Antenas Phased Array 1D de 32 Canales en Banda Ku: Escaneo en Elevación y Seguimiento Monopulso

Los sistemas modernos de vigilancia aérea y radar de seguimiento pueden emplear arquitecturas de escaneo híbrido para equilibrar la agilidad de seguimiento con los costes del sistema y la complejidad del hardware. La integración de una antena phased array de 32 canales en banda Ku especializada proporciona escaneo electrónico en elevación combinado con una apertura azimutal direccional no escaneada. Con un rango operativo de 15.8 GHz a 16.8 GHz, este subsistema front-end activo de matriz en fase 1D integra una red de transmisión/recepción (T/R) de 32 canales con compensación de haz y redes diferenciales para el seguimiento monopulso en elevación.

Configuración de Apertura y Dinámica de Escaneo 1D en Elevación

La matriz de escaneo activo 1D presenta una topología de apertura plana organizada como una matriz de Nx = 32 (acimut) por Ny = 32 (elevación/inclinación), sumando un total de 1024 elementos radiantes:

• Escaneo Electrónico en Elevación (±40°): La arquitectura activa de control de haz proporciona direccionamiento electrónico del haz en un sector de ±40° en elevación, ofreciendo barrido electrónico en dicho eje sin recurrir a mecanismos de inclinación mecánica para esa coordenada.
• Error de Apuntamiento del Haz: La arquitectura de control de haz alcanza un error de apuntamiento típico de ≤0.3°, respaldando un apuntamiento preciso del haz a lo largo de todo el sector de barrido.
• Apertura Azimutal No Escaneada: La dimensión azimutal de 32 elementos proporciona una apertura direccional fija idónea para la integración en plataformas con rotación azimutal mecánica o cobertura por sectores fijos.

Rendimiento en Transmisión, EIRP y Operación en Potencia Pulsada

La operación en la banda Ku exige una gestión rigurosa de la potencia de RF y del ciclo de trabajo de transmisión:

• Excitación de RF y Salida por Canal: Con un nivel de entrada de excitación de 18 dBm ± 1.5 dBm, el subsistema entrega una potencia de transmisión de cresta de ≥27 dBm por cada canal activo.
• Potencia Radiada (EIRP): El sistema proporciona una Potencia Isótropa Radiada Equivalente (EIRP) normal de ≥82 dBm a temperatura ambiente.
• Ciclo de Trabajo Soportado: El subsistema admite ciclos de trabajo de transmisión de hasta el 25%.
• Alimentación Eléctrica: Operando en un rango de entrada de CC de 18 V a 36 V, el consumo máximo de potencia es de ≤200 W con un ciclo de trabajo de transmisión de hasta el 25%.

Rendimiento del Receptor y Red Monopulso de Suma/Diferencia

Para la adquisición de blancos y la recepción de señales incidentes, el front-end combina la amplificación de las señales recibidas con la conformación integrada de haces de suma y diferencia:

• Métricas de Sensibilidad y Ganancia: El receptor logra un parámetro G/T (relación ganancia a temperatura de ruido) ponderado de ≥2.5 dB/K a temperatura ambiente y proporciona una ganancia de recepción de ≥55 dB en la banda de 15.8–16.8 GHz.
• Canales Monopulso de Suma y Diferencia: Las señales electromagnéticas recibidas pasan por etapas de amplificación y compensación de amplitud/fase antes de entrar en la red diferencial interna. Esta red genera salidas simultáneas de haces suma (Σ) y diferencia (Δ), permitiendo al receptor o al procesador derivar la información angular monopulso a partir de las señales recibidas.
• Polarización: La antena utiliza polarización vertical como configuración típica en toda la banda operativa.

Chasis Mecánico, Recubrimientos y Estándares de Interfaz

El conjunto activo en banda Ku está alojado en un chasis compacto con especificaciones ambientales definidas:

• Dimensiones y Peso: La estructura mide 420 mm × 400 mm × 62 mm, con un peso total de ≤9 kg (excluyendo los módulos independientes de conversión y procesamiento de señal).
• Rangos Ambientales y Acabados: La unidad está especificada para un rango de temperatura de funcionamiento de -40 °C a +60 °C y de almacenamiento de -50 °C a +70 °C. El chasis metálico cuenta con un recubrimiento de óxido conductor natural, mientras que la cara de la antena está acabada con una imprimación blanca.
• Interfaces Eléctricas y de Control:
  • Puertos de Señal RF: Conectores SSMP-J que proporcionan la interfaz de RF especificada.
  • Interfaz de Control: Conector J30J_15TJL para señales de datos de puerto serie, reloj y sincronización.
  • Alimentación Principal: Conector J30V2_9TJL dedicado para la entrada de alimentación en CC de 18–36 V.

Preguntas Frecuentes (Integración de Antenas Phased Array)

P: ¿Cuál es la función arquitectónica de una matriz de escaneo activo 1D frente a un sistema de escaneo 2D completo?

R: Una arquitectura de escaneo 1D reduce el número de canales de RF controlados de forma independiente y puede simplificar los requisitos asociados de control, alimentación y régimen térmico en comparación con una arquitectura 2D totalmente electrónica. Al orientar electrónicamente en elevación (±40°) y mantener una apertura direccional fija en acimut, supone una configuración práctica para radares que emplean rotación azimutal mecánica.

P: ¿Cómo soporta la red interna de alimentación el seguimiento monopulso?

R: La red de RF interna incorpora divisores de potencia y circuitos diferenciales que procesan las señales recibidas tras la amplificación y compensación de fase. Al suministrar simultáneamente señales suma (Σ) y diferencia (Δ), el conjunto permite al procesador derivar las señales de error angular directamente de los retornos recibidos.

P: ¿Qué consideraciones térmicas aplican al operar al ciclo de trabajo máximo del 25%?

R: A un ciclo de trabajo de transmisión de hasta el 25%, el consumo máximo de potencia del sistema es de ≤200 W. La integración térmica a nivel de sistema debe tener en cuenta la carga térmica correspondiente para mantener el conjunto dentro del rango especificado de -40 °C a +60 °C.

P: ¿Qué interfaz se proporciona para el control del sistema?

R: El conector J30J_15TJL proporciona la interfaz de datos en serie, sincronización y reloj especificada para el control del sistema y el reporte de estado. Los protocolos detallados de comandos y la asignación de pines deben verificarse en la documentación técnica de interfaz correspondiente.