Pasywna macierz skanowana elektronicznie - Passive electronically scanned array

MiG-31 samolotów bojowych z nosa opływowa obudowa usunięte, pokazano jej Zaslon biernego skanowania elektronicznego tablicę anteny radaru.
Animacja pokazująca, jak działa pasywna macierz skanowana elektronicznie. Składa się z szeregu elementów antenowych (A) zasilanych z jednego nadajnika (TX) . Prąd zasilający dla każdej anteny przechodzi przez przesuwnik fazy (φ) sterowany przez komputer (C) . Ruchome czerwone linie pokazują czoła fal radiowych emitowanych przez każdy element. Poszczególne człony falowe są kuliste, ale łączą się ( nakładają się ) przed anteną, tworząc falę płaską , wiązkę fal radiowych poruszających się w określonym kierunku. Przesuwacze fazowe opóźniają progresywne fale radiowe w górę linii, więc każda antena emituje swoje czoło fali później niż ta pod nią. Powoduje to skierowanie powstałej fali płaskiej pod kątem do anteny. Komputer może bardzo szybko zmienić przesuwniki fazowe, aby skierować wiązkę w nowym kierunku. Pokazuje się, że prędkość fal radiowych jest ogromnie spowolniona.

Pasywny skanowana elektronicznie tablica ( PESA ), znany również jako bierny fazowanych jest antena, w którym wiązka fal radiowych może być sterowane elektronicznie do punktu w przeciwnych kierunkach (to jest stopniowe tablicę anteny), w którym wszystkie anteny elementy są podłączone do pojedynczego nadajnika (takiego jak magnetron , klistron lub lampa z falą bieżącą ) i / lub odbiornika . Największe zastosowanie macierzy fazowanych dotyczy radarów . Większość radarów fazowanych na świecie to PESA. Cywilny mikrofalowy system lądowania wykorzystuje macierze PESA tylko do transmisji.

PESA kontrastuje z aktywną anteną skanowaną elektronicznie (AESA), która ma oddzielny nadajnik i / lub odbiornik dla każdego elementu anteny, wszystko kontrolowane przez komputer; AESA to bardziej zaawansowana, wyrafinowana i wszechstronna wersja drugiej generacji oryginalnej technologii macierzy fazowej PESA.

Systemy radarowe zwykle działają poprzez podłączenie anteny do potężnego nadajnika radiowego w celu emitowania krótkich impulsów sygnału. Następnie nadajnik jest odłączany, a antena jest podłączana do czułego odbiornika, który wzmacnia echo obiektów docelowych. Mierząc czas potrzebny na powrót sygnału, odbiornik radaru może określić odległość do obiektu. Następnie odbiornik wysyła wynikowe dane wyjściowe do pewnego rodzaju wyświetlacza . Elementami nadajnika były zwykle lampy klistronowe lub magnetrony , które nadają się do wzmacniania lub generowania wąskiego zakresu częstotliwości do wysokich poziomów mocy. Aby zeskanować część nieba, antenę radaru należy fizycznie przesunąć tak, aby wskazywała różne kierunki.

W 1959 roku DARPA opracowała eksperymentalny radar z układem fazowanym o nazwie Electronically Steered Array Radar ESAR. Pierwszy moduł, matryca liniowa, został ukończony w 1960 roku. Stanowił on podstawę AN / FPS-85 .

Począwszy od roku 1960 nowych półprzewodnikowych urządzeń zdolnych do opóźniania sygnału nadajnika, w sposób kontrolowany wprowadza. Doprowadziło to do powstania pierwszego praktycznego wielkoskalowego pasywnego układu skanowanego elektronicznie lub po prostu radaru z układem fazowanym. PESA pobierały sygnał z jednego źródła, dzieliły go na setki ścieżek, selektywnie opóźniały niektóre z nich i wysyłały do ​​poszczególnych anten. Sygnały radiowe z oddzielnych anten zachodziły na siebie w przestrzeni, a wzorce interferencji między poszczególnymi sygnałami były kontrolowane, aby wzmocnić sygnał w określonych kierunkach i wyciszyć go we wszystkich innych. Opóźnienia można łatwo kontrolować elektronicznie, co pozwala na bardzo szybkie sterowanie wiązką bez poruszania anteną. PESA może skanować przestrzeń znacznie szybciej niż tradycyjny system mechaniczny. Dzięki postępowi w elektronice, PESA dodały możliwość wytwarzania kilku aktywnych wiązek, umożliwiając im dalsze skanowanie nieba, jednocześnie skupiając mniejsze wiązki na określonych celach w celu śledzenia lub naprowadzania półaktywnych naprowadzających rakiet radarowych . PESA szybko stały się powszechne na statkach i dużych stałych stanowiskach w latach sześćdziesiątych XX wieku, a wraz z kurczeniem się elektroniki pojawiły się czujniki w powietrzu.

Lista radarów PESA

Bibliografia