Radar | THAAD'ın aşamalı dizi anteni neden bu kadar güçlü!
THAAD olarak da adlandırılan THAAD anti-füze sistemi, ABD Ordusu tarafından kısa menzilli ve orta menzilli balistik füzeleri engellemek için geliştirilen bir terminal savunma sistemi olan terminal yüksek irtifa savunma füzesidir.
1. THAAD'ın bileşimi ve çalışma prensibi
THAAD sistemi temel olarak dört bölümden oluşur: radar, atış kontrol sistemi, fırlatma aracı, önleme.
Çalışma prensibi dört ana adıma bölünmüştür:
1) Radar, gelen bir füzeyi tespit eder.
2) Komuta ve ateş kontrol sistemi hedefi onaylar ve kilitler.
3) Fırlatma aracı, önleme bombaları ateşliyor.
4) Önleme füzeleri havada gelen füzeleri imha eder.
THAAD sisteminin iki temel bileşeni vardır: Önleme ve radar sistemi.
Bir iletişim Wang olarak, THAAD'ın gözleri olarak adlandırılan AN / TPY-2 aşamalı dizi radarı olan hedefleri tespit etmek ve izlemek için kullanılan radar sistemi hakkında daha çok endişeliyim. Bazı insanlar Çin için gerçek en büyük tehdidin bu aşamalı dizi radarı olduğunu düşünüyor.
Phased array radar adı verilen bu sistem, aynı zamanda günümüz 4.5G Massive MIMO tarafından sivil uygulamalardan biri olarak benimsenen bir teknoloji olan phased array anten teknolojisini benimser.Aynı zamanda 5G fazlı dizi baz istasyonları da gelecekte ana akım haline gelecektir.
2. AN / TPY-2 radar sistemi
AN / TPY-2 radar sistemi, 9,2 metrekarelik bir anten dizisi alanı, kurulu 25,344 (bazıları 30,464) anten birimi ve bir dijital hüzmeleme (DigitalBeamForming, DBF) işlemci ile X-bandında (9.5GHz) çalışır. Azimut açısı mekanik dönüş aralığı -178 ° ~ + 178 °, yükseklik açısı mekanik dönüş aralığı 0 ° ~ 90 °, ancak antenin elektrik tarama aralığı, yükseklik açısı ve azimut açısı 0 ° ~ 50 ° 'dir.
AN / TPY-2, algılama, arama, izleme ve hedef tanıma gibi çok işlevli görevleri entegre edebilir.İlgili raporlara göre algılama mesafesi 2000 kilometreye kadar ulaşabilir, Temel olarak Çin'in çoğu tarafından kapsanmaktadır. altında. Kullandığı dar ışının, hedef savaş başlığının beklenen konumunu doğru bir şekilde değerlendirdiği ve sahte savaş başlıklarını belirlediği söyleniyor.
AN / TPY-2 radar sisteminin bileşimi, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi temel olarak 5 bölüme ayrılmıştır:
1. Aşamalı dizi anten
2. Elektronik ekipman ünitesi (araba)
3. 1 MW ana güç kaynağı ünitesi (araç)
4. Esas olarak anten dizisi için soğutma sağlayan soğutma ekipmanı ünitesi (araba)
5. Operasyon kontrol arabası, işletim, bakım ve iletişimin izlenmesi için yerleşik operasyon konsolu (kendi güç kaynağı sistemini kullanarak)
AN / TPY-2 radarı
Aşamalı dizi anten ekipmanı
AN / TPY-2 radar sistemi bileşimi
Elektronik ekipmanlı araba Nükleer, biyolojik ve kimyasal koruma kabiliyetleri ve çevre kontrol cihazları ile donatılmış, kapalı koruyucu kapaklı modüler ve entegre bir treyler. Ana ekipman şunları içerir: veri işleme için 2 VAX7000 bilgisayar, 4 MP2 büyük ölçüde paralel sinyal işlemcisi, alıcı / uyarıcı, algılama hedef üreteci ve yüksek hızlı kaydedici, vb.
MP2 işlemci, büyük ölçüde paralel işleme teknolojisinin ilk askeri uygulamasıdır.Kullanımları, spektrum analizi, darbe sıkıştırma ve sürekli saptamanın yanı sıra alıcıdan gelen dijital radar yankı örneklerinin ön görüntü işlemesidir. VAX7000 bilgisayarı, fiili muharebe görevinin hesaplanmasından ve görev öncesi ve sonrasındaki verilerin işlenmesinden sorumludur.
Güç ekipmanlı araba İçten yanmalı bir motor, bir alternatör, bir kontrol paneli ve 1,1 megawatt elektrik sağlayabilen bir transfer şalterinden oluşur.
Soğutma ekipmanı arabası 12 metre uzunluğunda ve 16,3 ton ağırlığında kapalı bir treyler olup, araçta anten soğutma için sıvı soğutma donanımı ve antenler ve elektronik donanımlar için güç dağıtım cihazları bulunmaktadır.
