Seguimiento Angular Monopulso y Dinámica de Conformación de Haz en Antenas de Matriz en Fase Activa 2D en Banda X

Los radares de dirección de tiro, las plataformas de seguimiento y los sistemas de localización táctica a menudo requieren una medición ágil del error angular para rastrear blancos aéreos dinámicos. En comparación con las técnicas de lóbulo secuencial o exploración cónica, el seguimiento angular monopulso reduce la sensibilidad a las fluctuaciones de amplitud pulso a pulso del blanco y evita la secuencia de actualización adicional asociada a mediciones secuenciales. En los sistemas tácticos modernos, implementar un seguimiento monopulso de alta precisión en una apertura compacta de direccionamiento electrónico requiere el codiseño integrado de una matriz radiante plana, redes multicanal T/R para conformación de haz y redes de suma y diferencia monopulso integradas.

La antena matriz en fase activa 2D de 256 canales en banda X integra una matriz plana en encapsulado (AiP) de 16×16 elementos que opera entre 9,2 GHz y 9,8 GHz (configurable en pasos de 30 MHz). Diseñado con una red de alimentación monopulso integrada, el subsistema proporciona salidas de RF dedicadas para el canal Suma (H), el canal Diferencia de Acimut (FWC) y el canal Diferencia de Elevación (FYC) con una profundidad de nulo de haz diferencia típica de -22 dB. Combinado con un rango de exploración electrónica de ±45° en ambos ejes, una precisión de apuntamiento angular de ≤ 0,15° dentro del sector central de ±20° (≤ 0,3° en todo el rango de ±45°) y un tiempo de conmutación de haz de ≤ 50 μs, la matriz proporciona las características de interfaz monopulso y control de haz requeridas para aplicaciones de seguimiento radar.

Especificaciones Técnicas y Soporte

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Especificaciones de Rendimiento Monopulso y Conformación de Haz

La siguiente tabla resume las características clave del diagrama de radiación, las métricas de medición angular y los parámetros de RF de la matriz activa de 256 canales:

Categoría de ParámetrosParámetro TécnicoEspecificación / Requisito
Frecuencia y MatrizBanda de Frecuencia de Operación9,2 GHz – 9,8 GHz (configurable en pasos de 30 MHz)
Topología de la Matriz256 elementos (matriz AiP de 16×16)
PolarizaciónVertical (horizontal disponible bajo pedido)
Monopulso y PatrónCanales de Salida de RFSuma (H), Dif. Acimut (FWC), Dif. Elevación (FYC)
Profundidad del Nulo del Haz Diferencia-22 dB (típico, acimut y elevación)
Ancho de Haz Tx / Ancho de Haz RxTx: 5,8° ± 0,3° / Rx: 6,8° ± 0,4° (@ frecuencia central)
Nivel del Primer Lóbulo Secundario (Rx)< -22 dB (dirección normal)
Exploración y DinámicaSector de Exploración ElectrónicaAcimut ±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°)
Tiempo de Conmutación del Haz≤ 50 μs
Métricas de Canales ActivosPIRE del Sistema (dirección normal)≥ 80 dBm (en todas las bandas y temperaturas de operación)
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)
Relación G/T del Sistema≥ 0,5 dB/K (en todas las bandas y temperaturas de operación)

Arquitectura de la Red Monopulso Suma y Diferencia

La matriz integra una red comparadora monopulso dedicada que proporciona canales simultáneos de suma y diferencia a partir de las vías de RF de la antena:

Arquitectura de Enrutamiento de RF Monopulso (Representación a Nivel de Sistema):

Apertura de 256 elementos / Red de canales T/R ──► Red comparadora monopulso integrada

├──► Salida Suma [H] ──► Detección de blancos y cálculo de distancia

├──► Diferencia de Acimut [FWC] ──► Procesamiento del error angular en acimut

└──► Diferencia de Elevación [FYC] ──► Procesamiento del error angular en elevación

  • Profundidad de Nulo de Diferencia (-22 dB Típica): La red comparadora monopulso integrada proporciona una profundidad de nulo de haz diferencia típica de -22 dB para los canales de acimut y elevación, facilitando la estimación del error angular monopulso en el receptor de radar.
  • Tres Puertos de RF Dedicados: El chasis dispone de interfaces de RF independientes para el canal Suma (H), el canal Diferencia de Acimut (FWC) y el canal Diferencia de Elevación (FYC), proporcionando trayectos de RF dedicados para el procesamiento monopulso de tres canales en el extremo receptor del radar.
  • Control de Fase y Amplitud Integrado en AiP: La arquitectura AiP integrada aplica un control unificado de fase y amplitud en toda la matriz para respaldar un rendimiento de conformación de haz estable en la banda de operación de 9,2 a 9,8 GHz.

