768-канальная 2D ФАР Ku-диапазона: архитектура с усеченной апертурой, двухкоординатное сканирование и передающие характеристики

В радиолокационных системах сопровождения и системах направленной связи большой пропускной способности, требующих быстрого позиционирования луча в широких угловых секторах, двухкоординатное активное электронное сканирование позволяет отказаться от механических приводов за счет планарного фазового управления. Работая в диапазоне частот от 15,7 до 17 ГГц, 768-канальная двумерная фазированная антенная решетка Ku-диапазона объединяет 768 активных каналов, конструкцию антенны, модуль AIP (Antenna-in-Package), внутренний модуль делителя мощности и суммарно-разностную сеть в едином металлическом корпусе с размерами ≤400 мм × 420 мм × 129 мм и общей массой ≤17 кг, при этом значение ЭИИМ системы составляет ≥88,5 дБм при комнатной температуре.

Конфигурация апертуры: 768-элементная топология сканирования с усеченными углами

768-канальная активная решетка использует планарную геометрию с усеченными углами для реализации двухкоординатного электронного управления лучом:

• Координатная сетка апертуры: Излучающая поверхность построена на базе сетки Nx = 32 по азимуту и Ny = 32 по углу места с удалением четырех угловых подрешеток 8 × 8, образуя усеченную по углам структуру из 768 активных излучающих элементов (1024 — 256 = 768).
• Компоновка подсистем: Механическая сборка объединяет конструкцию антенной решетки, модуль AIP, модуль внутреннего делителя мощности и суммарно-разностную сеть в едином металлическом корпусе.
• Тракт возбуждения передающих каналов: В режиме передачи внешний сигнал ВЧ-возбуждения поступает через внутренний делитель на отдельные активные каналы для усиления и фазирования перед формированием направленного пространственного луча.
• Конфигурация поляризации: Вертикальная поляризация является типовой базовой конфигурацией излучающей апертуры.

Симметричное двухкоординатное электронное сканирование по азимуту и углу места

Активная планарная архитектура обеспечивает идентичный сектор сканирования по обеим ортогональным координатам:

• Электронное сканирование по азимуту: Решетка обеспечивает электронное управление лучом в секторе ±45° по азимуту.
• Электронное сканирование по углу места: Решетка поддерживает электронное управление лучом в секторе ±45° по углу места, соответствуя диапазону сканирования по азимуту.
• Точность наведения луча: Погрешность наведения луча составляет ≤0,2° в пределах заявленного сектора сканирования ±45°.

Тракт передачи: входное возбуждение, усиление мощности и ЭИИМ системы

Архитектура передающего тракта распределяет и усиливает внешний входной сигнал в рабочей полосе частот от 15,7 до 17 ГГц:

• Уровень входного ВЧ-возбуждения: Антенный блок рассчитан на уровень входного сигнала возбуждения ≥20 ± 2 дБм.
• Распределение мощности и усиление: Внутренняя распределительная сеть делителя мощности направляет сигнал возбуждения на активные каскады усиления, где осуществляется поканальное фазовое и амплитудное взвешивание.
• Выходная мощность отдельных каналов и всей решетки: Пиковая выходная мощность каждого активного канала составляет ≥27 дБм. Суммарная пиковая выходная мощность всей решетки из 768 активных элементов составляет ≥55 дБм во всем рабочем диапазоне.
• Коэффициент усиления антенны и ЭИИМ: Коэффициент усиления антенны на передачу составляет ≥31,5 дБ, а значение ЭИИМ системы составляет ≥88,5 дБм при комнатной температуре в условиях заводских контрольных испытаний.
• Коэффициент заполнения в импульсном режиме: Архитектура передающего тракта поддерживает коэффициент заполнения до 30% в импульсном режиме.

Конструктивные габариты, энергопотребление и физические интерфейсы

768-канальная активная решетка определяет механические, электрические и тепловые требования для интеграции в платформу:

• Физические габариты и масса: Блок имеет размеры ≤400 мм × 420 мм × 129 мм (включая элементы конструкции заднего отсека) при общей массе ≤17 кг (без учета внешних подсистем синтезатора частот и сигнального процессора).
• Требования к электропитанию постоянного тока: Внутренняя электроника работает в диапазоне напряжений питания от 18 до 36 В постоянного тока, подаваемого через 4-контактный сильноточный разъем J30J. Суммарное энергопотребление составляет ≤1000 Вт при коэффициенте заполнения 30%.
• ВЧ- и управляющие интерфейсы: В качестве ВЧ-интерфейса используются разъемы типа SSMP-J (включая порты разностных каналов по азимуту и углу места). Подача команд управления и наведения луча осуществляется через разъем J30J_15TJL.
• Условия эксплуатации: Диапазон рабочих температур составляет от -40 °C до +70 °C, диапазон температур хранения — от -50 °C до +70 °C.
• Обработка поверхностей: Металлическая полость имеет проводящее оксидное покрытие, а внешняя поверхность антенны покрыта белой грунтовкой.

Часто задаваемые вопросы (2D архитектура и тракт передачи)

В: Какова геометрическая конфигурация апертуры 768-канальной решетки?

О: Апертура сформирована на основе планарной сетки 32 × 32, в которой на каждом из четырех углов удалена подрешетка 8 × 8. Данная усеченная геометрия образует ровно 768 активных излучающих элементов, обеспечивая симметричное электронное управление лучом в секторе ±45° по азимуту и ±45° по углу места с погрешностью наведения луча ≤0,2° в пределах диапазона сканирования.

В: Каким образом задаются уровень ВЧ-возбуждения, выходная мощность решетки и ЭИИМ системы?

О: Антенный блок принимает входной сигнал ВЧ-возбуждения ≥20 ± 2 дБм, который распределяется по 768 активным каналам с пиковой мощностью ≥27 дБм на канал. Пиковая выходная мощность всей решетки составляет ≥55 дБм, коэффициент усиления антенны составляет ≥31,5 дБ, а значение ЭИИМ системы составляет ≥88,5 дБм при комнатной температуре в условиях заводских контрольных испытаний.

В: Что входит и что не входит в указанную массу блока ≤17 кг?

О: Заявленная масса ≤17 кг включает встроенную конструкцию антенны, модуль AIP, модуль внутреннего делителя мощности, суммарно-разностную сеть и конструктивные элементы заднего отсека. Она не включает внешнюю платформенную электронику, такую как синтезатор частот и блоки цифровой обработки сигналов.