การกระตุ้นแต่ละองค์ประกอบการแผ่รังสีของอาเรย์เสาอากาศ ความแตกต่าง จะค่อย ๆอาร์เรย์เสาอากาศคือการกระจายเฟสแอมพลิจูดไม่คงที่ แต่สามารถปรับได้ (ควบคุมการเปลี่ยนแปลง) ระหว่างการทำงาน ด้วยเหตุนี้ จึงเป็นไปได้ที่จะเคลื่อนย้ายลำแสง (กลีบหลักของรูปแบบการแผ่รังสี) ของอาเรย์เสาอากาศในพื้นที่บางพื้นที่ ( อาร์เรย์เสาอากาศสแกนด้วยไฟฟ้าเป็นทางเลือกแทนเสาอากาศสแกนแบบกลไก กล่าวคือ เป็นทางเลือกแทนเสาอากาศแบบหมุนด้วยกลไก) หรือเปลี่ยนรูปร่างของรูปแบบการแผ่รังสี

คุณสมบัติเหล่านี้และคุณสมบัติอื่น ๆ ของอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสรวมถึงความสามารถในการใช้วิธีการอัตโนมัติสมัยใหม่และเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์เพื่อควบคุมอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสได้กำหนดโอกาสและการใช้งานอย่างแพร่หลายในการสื่อสารทางวิทยุ, เรดาร์, การนำทางด้วยวิทยุ, ดาราศาสตร์วิทยุ ฯลฯ อาร์เรย์ที่มีองค์ประกอบควบคุมจำนวนมากรวมอยู่ในระบบวิทยุภาคพื้นดิน (เครื่องเขียนและเคลื่อนที่) เรือ การบิน และอวกาศต่างๆ การพัฒนาอย่างเข้มข้นกำลังดำเนินการเพื่อพัฒนาทฤษฎีและเทคโนโลยีของอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสและขยายขอบเขตการใช้งาน

YouTube สารานุกรม

1 / 4

รูปแบบการแผ่รังสีไดโพล

Animation แอนิเมชั่นการบังคับทิศทางลำแสงเสาอากาศแบบ Phased Array (Beamforming)

, , วิดีโอสอน CADFEM VL1306 - ภาพรวมของความสามารถ ANSYS HFSS สำหรับการวิเคราะห์อาร์เรย์เสาอากาศ ตอนที่ 2

ú การส่งลำแสงโดยเสาอากาศแบบ Phased Array

คำบรรยาย

ข้อดี

อาร์เรย์เสาอากาศทำจาก เอ็นองค์ประกอบการแผ่รังสีช่วยให้คุณเพิ่มขึ้นโดยประมาณ เอ็นคูณค่าสัมประสิทธิ์การกระทำของทิศทาง (DAC) และค่าสัมประสิทธิ์การรับของเสาอากาศเมื่อเปรียบเทียบกับตัวส่งสัญญาณเดียว ตลอดจนปรับลำแสงให้แคบลงเพื่อเพิ่มภูมิคุ้มกันทางเสียง ความละเอียดตามพิกัดเชิงมุม และความแม่นยำในการค้นหาทิศทางของแหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุใน เรดาร์และระบบนำทางด้วยวิทยุ

• ในอาร์เรย์เสาอากาศ เป็นไปได้ที่จะเพิ่มความแรงทางไฟฟ้าเมื่อเปรียบเทียบกับเสาอากาศแบบรูรับแสงที่ติดตั้งฟีดเดียว
• ข้อได้เปรียบที่สำคัญของ Phased Array คือความสามารถในการดู (สแกน) พื้นที่ได้อย่างรวดเร็วโดยการ "แกว่ง" ลำแสงของรูปแบบการแผ่รังสีโดยใช้วิธีการทางไฟฟ้า (เปรียบเทียบกับเสาอากาศที่มีการสแกนลำแสงเชิงกล) อาร์เรย์แบบแบ่งเฟสดังกล่าวเป็นเสาอากาศที่มีการสแกนลำแสงไฟฟ้า
• ฟังก์ชันการทำงานของ Phased Array จะถูกขยายเมื่อใช้ร่วมกับองค์ประกอบการเปล่งแสงแต่ละส่วนของโมดูลตัวรับส่งสัญญาณที่ใช้งานอยู่ (ดู เสาอากาศอาเรย์แบบแบ่งเฟสที่ใช้งานอยู่ (APAA)]
• มีข้อดีด้านการออกแบบและเทคโนโลยีหลายประการเมื่อเปรียบเทียบกับเสาอากาศประเภทอื่น ตัวอย่างเช่น ลักษณะน้ำหนักและขนาดของอุปกรณ์ออนบอร์ดได้รับการปรับปรุงโดยการใช้อาร์เรย์เสาอากาศที่พิมพ์ออกมา (ผลิตในรูปแบบของแผงวงจรพิมพ์) การลดต้นทุนของกล้องโทรทรรศน์ดาราศาสตร์วิทยุขนาดใหญ่ทำได้โดยการใช้อาร์เรย์เสาอากาศกระจก

