Los vehículos aéreos no tripulados (UAV) tácticos, las plataformas móviles y las instalaciones de radar requieren una alta Potencia Radiada Isótropa Equivalente (PIRE) y una rápida capacidad de exploración espacial sin la inercia mecánica, las limitaciones de fiabilidad y el elevado peso característicos de las antenas convencionales montadas sobre cardán. Lograr un direccionamiento electrónico preciso del haz bidimensional en cargas útiles aerotransportadas y móviles con restricciones de espacio exige arquitecturas compactas del tipo «antena en encapsulado» (Antenna-in-Package, AiP), que integran transceptores multicanal, redes de conformación de haz y vías de disipación térmica en un único conjunto de bajo perfil.
La antena matriz en fase activa 2D de 256 canales en banda X integra una matriz transceptora de 16×16 elementos que opera en la banda de frecuencia de 9,2 GHz a 9,8 GHz (configurable en pasos de 30 MHz). Con una PIRE nominal especificada para el sistema de ≥ 80 dBm y una relación G/T de recepción de ≥ 0,5 dB/K en los rangos de frecuencia y temperatura especificados, el subsistema proporciona exploración electrónica bidimensional de ±45° tanto en acimut como en elevación. Integrada en un chasis compacto de ≤ 315 × 315 × 60 mm con un peso de ≤ 3,5 kg, la matriz se alimenta mediante una fuente de corriente continua de 18 V a 36 V y consume ≤ 235 W con un ciclo de trabajo de transmisión del 20%.
Especificaciones Técnicas y Soporte
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Especificaciones Técnicas a Nivel de Sistema
La siguiente tabla resume los principales parámetros de rendimiento de RF, eléctricos y mecánicos de la antena matriz en fase activa de 256 canales:
| Categoría de Parámetros | Parámetro Técnico | Especificación / Requisito |
| RF y Topología de Matriz | Banda de Frecuencia de Operación | 9,2 GHz – 9,8 GHz (configurable en pasos de 30 MHz) |
| Configuración de la Matriz | 256 elementos (matriz de 16×16) | |
| Polarización | Vertical (horizontal disponible bajo pedido) | |
| PIRE del Sistema (dirección normal) | ≥ 80 dBm (en todas las bandas y temperaturas de operación) | |
| Relación G/T | ≥ 0,5 dB/K (en todas las bandas y temperaturas de operación) | |
| Orientación del Haz y Patrón | Rango de Exploración Electrónica | Acimut ±45° / Elevación ±45° |
| Precisión de Apuntamiento | ≤ 0,15° (dentro de ±20°) / ≤ 0,3° (dentro de ±45°) | |
| Caída de Ganancia por Exploración | ≤ 3 dB (dentro del rango de exploración de ±45°) | |
| Ancho de Haz Tx / Ancho de Haz Rx | Tx: 5,8° ± 0,3° / Rx: 6,8° ± 0,4° (@ frecuencia central) | |
| Profundidad del Nulo del Haz Diferencia | -22 dB (típico, acimut y elevación) | |
| Nivel del Primer Lóbulo Secundario (Rx) | < -22 dB (dirección normal) | |
| Rendimiento del Transceptor | Potencia Pico Tx por Canal | ≥ 27 dBm (valor garantizado de diseño) |
| Ganancia de Canal Activo Rx | ≥ 15 dB (valor garantizado de diseño; ajustable) | |
| Figura de Ruido del Receptor | < 3,5 dB (en todas las bandas y temperaturas de operación) | |
| Tiempo de Conmutación del Haz | ≤ 50 μs | |
| SWaP-C e Interfaces | Dimensiones (L × An × Al) | ≤ 315 × 315 × 60 mm |
| Peso Total del Sistema | ≤ 3,5 kg | |
| Alimentación / Consumo de Potencia | DC 18 V – 36 V / ≤ 235 W (al 20% de ciclo de trabajo Tx) | |
| Rango de Temperatura de Operación | -40°C a +70°C | |
| Conectores de Control y Alimentación | Control: J30J-15ZK (RS422 síncrono) / Alimentación: J30J04P04P |
Arquitectura de Matriz 2D AiP y Flujo de Señal
El subsistema integra la apertura radiante de la antena, los canales T/R, el sintetizador de frecuencia, la red monopulso y el controlador de haz en una única estructura:
Flujo de Señal de la Matriz en Fase Activa (Representación a Nivel de Sistema):
Señal de radar en banda base / FI ──► Sintetizador interno y distribución de RF ──► Núcleo T/R de 256 canales (Matriz AiP 16×16) ──► Red monopulso suma/diferencia ──► Apertura radiante (salida del haz espacial)
(La orientación del haz y las configuraciones de modo son ejecutadas por el controlador de haz interno mediante el protocolo RS422 síncrono a través de la interfaz J30J-15ZK)
- Rendimiento de PIRE: La matriz integra 256 canales de transmisión activos con una potencia pico de ≥ 27 dBm por canal; asimismo, la PIRE nominal especificada para el sistema es de ≥ 80 dBm en dirección normal, lo que respalda aplicaciones de conformación de haz de alta ganancia y transmisión directiva en banda X.
