32-канальная 1D активная фазированная антенная решетка Ku-диапазона: архитектура апертуры, мощность передачи и моноимпульсная обработка

В радиолокационных и пеленгационных системах 1D активная фазированная антенная решетка обеспечивает электронное сканирование по углу места при сохранении фиксированной, несканирующей апертуры по азимуту. Специализированная 32-канальная фазированная антенная решетка Ku-диапазона объединяет активную 32-канальную сеть приемо-передающих модулей (T/R) с планарной излучающей апертурой 32 × 32, работающей в диапазоне частот от 15,8 до 16,8 ГГц. Система обеспечивает нормальную ЭИИМ не менее 82 дБм при комнатной температуре в заданных пределах энергопотребления и рабочих температур.

Почему 32 канала для апертуры из 1024 излучающих элементов?

Соотношение между количеством активных каналов и числом излучающих элементов является ключевым архитектурным аспектом данной АФАР. Значение «32 канала» относится к сети активных модулей T/R, тогда как «1024 излучающих элемента» описывает полную планарную излучающую апертуру; эти две величины представляют разные архитектурные уровни решетки.

Планарная апертура выполнена в виде матрицы Nx = 32 по азимуту и Ny = 32 по углу места, включающей 1024 излучающих элемента. 32-канальная активная сеть T/R используется в архитектуре одномерного электронного сканирования по углу места в пределах этой апертуры, обеспечивая управление лучом в одной плоскости при сохранении направленной физической апертуры.

Как архитектура 1D обеспечивает сканирование по углу места ±40°

В конфигурации одномерного сканирования электронное управление диаграммой направленности реализовано вдоль оси угла места:

• Электронное сканирование по углу места (±40°): Архитектура одномерного сканирования обеспечивает электронное отклонение луча в секторе ±40° по углу места.
• Погрешность наведения луча: Заданная типовая погрешность наведения луча составляет ≤0,3°.
• Несканирующая азимутальная апертура: Азимутальный размер содержит 32 излучающих элемента и остается несканирующим, обеспечивая фиксированную направленность для систем с механическим вращением по азимуту или для работы в заданном секторе.

От уровня возбуждения к системной ЭИИМ: тракт передачи и параметры мощности

Тракт передачи рассчитан на входной уровень радиочастотного возбуждения 18 дБм ± 1,5 дБм и работу подсистемы в диапазоне 15,8–16,8 ГГц:

• ВЧ-возбуждение и распределение мощности: Входной тракт принимает сигнал возбуждения 18 дБм ± 1,5 дБм. Встроенный модуль усиления возбуждения повышает уровень сигнала перед его распределением делителем мощности по 32 активным каналам T/R.
• Мощность одного канала: Каждый активный канал обеспечивает пиковую выходную мощность не менее 27 дБм во всем рабочем диапазоне частот.
• ЭИИМ системы: Система обеспечивает нормальную ЭИИМ не менее 82 дБм при комнатной температуре.
• Импульсный режим работы: Тракт передачи рассчитан на коэффициент заполнения до 25%, при этом максимальная потребляемая мощность не превышает 200 Вт.

Назначение встроенной суммарно-разностной обработки приемного тракта

Для задач сопровождения целей и моноимпульсной оценки углового положения антенный блок включает схему формирования суммарного (Σ) и разностного (Δ) сигналов:

• Усиление и фазирование принимаемых сигналов: Электромагнитные сигналы, принимаемые апертурой, проходят через каскады усиления и амплитудно-фазовой компенсации в приемных каналах.
• Дифференциальная сеть: Скорректированные сигналы поступают во внутреннюю дифференциальную схему, которая одновременно формирует суммарный (Σ) и разностный (Δ) сигналы. Это позволяет внешнему процессору РЛС использовать эти сигналы для моноимпульсной оценки углового положения цели.
• Параметр G/T и коэффициент усиления: Приемный тракт обеспечивает отношение усиления к шумовой температуре (G/T) не менее 2,5 дБ/К при комнатной температуре и суммарный коэффициент усиления при приеме не менее 55 дБ в диапазоне 15,8–16,8 ГГц.
• Поляризация: Для излучающей апертуры используется вертикальная поляризация (типовая конфигурация).

Электропитание, конструкция и интерфейсы

Активный антенный блок Ku-диапазона выполнен в компактном корпусе с заданными механическими и электрическими интерфейсами:

• Входное питание: Подсистема рассчитана на питание постоянным напряжением 18–36 В. При коэффициенте заполнения передачи до 25% максимальное энергопотребление не превышает 200 Вт. Для подачи питания используется разъем J30V2_9TJL.
• Габариты и масса: Размеры блока составляют 420 мм × 400 мм × 62 мм при общей массе не более 9 кг (без учета внешних блоков преобразования частоты и обработки сигналов).
• Температурные диапазоны: Диапазон рабочих температур модуля составляет от -40 °C до +60 °C, диапазон температур хранения — от -50 °C до +70 °C.
• Тепловой расчет: Системный тепловой расчет должен учитывать энергопотребление до 200 Вт при коэффициенте заполнения до 25% для поддержания блока в рабочем диапазоне от -40 °C до +60 °C.
• Обработка поверхностей: Металлический корпус имеет токопроводящее оксидное покрытие, а внешняя поверхность антенны покрыта белой грунтовкой.
• Сигнальные интерфейсы: Коаксиальные разъемы SSMP-J обеспечивают подключение тракта Ku-диапазона, а многоконтактный разъем J30J_15TJL обеспечивает передачу данных последовательного порта, тактирование и синхронизацию для системного управления и контроля состояния.

Часто задаваемые вопросы (Архитектура решетки и режим передачи)

В: В чем преимущество 32-канальной архитектуры для апертуры из 1024 элементов?

О: В данной архитектуре используется 32-канальная сеть T/R при апертуре, содержащей 1024 излучающих элемента. Это обеспечивает электронное сканирование по углу места в секторе ±40° и потенциально упрощает ВЧ-тракт, схемы управления и систему электропитания.

В: Каково назначение параметра входного возбуждения 18 дБм ± 1,5 дБм?

О: Уровень возбуждения 18 дБм ± 1,5 дБм представляет собой заданное условие входного ВЧ-возбуждения, связанное с паспортной выходной мощностью активного канала не менее 27 дБм.

В: Какие требования предъявляются к охлаждению при работе с коэффициентом заполнения 25%?

О: При коэффициенте заполнения при передаче до 25% максимальное энергопотребление системы составляет ≤200 Вт. Разработчики комплексной системы должны учесть соответствующее тепловое воздействие и предусмотреть соответствующий теплоотвод для удержания температуры блока в пределах от -40 °C до +60 °C.