Derinlik Aşamalı dizi antenlerin evrimi: uyumlu dizi anten teknolojisinin durumu ve eğilimleri
Konformal dizi anten, nesnenin şeklini tutarlı tutan bir anten dizisidir Anten dizisi ve taşıyıcı şekli "uyumludur", bu da uyarlanabilirliği arttırır ve düzlemsel dizi antene göre büyük avantajlara sahiptir. Modern kablosuz iletişim sistemlerinde, uyumlu dizi antenler, uçak, füze ve uydu gibi yüksek hızlı taşıyıcı platformların yüzeyine, taşıyıcının şeklini, yapısını ve aerodinamiğini bozmadan uyum sağlayabildikleri için anten alanında en iyilerden biri haline gelmiştir. Araştırma noktaları, yeni yüzyılda aşamalı dizi radarının geliştirilmesi için önemli bir yön. Bunların arasında, esnek uyumlu dizi anten (daha sonra tanıtıldı), yalnızca herhangi bir kavisli yüzeye uymakla kalmayıp aynı zamanda şekil değişikliklerini dinamik olarak ayarlayıp uyarlayabilen, aynı zamanda aerodinamik, soğuk ve ısı vb. Nedenlerle uçaklar için de daha gelişmiş bir uyumlu dizi anten teknolojisidir. Neden olduğu titreşim ve şekil değişiklikleri daha iyi uyarlanabilirliğe sahiptir. Şu anda, Çin, Amerika Birleşik Devletleri ve Japonya, ilgili araştırmaları yürütmektedir.Çin, silindirik dizileri kullanarak aşamalı dizi radarları ve helikopter uyumlu antenleri başarıyla geliştirmiştir.
Uyumlu dizi anten teknolojisi geliştirme geçmişi
Konformal dizilerle ilgili araştırmalar aslında çok erken başladı. 1930'larda radarlar ilk ortaya çıktığında, bilim adamları dairesel halka dizileri ve konik diziler gibi özel şekilli antenleri incelemeye başladılar ve bunlar, uyumlu dizilerin temeli ve temeli olarak görülüyorlardı. Atılım. 1980'lerden sonra, bilgi devriminin patlak vermesiyle, mikroelektronik teknolojisinin hızlı gelişimi ve bir dizi yeni cihaz ve sürecin ortaya çıkması, konformal dizinin uygulanması için sağlam bir temel oluşturdu.Şu anda, konformal dizi kısmen pratik olmaya başladı. Yer, gemi ve havadan tespit radarları, elektronik harp sistemleri, iletişim sistemleri gibi çeşitli radarlara şekillendirilmiş aşamalı dizi antenler uygulanmış ve uygulama alanları giderek daha geniş hale gelmektedir.
Konformal anten pratik hale geldi
Uyumlu dizi antenin teknik özellikleri
Geleneksel aşamalı dizi radar antenleri genellikle doğrusal diziler veya düzlemsel diziler kullanır. Avantajları, yapının nispeten basit olması, teknik işlemin nispeten kolay olması ve çeşitli yönlerin teorisinin nispeten olgun olmasıdır, bu nedenle maliyet ve maliyet nispeten düşüktür. Şu anda aşamalı dizili radarlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Anten formu. Bununla birlikte, düzlemsel fazlı dizi anten ayrıca, daha fazla gelişmesini sınırlayan bazı içsel eksikliklere sahiptir.
Radar algılama aralığının iki parametresini belirleyin: açıklık ve güç. Radarın algılama menzilini arttırmak için radarın açıklığını arttırmak gerekir.Ancak uçak üzerindeki alan sınırlıdır ve düzlemsel dizi için daha geniş bir alan bulmak zordur.Bu şekilde konformal dizi ortaya çıkar.Konformal dizinin en büyük özelliği taşıyıcı yüzey ile paylaşılabilmesidir. Böylelikle radar anteninin açıklığı etkin bir şekilde genişletilebilmekte ve buna göre radarın algılama aralığı artırılabilmekte, ayrıca savaş uçaklarının arkası gibi önceden tespit edilemeyen alanları da tespit edebilmekte ve algılama menzilini genişletebilmektedir. Konformal dizinin bir başka avantajı, düzlem fazlı dizinin tarama sınırını artı veya eksi 60 uzunluğunu yarım küreye veya hatta 3/4 küre alanına kadar uzatabilmesi ve tarama işlemi sırasında anten ve radarın performansının büyük ölçüde azalmamasını sağlamasıdır. . Ayrıca savaş uçağının gövdesine radar takılmasına gerek olmadığından, uçaktaki boşluk başka ekipman ve yakıt takmak için kullanılabilir, böylece uçağın yükünü arttırır ve uçaktaki sınırlı alandan tam olarak faydalanır.Ayrıca, konformal anten de yardımcı olur. Ekipmanın yapısal gücünü artırın, hacmi ve ağırlığı azaltın.