Dinámica de Exploración 2D y Control de Lóbulos Secundarios

Un seguimiento fiable de objetivos en movimiento requiere la estabilidad del diagrama del haz a lo largo de amplios ángulos de exploración:

  • Cobertura Bidimensional de ±45°: El control de fase electrónico en la matriz de 256 canales orienta el haz en un sector de ±45° en acimut y elevación, con una caída de ganancia de exploración especificada de ≤ 3 dB dentro del rango de exploración de ±45°.
  • Rendimiento del Ancho de Haz: En dirección normal, la matriz genera un ancho de haz de transmisión de 5,8° ± 0,3° y un ancho de haz de recepción de 6,8° ± 0,4° (a la frecuencia central).
  • Bajo Perfil de Lóbulos Secundarios en Rx (< -22 dB): El nivel del primer lóbulo secundario del diagrama de recepción está especificado en < -22 dB en dirección normal.
  • Precisión de Apuntamiento: El controlador interno gestiona las posiciones del haz con una resolución de cuantización angular de 0,05°, respaldando la precisión de apuntamiento especificada de ≤ 0,15° en el sector de ±20° y de ≤ 0,3° en el sector de ±45°.

Rápida Conmutación del Haz y Control

En entornos tácticos de reacción rápida, las antenas de matriz en fase activa deben alternar ágilmente entre los modos de exploración y seguimiento:

  • Rápida Conmutación del Haz (≤ 50 μs): El controlador de haz admite la conmutación de haz en ≤ 50 μs, permitiendo transiciones rápidas en aplicaciones de barrido dinámico y seguimiento.
  • Protocolo RS422 Síncrono: Los vectores de direccionamiento del haz se transmiten mediante el protocolo RS422 síncrono a través de la interfaz J30J-15ZK con una frecuencia de reloj ≥ 10 MHz, admitiendo paquetes de control de 16 bytes con una cuantización angular de 0,05°.
  • Sintetizador de Frecuencia Integrado: El sintetizador de frecuencia interno admite la configuración en toda la banda de 9,2 a 9,8 GHz en pasos de frecuencia de 30 MHz.

Principales Escenarios de Aplicación en Radar

Los integradores de sistemas incorporan sistemas de antena en matriz de fase con prestaciones monopulso en aplicaciones tácticas y de vigilancia:

  • Radares de Dirección de Tiro y Seguimiento de Precisión: Seguimiento del error angular en objetivos aéreos en movimiento para suministrar datos de coordenadas a los sistemas de control de tiro y seguimiento.
  • Radares Contra Sistemas No Tripulados (C-UAS): Seguimiento angular de aeronaves no tripuladas a baja cota en plataformas móviles mediante diagramas de recepción con bajo nivel de lóbulos secundarios.
  • Sistemas Móviles de Defensa Aérea: Radares de búsqueda y seguimiento 2D instalados en vehículos, alimentados con líneas estándar de 18 V a 36 V CC en un rango térmico de -40°C a +70°C.
  • Cargas Útiles de Radar para UAV Tácticos: Cargas útiles de radar compactas de masa ≤ 3,5 kg para la adquisición de objetivos y la vigilancia de superficie desde plataformas UAV.

Preguntas Frecuentes (FAQ)

Pregunta 1: ¿Cuál es el significado práctico de la profundidad de nulo de -22 dB en esta antena?

La profundidad de nulo típica de -22 dB proporciona una cancelación nítida en el eje central de los diagramas diferencia, lo que permite discriminar el error angular con alta sensibilidad durante el seguimiento en acimut y elevación en el procesador de radar.

Pregunta 2: ¿Cómo proporciona la matriz tres salidas de RF para el procesamiento monopulso?

La red monopulso integrada proporciona tres vías de RF dedicadas: H (canal Suma), FWC (Diferencia de Acimut) y FYC (Diferencia de Elevación). Esto suministra al procesador del radar líneas independientes para el procesamiento monopulso de tres canales.

Pregunta 3: ¿Cuál es la resolución angular y la precisión de apuntamiento durante la exploración electrónica?

A la frecuencia central, el ancho de haz en dirección normal es de 5,8° ± 0,3° en transmisión y de 6,8° ± 0,4° en recepción. El apuntamiento electrónico alcanza una precisión de ≤ 0,15° dentro de un cono de ±20° y de ≤ 0,3° en todo el sector de exploración 2D de ±45°.

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