Soğutma ekipmanı ünitesi
AN / TPY-2 radar ve soğutma ekipmanı ünitesi
Operasyon kontrol arabası, operatörün radar izleme etkisini izlemesini ve dışarıyla iletişim kurmasını sağlayan ayrı bir sistemdir ve bağımsız bir güç sistemine sahiptir. İşlevleri, konuşlandırıldığında radar sistemine dahil edilebilir.
Sistemler arasındaki iletişim bağlantısı, fiber optik veri bağlantılarını kullanır. Tüm sistem ve bileşenlerin çalışması için toplam 2,1 megawatt güç gerekir.
Operasyon kontrol arabası
Dahili işlem konsolu
Operasyon kontrol arabasının iç yapı şeması
3. Önleyen
THAAD sisteminin önleme tertibatı 6,17 metre uzunluğunda, maksimum 0,37 metre çapa, 900 kg kalkış ağırlığına ve maksimum 2500 m / s hıza sahiptir. Esas olarak bir güçlendirici, öldürme aracı ve kaportadan oluşur. kompozisyon.
THAAD önleyicisinin bileşimi
THAAD engelleyici
THAAD ER (THAAD ER)
Genişletilmiş menzilli THAAD önleme (THAAD ER), prototip THAAD sisteminde bir iyileştirmedir.Yükseltici, füze daha yüksek bir hıza yükseltildikten sonra fazladan kütlenin fırlatılabilmesi için iki aşamaya geliştirildi. Katilin daha fazla başlangıç hızı ve manevra kabiliyeti elde etmesini sağlamak için.
THAAD ER önleme bombalarının çapı ve ağırlığı arttıkça fırlatma aracının yeniden tasarlanması gerekiyor.Geçmişte bir fırlatma aracı 8 önleme bombası taşıyabiliyordu ama şimdi 6'ya düşürüldü, ancak fırlatıcı sayısı artırılarak sağlanabilir. makyaj.
THAAD fırlatma aracı
Bu nedenle, tüm THAAD sisteminin bileşimi aşağıdaki şekilde gösterilmektedir:
4. Aşamalı dizi anten
Bir iletişimci olarak, doğal olarak en çok THAAD'ın AN / TPY-2 fazlı dizi anten sistemiyle ilgileniyorum.
Daha önce de belirtildiği gibi, aşamalı dizi anten teknolojisi gelecekte 5G'de yaygın olarak kullanılacaktır. Aslında, aşamalı dizi anten sistemleri, iyi bilinen MIMO antenleri, hava durumunu tahmin etmek ve havacılık güvenliğini sağlamak için kullanılan radar sistemleri dahil olmak üzere sivil uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır.
Aşamalı dizi teknolojisi ilk olarak orduya uygulandı. 1960'larda en tipik olanları ABD'nin AN / FPS-85'i ve eski Sovyetler Birliği'nin "köpek kulübesi" idi. Hızlı hareket eden hava hedeflerini tespit etmek, izlemek ve tanımlamak için kullanıldı. Füzenin erken uyarı, yörünge ölçümü ve uydu kataloglama gibi birçok işlevi vardır.
AN / FPS-85
Daha sonra sivil uçuşların sayısı arttıkça, hava trafik kontrolünü daha iyi yapmak ve bazı eski radar altyapısını entegre etmek için insanlar çok işlevli bir aşamalı dizi radar (MPAR) sistemi geliştirmeye başladı ve kısa sürede prototipi gerçekleştirdi. Muhtemelen bu, aşamalı dizi radar teknolojisinin sivil uygulamalarda yaygın olarak kullanılmasının nedenlerinden biridir.
MPAR konsepti
Aşamalı dizi anten teknolojisi, 5G kablosuz teknolojisinin temel teknolojilerinden biridir.Örneğin, Massive MIMO teknolojisi, onlarca ila yüzlerce anten dizisine sahip her bir anten biriminin iletilen (veya alınan) sinyalinin fazını ve sinyal genliğini kontrol etmek için yüksek performanslı DSP kullanır. Yüksek yönlülüğe sahip düzinelerce uzaysal ışın.
Aşamalı dizi anten nasıl çalışır?
Ya da, bir aşamalı dizi anteni nasıl konsantre bir enerji ışını üretir ve bu ışını tam olarak hedefe (terminal) yönlendirir?
Aşamalı dizi anteni, birçok yayılan eleman ve alıcı elemanlardan (dizi elemanları olarak adlandırılır) oluşur ve elemanların sayısı yüzler ile onbinler arasında değişir. Bu birimler, bir dizi anten oluşturmak için düzenli olarak düzlem üzerinde düzenlenir.
Fazlı dizi antenin görsel simülasyon diyagramı
Elektromanyetik dalga uyumu prensibini kullanarak, her bir ışıma birimine beslenen akımın fazı bir bilgisayar tarafından kontrol edilebilir ve ışının yönü tarama için değiştirilebilir, bu nedenle elektriksel tarama olarak adlandırılır. Radyasyon ünitesi, radarın hedefin aranmasını, izlenmesini ve ölçümünü tamamlamak için alınan eko sinyalini ana bilgisayara gönderir.