Düzlemsel dizili antenlerle karşılaştırıldığında, uyumlu dizi antenlerin analizi ve sentezi daha karmaşıktır. Genel olarak, uyumlu dizilim anteninin sentezi sadece modelinin sentezi değil, aynı zamanda uyumlu dizilim anteninin şekli, dizi biriminin şekli ve dağıtımı da tasarımın ilk aşamasında dikkate alınmalıdır. Ek olarak, tasarımda, uyumlu taşıyıcının etkisi ve elemanlar arasındaki karşılıklı bağlantı etkisinin rezonans frekansı, bant genişliği ve dizinin ve dizi elemanlarının polarizasyonu üzerindeki etkisi de dikkate alınmalıdır. Bu nedenle, uyumlu dizilimli antenlerin tasarımı karmaşık bir sistem problemidir.Bu soruna kesin ve doğru bir çözüm bulmak zordur.Araştırma için genellikle sayısal analiz yöntemleri kullanılır. Şu anda, yaygın olarak kullanılan sayısal analiz yöntemleri, esas olarak, integral denklemlere ve hızlı algoritmalarına dayanan momentler yöntemini (MOM) ve diferansiyel denklemlere dayanan sonlu fark zaman alanı yöntemini (FDTD) ve sonlu eleman yöntemini (FEM) içerir. Bununla birlikte, uyumlu dizilim anteninin moment yönteminin analizi, genellikle taşıyıcı platforma uygun koordinat sistemindeki Green işlevini benimser.Bu yöntem gerçekten çok kullanışlıdır, ancak karmaşık platformu analiz etmek çok zordur.
Silindirik dizi, uyumlu dizinin temelidir
Çin'de Uygun Anten Araştırması
Çin, geçen yüzyılın 7. ve 80. yıllarında konformal dizi araştırmasına başladı. 1990'larda konformal dizinin anten elemanları üzerinde araştırma başlatıldı ve prototip tamamlandı. Yeni yüzyılda, konformal fazlı dizilim anteninin geliştirilmesine başlandı. 2012 yılında Zhuhai CS / RB1 radarı ilk kez hava gösterisinde halka gösterildi.İlgili resimlerden silindirik konformal fazlı dizi tasarımını benimsiyor, 360 derece algılama kabiliyetine sahip ve düşük hava savunması, hızlı teslimat ve anti-ateş gücü için uygun L bandında çalışıyor Savaşta düşman havan mermilerini tespit etmek ve fırlatma pozisyonlarını tespit etmek için, önleme ve karşı saldırı ateş silah sistemleri için bir uyarı ve takip radarı olarak kullanılabilir ve ayrıca kendi havanlarının ateşlenmesini düzeltmek için de kullanılabilir; manuel olarak taşınabilir ve çeşitli nakliye uçaklarına uyarlanabilir, Helikopter uçağının gereksinimleri, güçlü manevra kabiliyeti, kolay çalıştırma ve konuşlandırma ve hızlı teslimat için uygundur; hava savunma sistemindeki çeşitli alçak irtifa hedeflerinin tespit görevlerinden sorumludur. CS / RB1 radarının görünümü, Çin'in uyumlu aşamalı dizi radar teknolojisinin laboratuvardan askeri ve uluslararası pazarlara taşındığına işaret ediyor.
CS / RB1 Silindirik Array Phased Array Radar, Çin'de geliştirildi
İlk yerli helikopter uyumlu anten başarıyla geliştirildi
Son zamanlarda, China Aviation Industry Corporation tarafından bağımsız olarak geliştirilen ilk helikopter uyumlu anten, elektriksel performans testini geçti.Sonuçlar, uyumlu antenin elektriksel performans testi sonuçlarının beklentilerle uyumlu olduğunu ve Çin'deki ilk ortak helikopter anteninin başarılı gelişimini işaret ediyor. Modelde kurulu uygulamayı gerçekleştirin.
Çin'in en iyi radar uzmanı Ben De Akademisyen Zuike Satellite TV, 14 enstitüden 14'ünün, halk arasında "akıllı cilt" olarak adlandırılan, bilimkurgu teknolojisiyle havadan gelen uyumlu dizilimli bir radar geliştirdiğini ortaya çıkardı.
