یک آرایه اسکن الکترونیکی غیرفعال یا رادار PESA معمولاً از یک معماری فرستنده/گیرنده RF نسبتاً متمرکز برای تغذیه بسیاری از عناصر آنتن از طریق یک شبکه توزیع استفاده می‌کند. تغییرات فاز کنترل‌شده الکترونیکی، فاز نسبی را در عناصر تنظیم می‌کند، بنابراین تابش ترکیبی یک پرتو را در جهت فرمان داده‌شده تشکیل می‌دهد. نیازی نیست که دیافراگم کامل برای هر تغییر جهت‌گیری به صورت مکانیکی بچرخد.
پاسخ سریع:PESA هدایت پرتو الکترونیکی را با معماری RF نسبتاً متمرکز ارائه می‌دهد. عملکرد واقعی آن به چیزی بیش از این مخفف بستگی دارد. مهندسان باید قبل از تصمیم‌گیری در مورد اینکه آیا یک طرح با کاربرد مطابقت دارد یا خیر، بهره بر روی زاویه اسکن، تلفات شبکه تغذیه، پهنای باند عملیاتی، لوب‌های جانبی، قطبش، کالیبراسیون، چرخه وظیفه، محدودیت‌های حرارتی و صفحه مرجع اندازه‌گیری را تأیید کنند.
این موضوع اهمیت دارد زیرا مشخصاتی که فقط در میدان دید اندازه‌گیری می‌شوند، می‌توانند شرایطی را که بر عملکرد میدانی حاکم هستند، پنهان کنند. بهره پیک بالا نشان نمی‌دهد که چگونه پرتو در نزدیکی لبه بخش اسکن تغییر می‌کند. محدوده فرکانس عملیاتی وسیع ثابت نمی‌کند که جهت‌گیری پرتو در سراسر باند پایدار می‌ماند. بخش‌های بعدی نحوه کار PESA و سوالاتی را که ریسک ادغام را کاهش می‌دهند، توضیح می‌دهند.
رادار PESA چگونه کار می‌کند؟
معماری PESA می‌تواند به روش‌های مختلفی پیاده‌سازی شود، اما مسیر سیگنال معمولاً شامل پنج مرحله عملکردی است. برخی سیستم‌ها از زیرآرایه‌ها یا کانال‌های افزونه استفاده می‌کنند، بنابراین نمودار بلوکی همیشه باید با طراحی واقعی مقایسه شود.
- تولید شکل موج و تبدیل RF. تحریک‌کننده شکل موج مورد نیاز را ایجاد کرده و آن را به فرکانس کاری تبدیل می‌کند. سپس فرستنده سیگنال را تا سطح توان مورد نیاز افزایش می‌دهد.
- توزیع توان. یک شبکه تغذیه، سیگنال ارسالی را بین مسیرهای زیادی تقسیم می‌کند. این شبکه ممکن است از موجبر، خطوط انتقال، تقسیم‌کننده‌های توان، کوپلرها و سایر اجزای مایکروویو استفاده کند.
- کنترل فاز. یک تغییر دهنده فاز در هر مسیر المان یا در هر مسیر زیرآرایه، فاز سیگنال را مطابق با جهت پرتو فرمان داده شده تغییر می‌دهد. پیشرفت فاز در سراسر روزنه، محل وقوع تداخل سازنده را تعیین می‌کند.
- تابش و تشکیل پرتو. عناصر آنتن با هم تابش می‌کنند. میدان‌های آنها در جهت انتخاب شده به شدت جمع می‌شوند و در جهات دیگر تا حدی خنثی می‌شوند و یک پرتو اصلی و لوب‌های جانبی ایجاد می‌کنند.
- عملیات دریافت و کالیبراسیون. سیگنال‌های بازتاب‌شده از طریق شبکه دیافراگم و تغذیه به زنجیره گیرنده بازمی‌گردند. داده‌های کالیبراسیون، اختلاف فاز و دامنه ناشی از تلرانس اجزا، دما، فرکانس و فرسودگی را اصلاح می‌کنند.
فرمان الکترونیکی می‌تواند پرتو را بسیار سریع‌تر از تغییر موقعیت فیزیکی یک دیافراگم بزرگ حرکت دهد. با این حال، نرخ اسکن مفید به زمان‌بندی شکل موج، تأخیر کنترل، پردازش سیگنال و زمان‌بندی منابع رادار نیز بستگی دارد. سرعت فرمان آنتن به تنهایی تعداد اهداف یا وظایفی را که رادار کامل می‌تواند پشتیبانی کند، تعیین نمی‌کند.