เรื่องราว

เรดาร์ดังกล่าวไม่ได้ติดตั้งบนเครื่องบินเนื่องจากมีน้ำหนักมากเป็นหลัก เนื่องจากเทคโนโลยี Phased Array รุ่นแรกใช้สถาปัตยกรรมเรดาร์แบบเดิม ในขณะที่เสาอากาศเปลี่ยนไป ทุกอย่างยังคงเหมือนเดิม แต่มีการเพิ่มคอมพิวเตอร์เพิ่มเติมเพื่อควบคุมตัวเปลี่ยนเฟสของเสาอากาศ สิ่งนี้นำไปสู่การเพิ่มน้ำหนักของเสาอากาศ จำนวนโมดูลคอมพิวเตอร์ และภาระบนระบบจ่ายไฟ

อย่างไรก็ตาม ค่าใช้จ่ายที่ค่อนข้างสูงของ Phased Array ได้รับการชดเชยด้วยข้อดีที่ได้รับจากการใช้งาน เสาอากาศแบบ Phased Array สามารถรวมการทำงานของเสาอากาศหลายตัวไว้ในเสาอากาศเดียวได้เกือบจะพร้อมกัน คานกว้างใช้ค้นหาเป้าหมายได้ คานแคบสำหรับติดตาม คานรูปพัดแบนสำหรับระบุระดับความสูง คานทิศทางแคบสำหรับบินข้ามภูมิประเทศ (B-1B, Su-34) ในโซนมาตรการตอบโต้ทางอิเล็กทรอนิกส์ที่ไม่เป็นมิตร ผลประโยชน์จะเพิ่มมากขึ้น เนื่องจากอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสช่วยให้ระบบวาง "โมฆะ" ของรูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศ (นั่นคือ พื้นที่ที่เสาอากาศไม่ไวต่อรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า "ตาบอด") ไปในทิศทางของแหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวนและป้องกันไม่ให้เข้าสู่พื้นที่เครื่องรับ ข้อดีอีกประการหนึ่งคือการกำจัดการหมุนเชิงกลของเสาอากาศเมื่อทำการสแกนลำแสงซึ่งจะเพิ่มความเร็วในการดูพื้นที่ตามลำดับความสำคัญและยังเพิ่มอายุการใช้งานของระบบด้วย เนื่องจากมีการแนะนำเฟสing ความต้องการกลไกที่ยุ่งยาก สำหรับการวางแนวโครงข่ายเสาอากาศในอวกาศได้หายไปบางส่วนแล้ว ชุดไฟหน้าประกอบด้วยแผงแบนสามหรือสี่แผง สามารถให้มุมมองที่เป็นวงกลมของพื้นที่ ไปจนถึงซีกโลกด้านบนทั้งหมด