Avrupa ve Amerika Ülkelerinde Uyumlu Anten Araştırması
Avrupa ve Amerika Birleşik Devletleri gibi gelişmiş ülkeler uzun zamandır uyumlu dizilimli antenlerin avantajlarını kabul etmişlerdir, ancak mevcut uyumlu dizi anten uygulamaları yalnızca uyumlu diziyi silindirik veya yarım küre gibi önceden belirlenmiş bir şekle ve pasif olarak uyarlamaya yöneliktir. Taşıyıcının şekli çoğunlukla kara ve gemi kaynaklı radar antenlerinde kullanılır. Uçakta, karmaşık kullanım ortamı nedeniyle, uyumlu dizinin uygulanması daha teknik sorunlarla karşı karşıyadır.
ABD Hava Kuvvetleri, "Sensörlü Uçak" kanatlarında rüzgar testleri yapıyor
1960 yılında, ABD Deniz Havacılık Komutanlığı, uçaklar ve füze derileri için uyumlu faz dizili antenleri incelemeye başladı. 1973 yılında, Birleşik Devletler küresel faz dizili antenler ve dairesel fazlı dizi antenler geliştirdi.
- ABD Donanması silindirik konformal dizisi 360 ° algılama sağlayabilir
İlgili bilgilere göre: ABD Deniz Kuvvetleri'nin Kooperatif Etkileşim Sistemi tarafından kullanılan taşıyıcı iletişim terminali, 96 sütun beslemesinden oluşan silindirik bir uyumlu fazlı dizi anten kullanır ve her sütun beslemesinde, bir mikro şerit anten dağıtım ağından oluşan 10 dizi elemanı bulunur. İlişkili, eski Sovyetler Birliği, silindirik uyumlu faz dizili antene sahip bir hava trafik kontrol radarını başarıyla geliştirdi. Maksimum algılama aralığı 400 kilometreye ulaşabilir, 360 derecelik algılama sağlayabilir ve 100 hedef kümesine kadar hakim olabilir. Amerika Birleşik Devletleri de benimsemeyi tamamladı. Optik olarak kontrol edilen geniş uyumlu fazlı dizi antenin geliştirilmesi.
2004'te ABD Hava Kuvvetleri ve Raytheon, uyumlu bir anten kullanan X-bant ince fazlı dizi radarı üzerinde araştırmalara başladı.Avrupa EADS ayrıca test için İHA'lar için iki boyutlu bir kavisli elektronik tarama anteni geliştiriyor. . Bu tür anten dizisi mekanik cihazlar gerektirmez ve kavisli anten dizisi gövdenin yüzeyine yerleştirilir, ancak gövde yapısının bir parçası haline gelir. Sadece elektromanyetik dalgalar gönderip almakla kalmamalı, aynı zamanda rüzgar, yağmur ve yabancı cisimlerin etkisine de dayanabilmelidir. Hacmi ve ağırlığı azaltın, sistemin güvenilirliğini artırın.
ABD Hava Kuvvetleri aynı zamanda çok sayıda uyumlu dizi anten projesini de desteklemiştir.Örneğin, "Yapısal Entegre X-Bant Dizisi" (SIXA) projesinde, Boeing 707 uçağının kanadına 64 üniteli bir uyumlu dizi anten yerleştirilmiştir. Yaklaşık 6 m; "S-CLAS" projesinde, uyumlu dizi radar sistemini test etmek için uçak kanadının ön ucuna aktif fazlı bir dizi yerleştirildi. İşleme yöntemi, gövde deformasyonunun ve kanatların sallanmasının etkisinin üstesinden gelebilir.
Yukarıda bahsedilen iki proje sadece kanat bükmenin dizilim performansı üzerindeki etkisini ve bükülme dengeleme teknolojisini incelemektedir ve en yakın model uygulaması ABD Hava Kuvvetleri "SensorCraft" projesinde bu uçak için özel olarak üretilen 3 ~ 6m süper modeldir. Rüzgar tüneli testleri için kanat içerisine yüksek frekanslı konformal aktif faz dizilimli radar anteni entegre edilmiş, ayrıca 0.37m2 X-band konformal aktif faz dizili radar anteni yapılmıştır.
Japonya'nın uyumlu antenler araştırması
Japonya bilgi teknolojisi ve mikroelektronik teknolojisinde her zaman bir dünya lideri olmuştur.Bu teknolojilerin birikimi, uyumlu dizilimli anten teknolojisi çalışmaları için sağlam bir temel sağlamıştır. Japonyanın eski Savunma Teknolojisi Araştırma Merkezinin Elektronik Ekipman Araştırma Enstitüsü (artık Savunma Bakanlığının Ekipman Departmanına entegre edilmiştir) 2013 yılında, araştırma ve geliştirmeye öncülük ettiğini açıkladı. Pratikte büyük bir atılım yaptı ve çözüldü Uyumlu dizi antenlerin karşılaştığı sorunların çoğu.