Aşamalı dizi antenin görsel sunumu, sol dizi, sağdaki ışın
Anten elemanlarına ek olarak, her anten birimi ayrıca faz değiştiriciler gibi gerekli bileşenlere sahiptir. Farklı osilatörler, uzayda farklı yönlerdeki ışınları yaymak için faz değiştirici aracılığıyla farklı fazların akımlarına beslenebilir. Anten elemanlarının sayısı ne kadar fazlaysa, ışının uzayda o kadar olası yönelimleri olur. Bu çalışma prensibi, faz kontrollü dizi antendir, dolayısıyla "fazlı dizi" adı verilir.
Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, üst ve alt ışıma birimleri aynı faz ile beslenir, sinyal ana yönde yapıcı girişim ile güçlendirilir ve ışın boyutu yıkıcı girişim ile iyileştirilir.
Daha sonra, üst yayın biriminin fazını alt yayın birimine göre 22 derece kaydırıyoruz ve iletilen sinyalin ana yönünün hafifçe yukarı doğru hareket ettiğini görebilirsiniz (aşağıda gösterildiği gibi).
(Not: Yukarıdaki iki resimde reflektör dikkate alınmamıştır, bu nedenle gösterilen anten diyagramının arka lobu ana lob kadar büyüktür)
Kiriş saptırma animasyonu
Aşamalı dizi antenin avantajları:
(1) Işın işaretleme, bilgisayar kontrolü altında esnektir, atalet olmadan hızlı taramayı gerçekleştirebilir ve yüksek veri hızına sahiptir;
(2) Bir radar, arama, tanımlama, izleme, rehberlik ve pasif algılama gibi çeşitli işlevleri gerçekleştirmek için aynı anda birden fazla bağımsız ışın oluşturabilir;
(3) Hava sahasındaki yüzlerce hedefi aynı anda izleyebilen ve takip edebilen büyük hedef kapasitesi;
(4) Karmaşık hedef ortama güçlü uyum;
(5) İyi parazit önleme performansı. Tamamen katı hal aşamalı dizi radarı yüksek güvenilirliğe sahiptir ve birkaç bileşen arızalansa bile normal şekilde çalışabilir.
Dezavantajları:
Karmaşık yapı (işlemci ve faz değiştirici), yüksek maliyet ve sınırlı ışın tarama aralığı, maksimum tarama açısı 90 ° 120 ° 'dir. Çok yönlü izleme gerektiğinde, 3 ila 4 anten dizisi gereklidir.
Phased Array Radar (İngilizce: Phased Array Radar, PAR), bir anten dizisi oluşturmak için çok sayıda ayrı ayrı kontrol edilen küçük anten elemanlarını kullanan, faz kontrollü, elektronik olarak taranan bir dizi radarıdır.Her anten elemanı, bağımsız bir faz kaydırma anahtarı ile kontrol edilir. Her anten ünitesi tarafından yayılan fazlar, farklı fazların ışınları halinde birleştirilebilir. Fazlı dizinin her bir anten birimi tarafından yayılan elektromanyetik dalgalar, parazit ilkesi tarafından neredeyse düz bir radar ana lobunda birleştirilirken, yan loblara her bir anten biriminin eşitsizliği neden olur.
Aşamalı diziler, "pasif ve pasif" (PESA) ve "aktif aktif" (AESA) olarak ikiye ayrılır. Bunların arasında, daha düşük teknik performansa sahip "pasif ve pasif", 1980'lerde gemilerde kullanılan olgun sistemlere sahiptir. Ve orta ve küçük uçaklarda, daha iyi performansa sahip, daha iyi gelişme beklentilerine sahip, ancak daha yüksek teknik performansa sahip "aktif aktif" uçaklar 1990'ların sonuna kadar pratik avcı ve gemi sistemlerine sahip olmaya başlamadı.
Aşamalı dizi radarı, geleneksel mekanik tarama radarlarının çeşitli doğal sorunlarını temelde çözer. Aynı diyafram açıklığı ve çalışma dalga boyu altında, aşamalı dizinin yanıt hızı, hedef güncelleme hızı, çok hedefli izleme özelliği, çözünürlük, çok yönlülük, Elektronik karşı önlem yetenekleri geleneksel radarlardan çok daha üstündür.Göreceli olarak konuşursak, daha pahalı, daha yüksek teknik gereksinimler, daha fazla güç tüketimi ve soğutma gereksinimleri ödemek zorundadırlar.
Aşamalı dizi radarı 1937'de Birleşik Devletler tarafından geliştirildi ve 1955'te iki sistem geliştirildi. Aktif aşamalı dizi radarının tipik örnekleri arasında Burke sınıfı muhriplerin AN / SPY-1'i, uzun menzilli erken uyarı AN / FPS-115 "kaldırım tırnağı", F-22 avcı uçağının AN / APG-77 aktif aşamalı dizi radarı vb. Sayılabilir. . İngiltere'de AR-3D, Fransa'da AN / TPN-25, Japonya'da NPM-510 ve J / NPQ-P7, İtalya'da RAT-31S ve Almanya'da KR-75. Çin Tipi 052D muhripinin Type 346A'sı da aktif bir aşamalı dizi radarıdır.
Kaynak: Mikrodalga Simülasyon Forumu
