Phased Array 2D de 1024 Canales en Banda Ku: Recepción con Matriz Completa, Conformado de Haces de Suma y Diferencia y Seguimiento de Precisión

En el seguimiento de objetivos por radar y las comunicaciones direccionales, la sensibilidad de la apertura de recepción y la discriminación angular son factores determinantes para el alcance y la precisión de la medición angular. Operando en la banda de 15 GHz a 17 GHz, la antena phased array bidimensional de 1024 canales en banda Ku integra 1024 canales funcionales activos, la estructura de la antena, módulos TR con etapas de amplificación y compensación en recepción, un divisor de potencia interno y redes de suma y diferencia dentro de un chasis mecánico integrado de 420 mm × 400 mm × 129 mm con una masa total de ≤17 kg, proporcionando una ganancia de recepción de ≥32 dB y un G/T no ponderado de ≥4.5 dB/K a temperatura ambiente.

Recepción a nivel de apertura: arquitectura de matriz activa completa de 32 × 32

La arquitectura de recepción emplea una matriz planar completamente poblada para la captación de señales en toda la apertura y la síntesis espacial del haz:

• Matriz activa completa de 32 × 32: Las ondas electromagnéticas espaciales se captan a través de una retícula de coordenadas completa de Nx = 32 en azimut y Ny = 32 en elevación, empleando los 1024 elementos radiantes activos sin truncamiento de esquinas.
• Acondicionamiento de recepción por canal: Las señales recibidas se someten a amplificación de bajo ruido, así como a compensación independiente de fase y amplitud directamente en el módulo de cada canal TR antes de la síntesis espacial del haz.
• Procesamiento integrado de suma y diferencia: Redes internas integradas de suma y diferencia combinan las señales recibidas y acondicionadas para formar la señal de suma (Σ) y las señales de diferencia (Δ) dentro del chasis de la antena con el fin de extraer las señales de desviación angular.
• Configuración de polarización de referencia: La polarización vertical sirve como configuración de referencia típica para la apertura receptora.

Sensibilidad del receptor: parámetro G/T no ponderado y ganancia de recepción

El rendimiento de recepción queda caracterizado por la ganancia de recepción especificada y el parámetro G/T en la banda de frecuencias de operación:

• Ganancia de recepción: La antena proporciona una ganancia de recepción de ≥32 dB en la banda operativa de 15 GHz a 17 GHz bajo condiciones de ensayo de fábrica.
• Figura de mérito del sistema (G/T) no ponderada: La matriz especifica un G/T no ponderado de ≥4.5 dB/K a temperatura ambiente, como referencia del nivel de sensibilidad del receptor.
• Consistencia en el ancho de banda: Los valores especificados para la ganancia de recepción y el parámetro G/T son válidos en toda la banda de trabajo de 15 GHz a 17 GHz.

Redes integradas de suma y diferencia para seguimiento monopulso en dos ejes

La medición angular monopulso exige la generación simultánea de haces de suma y de diferencia en planos ortogonales de seguimiento:

• Conformado integrado de suma y diferencia: La circuitería dedicada a la conformación de haces de suma y diferencia está integrada directamente dentro de la antena, reduciendo la necesidad de acopladores híbridos de RF externos.
• Extracción de señales de desviación angular: La red genera simultáneamente la señal de suma (Σ), la señal de diferencia en azimut (ΔAz) y la señal de diferencia en elevación (ΔEl) para alimentar los bucles de seguimiento angular monopulso.
• Puertos dedicados para señales de diferencia: El conjunto dispone de conectores de RF SSMP-J específicos asignados a las salidas de diferencia en azimut y elevación.
• Escaneo electrónico en dos ejes: El escaneo electrónico cubre sectores de ±45° en azimut y ±45° en elevación, con un error de apuntamiento del haz de ≤0.2° (valor típico) en todo el rango de escaneo especificado de ±45° en azimut y ±45° en elevación.
• Interfaz de comandos de seguimiento: Las coordenadas de apuntamiento, las señales de sincronismo y los comandos de seguimiento se transmiten a través del conector de control dedicado J30J_15TJL.

Integración en la plataforma y restricciones operativas para sistemas de seguimiento

Los parámetros físicos, eléctricos y térmicos de la matriz de 1024 canales determinan los límites de integración para plataformas de seguimiento:

• Idoneidad para aplicaciones de seguimiento angular: La combinación de la apertura completa de 32 × 32, el escaneo electrónico de ±45°/±45°, el error de apuntamiento típico de ≤0.2° y las salidas internas de suma y diferencia constituye la base de hardware para su integración en sistemas de seguimiento monopulso.
• Dimensiones mecánicas de instalación: La unidad mide 420 mm × 400 mm × 129 mm (incluidos los elementos mecánicos del compartimento trasero), lo que requiere estructuras de montaje dimensionadas para soportar una masa total del conjunto de hasta 17 kg (excluyendo el sintetizador de frecuencia variable externo y el procesador digital de señales).
• Rango de temperatura operativa y de almacenamiento: El intervalo de temperatura operativa abarca de -40 °C a +70 °C; el intervalo de almacenamiento admisible es de -50 °C a +70 °C.
• Interfaz de alimentación principal de CC: La electrónica interna opera a partir de un bus de CC de 18 V a 36 V suministrado mediante un conector dedicado de alta corriente J30J de 4 pines, con un consumo máximo de potencia de ≤1300 W con un ciclo de trabajo de transmisión del 25%.

Preguntas Frecuentes (Rendimiento de Recepción y Seguimiento)

P: ¿Cómo influye la apertura de matriz completa de 32 × 32 en la sensibilidad de recepción?

R: Al poblar los 1024 elementos activos a lo largo de la retícula de 32 × 32 sin suprimir submatrices en las esquinas, esta geometría preserva la apertura física completa para la recepción de señales. Esto proporciona una ganancia de recepción especificada de ≥32 dB y un G/T no ponderado de ≥4.5 dB/K a temperatura ambiente bajo condiciones de ensayo de fábrica.

P: ¿De qué manera entrega señales la red integrada de suma y diferencia para el seguimiento monopulso?

R: Las redes internas de suma y diferencia combinan las señales acondicionadas de los módulos TR individuales directamente dentro del chasis de la antena para formar de manera simultánea el haz de suma (Σ), el haz de diferencia en azimut (ΔAz) y el haz de diferencia en elevación (ΔEl). Los puertos dedicados SSMP-J conducen las señales de diferencia en azimut y elevación directamente hacia los receptores de la plataforma, reduciendo la necesidad de acopladores híbridos de RF externos, con un error de apuntamiento típico de ≤0.2°.

P: ¿Qué interfaces gestionan la coordinación del seguimiento monopulso y la alimentación principal de CC?

R: Las coordenadas de apuntamiento del haz, las señales de sincronismo y los comandos de seguimiento se reciben a través del conector de control dedicado J30J_15TJL. La alimentación principal se suministra de forma independiente mediante un conector de alta corriente J30J de 4 pines conectado a un bus de CC no regulado de 18 V a 36 V (≤1300 W con un ciclo de trabajo de transmisión del 25%).