เทคโนโลยีนี้ยังให้ประโยชน์ที่ชัดเจนน้อยลงอีกด้วย สามารถ "สแกน" พื้นที่เล็กๆ บนท้องฟ้าได้อย่างรวดเร็วเพื่อเพิ่มโอกาสในการตรวจจับเป้าหมายขนาดเล็กและรวดเร็ว ไม่เหมือนเสาอากาศที่หมุนช้าๆ ซึ่งสามารถสแกนเซกเตอร์เฉพาะได้เพียงครั้งเดียวต่อการปฏิวัติ (โดยทั่วไปคือระยะเวลาการดูของเรดาร์ โดยมีเสาอากาศหมุนราบอยู่ที่ 5 ถึง 20 วินาที) เป้าหมายที่มีพื้นที่กระเจิงที่มีประสิทธิภาพขนาดเล็ก (RCS) (เช่น ขีปนาวุธร่อนต่ำ) แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะตรวจจับด้วยเสาอากาศที่หมุนได้ ความสามารถของ Phased Array ในการเปลี่ยนทิศทางและรูปร่างของลำแสงแทบจะทันทีช่วยเพิ่มมิติใหม่ให้กับการติดตามเป้าหมาย เนื่องจากลำแสงที่ต่างกันสามารถติดตามเป้าหมายที่แตกต่างกันได้ โดยแต่ละลำแสงจะเชื่อมโยงกันตามเวลาด้วยลำแสงสแกนอวกาศเป็นระยะๆ ตัวอย่างเช่น ลำแสงสำรวจอวกาศสามารถครอบคลุม 360 องศาเป็นระยะๆ ในขณะที่ลำแสงติดตามสามารถติดตามแต่ละเป้าหมายได้ ไม่ว่าลำแสงสำรวจอวกาศจะชี้ไปที่ใดในขณะนั้นก็ตาม

การใช้ Phased Array มีข้อจำกัด หนึ่งในนั้นคือขนาดของเซกเตอร์ของพื้นที่ที่สามารถสแกนลำแสงได้โดยไม่ทำให้ตัวบ่งชี้อื่น ๆ คุณภาพของอาเรย์แบบแบ่งเฟสลดลงอย่างมีนัยสำคัญ ในทางปฏิบัติ สำหรับอาเรย์แบบเฟสแบน ขีดจำกัดคือ 45-60 องศา จากเรขาคณิตปกติไปจนถึงพื้นผิวเสาอากาศ การโก่งตัวของลำแสงในมุมกว้างทำให้ลักษณะหลักของระบบเสาอากาศแย่ลงอย่างมีนัยสำคัญ (ULL, LPC, ความกว้างและรูปร่างของกลีบหลักของรูปแบบรังสี) สิ่งนี้อธิบายได้ด้วยเอฟเฟกต์สองประการ ประการแรกคือการลดพื้นที่เสาอากาศที่มีประสิทธิภาพ (รูรับแสง) พร้อมมุมโก่งลำแสงที่เพิ่มขึ้น ในทางกลับกัน การลดความยาวของอาเรย์ร่วมกับการลดอัตราขยายของเสาอากาศจะลดความสามารถในการตรวจจับเป้าหมายในระยะไกล

อาร์เรย์แบบแบ่งเฟสแบบแอ็คทีฟมีความสามารถสูงสุดในการควบคุมคุณลักษณะ โดยที่ตัวส่งหรือตัวรับแบบควบคุมเฟส (บางครั้งแบบควบคุมแอมพลิจูด) จะเชื่อมต่อกับตัวส่งหรือโมดูลแต่ละตัว การควบคุมเฟสในอาเรย์แบบแบ่งเฟสแบบแอคทีฟสามารถทำได้ในเส้นทางความถี่กลางหรือในวงจรกระตุ้นของเครื่องส่งที่ต่อเนื่องกัน ออสซิลเลเตอร์เฉพาะที่ของตัวรับ ฯลฯ ดังนั้นในอาเรย์แบบแบ่งเฟสแบบแอคทีฟ ตัวเปลี่ยนเฟสสามารถทำงานในช่วงคลื่นที่แตกต่างจากช่วงความถี่ของเสาอากาศ ; ในบางกรณี การสูญเสียตัวเปลี่ยนเฟสจะไม่ส่งผลโดยตรงต่อระดับของสัญญาณหลัก การส่งอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสแบบแอคทีฟทำให้สามารถเพิ่มพลังของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่สอดคล้องกันซึ่งสร้างโดยเครื่องส่งสัญญาณแต่ละตัวในพื้นที่ว่างได้ ในการรับอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสแบบแอคทีฟ การประมวลผลร่วมของสัญญาณที่ได้รับจากแต่ละองค์ประกอบช่วยให้ได้รับข้อมูลที่ครบถ้วนมากขึ้นเกี่ยวกับแหล่งกำเนิดรังสี

อันเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์โดยตรงของตัวส่งระหว่างกัน ลักษณะของอาเรย์แบบแบ่งเฟส (การประสานงานของตัวส่งสัญญาณกับตัวป้อนที่น่าตื่นเต้น ทิศทาง ฯลฯ) จะเปลี่ยนไปเมื่อลำแสงแกว่ง เพื่อต่อสู้กับผลกระทบที่เป็นอันตรายจากอิทธิพลร่วมกันของตัวปล่อยในอาร์เรย์แบบแบ่งเฟส บางครั้งใช้วิธีการพิเศษเพื่อชดเชยการมีเพศสัมพันธ์ร่วมกันระหว่างองค์ประกอบต่างๆ

โครงสร้างพาร์

รูปร่าง ขนาด และการออกแบบของ Phased Array สมัยใหม่มีความหลากหลายมาก ความหลากหลายของพวกมันถูกกำหนดโดยประเภทของตัวปล่อยที่ใช้และลักษณะของที่ตั้ง เซกเตอร์การสแกนของอาเรย์แบบแบ่งเฟสถูกกำหนดโดยรูปแบบของตัวปล่อย ในอาเรย์แบบแบ่งเฟสที่มีการสวิงลำแสงมุมกว้างอย่างรวดเร็ว มักจะใช้ตัวปล่อยทิศทางแบบอ่อน: เครื่องสั่นแบบสมมาตรและไม่สมมาตร มักจะมีตัวสะท้อนแสงตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไป (ตัวอย่างเช่น ในรูปแบบของกระจกทั่วไปในอาเรย์แบบแบ่งเฟสทั้งหมด) ปลายเปิดของท่อนำคลื่นวิทยุ ร่อง แตร เกลียว แท่งไดอิเล็กทริก เสาแบบคาบและเสาอากาศอื่นๆ บางครั้ง Phased Array ขนาดใหญ่จะประกอบด้วย Phased Array ขนาดเล็ก (โมดูล) แยกกัน รูปแบบของหลังนั้นมุ่งเน้นไปที่ทิศทางของลำแสงหลักของอาเรย์แบบแบ่งเฟสทั้งหมด ในบางกรณี ตัวอย่างเช่น เมื่อการโก่งตัวของลำแสงช้าเป็นที่ยอมรับได้ เสาอากาศที่มีทิศทางสูงพร้อมการหมุนเชิงกลจะถูกใช้เป็นตัวส่งสัญญาณ (เช่น สิ่งที่เรียกว่ากระจกหมุนเต็ม) ในอาเรย์แบบแบ่งเฟสดังกล่าว ลำแสงจะเบี่ยงเบนไปในมุมที่กว้างโดยการหมุนเสาอากาศทั้งหมดและแบ่งเฟสคลื่นที่พวกมันปล่อยออกมา การวางขั้นตอนของเสาอากาศเหล่านี้ยังช่วยให้สามารถแกว่งลำแสงอาเรย์แบบแบ่งเฟสได้อย่างรวดเร็วภายในรูปแบบของพวกเขา

ขึ้นอยู่กับรูปร่างที่ต้องการของรูปแบบและเซกเตอร์เชิงพื้นที่ที่ต้องการของการสแกนในอาเรย์แบบแบ่งเฟส มีการใช้การจัดเรียงองค์ประกอบที่เกี่ยวข้องที่แตกต่างกัน:

• ตามแนวเส้น (ตรงหรือส่วนโค้ง);
• บนพื้นผิว (ตัวอย่างเช่น แบน - ในสิ่งที่เรียกว่าอาร์เรย์เฟสแบน ทรงกระบอก ทรงกลม)
• ในปริมาตรที่กำหนด (PAR เชิงปริมาตร)