Bu Japon projesinin geliştirme hedefi, uçuş sırasında radar antenini değiştirmek için kullanılan gelecekteki havacılık ekipmanıyla yüzleşmektir.Onun gerçekleştirdiği esnek uyumlu dizi anten teknolojisi esas olarak üç noktaya ulaşır: anten herhangi bir açıda bükülebilir; anten sensörü eğilme durumuna göre eğriliği algılayabilir, Elektromanyetik dalga fazını otomatik olarak düzeltin; antenin eğik durumdaki kazanç etkisini düzlemsel durumla karşılaştırarak, elektromanyetik dalgayı otomatik olarak düzeltmenin teknik fizibilitesi doğrulanır.
Esnek anten herhangi bir açıda bükülebilir
Japonya'da geliştirilen anten, antenin eğriliğini algılayabilen, eğrilik yarıçapını hesaplayarak her bir elemanın koordinatlarını elde edebilen ve ardından belirli bir yönde elektromanyetik bir ışın oluşturmak için her bir elemanın fazını otomatik olarak ayarlayabilen bir sensörle donatılmıştır. Savunma Teknolojisi Bölümü, bir mikrodalga yankısız odadaki kavisli esnek uyumlu dizilimli antenin kazanç etkisini doğruladı, belirtilen yönde bir elektromanyetik ışının oluştuğunu doğruladı ve esnek konformal dizi antenin elektromanyetik dalgaları düzeltmede etkili olduğunu kanıtladı.
Deneme ile üretilen esnek uyumlu dizi anten, elektromanyetik dalgaları otomatik olarak düzelten teknik fizibiliteyi doğrulamak için yankısız bir odada test edilir.
Japonyanın esnek uyumlu dizilimli anten teknolojisi araştırmasının amacı, mevcut uçak tasarımında geniş çaplı bir anten gerekiyorsa, burnun daha büyük bir çapa sahip olması gerekirken esnek anten teknolojisi anteni uçağın dışına monte edebilmesidir ve Gövde yüzeyinin şekli, uçak içindeki radar anteninin yerini alarak, dahili termal yönetim ve elektromanyetik uyumluluk gibi sorunları önleyerek eşleşir. Esnek uyumlu dizi anten, herhangi bir eğimli yüzey şekline uyum sağlayabilir ve esnek uyumlu dizi anteni, yapı olarak hafif ve incedir, ağırlık olarak küçüktür ve iyi bir montaj uyarlanabilirliğine sahiptir. Sabit şekilli bir konformal anten ile karşılaştırıldığında, esnek bir konformal anten, antenin uçağın şekline uyum sağlamak için özel olarak tasarlanması ihtiyacını ortadan kaldırır ve uçağın aerodinamik, termal genleşmesindeki ve daralmasındaki değişikliklere uyum sağlayabilir.
Esnek anten testi sonuçları (Not: mavi düzlem durumudur, kırmızı elektromanyetik dalga düzeltmesi değildir, yeşil elektromanyetik dalga düzeltmesidir)
Esnek Konformal Dizilimli Anten Teknolojisinde Yeni Trend
Esnek uyumlu dizilimli anten teknolojisi olgunlaşırsa ve geniş bir askeri uygulama yelpazesine sahipse, geleneksel uçak tasarım konseptini de değiştirecektir.Özellikle günümüzün daha gerçekçi olan gizli havacılık ekipmanlarının hızlı gelişiminde, savaş sistemlerinin algılama kabiliyetini iyileştirmek büyük fayda sağlayacaktır. .
İlk olarak, esnek uyumlu dizi anten, farklı eğriliğe sahip havacılık ekipmanının yüzeyine monte edilebilir. Havacılık ekipmanı, anten dizisini kurmak için ek aerodinamik maliyetler ödemeden en uygun aerodinamik şekle göre tasarlanabilir. Nispeten büyük kanat deformasyonuna sahip geniş en-boy oranlı kanatlara sahip uçaklar için uygundur. Büyük erken uyarı uçağı, antenleri konuşlandırmak için gövdenin yüzey alanını ve geniş kanat açıklığını tam olarak kullanabilir, bu da ilave "diskler" veya "" taşımaya gerek kalmadan algılama kapasitesini büyük ölçüde geliştirir. "Denge kirişleri" gibi uçak dışı antenler veya esnek uyumlu dizilimli antenler kullanan yüksek irtifalı uzun süreli insansız keşif uçağı, büyük kalibreli radar algılaması sağlayabilir ve geniş alan keşif yeteneklerini karşılayabilir.
