Antena Phased Array Activa 2D de 384 Canales en Banda Ku: Topología de Apertura 16×24, Escaneo Biaxial y Rendimiento de Transmisión

En sistemas de radar de seguimiento y comunicaciones direccionales que requieren un posicionamiento ágil del haz en amplios sectores angulares, el direccionamiento activo bidimensional del haz evita la latencia asociada al reposicionamiento mecánico mediante el control de fase planar. Con un rango de operación de 15.2 GHz a 17 GHz, la antena phased array bidimensional de 384 canales en banda Ku integra 384 unidades funcionales activas, un módulo AIP (Antenna-in-Package), un módulo divisor de potencia interno y redes de suma y diferencia en un conjunto integrado de 315 mm × 315 mm × 39 mm con una masa total de ≤4 kg, proporcionando una EIRP de sistema de ≥81.5 dBm a temperatura ambiente.

Configuración de apertura: topología 16 × 24 para escaneo activo

La matriz activa de 384 canales utiliza una configuración planar de 16 × 24 para el direccionamiento electrónico bidimensional:

• Estructura de la cuadrícula de apertura: La superficie radiante integra 384 elementos discretos dispuestos en una matriz de Nx = 16 en el eje de azimut y Ny = 24 en el eje de elevación.
• Empaquetado integrado del subsistema: El conjunto combina la estructura de la antena, el módulo AIP, el módulo divisor de potencia interno y la red de suma y diferencia dentro de un chasis metálico unificado.
• Síntesis de señal a nivel de canal: Durante la transmisión, la red interna de distribución divide la señal de excitación de entrada entre los 384 canales activos, aplicando compensación de fase y amplitud para conformar el haz transmitido.
• Configuración de polarización: La polarización vertical es la configuración típica en la apertura radiante, con polarización horizontal disponible como opción.

Escaneo electrónico simétrico de doble eje en azimut y elevación

La arquitectura de escaneo activo bidimensional proporciona una cobertura angular idéntica en ambos planos de control:

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

Trayecto de señal de transmisión: desde 22 dBm de entrada hasta ≥81.5 dBm de EIRP del sistema

La arquitectura del transmisor distribuye y amplifica las señales de excitación de RF externas en la banda operativa de 15.2 GHz a 17 GHz:

• Nivel de excitación de RF de entrada: La unidad admite un nivel de excitación de entrada de 22 dBm ± 1.5 dBm.
• Distribución de potencia y amplificación: El divisor de potencia interno canaliza la señal de excitación a través de las etapas activas de amplificación, donde se realiza el acondicionamiento individual de cada canal.
• Potencia de salida por canal y de la matriz completa: La potencia pico de salida de cada canal es de ≥27 dBm. La potencia pico de salida de la matriz completa se especifica en ≥52 dBm en toda la banda operativa.
• Potencia isotrópica radiada equivalente (EIRP): A temperatura ambiente, la apertura activa de 384 unidades proporciona una EIRP de sistema de ≥81.5 dBm.
• Límites de régimen pulsado: La arquitectura del transmisor admite ciclos de trabajo de transmisión de hasta el 20%.

Dimensiones mecánicas, alimentación e interfaces

La matriz activa de 384 canales define parámetros claros para su integración mecánica, térmica y eléctrica:

• Dimensiones del chasis y masa: La antena tiene unas dimensiones de 315 mm × 315 mm × 39 mm (±0.2 mm) y una masa de ≤4 kg.
• Requisitos de alimentación de CC: La circuitería interna funciona en un amplio rango de suministro de 16 V a 40 V CC, suministrado a través de un conector dedicado de alta corriente J30J de 4 pines. El consumo total de potencia de CC es de ≤300 W con un ciclo de trabajo del 20% (ancho de pulso: 1 µs).
• Interfaces de RF y de control: La interfaz para la señal de RF en banda Ku emplea un conector SMA. El control del conjunto se proporciona mediante un conector dedicado J30J_15TJL.
• Condiciones ambientales: El rango de temperatura de funcionamiento es de -40 °C a +70 °C, con un intervalo de almacenamiento de -50 °C a +70 °C.
• Acabado superficial: La cavidad metálica presenta un acabado al natural o coloreado, mientras que la cara radiante está protegida por una imprimación blanca.

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

P: ¿Cómo se utiliza la apertura de 16 × 24 en la arquitectura de 384 canales?

R: La disposición de 16 × 24 conforma una apertura plana de 384 unidades dentro de la arquitectura activa de 384 canales. Permite un escaneo electrónico simétrico de ±45° en azimut y ±45° en elevación, con un error de apuntamiento del haz especificado en ≤0.2° dentro del sector indicado.

P: ¿Cuál es la relación entre la excitación de entrada de 22 dBm y la potencia de salida de toda la matriz?

R: El nivel de 22 dBm ± 1.5 dBm representa la excitación de entrada de RF especificada para la antena. La señal se distribuye internamente entre los 384 canales activos, donde la potencia pico de salida de cada canal es de ≥27 dBm, mientras que la potencia pico de salida especificada para la matriz completa es de ≥52 dBm, con una EIRP de sistema de ≥81.5 dBm.

P: ¿Cuáles son las limitaciones operativas principales de la etapa de transmisión?

R: La matriz opera con ciclos de trabajo de hasta el 20%, demandando ≤300 W de potencia en CC (con un ciclo de trabajo del 20% y un ancho de pulso de 1 µs) dentro del margen de 16 V a 40 V CC. Las medidas de gestión térmica en la interfaz con la plataforma deben mantener la unidad dentro de su rango de temperatura de funcionamiento de -40 °C a +70 °C.