บางครั้งรูปร่างของพื้นผิวเปล่งแสงของอาเรย์แบบแบ่งเฟส - รูรับแสง - ถูกกำหนดโดยการกำหนดค่าของวัตถุที่ติดตั้งอาเรย์แบบแบ่งเฟส PAR ที่มีรูปร่างรูรับแสงคล้ายกับรูปร่างของวัตถุบางครั้งเรียกว่าสอดคล้องกัน Flat PAR แพร่หลาย ในนั้นลำแสงสามารถสแกนจากทิศทางปกติไปจนถึงรูรับแสง (เช่นในเสาอากาศในเฟส) ไปยังทิศทางตามรูรับแสง (เช่นในเสาอากาศคลื่นเคลื่อนที่) ค่าสัมประสิทธิ์ทิศทาง (DA) ของอาเรย์แบบเฟสแบนจะลดลงเมื่อลำแสงเบี่ยงเบนจากปกติไปยังรูรับแสง เพื่อให้แน่ใจว่าการสแกนมุมกว้าง (ในมุมเชิงพื้นที่ขนาดใหญ่ - มากถึง 4 สเตอเรเดียนโดยไม่มีประสิทธิภาพลดลงอย่างเห็นได้ชัด จึงมีการใช้อาเรย์แบบแบ่งเฟสที่มีรูรับแสงไม่แบน (เช่น ทรงกลม) หรือระบบของอาเรย์แบบแบ่งเฟสแบบแบนที่มุ่งเน้นในทิศทางที่ต่างกัน การสแกนในระบบเหล่านี้ดำเนินการโดยการกระตุ้นตัวปล่อยที่มุ่งเน้นที่สอดคล้องกันและการวางเฟส

ขึ้นอยู่กับวิธีการเปลี่ยนเฟส อาร์เรย์แบบแบ่งเฟสจะมีความโดดเด่น:

• ด้วยการสแกนแบบเครื่องกลไฟฟ้า โดยการเปลี่ยนรูปทรงเรขาคณิตของท่อนำคลื่นวิทยุที่น่าตื่นเต้น
• การสแกนความถี่ ขึ้นอยู่กับการใช้การขึ้นต่อกันของการเปลี่ยนเฟสกับความถี่ เช่น เนื่องจากความยาวของตัวป้อนระหว่างตัวส่งที่อยู่ติดกันหรือการกระจายตัวของคลื่นในท่อนำคลื่นวิทยุ
• ด้วยการสแกนทางไฟฟ้า ดำเนินการโดยใช้วงจรการเปลี่ยนเฟสหรือตัวเปลี่ยนเฟส ควบคุมโดยสัญญาณไฟฟ้าที่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างราบรื่น (ต่อเนื่อง) หรือเป็นขั้นตอน (ไม่ต่อเนื่อง) ในการเปลี่ยนเฟส

การสแกนอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสด้วยไฟฟ้ามีศักยภาพสูงสุด ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเฟสต่างๆ ตลอดทั้งรูรับแสง และอัตราการเปลี่ยนแปลงที่มีนัยสำคัญในการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้โดยมีการสูญเสียพลังงานค่อนข้างน้อย ที่ความถี่ไมโครเวฟ Phased Array สมัยใหม่ใช้ตัวแปลงเฟสเฟอร์ไรต์และเซมิคอนดักเตอร์กันอย่างแพร่หลาย (ด้วยความเร็วตามลำดับไมโครวินาทีและการสูญเสียพลังงานประมาณ 20%) การทำงานของตัวเปลี่ยนเฟสถูกควบคุมโดยใช้ระบบอิเล็กทรอนิกส์ความเร็วสูง ซึ่งในกรณีที่ง่ายที่สุดจะควบคุมกลุ่มขององค์ประกอบ (เช่น แถวและคอลัมน์ในอาร์เรย์เฟสแบบแบนที่มีตัวปล่อยสี่เหลี่ยม) และในกรณีที่ซับซ้อนที่สุด จะควบคุมแต่ละเฟส จำแลงเป็นรายบุคคล ลำแสงสามารถแกว่งไปในอวกาศได้ตามกฎหมายที่กำหนดไว้ล่วงหน้าหรือตามโปรแกรมที่สร้างขึ้นระหว่างการทำงานของอุปกรณ์วิทยุทั้งหมด ซึ่งรวมถึงอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสด้วย

ภูมิคุ้มกันทางเสียง

การป้องกันเสียงรบกวนของระบบขึ้นอยู่กับระดับของกลีบด้านข้างของเสาอากาศและความสามารถในการปรับ (ปรับ) ให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่มีเสียงรบกวน อาร์เรย์เสาอากาศเป็นลิงก์ที่จำเป็นในการสร้างตัวกรองกาล-อวกาศแบบไดนามิก หรือเพียงเพื่อลด UBL งานที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์วิทยุออนบอร์ดสมัยใหม่คือการสร้างระบบบูรณาการที่รวมฟังก์ชันหลายอย่างเข้าด้วยกัน เช่น ระบบนำทางด้วยวิทยุ เรดาร์ การสื่อสาร ฯลฯ มีความจำเป็นต้องสร้างอาร์เรย์เสาอากาศสแกนด้วยไฟฟ้าที่มีลำแสงหลายอัน (มัลติบีม, โมโนพัลส์ ฯลฯ) ที่ทำงานที่ความถี่ต่างกัน (รวมกัน) และมีลักษณะแตกต่างกัน

