Фазированная антенная решетка
-
Теория фазированных решеток
- Фазированная решетка — это антенная решетка с электронным сканированием, управляемая компьютером.
- Создает пучок радиоволн, направляемый электронным способом.
- Применяется в ультразвуковой и медицинской визуализации, оптике.
-
Принцип работы
- Мощность от передатчика подается на элементы через фазовращатели.
- Фазовращатели изменяют фазу или задержку сигнала, направляя луч.
- Фазированные решетки используются на высокочастотном конце радиочастотного спектра.
-
Типы фазированных решеток
- Пассивная фазированная решетка (PESA) — один передатчик/приемник на массив.
- Активная фазированная решетка (AESA) — каждый элемент имеет модуль передатчика/приемника.
- Гибридная фазированная решетка — комбинация AESA и DBF.
- Цифровая фазированная решетка (DBF) — цифровой приемник/возбудитель на каждом элементе.
-
История
- Впервые продемонстрирована в 1905 году Карлом Фердинандом Брауном.
- Во время Второй мировой войны использовалась в радиолокационных системах.
- В 1966 году большинство радаров использовали ферритовые фазовращатели.
-
Приложения
- В радиовещании используются для повышения уровня сигнала и покрытия.
- В радарах применяются для быстрого отслеживания целей и управления ракетами.
- В медицине используются в ультразвуковых сканерах и разведке нефти и газа.
-
Применение фазированных антенных решеток
- Фазированные антенные решетки используются в различных областях, включая военные, космические и метеорологические исследования.
- В военных целях они применяются в радарах, зенитных системах и гидролокаторах.
- В космических миссиях, таких как «МЕССЕНДЖЕР», они используются для связи с космическими зондами.
- В метеорологических исследованиях они помогают лучше понимать природу гроз и торнадо.
-
Оптические фазированные решетки
- Оптические фазированные решетки используются в мультиплексорах, фильтрах и голографии.
- Они позволяют создавать безлинзовые проекторы и камеры.
-
Приемопередатчики спутникового широкополосного интернета
- Фазированные антенные решетки используются в спутниковых системах, таких как Starlink.
-
Радиочастотная идентификация (RFID)
- Фазированные антенные решетки интегрированы в RFID-системы для увеличения площади покрытия.
-
Человеко-машинные интерфейсы (HMI)
- Фазированные решетки акустических преобразователей используются для создания тактильной обратной связи.
-
Радиоастрономия
- Фазированные антенные решетки применяются в радиотелескопах для увеличения поля зрения.
-
Критическая теория и арифметика
- Коэффициент массива зависит от усиления элементов и их расположения.
- Фазированные решетки могут быть преобразованы из временной области в частотную и наоборот.
-
Различные типы фазированных решеток
- Формирователи луча во временной области используют временные задержки.
- Формирователи луча в частотной области используют фазовый сдвиг и окно постепенного ослабления.
-
Конструкция активных фазированных решеток
- Используются отдельные линии задержки, включаемые и выключаемые.
- Фазовращатели на основе железо-иттриевого граната изменяют фазовую задержку.
-
Типы формирователей луча
- Первый тип разделяет частотные составляющие на несколько блоков.
- Второй тип использует пространственную частоту и DFT для создания веера лучей.
-
Динамические фазированные решетки
- Используют множество переменных фазовращателей для перемещения луча.
- Не требуют физического перемещения, луч перемещается электронным способом.
- Подходят для отслеживания нескольких целей одновременно.
-
Фиксированные фазированные решетки
- Используются для создания антенн с предпочтительным форм-фактором.
- Включают фиксированные фазовращатели, перемещаются механически.
- Примеры: радар SPS-48, полуактивный радар самонаведения.
-
Активные фазированные решетки
- Элементы обеспечивают усиление передачи и предварительное усиление приема.
- Не требуют сброса фазы после импульса передачи.
- Используются в доплеровском и импульсно-доплеровском радарах.
-
Пассивные фазированные решетки
- Используют большие усилители для генерации СВЧ-сигнала.
- Фазовращатели управляются магнитным полем или градиентом напряжения.
- Требуют фазового импульса для выравнивания лучей, что ухудшает видимость в условиях помех.
- Пример: боевая система AEGIS.