- Especificaciones de la Cadena de Recepción: La cadena de recepción proporciona una ganancia de canal activo de ≥ 15 dB con una figura de ruido especificada de < 3,5 dB, mientras que la relación G/T a nivel de sistema es de ≥ 0,5 dB/K en todos los rangos de frecuencia y temperatura operativos.
- Salida Monopulso Suma y Diferencia: Los puertos de RF dedicados proporcionan salidas de Suma (H), Diferencia de Acimut (FWC) y Diferencia de Elevación (FYC) con una profundidad de nulo de haz diferencia de -22 dB, facilitando la medición y el seguimiento del error angular mediante monopulso.
Exploración Electrónica del Haz y Rápida Conmutación
La eliminación de mecanismos mecánicos permite una búsqueda ágil en el volumen espacial y el seguimiento de objetivos dinámicos:
- Exploración Bidimensional de ±45°: La matriz orienta el haz dinámicamente en los planos de acimut y elevación con una caída de ganancia de exploración de ≤ 3 dB dentro del rango de exploración de ±45°.
- Precisión de Apuntamiento: El sistema alcanza una precisión de apuntamiento de ≤ 0,15° dentro del sector central de ±20°, y de ≤ 0,3° dentro del rango de exploración de ±45°.
- Rápida Conmutación del Haz: El controlador de haz ejecuta las transiciones de estado de fase y amplitud en ≤ 50 μs, lo que permite una conmutación ágil del haz en aplicaciones de barrido dinámico.
- Supresión de Lóbulos Secundarios en Rx: El nivel del primer lóbulo secundario del patrón de recepción es < -22 dB en la dirección normal, lo que contribuye a reducir la captación de señales fuera del eje principal.
Optimización SWaP-C para Plataformas Móviles y Aéreas
La integración de antenas de matriz en fase activa avanzadas en plataformas tácticas requiere ajustarse estrictamente a los límites de tamaño, peso, consumo y refrigeración:
- Perfil Compacto de 60 mm: Integrar 256 canales activos dentro de una envolvente de ≤ 315 × 315 × 60 mm facilita una instalación compacta en UAV y plataformas móviles.
- Masa Total de ≤ 3,5 kg: El peso del sistema de ≤ 3,5 kg contribuye a reducir la sobrecarga de masa sobre la plataforma portadora en montajes móviles y aéreos.
- Eficiencia Energética: Con un ciclo de trabajo de transmisión del 20%, el subsistema consume ≤ 235 W a partir de una línea de alimentación estándar de 18 V a 36 V CC.
- Especificaciones Ambientales: El rango de temperatura de funcionamiento especificado abarca de -40°C a +70°C. El acabado superficial incluye recubrimiento de óxido conductor en la cavidad y una imprimación blanca en el radomo.
Principales Escenarios de Aplicación
Los integradores de sistemas incorporan sistemas de antena en matriz de fase en aplicaciones tácticas exigentes:
- Cargas Útiles de Radar para UAV Tácticos: Exploración volumétrica aerotransportada, vigilancia de superficie marítima e indicación de blancos terrestres móviles (GMTI) para UAV de tamaño medio.
- Defensa Aérea Móvil y Sistemas Antidrón (C-UAS): Detección y seguimiento en exploración (TWS) de objetivos aéreos a baja cota y alta velocidad desde plataformas tácticas móviles.
- Sistemas de Seguridad Perimetral y Fronteriza: Vigilancia bidimensional continua de sectores con adquisición automática de blancos y seguimiento angular monopulso.
- Radares de Dirección de Tiro de Precisión: Rápida conmutación de haz y medición angular por suma y diferencia para seguimiento de blancos y guiado de armamento.
Preguntas Frecuentes (FAQ)
Pregunta 1: ¿Cuáles son las principales ventajas de una matriz en fase con arquitectura Antenna-in-Package (AiP) en UAV?
La arquitectura AiP integra los elementos radiantes, los canales T/R y los conformadores de haz en un único módulo compacto. Esto reduce la necesidad de una red extensa de cableado de RF externo, mantiene el grosor del chasis en ≤ 60 mm y conserva el peso por debajo de ≤ 3,5 kg.
Pregunta 2: ¿Cómo efectúa la antena el seguimiento angular de blancos móviles?
La antena incorpora una red de alimentación monopulso suma y diferencia con salidas de Suma (H), Diferencia de Acimut (FWC) y Diferencia de Elevación (FYC) con una profundidad de nulo de -22 dB para medir y seguir errores angulares.
Pregunta 3: ¿Qué interfaz de control se utiliza para orientar el haz en tiempo real?
El apuntamiento del haz se controla mediante el protocolo RS422 síncrono a través de la interfaz J30J-15ZK con una frecuencia de reloj ≥ 10 MHz, con soporte para paquetes de control de 16 bytes y una resolución de cuantización angular de 0,05°.