Антени с активна фазирана решетка
Активната фазирана антенна решетка (AFAR ) е фазирана антенна решетка, в която посоката на излъчване и (или) формата на диаграмата на излъчване се контролира чрез промяна на амплитудно-фазовото разпределение на токовете или полетата на възбуждане върху активните излъчващи елементи [1] .
Активната фазирана антенна решетка структурно се състои от модули, които комбинират излъчващ елемент (или група от излъчващи елементи) и активни устройства (усилващи, генериращи или преобразуващи). Тези устройства могат в най-простия случай да усилват сигнала, предаван или получаван от излъчващия елемент, както и да извършват преобразуване на честотата на сигнала, да генерират (оформят) сигнал, да преобразуват сигнала от аналогов в цифров и (или) от цифров в аналогов. За съвместна координирана работа всички модули APAA трябва да бъдат обединени от веригата за разпределение на сигнала на възбудителя (в режим на приемане, от веригата за събиране на сигнал към приемното устройство), или работата на модулите трябва да бъде синхронизирана от един източник.
За разлика от AFAR, пасивният PAR не съдържа активни устройства. Например, в предавателна система, оборудвана с пасивна фазирана решетка, радиосигналът се генерира и усилва до необходимата мощност в един радиопредавател за цялата система, след което се разпределя (и мощността на радиосигнала се разделя) между излъчващите елементи. Напротив, в предавателната APAA няма нито един мощен изходен усилвател: по-малко мощни усилватели са разположени във всеки от неговите модули.
Сравнение с пасивна решетка[редактиране редактиране на wiki текст]
В обикновена пасивна решетка един предавател с мощност няколко киловата захранва няколкостотин елемента, всеки от които излъчва само десетки вата.мощност. Един модерен микровълнов транзисторен усилвател обаче може също да произведе десетки вата, а в радар с активна фазирана решетка няколкостотин модула, всеки с мощност от десетки вата, произвеждат общ мощен основен лъч на радара от няколко киловата.
Въпреки че резултатът е идентичен, активните решетки са много по-надеждни, тъй като въпреки че повредата на един приемо-предавателен елемент от решетката изкривява диаграмата на антената, което донякъде влошава работата на локатора, като цяло той остава работещ. Катастрофалната повреда на предавателната тръба, която е проблем с конвенционалните радари, просто не може да се случи. Допълнително предимство е спестяване на тегло без необходимост от голяма лампа с висока мощност, свързана охладителна система и голямо захранване с високо напрежение.
Друга функция, която може да се използва само в активни масиви, е възможността да се контролира усилването на отделните модули за предаване/приемане. Ако това може да бъде направено, диапазонът от ъгли, през които лъчът може да бъде отклонен, се увеличава значително и по този начин много от ограниченията на геометрията на масива, които конвенционалните фазирани решетки имат, могат да бъдат заобиколени. Такива решетки се наричат решетки със свръхувеличение. От публикуваната литература не става ясно дали съществуваща или планирана антенна решетка използва тази техника.
Недостатъци[редактиране редактиране на wiki текст]
Технологията AFAR има два ключови проблема:
Разсейване на мощност[редактиране редактиране на wiki текст]
Първият проблем е разсейването на мощността. Поради недостатъците на микровълновите транзисторни усилватели (монолитна микровълнова интегрална схема, MMIC, български), ефективността на предавателя на модула обикновено е под 45%. INВ резултат на това APAR генерира голямо количество топлина, което трябва да се разсее, за да се предпазят чиповете на предавателя от стопяване - надеждността на GaAs MMIC чиповете се подобрява при ниски работни температури. Традиционното въздушно охлаждане, използвано в конвенционалните компютри и авиониката, не е подходящо за високата плътност на опаковките на APAA клетките, в резултат на което съвременните AFAA са с течно охлаждане (американските проекти използват охлаждаща течност от полиалфаолефин (PAO), подобна на синтетична хидравлична течност). Типичната система за течно охлаждане използва помпи, които въвеждат охлаждаща течност през канали в антената и след това я изпускат към топлообменник - това може да бъде въздушен охладител (радиатор) или топлообменник в резервоара за гориво - с втора течност, охлаждаща топлообменния контур, за да се намали нагряването на съдържанието на резервоара за гориво.
В сравнение с конвенционалния боен радар с въздушно охлаждане, радарът AFAR е по-надежден, но консумира повече енергия и изисква повече охлаждане. Но AFAR може да осигури много повече мощност на предаване, което е необходимо за по-голям обхват на откриване на целта (увеличаването на мощността на предаване обаче има недостатъка да увеличи следата, по която вражеското радиоразузнаване или RWR може да открие радара).
Цена
Друг проблем е цената на масовото производство на модули. За изтребител, изискващ обикновено 1000 до 1800 модула, цената на AFAR става неприемлива, ако модулите струват повече от сто долара всеки. Ранните модули струваха приблизително $2000, което предотврати масовото използване на AFAR. Въпреки това цената на такива модули и MMIC чипове непрекъснато намалява, тъй като разходите за тяхното разработване и производство непрекъснато намаляват.
Въпреки недостатъците, активните фазирани решетки превъзхождат конвенционалните радарни антени в почти всяко отношение, осигурявайки по-голяма способност за проследяване и надеждност, макар и с известно увеличение на сложността и вероятно на цената.