Kaj je radar PESA? Kako deluje in kaj morajo inženirji preveriti

Pasivna elektronsko skenirana antenska antenska antena ali radar PESA običajno uporablja sorazmerno centralizirano arhitekturo oddajanja/sprejemanja RF za napajanje številnih antenskih elementov prek distribucijskega omrežja. Elektronsko nadzorovani fazni premiki nastavijo relativno fazo pri elementih, tako da združeno sevanje tvori žarek v določeni smeri. Celotne odprtine ni treba mehansko vrteti za vsako spremembo usmeritve.

Hiter odgovor:PESA zagotavlja elektronsko krmiljenje žarka s sorazmerno centralizirano RF arhitekturo. Njegova dejanska zmogljivost ni odvisna le od kratice. Inženirji morajo preveriti ojačanje glede na kot skeniranja, izgubo v napajalnem omrežju, delovno pasovno širino, stranske reže, polarizacijo, kalibracijo, delovni cikel, toplotne omejitve in referenčno ravnino merjenja, preden se odločijo, ali zasnova ustreza aplikaciji.

To je pomembno, ker lahko specifikacija, izmerjena le pri osi merilne točke, prikrije pogoje, ki vplivajo na delovanje na terenu. Visok ojačitev ne pokaže, kako se žarek spreminja blizu roba sektorja skeniranja. Široko območje delovnih frekvenc ne dokazuje, da usmerjanje žarka ostane stabilno v celotnem pasu. V naslednjih razdelkih je pojasnjeno, kako deluje PESA in katera vprašanja zmanjšujejo tveganje integracije.

Kako deluje radar PESA

Arhitekturo PESA je mogoče implementirati na različne načine, vendar signalna pot običajno vsebuje pet funkcionalnih stopenj. Nekateri sistemi uporabljajo podnize ali redundantne kanale, zato je treba blokovni diagram vedno preveriti glede na dejansko zasnovo.

1. Generiranje valovne oblike in RF pretvorba. Vzbujevalnik ustvari zahtevano valovno obliko in jo pretvori v delovno frekvenco. Oddajnik nato zviša signal na zahtevano raven moči.
2. Distribucija moči. Napajalno omrežje razdeli oddani signal med številne poti. Omrežje lahko uporablja valovod, daljnovode, delilnike moči, spojnike in druge mikrovalovne komponente.
3. Fazni nadzor. Fazni preklopnik v vsaki poti elementov ali v vsaki poti podmatrike spreminja fazo signala glede na ukazano smer žarka. Fazni potek čez odprtino določa, kje pride do konstruktivne interference.
4. Sevanje in oblikovanje žarka. Elementi antene sevajo skupaj. Njihova polja se v izbrani smeri močno seštevajo in v drugih smereh delno izničijo, kar ustvari glavni žarek in stranske reže.
5. Sprejemanje in kalibracija. Odbiti signali se vrnejo skozi odprtino in napajalno omrežje v sprejemno verigo. Kalibracijski podatki popravljajo fazne in amplitudne razlike, ki jih povzročajo tolerance komponent, temperatura, frekvenca in staranje.

Elektronsko krmiljenje lahko premika žarek veliko hitreje kot fizično premeščanje velike odprtine. Vendar pa je uporabna hitrost skeniranja odvisna tudi od časa valovne oblike, zakasnitve krmiljenja, obdelave signalov in razporejevalnika radarskih virov. Hitrost krmiljenja antene sama po sebi ne določa, koliko ciljev ali nalog lahko podpira celoten radar.

Zakaj se imenuje pasivna elektronsko skenirana matrika

Beseda pasivno opisuje RF arhitekturo na odprtini. V običajni PESA antenski elementi ne vsebujejo celotnega aktivnega oddajnega in sprejemnega modula. Centralizirana RF veriga dovaja in sprejema energijo prek napajalnega omrežja, medtem ko komponente za fazno krmiljenje oblikujejo žarek. Antenski niz še vedno potrebuje električno energijo za krmiljenje, preklapljanje, hlajenje in druge funkcije.

Radar PESA se razlikuje tudi od pasivnega radarja. Pasivni radar običajno zazna odboje zunanjih oddajnikov ali drugih osvetljevalcev priložnosti. PESA je arhitektura antene in distribucije RF, ki se lahko uporablja v aktivno oddajnem radarju. Zamenjava teh dveh pomenov vodi do napačnih sistemskih zahtev.

Kateri parametri določajo uspešnost PESA

Najbolj uporabna specifikacija je matrika delovanja glede na frekvenco, kot skeniranja, polarizacijo in obratovalne pogoje. Spodnja tabela navaja elemente, ki jih je treba opredeliti pred primerjavo antenskih nizov ali zahtevo za ponudbo.

Zakaj se zmogljivost spreminja s kotom skeniranja

Fazna antenska rešetka je običajno najmočnejša blizu osi osvetlitve, smeri, ki je pravokotna na odprtino. Ko se žarek usmerja dlje, se projicirana odprtina v smeri skeniranja zmanjšuje. Vzorec elementov lahko prav tako zagotavlja manj sevanja pod zahtevanim kotom. Napake v dovajanju, medsebojna sklopitev, strukturne tolerance in radom lahko povzročijo dodatno popačenje.