چرا به آن آرایه اسکن الکترونیکی غیرفعال می‌گویند؟
کلمه غیرفعال، معماری RF در روزنه را توصیف می‌کند. در یک PESA معمولی، عناصر آنتن هر کدام شامل یک ماژول ارسال و دریافت فعال کامل نیستند. یک زنجیره RF متمرکز، انرژی را از طریق شبکه تغذیه تأمین و دریافت می‌کند، در حالی که اجزای کنترل فاز، پرتو را شکل می‌دهند. این آرایه هنوز برای کنترل، سوئیچینگ، خنک‌سازی و سایر عملکردها به برق نیاز دارد.
رادار PESA همچنین با رادار غیرفعال متفاوت است. رادار غیرفعال معمولاً بازتاب‌ها را از فرستنده‌های خارجی یا سایر منابع نوری تشخیص می‌دهد. PESA یک معماری آنتن و توزیع RF است که می‌تواند در یک رادار فرستنده فعال استفاده شود. اشتباه گرفتن این دو معنی منجر به الزامات نادرست سیستم می‌شود.
کدام پارامترها عملکرد PESA را تعیین می‌کنند؟
مفیدترین مشخصات، ماتریسی از عملکرد بر حسب فرکانس، زاویه اسکن، قطبش و شرایط عملیاتی است. جدول زیر مواردی را که باید قبل از مقایسه آرایه‌ها یا درخواست قیمت تعریف شوند، فهرست می‌کند.
| پارامتر | چرا مهم است؟ | چه چیزی درخواست کنیم |
|---|---|---|
| باند عملیاتی و پهنای باند لحظه‌ای | خطاهای فاز و دامنه می‌توانند با فرکانس تغییر کنند. | پهنای باند و محدودیت‌های قابل استفاده در هر شرایط شکل موج مورد نیاز. |
| بخش اسکن | بهره، پهنای پرتو، لوب‌های کناری و قطبش معمولاً از زاویه دید به سمت بیرون تغییر می‌کنند. | الگوها در فرکانس‌های نماینده و زوایای اسکن، از جمله لبه پوشش. |
| حساسیت Gain، EIRP و Receive | برد سیستم به کل بودجه‌های ارسال و دریافت بستگی دارد. | صفحات مرجع، تلفات تغذیه، چرخه وظیفه و فرضیات گیرنده. |
| سطوح لوب جانبی و قطبش متقاطع | این موارد بر تداخل، پاسخ کلاتر و خلوص قطبش تأثیر می‌گذارند. | تعاریف، برش‌ها، نقاط فرکانسی و شرایط اسکن. |
| فاصله و چیدمان عناصر | فاصله‌گذاری بر لوب‌های گریتینگ و محدوده اسکن موجود تأثیر می‌گذارد. | هندسه، اندازه دیافراگم فعال و حداکثر فرکانس مورد نظر. |
| شرایط توان و دما | یک زنجیره متمرکز با قدرت بالا و اجزای خوراک باید در محدوده خود کار کنند. | توان اوج و میانگین، پهنای پالس، چرخه کاری، روش خنک‌سازی و محدوده دما. |
| کالیبراسیون و پایداری | تغییرات رانش فاز و دامنه، جهت‌یابی و کیفیت الگو. | روش کالیبراسیون، فاصله زمانی به‌روزرسانی، پورت‌های تست و خطای باقیمانده مجاز. |
| رابط‌های مکانیکی و RF | رادوم‌ها، کانکتورها، انتقال موجبر و نحوه نصب می‌توانند عملکرد را تغییر دهند. | پیکربندی نصب‌شده، چیدمان مواد، تلرانس‌ها و نقشه‌های مرجع. |
چرا عملکرد با تغییر زاویه اسکن تغییر می‌کند؟
یک آرایه فازی معمولاً در نزدیکی میدان دید، جهت عمود بر روزنه، قوی‌ترین است. با دورتر شدن پرتو، روزنه تابیده شده در جهت اسکن کوچکتر می‌شود. الگوی المان همچنین ممکن است تابش کمتری را در زاویه تعیین شده فراهم کند. خطاهای تغذیه، کوپلینگ متقابل، تلرانس‌های ساختاری و رادوم می‌توانند اعوجاج بیشتری ایجاد کنند.
نتیجه می‌تواند شامل تلفات اسکن، پهنای پرتو وسیع‌تر، لوب‌های جانبی جابجا شده، قطبش متقاطع بالاتر یا خطای نشانه‌گیری باشد. این تغییرات توسط یک مقدار بهره در زاویه دید مشخص ثبت نمی‌شوند. برای آرایه‌ای که قرار است تا یک زاویه مشخص اسکن شود، داده‌های بهره و الگو را در زاویه دید، یک یا چند زاویه میانی و لبه قطاع مورد نیاز درخواست کنید. بررسی را در پایین‌ترین، مرکز و بالاترین فرکانس‌های عملیاتی تکرار کنید.
