحزمة الفرق | -22 dB (نموذجي، السمت والارتفاع) |
| مستوى الفص الجانبي الأول (الاستقبال) | < -22 dB (عند الاتجاه الرئيسي / boresight) |
| قدرة الذروة للإرسال | ≥ 27 dBm (قدرة الدخل للقناة الواحدة، قيمة تصميمية مضمونة) |
| زمن تبديل الشعاع | ≤ 7 µs |
| زمن القفز الترددي | < 60 µs (مسار الإرسال، خطوة قفز 25 ميغاهرتز) |
| التردد المتوسط (IF) | 125 ميغاهرتز (دخل / خرج) |
| نمط الإشارة والنطاق الترددي | تعديل ترددي خطي (LFM) / 30 ميغاهرتز |
| الضوضاء الطورية للإرسال | ≤ -94 dBc/Hz عند إزاحة 1 كيلوهرتز |
| عامل الضوضاء لمسار الاستقبال | ≤ 12 dB |
| كسب قناة الاستقبال واستواء الاستجابة | 35 ± 1 dB / استواء الاستجابة: ± 0.5 dB (عند 125 ± 15 ميغاهرتز) |
| نقطة P1dB للدخل / الخرج | الدخل: > -5 dBm / الخرج: 8 ~ 10 dBm |
| نسبة العزل بين القنوات | ≥ 50 dB |
| كبت الترددات المرآتية والتوافقية | ≥ 60 dB |
| خرج ساعة المرجع | إشارة جيبية 100 ميغاهرتز / القدرة: 13 ± 0.5 dBm |
| الضوضاء الطورية لساعة المرجع | ≤ -150 dBc/Hz عند 1 كيلوهرتز / ≤ -160 dBc/Hz عند 10 كيلوهرتز |
5. الواجهة الفيزيائية، الكهربائية، والتحكم
تتصل جميع خطوط الطاقة، والتحكم الرقمي، وإشارات التردد المتوسط عبر المنافذ الخلفية للهيكل المخصصة للتكامل الميداني:
| نوع الواجهة الخلفية | تفاصيل المنفذ / الموصل | الوظيفة الرئيسية |
| التحكم والطاقة | موصل واحد من نوع J30J-31ZK | ناقل RS-422 التزامني ودخل طاقة تيار مستمر 18V–36V |
| مخرجات إشارة التردد المتوسط | 5 منافذ محورية من نوع SMA | توجيه إشارات التردد المتوسط وقنوات الفرق أحادية النبضة إلى معالج المضيف/ADC |
| ساعة المرجع | منفذ محوري واحد من نوع SMA | خرج إشارة ساعة مرجعية جيبية بتردد 100 ميغاهرتز |
| المعيار الميكانيكي والبيئي | المواصفة / المتطلب |
| أبعاد الهيكل (الطول × العرض × الارتفاع) | ≤ 220 × 220 × 65 ملم (باستثناء الموصلات) |
| وزن النظام | ≤ 3.0 كغم |
| جهد تيار التغذية | تيار مستمر 18V–36V (الاسمي +24V تيار مستمر) |
| استهلاك الطاقة الأقصى | ≤ 75 واط (عند نسبة دورة تشغيل للإرسال تبلغ 20%) |
| درجة حرارة التشغيل المحيطة | -40 درجة مئوية إلى +70 درجة مئوية |
| طلاء السطح الخارجي | طلاء أكسيد موصل (التجويف الداخلي) / طلاء أساس أبيض (الغلاف الخارجي) |
6. معمارية التحكم الرقمي عبر RS-422 التزامني
يتم التحكم الرقمي بالشعاع عبر واجهة اتصال تسلسلي تزامني باستخدام خطوط تفاضلية لمعيار RS-422 عبر موصل J30J-31ZK باستخدام نمطين من أطر البيانات.
ملاحظة: تمثل بنية الأطر وتعيينات معرفات الرسائل (مثل 0x13 و 0x31 و 0x32) الموضحة أدناه أمثلة توضيحية لعملية التكامل. ويجب الاعتماد على وثيقة التحكم في الواجهات (ICD) الرسمية للحصول على المواصفات الدقيقة.
- بنية إطار الأوامر (المضيف ← الهوائي): يستقبل أطراً بحجم 16 بايت للتحكم في التوجيه والنمط (على سبيل المثال، رسالة نوع
0x13لتوجيه الشعاع، و0x31للتحكم في التردد والقنوات)، والتي تتضمن رموز التردد، ومفاتيح النمط Tx/Rx، وزوايا السمت/الارتفاع، وإعدادات التوهين. - بنية إطار القياس عن بعد (الهوائي ← المضيف): يعيد إطار قياس عن بعد للحالة بحجم 36 بايت (على سبيل المثال، رسالة نوع
0x32) تنقل قراءات درجة حرارة الهوائي، واستهلاك التيار للمصفوفات الفرعية، وأعلام استقرار التغذية الكهربائية للمراقبة الحرارية والكهربائية المستمرة.
7. خيارات التخصيص عبر OEM/ODM
تعمل اللوحة القياسية في النطاق الترددي من 9.2 إلى 10.0 غيغاهرتز باستقطاب رأسي. وللتطبيقات المتخصصة لـ وحدات AESA النشطة عالية EIRP أو هوائي AESA ثنائي الأبعاد لنطاق X سعة 64 قناة، تتوفر خيارات التخصيص التالية:
- ضبط نطاقات ترددية فرعية مخصصة وتعديل النطاق الترددي لإشارات LFM.
- توفير خيارات استقطاب بديلة (الاستقطاب الأفقي متوفر عند الطلب).
- تعديل نقاط التثبيت الميكانيكي وتغيير توزيع الموصلات.
- موائمة واجهة التحكم ودعم بروتوكولات مخصصة.
الأسئلة الشائعة (FAQ)
س1: ما هي الميزة الرئيسية المكتسبة من دمج جهاز إرسال واستقبال للتردد المتوسط (IF) بتردد 125 ميغاهرتز؟
يؤدي دمج جهاز الإرسال والاستقبال للتردد المتوسط بتردد 125 ميغاهرتز داخل هيكل الهوائي إلى تقليل الحاجة إلى مراحل تحويل التردد الخارجية لنطاق X وتبسيط التوصيلات السلكية للتردد الراديوي. حيث ينقل الهوائي إشارات التردد المتوسط التناظرية مباشرة إلى محولات ADC للنظام المضيف، مما يسهل تصميم عتاد نطاق القاعدة.
س2: ما هي السرعة التي يغير بها الهوائي التردد ويحول بها موقع الشعاع؟
ينفذ الجهاز القفز الترددي بخطوة 25 ميغاهرتز في زمن < 60 ميكروثانية، ويكمل التبديل الإلكتروني للشعاع في زمن ≤ 7 ميكروثانية. ويُحدد تبديل الشعاع وتغيير التردد كمعيارين منفصلين، مما يدعم التتبع السريع للأهداف وتطبيق وظائف المقاومة الإلكترونية (ECCM).
س3: ما هي متطلبات التغذية الكهربائية والتبريد المحددة للتكامل؟
يعمل الهوائي بمصدر تيار مستمر بجهد من 18 إلى 36 فولت ويستهلك قدرة ≤ 75 واط بنسبة دورة تشغيل إرسال 20%. وبوزن ≤ 3.0 كغم وأبعاد ≤ 220 × 220 × 65 ملم، صُمم هيكل الهوائي ليعتمد على التبريد بالتوصيل الحراري في نطاق حرارة تشغيل من -40 درجة مئوية إلى +70 درجة مئوية وفقاً للتصميم الحراري الإجمالي للنظام.