Posledica lahko vključuje izgubo skeniranja, širšo širino snopa, premaknjene stranske reže, večjo navzkrižno polarizacijo ali napako usmerjanja. Teh sprememb ne zajame ena sama vrednost ojačanja v smeri ostrenja. Za antenski niz, namenjen skeniranju do določenega kota, zahtevajte podatke o ojačanju in vzorcu v smeri ostrenja, enem ali več vmesnih kotih in robu zahtevanega sektorja. Preverjanje ponovite pri najnižji, srednji in najvišji delovni frekvenci.

Razmik med elementi si zasluži posebno pozornost. Če je razmik prevelik glede na valovno dolžino in kot skeniranja, lahko neželeni režnji rešetke vstopijo v vidno območje. Zasnova, ki je sprejemljiva na spodnjem koncu pasu, se lahko pri najvišji frekvenci obnaša drugače, kjer enak fizični razmik predstavlja več valovnih dolžin.

Kako pasovna širina in mežikanje žarka vplivata na PESA

Mnogi sistemi PESA uporabljajo fazne preklopnike za ustvarjanje faznega napredovanja, ki je pravilno pri izbrani frekvenci. Ko se frekvenca spremeni, lahko ista fazna nastavitev usmeri žarek pod drugim kotom. Ta frekvenčno odvisen premik usmerjanja se običajno imenuje mežikanje žarka. Velikost učinka je odvisna od pasovne širine, kota skeniranja, arhitekture in vrste omrežja za fazno krmiljenje.

Zahteva za širokopasovnost torej zahteva več kot le navedbo frekvenčnega območja. Zahtevajte usmerjanje žarka, ojačanje, stranske reže in polarizacijo glede na frekvenco ter kot skeniranja. Nekatere zasnove uporabljajo elemente z resničnim časovnim zamikom, tehnike podmrež ali frekvenčno odvisne popravke za zmanjšanje mežikanja žarka, vendar te izbire dodajajo svoje izgube, kompleksnost, velikost in zahteve glede kalibracije.

Kje so pomembne izgube v napajalnem omrežju

V tipičnem monostatičnem PESA z deljeno odprtino napajalno omrežje sodeluje tako v oddajni kot sprejemni poti. Delilniki moči, prenosni vodi, valovodi, fazni preklopniki, stikala in prehodi prispevajo k vstavljenim izgubam. Pri oddajanju te izgube zmanjšajo moč, ki se dovaja odprtini, in ustvarjajo toploto. Pri sprejemu lahko izgube pred sprejemnikom zmanjšajo občutljivost in efektivni dinamični razpon.

Vrednosti izgub morajo biti vezane na jasno referenčno ravnino. Navedeni ojačanje antene lahko izključuje kabel, rotacijski spoj, prehod valovoda, omrežje za fazno krmiljenje ali radom, ki je prisoten v nameščenem sistemu. Med prevzemom primerjajte izmerjene podatke z isto konfiguracijo in referenčno ravnino, uporabljeno v specifikaciji.

Ali PESA pomeni eno frekvenco ali en cilj?

Osem vprašanj, ki si jih je treba zastaviti pred integracijo PESA Array

1. Katere delovne frekvence in trenutne pasovne širine morajo biti podprte in katere vrednosti so obvezne v celotnem sektorju skeniranja?
2. Kakšno azimutno in elevacijsko pokritost je potrebno in ali je celotna odprtina mehansko pritrjena, vrtljiva ali kako drugače premeščena?
3. Katere omejitve ojačanja, EIRP, širine snopa, stranskih reber in navzkrižne polarizacije veljajo pri osi ostrenja in pri največjem kotu skeniranja?
4. Kakšno največjo moč, povprečno moč, širino impulza in delovni cikel morata napajalno omrežje in odprtina zmoči?
5. Kje sta referenčni ravnini oddajne moči in sprejemne občutljivosti ter katere izgube v kablu, valovodu, faznem premikalniku in radomu so vključene?
6. Kako bo matrika kalibrirana glede na frekvenco, temperaturo in kot skeniranja ter kako bo po namestitvi zaznan drift?
7. Katere omejitve glede konektorja, valovoda, montaže, radoma, velikosti, teže in okolja veljajo za nameščeno konfiguracijo?
8. Katere meritve bodo dokazale sprejemljivost in ali bo testna nastavitev reproducirala operativne pogoje polarizacije, frekvence, moči in skeniranja?

PESA in AESA ponujata različne možnosti arhitekture

PESA in aktivni elektronsko skenirani radar z matriko uporabljata nadzorovana fazna razmerja za usmerjanje žarkov. Njuna glavna razlika je v tem, kje se pojavita aktivna RF generacija in sprejem. PESA običajno usmerja centralizirano arhitekturo oddajnika in sprejemnika prek napajalnega omrežja in faznih preklopnikov. AESA porazdeli številne aktivne oddajne in sprejemne module po odprtini ali njenih podnizah. Implementacija oblikovanja žarka – analogna, hibridna ali digitalna – je ločena dimenzija zasnove in je ne smemo obravnavati kot sinonim za razlikovanje PESA/AESA.