İkincisi, esnek uyumlu dizi anten, makinenin içindeki alanı işgal edemez, Boşaltılan alan, diğer ekipman ve yakıtları yerleştirmek için kullanılabilir, böylece uçağın yükünü arttırır, uçak gövdesindeki sınırlı alandan tam olarak yararlanır ve ayrıca ekipmanın yapısal mukavemetinin iyileştirilmesine, hacim ve ağırlığın azaltılmasına ve yükün artmasına yardımcı olur. Uçak hareketliliği ve savaş alanında beka kabiliyeti. Bunun, savaş uçakları veya füzeler gibi uzay-kompakt havacılık ekipmanı için büyük avantajları vardır.Eğer savaşçılar, uçaktaki uçak dizisi radar antenlerini değiştirmek için gövde yüzeyine uyumlu dizi antenleri entegre edebilirlerse, burun boşluğu daha önemli diğer uçaklar için ayrılabilir. Ekipman, menzili artırmak için daha fazla yakıt taşıyabilir ve daha fazla havadan silah taşıyabilir. Radar güdümlü füzeler için, yüzeye uyumlu bir dizi anten takılırsa, arayıcı boyutu ve ağırlığı azaltılabilir.Füze gövdesinde tasarruf edilen alan daha büyük bir savaş başlığı ile kurulabilir veya daha fazla yakıt taşıyabilir ve füze gövdesinin boyutu büyük ölçüde azaltılabilir. Taşınabilirliği artırın ve hareketliliği iyileştirin.
Üçüncüsü, esnek uyumlu dizi anten, durum tespiti için kullanılabilecek platformların aralığını genişletir. Herhangi bir uçak, istihbarat toplama için kolayca değiştirilebilir. Kanatlar, kapılar veya gövde anten olarak kullanılabilir.Her türlü insanlı hava aracı veya drone, radar antenlerine uyum sağlamak için özel gözetleme uçağı geliştirmeye gerek kalmadan gözetleme görevlerini gerçekleştirebilir. .
Dördüncüsü, uyumlu dizi anten yalnızca radar algılama ve iletişim için kullanılamaz, Ayrıca yeni elektronik harp operasyonları yöntemleri sağlayabilir ve elektronik saldırıların etkinliğini büyük ölçüde artırabilir. Geniş ölçekli uyumlu dizinin yüksek güçlü açıklık ürünü, düşman iletişimlerini algılayabilir ve birçok X-bandı radarı ve çok sayıda kısa dalga iletişimi ile başa çıkabilir. Bazı uzmanlar bir zamanlar, düşmanın hedefine hızlı bir şekilde ulaşmak ve yakın mesafede yıkıcı bir tepe gücü oluşturmak ve böylece elektronik olarak düşman tesislerine saldırmak için bir füze büyüklüğündeki insansız bir savaş uçağını sarmak için uyumlu bir dizi anten kullanmayı öngörmüşlerdi.
Kapsamlı özet
Çeşitli ülkeler konformal dizide büyük atılımlar yapmış olsa da, bazı köklü problemler iyi bir şekilde çözülememiştir, bu da konformal dizinin daha fazla geliştirilmesini kısıtlamaktadır.Örneğin, konformal dizinin en büyük zorluğu, dizinin tüm öğelerinin aynı olmasını sağlamaktır. Bununla birlikte, uyumlu dizinin anten elemanları aynı düzlemde değildir, bu nedenle, uyumlu dizinin analizi ve mühendislik gerçekleştirmesi çok zordur. Konformal dizi taradığında, dizi elemanlarının açma-kapama anahtarlaması ve genlik ve faz ağırlıklandırma değişiklikleri çeşitlidir ve karşılık gelen besleme ağı güç dağıtımı ve ışın kontrolünün gerçek zamanlı olarak çözülmesi gerekir.Ayrıca, uyumlu dizide, dizi elemanlarının farklı pozisyonları kendi elektrik ortamlarına sahiptir. Bu nedenle, anten çalışırken, aktif giriş empedans eşleşmesinin nasıl çözüleceği, çözülmesi gereken önemli bir sorundur.Uçak ve füzeler gibi taşıyıcılar için, vücut titreşimi ve dinamik deformasyon anten dizisi üzerinde daha büyük bir etkiye sahiptir. Çözülecek.
Kaynak: Mikrodalga Radyo Frekans Ağı