فاصله‌گذاری عناصر شایسته توجه ویژه است. اگر فاصله‌گذاری نسبت به طول موج و زاویه اسکن خیلی زیاد باشد، لوب‌های توری ناخواسته می‌توانند وارد ناحیه مرئی شوند. طرحی که در انتهای پایین باند قابل قبول است، ممکن است در بالاترین فرکانس، جایی که فاصله‌گذاری فیزیکی یکسان نشان دهنده طول موج‌های بیشتری است، رفتار متفاوتی داشته باشد.
چگونه پهنای باند و انحراف پرتو بر PESA تأثیر می‌گذارند؟
بسیاری از سیستم‌های PESA از شیفت‌دهنده‌های فاز برای ایجاد یک توالی فاز که در یک فرکانس انتخاب‌شده صحیح است، استفاده می‌کنند. هنگامی که فرکانس تغییر می‌کند، همان تنظیم فاز می‌تواند پرتو را به زاویه متفاوتی هدایت کند. این تغییر جهت وابسته به فرکانس معمولاً انحراف پرتو نامیده می‌شود. اندازه این اثر به پهنای باند، زاویه اسکن، معماری و نوع شبکه کنترل فاز بستگی دارد.
بنابراین، یک الزام پهنای باند به چیزی بیش از یک عبارت مربوط به محدوده فرکانس نیاز دارد. در مورد جهت‌گیری پرتو، بهره، لوب‌های جانبی و قطبش روی فرکانس و زاویه اسکن سوال کنید. برخی از طرح‌ها از عناصر تأخیر زمانی واقعی، تکنیک‌های زیرآرایه یا اصلاحات وابسته به فرکانس برای کاهش انحراف پرتو استفاده می‌کنند، اما این انتخاب‌ها الزامات مربوط به تلفات، پیچیدگی، اندازه و کالیبراسیون خود را دارند.
تلفات شبکه تغذیه در کجا اهمیت دارد؟
در یک PESA مونواستاتیک معمولی که از یک دیافراگم مشترک استفاده می‌کند، شبکه تغذیه در هر دو مسیر ارسال و دریافت مشارکت دارد. تقسیم‌کننده‌های توان، خطوط انتقال، موجبرها، شیفت‌دهنده‌های فاز، سوئیچ‌ها و انتقال‌ها، همگی در تلفات ورودی نقش دارند. در هنگام ارسال، این تلفات، توان تحویلی به دیافراگم را کاهش داده و گرما تولید می‌کنند. در هنگام دریافت، تلفات قبل از گیرنده می‌تواند حساسیت و محدوده دینامیکی مؤثر را کاهش دهد.
مقادیر تلفات باید به یک صفحه مرجع واضح گره خورده باشند. بهره آنتن ذکر شده ممکن است شامل کابل، مفصل چرخشی، انتقال موجبر، شبکه کنترل فاز یا رادوم موجود در سیستم نصب شده نباشد. در هنگام پذیرش، داده‌های اندازه‌گیری شده را با همان پیکربندی و صفحه مرجع مورد استفاده در مشخصات مقایسه کنید.
