Phased Array 2D de 1024 Canales en Banda Ku: Apertura Completa de 32 × 32, Escaneo de Doble Eje y Rendimiento de Transmisión

En sistemas de radar de seguimiento y comunicaciones direccionales de alta capacidad que requieren un direccionamiento rápido del haz en amplios sectores angulares, el escaneo electrónico activo bidimensional permite prescindir de cardanes mecánicos gracias al control de fase planar. Construida sobre una retícula planar completamente poblada en la banda de 15 GHz a 17 GHz, la antena phased array bidimensional de 1024 canales en banda Ku integra 1024 canales activos, la estructura de la antena, módulos transmisores/receptores (TR), un divisor de potencia interno y una red diferencial en un chasis mecánico integrado de 420 mm × 400 mm × 129 mm con una masa total de ≤17 kg, con una EIRP nominal del sistema de ≥91 dBm a temperatura ambiente.

Configuración de apertura: arquitectura de matriz completa de 1024 elementos

El front-end activo de 1024 canales implementa una geometría planar para proporcionar direccionamiento electrónico bidimensional sobre la apertura completa de 32 × 32:

• Distribución de coordenadas de la apertura: La cara radiante se estructura sobre una retícula de coordenadas completa de Nx = 32 en azimut y Ny = 32 en elevación, conformando una apertura activa completa de 32 × 32 que contiene exactamente 1024 elementos radiantes.
• Empaquetado del subsistema integrado: La envolvente mecánica alberga la matriz de antena completa, los módulos TR, el módulo divisor de potencia y la red diferencial dentro de un chasis metálico unificado.
• Trayecto de excitación de los canales de transmisión: En modo de transmisión, las señales de excitación de RF pasan a través del divisor de potencia interno hacia los módulos TR individuales para su amplificación y ajuste de fase antes de conformar haces direccionales.
• Configuración de polarización: La polarización vertical se utiliza como configuración de referencia típica para la apertura radiante.

Escaneo electrónico simétrico de doble eje en azimut y elevación

La arquitectura planar activa proporciona el mismo rango de escaneo en ambos ejes ortogonales de direccionamiento:

• Escaneo electrónico en azimut: La matriz proporciona direccionamiento electrónico del haz en un sector angular de ±45° en azimut.
• Escaneo electrónico en elevación: La matriz admite direccionamiento electrónico del haz en un sector angular de ±45° en elevación, coincidiendo con el rango de escaneo en azimut.
• Precisión de apuntamiento del haz: El error de apuntamiento del haz se especifica en ≤0.2° (valor típico) dentro del rango de escaneo declarado de ±45°.

Trayecto de transmisión: distribución de la señal de entrada de RF en 1024 canales, amplificación por canal y EIRP

La arquitectura del transmisor distribuye y amplifica la señal de entrada externa a lo largo del ancho de banda operativo de 15 GHz a 17 GHz:

• Nivel de excitación de RF de entrada: El front-end acepta un nivel nominal de excitación de entrada especificado en 22 dBm ± 1.5 dBm.
• Distribución de potencia por canales: El divisor de potencia interno distribuye la señal de entrada de RF hacia los módulos TR individuales, donde se realiza la ponderación de fase y amplitud por canal.
• Potencia de salida por canal y de la matriz completa: Los canales activos individuales entregan una potencia pico de salida de ≥27 dBm. En toda la apertura activa de 1024 elementos, la potencia pico combinada de la matriz completa alcanza ≥57 dBm en la banda de operación.
• Ganancia de salida de la antena y EIRP del sistema: La ganancia de salida de la antena es de ≥33 dB. El valor de EIRP nominal del sistema es de ≥91 dBm a temperatura ambiente bajo condiciones de ensayo de referencia en fábrica.
• Ciclo de trabajo en régimen pulsado: La arquitectura del transmisor admite un ciclo de trabajo de transmisión de hasta el 25% en régimen pulsado.

Envolvente mecánica, demanda de potencia e interfaces físicas

La matriz activa de 1024 canales define requisitos mecánicos, eléctricos y térmicos específicos para su integración en plataformas:

• Dimensiones físicas y masa: La unidad mide 420 mm × 400 mm × 129 mm (incluidos los componentes estructurales del compartimento trasero) con una masa total de ≤17 kg (excluyendo los componentes externos de frecuencia variable y los subsistemas de procesamiento de señales).
• Requisitos de alimentación de CC: La electrónica interna opera en un rango de tensión continua de 18 V a 36 V CC, suministrado a través de un conector dedicado de alta corriente J30J de 4 pines. El consumo total de potencia en CC se especifica en ≤1300 W con un ciclo de trabajo de transmisión del 25%.
• Interfaces de RF y de control: La interfaz de RF emplea conectores SSMP-J (incluidos los puertos dedicados de diferencia de azimut y elevación). Los comandos de control y apuntamiento del haz se canalizan mediante un conector dedicado J30J_15TJL.
• Condiciones ambientales: El rango de temperatura de funcionamiento abarca de -40 °C a +70 °C, con un intervalo de almacenamiento de -50 °C a +70 °C.
• Acabado superficial: La cavidad metálica cuenta con un tratamiento de óxido conductor coloreado, mientras que la superficie exterior de la antena está protegida con imprimación blanca.

Preguntas Frecuentes (Arquitectura de la Matriz 2D y Trayecto de Transmisión)

P: ¿En qué se diferencia la apertura completa de 32 × 32 de 1024 canales de las configuraciones de matrices con esquinas truncadas?

R: A diferencia de las configuraciones con esquinas truncadas en las que se eliminan submatrices en las esquinas para generar un contorno octogonal, esta antena puebla por completo la retícula de coordenadas de 32 × 32. La integración de los 1024 elementos radiantes activos permite utilizar la apertura completa de 32 × 32. La potencia pico combinada de la matriz completa es de ≥57 dBm, proporcionando un escaneo electrónico simétrico de ±45° en azimut y ±45° en elevación con un error de apuntamiento típico de ≤0.2°.

P: ¿Cómo influye la distribución de la señal de entrada en 1024 canales sobre la potencia de salida de la matriz?

R: La antena acepta un nivel de excitación de entrada de 22 dBm ± 1.5 dBm, el cual se distribuye internamente dentro del conjunto de la antena entre los 1024 canales. Con una potencia pico de ≥27 dBm en cada módulo TR, la potencia pico combinada de la matriz completa es de ≥57 dBm en el rango de 15 GHz a 17 GHz. La ganancia de salida de la antena se especifica en ≥33 dB. El valor de EIRP nominal del sistema es de ≥91 dBm a temperatura ambiente bajo condiciones de ensayo de fábrica.

P: ¿Qué componentes incluye la masa especificada de ≤17 kg y cuáles quedan excluidos?

R: La especificación de masa de ≤17 kg incluye la estructura integrada de la antena, los módulos TR, el divisor de potencia, la red diferencial y los elementos mecánicos del compartimento trasero. Excluye la electrónica externa de la plataforma, en particular los componentes con cambio de frecuencia, los sintetizadores de frecuencia y los subsistemas de procesamiento digital de señales.