การจัดหมวดหมู่

อาร์เรย์เสาอากาศสามารถจำแนกตามลักษณะหลักดังต่อไปนี้:

• เรขาคณิตของตัวปล่อยในอวกาศ:
  • เชิงเส้น
  • ส่วนโค้ง
  • แหวน
  • แบน
    • มีตารางวางตำแหน่งสี่เหลี่ยม
    • ด้วยการวางตำแหน่งตารางเฉียง
  • นูน
    • ทรงกระบอก
    • รูปกรวย
    • ทรงกลม
  • เชิงพื้นที่
• วิธีการกระตุ้น:
  • พร้อมแหล่งจ่ายแบบอนุกรม
  • โดยมีการจ่ายแบบขนาน
  • แบบรวม (อนุกรม-ขนาน)
  • ด้วยวิธีการกระตุ้นเชิงพื้นที่ (ออปติคัล "ไม่มีตัวตน")
• รูปแบบของการจัดวางองค์ประกอบการแผ่รังสีในตะแกรงนั้นเอง
  • ตำแหน่งที่เท่ากัน
  • ตำแหน่งไม่เท่ากัน
• วิธีการประมวลผลสัญญาณ
• การกระจายเฟสแอมพลิจูดของกระแส (สนาม) ตามแนวตาราง
• ประเภทตัวส่งสัญญาณ

การประมวลผลสัญญาณ

ในเส้นทาง (ตัวป้อน) ที่ป้อนอาเรย์เสาอากาศ การประมวลผลสัญญาณเชิงพื้นที่และชั่วคราวต่างๆ สามารถทำได้ การเปลี่ยนการกระจายเฟสในอาเรย์โดยใช้ระบบตัวเปลี่ยนเฟสในเส้นทางจ่ายไฟช่วยให้คุณควบคุมรูปแบบการแผ่รังสีสูงสุดได้ โปรยดังกล่าวเรียกว่า เสาอากาศอาเรย์แบบค่อยเป็นค่อยไป(พาร์) หากเครื่องขยายกำลัง เครื่องกำเนิดสัญญาณ หรือตัวแปลงความถี่เชื่อมต่อกับตัวปล่อยอาร์เรย์หรือกลุ่มแต่ละเฟส อาร์เรย์ดังกล่าวจะถูกเรียก เสาอากาศอาเรย์แบบแบ่งเฟสที่ใช้งานอยู่(ไกล).

AR ที่ปรับเปลี่ยนได้

การรับอาร์เรย์เสาอากาศที่มีการกระจายเฟสแอมพลิจูดที่ควบคุมตัวเองโดยขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมการรบกวนเรียกว่าการปรับตัว การรับอาร์เรย์เสาอากาศด้วยการประมวลผลสัญญาณโดยใช้วิธีเลนส์แบบเชื่อมโยงกันเรียกว่า วิทยุแสง. การรับอาร์เรย์เสาอากาศซึ่งการประมวลผลดำเนินการโดยโปรเซสเซอร์ดิจิทัลเรียกว่า อาร์เรย์เสาอากาศดิจิตอล.

อาร์เรย์เสาอากาศแบบรวม

อาร์เรย์เสาอากาศแบบรวมมีตัวส่งสัญญาณตั้งแต่สองประเภทขึ้นไปในช่องรับแสง ซึ่งแต่ละประเภททำงานในตัวเอง

เสาอากาศอาเรย์แบบแบ่งเฟส (พาร์)