آیا PESA به معنای یک فرکانس است یا یک هدف؟
| عبارت رایج | تفسیر دقیق تر |
|---|---|
| PESA فقط می‌تواند از یک فرکانس استفاده کند. | چابکی فرکانس به فرستنده، مولد شکل موج، شبکه کنترل فاز، پهنای باند و کالیبراسیون بستگی دارد. PESA به طور خودکار به یک فرکانس ثابت محدود نمی‌شود. |
| PESA فقط می‌تواند یک هدف را ردیابی کند. | ظرفیت هدف به برنامه‌ریزی پرتو، زمان بازدید مجدد، طراحی شکل موج، کانال‌های گیرنده و پردازش بستگی دارد. یک PESA می‌تواند وظایف را در هم ادغام کند، اگرچه بسیاری از پیاده‌سازی‌های PESA مرسوم، یک پرتو ارسال اولیه را در یک زمان تشکیل می‌دهند. |
| PESA همیشه ارزان و ساده است. | ممکن است از ماژول‌های RF فعال توزیع‌شده کمتری نسبت به AESA استفاده کند، اما شبکه تغذیه، زنجیره توان بالا، کنترل فاز، کالیبراسیون، خنک‌کننده و یکپارچه‌سازی مکانیکی آن هنوز هم می‌تواند پیچیده باشد. |
| فرمان الکترونیکی تمام قطعات متحرک را حذف می‌کند. | پرتو را می‌توان به صورت الکترونیکی هدایت کرد، اما برخی سیستم‌ها نیز آرایه را روی یک پلتفرم چرخان یا قابل تغییر موقعیت قرار می‌دهند تا پوشش را گسترش دهند. |
هشت سوالی که قبل از ادغام آرایه PESA باید بپرسید
- چه فرکانس‌های عملیاتی و پهنای باندهای لحظه‌ای باید پشتیبانی شوند و کدام مقادیر در کل بخش اسکن اجباری هستند؟
- چه پوشش آزیموت و ارتفاعی مورد نیاز است، و آیا کل دهانه به صورت مکانیکی ثابت، چرخان یا به هر نحوی تغییر موقعیت داده شده است؟
- چه محدودیت‌هایی برای بهره، EIRP، پهنای پرتو، لوب کناری و قطبش متقاطع در زاویه دید و حداکثر زاویه اسکن اعمال می‌شود؟
- شبکه تغذیه و روزنه باید چه توان اوج، توان متوسط، پهنای پالس و چرخه کاری را تحمل کنند؟
- صفحات مرجع توان ارسال و حساسیت دریافت کجا هستند و کدام تلفات کابل، موجبر، تغییر فاز و رادوم در نظر گرفته شده‌اند؟
- چگونه آرایه از نظر فرکانس، دما و زاویه اسکن کالیبره می‌شود و چگونه پس از نصب، رانش تشخیص داده می‌شود؟
- چه محدودیت‌های کانکتور، موجبر، نصب، رادوم، اندازه، وزن و محیطی برای پیکربندی نصب‌شده اعمال می‌شود؟
- کدام اندازه‌گیری‌ها قابل قبول خواهند بود و آیا تنظیمات آزمایش، قطبش عملیاتی، فرکانس، توان و شرایط اسکن را بازتولید می‌کند؟
PESA و AESA گزینه‌های معماری متفاوتی را ارائه می‌دهند
PESA و رادار آرایه اسکن الکترونیکی فعال، هر دو از روابط فاز کنترل‌شده برای هدایت پرتوها استفاده می‌کنند. تفاوت اصلی آنها در محل وقوع تولید و دریافت فعال RF است. یک PESA عموماً یک معماری فرستنده و گیرنده متمرکز را از طریق یک شبکه تغذیه و شیفت‌دهنده‌های فاز هدایت می‌کند. یک AESA ماژول‌های ارسال و دریافت فعال زیادی را در سراسر دیافراگم یا زیرآرایه‌های آن توزیع می‌کند. پیاده‌سازی شکل‌دهی پرتو - آنالوگ، ترکیبی یا دیجیتال - یک بُعد طراحی جداگانه است و نباید با تمایز PESA/AESA مترادف تلقی شود.
AESA می‌تواند افزونگی بیشتر، انعطاف‌پذیری شکل موج و برنامه‌ریزی چندمنظوره سریع را ارائه دهد، اما الزامات سختی را برای توزیع برق، خنک‌سازی، کالیبراسیون و کنترل ماژول نیز ایجاد می‌کند. PESA زمانی می‌تواند کاربردی باقی بماند که یک معماری RF متمرکز، الزامات ماموریت و ادغام را برآورده کند. برای مقایسه دقیق معماری، RF MISO را مطالعه کنید.مقایسه رادار AESA و PESAانتخاب صحیح باید بر اساس الزامات قابل اندازه‌گیری باشد، نه بر اساس این فرض که یک کلمه اختصاری همیشه بهتر است.
چگونه یک آرایه PESA باید اندازه‌گیری و پذیرفته شود؟
آزمایش پذیرش باید شرایط استفاده شده در مشخصات عملکرد را بازتولید کند. حداقل، نقاط فرکانسی، قطبش، دستورات اسکن، سطح توان، چرخه کاری، وضعیت کالیبراسیون، وضعیت رادوم و صفحه مرجع RF را مستند کنید. بهره، پهنای پرتو، دقت نشانه‌گیری، لوب‌های کناری و قطبش متقاطع را در زوایای اسکن نماینده اندازه‌گیری یا تأیید کنید.