AESA lahko ponudi večjo redundanco, prilagodljivost valovnih oblik in hitro večfunkcijsko razporejanje, vendar ustvarja tudi zahtevne zahteve za distribucijo energije, hlajenje, kalibracijo in krmiljenje modulov. PESA lahko ostane praktična, kadar centralizirana RF arhitektura izpolnjuje zahteve poslanstva in integracije. Za podrobno primerjavo arhitektur preberite RF MISO.Primerjava radarja AESA in PESAPravilna izbira bi morala temeljiti na merljivih zahtevah in ne na predpostavki, da je ena kratica vedno boljša.

Kako naj se meri in sprejema matrika PESA

Preizkusi sprejemljivosti morajo reproducirati pogoje, uporabljene v specifikaciji zmogljivosti. Dokumentirajte vsaj frekvenčne točke, polarizacijo, ukaze za skeniranje, raven moči, delovni cikel, stanje kalibracije, stanje radarja in referenčno ravnino RF. Izmerite ali preverite ojačanje, širino snopa, natančnost usmerjanja, stranske reže in navzkrižno polarizacijo pri reprezentativnih kotih skeniranja.

Zahtevani doseg in nastavitev sta odvisna od velikosti odprtine, frekvence in merilnega cilja. Primerne so lahko metode daljnega polja, kompaktnega dosega ali bližnjega polja. RF MISOzmogljivosti testiranja antenopišite ustrezne merilne vire, vendar se je treba o končni metodi in proračunu negotovosti dogovoriti pred začetkom sprejemnega testiranja.

Podpora RF MISO za ocenjevanje antenskega niza

RF MISO je proizvajalec RF in mikrovalovnih anten, ki podpira raziskave, meritve in sistemsko integracijo anten. RF MISO ne predstavlja celotnega radarja PESA kot standardnega antenskega izdelka. Ustrezne inženirske razprave se začnejo z zahtevami glede odprtine antene, napajanja in vmesnika, ki jih je mogoče preveriti glede na določen frekvenčni pas, polarizacijo, ojačanje, širino snopa in mehansko ovojnico.

Inženirji lahko pregledajo RF MISOizdelki za antensko matrikoinplanarne antenekot izhodišča za razprave o komponentah in zaslonki. Razpoložljivi standardni izdelki ne predstavljajo samodejno radarja PESA in primernost je treba potrditi glede na celotno arhitekturo sistema.

Za začetni tehnični pogovor navedite delovni pas, trenutno pasovno širino, polarizacijo, zahtevano ojačanje, sektor skeniranja, cilj stranskega rebra, najvišjo in povprečno moč, RF vmesnik, velikost odprtine, omejitve pri montaži, okoljske pogoje in pričakovanja glede sprejemnega testa. Te informacije omogočajo inženirski ekipi, da ugotovi, katere antene in možnosti testiranja zahtevajo nadaljnjo oceno.

Send the project requirements to info@rf-miso.com or kontaktirajte RF MISOprek spletne strani.

Pogosto zastavljena vprašanja

Kaj pomeni kratica PESA

PESA je kratica za pasivno elektronsko skenirano antensko anteno. Običajno uporablja relativno centralizirano arhitekturo za oddajanje/sprejemanje RF, napajalno omrežje in nadzorovane fazne premike za usmerjanje žarka čez odprtino antene.

Zakaj se PESA imenuje pasivna, če oddaja moč

Pasivno opisuje odsotnost popolnoma aktivnega oddajnega in sprejemnega modula na vsakem elementu antene. Radar še vedno uporablja napajano RF, krmilno, kalibracijsko in hladilno strojno opremo.

Ali lahko radar PESA sledi več ciljem?

Lahko, odvisno od razporejanja žarka, časa ponovnega obiska, zasnove valovne oblike, sprejemnih kanalov in obdelave. Oznaka PESA sama po sebi ne opredeljuje ciljne zmogljivosti.

Ali je PESA enako kot fazna antenska rešetka

PESA je ena od arhitektur fazne antenske rešetke, medtem ko je fazna antenska rešetka širši koncept antene. AESA je druga RF arhitektura. Analogno, hibridno in digitalno oblikovanje žarka opisujejo, kako se oblikovanje žarka izvaja, in tvorijo ločeno klasifikacijsko dimenzijo in ne enakovredne alternative PESA ali AESA.

Katere podatke je treba preveriti pri največjem kotu skeniranja

Preverite ojačanje ali izgubo skeniranja, širino snopa, natančnost usmerjanja, stranske reže, navzkrižno polarizacijo in obnašanje impedance pri zahtevanih frekvencah in nameščeni konfiguraciji.

Kdaj je PESA lahko praktična izbira

PESA je lahko praktična, kadar je potrebno elektronsko krmiljenje in centralizirana RF veriga lahko izpolnjuje zahteve glede pasovne širine, skeniranja, moči, zanesljivosti, toplote in vzdrževanja. Odločitev mora upoštevati sistemske meritve in omejitve življenjskega cikla.