برد و تنظیمات مورد نیاز به اندازه روزنه، فرکانس و شی اندازه‌گیری بستگی دارد. روش‌های میدان دور، برد فشرده یا میدان نزدیک ممکن است مناسب باشند. سیستم‌های MISO با فرکانس رادیوییقابلیت تست آنتنمنابع اندازه‌گیری مرتبط را شرح دهید، اما روش نهایی و بودجه عدم قطعیت باید قبل از شروع آزمون پذیرش مورد توافق قرار گیرند.
پشتیبانی از RF MISO برای ارزیابی آنتن آرایه‌ای
RF MISO یک تولیدکننده آنتن‌های RF و مایکروویو است که از تحقیقات، اندازه‌گیری و یکپارچه‌سازی سیستم آنتن پشتیبانی می‌کند. RF MISO یک رادار PESA کامل را به عنوان یک محصول آنتن استاندارد ارائه نمی‌دهد. مباحث مهندسی مربوطه با الزامات دیافراگم، تغذیه و رابط آنتن آغاز می‌شود که می‌توان آنها را در برابر یک باند فرکانسی، قطبش، بهره، پهنای پرتو و پوشش مکانیکی تعریف‌شده تأیید کرد.
مهندسان می‌توانند RF MISO را بررسی کنند.محصولات آنتن آرایه‌ایوآنتن‌های مسطحبه عنوان نقاط شروع برای بحث در مورد اجزا و دیافراگم. محصولات استاندارد موجود به طور خودکار یک رادار PESA را تشکیل نمی‌دهند و مناسب بودن آنها باید در برابر معماری کامل سیستم تأیید شود.
برای بحث فنی اولیه، باند عملیاتی، پهنای باند لحظه‌ای، قطبش، بهره مورد نیاز، سکتور اسکن، هدف لوب جانبی، توان اوج و میانگین، رابط RF، اندازه دیافراگم، محدودیت‌های نصب، شرایط محیطی و انتظارات آزمون پذیرش را ارائه دهید. این اطلاعات به تیم مهندسی اجازه می‌دهد تا مشخص کند کدام آنتن و گزینه‌های آزمایش نیاز به ارزیابی بیشتر دارند.
Send the project requirements to info@rf-miso.com or تماس با RF MISOاز طریق وب‌سایت.
سوالات متداول
PESA مخفف چیست؟
PESA مخفف آرایه اسکن‌شده الکترونیکی غیرفعال است. این سیستم معمولاً از یک معماری فرستنده/گیرنده RF نسبتاً متمرکز، یک شبکه تغذیه و شیفت‌های فاز کنترل‌شده برای هدایت پرتو در سراسر روزنه آنتن استفاده می‌کند.
چرا PESA را غیرفعال می‌نامند اگر برق را منتقل کند؟
غیرفعال به معنای فقدان یک ماژول فرستنده و گیرنده فعال کامل در هر عنصر آنتن است. این رادار هنوز از سخت‌افزارهای RF، کنترل، کالیبراسیون و خنک‌کننده تغذیه‌شده استفاده می‌کند.
آیا یک رادار PESA می‌تواند چندین هدف را ردیابی کند؟
بسته به زمان‌بندی پرتو، می‌تواند زمان، طراحی شکل موج، کانال‌های گیرنده و پردازش را مجدداً بررسی کند. برچسب PESA به تنهایی ظرفیت هدف را تعریف نمی‌کند.
آیا PESA همان آنتن آرایه فازی است؟
PESA یک معماری RF آرایه فازی است، در حالی که آرایه فازی مفهوم گسترده‌تری از آنتن است. AESA یکی دیگر از معماری‌های RF است. شکل‌دهی پرتو آنالوگ، ترکیبی و دیجیتال نحوه پیاده‌سازی شکل‌دهی پرتو را توصیف می‌کنند و به جای جایگزین‌های معادل PESA یا AESA، یک بعد طبقه‌بندی جداگانه را تشکیل می‌دهند.
چه داده‌هایی باید در حداکثر زاویه اسکن بررسی شوند؟
بررسی بهره یا اتلاف اسکن، پهنای پرتو، دقت نشانه‌روی، لوب‌های کناری، قطبش متقاطع و رفتار امپدانس در فرکانس‌های مورد نیاز و پیکربندی نصب شده.
چه زمانی PESA می‌تواند یک انتخاب عملی باشد؟
PESA می‌تواند زمانی عملی باشد که به هدایت الکترونیکی نیاز باشد و یک زنجیره RF متمرکز بتواند نیازهای پهنای باند، اسکن، توان، قابلیت اطمینان، حرارتی و نگهداری را برآورده کند. این تصمیم باید از اندازه‌گیری‌های سیستم و محدودیت‌های چرخه عمر پیروی کند.
زمان ارسال: ۲۸ اکتبر ۲۰۲۶