Phased Array คืออาเรย์เสาอากาศที่มีเฟสควบคุมหรือความแตกต่างของเฟส (การเปลี่ยนเฟส) ของคลื่นที่ปล่อยออกมา (หรือรับ) โดยองค์ประกอบ (ตัวปล่อย) การควบคุมเฟส (การวางเฟส) ช่วยให้คุณ: สร้าง (ด้วยตำแหน่งตัวปล่อยที่แตกต่างกันมาก) รูปแบบทิศทางที่ต้องการ (DP) ของอาเรย์แบบแบ่งเฟส (เช่น รูปแบบที่มีทิศทางสูง - ลำแสง); เปลี่ยนทิศทางของลำแสงของอาเรย์แบบเฟสคงที่ ฯลฯ ดำเนินการอย่างรวดเร็วในบางกรณีแทบไม่มีแรงเฉื่อยการสแกน - การแกว่งของลำแสง (ดูตัวอย่าง การสแกนในเรดาร์) ควบคุมรูปทรงของลวดลายภายในขอบเขตที่กำหนด - เปลี่ยนความกว้างของลำแสง ความเข้ม (ระดับ) ของกลีบด้านข้าง ฯลฯ (เพื่อจุดประสงค์นี้ บางครั้งอาเรย์แบบแบ่งเฟสยังควบคุมแอมพลิจูดของคลื่นของตัวปล่อยแต่ละตัวด้วย) คุณสมบัติเหล่านี้และคุณสมบัติอื่น ๆ ของอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสรวมถึงความสามารถในการใช้ระบบอัตโนมัติที่ทันสมัยและวิธีการคอมพิวเตอร์ในการควบคุมอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสได้กำหนดโอกาสและการใช้งานอย่างแพร่หลายในการสื่อสารทางวิทยุ (ดูวิทยุคมนาคม) เรดาร์ (ดูตำแหน่งวิทยุ) การนำทางด้วยวิทยุ ( ดู ดาราศาสตร์วิทยุ) ดาราศาสตร์วิทยุ (ดู ดาราศาสตร์วิทยุ) ฯลฯ Phased Array ที่มีองค์ประกอบที่ควบคุมได้จำนวนมาก (บางครั้ง 10 4 หรือมากกว่า) เป็นส่วนหนึ่งของอุปกรณ์ภาคพื้นดินต่างๆ (เครื่องเขียนและเคลื่อนที่) เรือ การบิน และอวกาศ การพัฒนาอย่างเข้มข้นกำลังดำเนินการเพื่อพัฒนาทฤษฎีและเทคโนโลยีของอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสและขยายขอบเขตการใช้งาน

โครงสร้างพาร์รูปร่าง ขนาด และการออกแบบของ Phased Array สมัยใหม่มีความหลากหลายมาก ความหลากหลายของพวกมันถูกกำหนดทั้งตามประเภทของตัวปล่อยที่ใช้และลักษณะของที่ตั้ง ( ข้าว. 1 ). เซกเตอร์การสแกนของอาเรย์แบบแบ่งเฟสถูกกำหนดโดยรูปแบบของตัวปล่อย ใน Phased Array ที่มีการสวิงลำแสงมุมกว้างอย่างรวดเร็ว โดยปกติจะใช้ตัวปล่อยทิศทางแบบอ่อน: เครื่องสั่นแบบสมมาตรและไม่สมมาตร , มักจะมีตัวสะท้อนแสงตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไป (ตัวอย่างเช่น ในรูปแบบของกระจกเงาที่ใช้ร่วมกันกับอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสทั้งหมด) ปลายเปิดของไกด์คลื่นวิทยุ , ช่อง, แตร, เกลียว, แท่งไดอิเล็กทริก, บันทึกเป็นระยะ ฯลฯ เสาอากาศ บางครั้ง Phased Array ขนาดใหญ่จะประกอบด้วย Phased Array ขนาดเล็ก (โมดูล) แยกกัน รูปแบบของหลังนั้นมุ่งเน้นไปที่ทิศทางของลำแสงหลักของอาเรย์แบบแบ่งเฟสทั้งหมด ในบางกรณี ตัวอย่างเช่น เมื่อการโก่งตัวของลำแสงช้าเป็นที่ยอมรับได้ เสาอากาศที่มีทิศทางสูงพร้อมการหมุนเชิงกลจะถูกใช้เป็นตัวส่งสัญญาณ (เช่น สิ่งที่เรียกว่ากระจกหมุนเต็ม) ในอาเรย์แบบแบ่งเฟสดังกล่าว ลำแสงจะเบี่ยงเบนไปในมุมที่กว้างโดยการหมุนเสาอากาศทั้งหมดและแบ่งเฟสคลื่นที่พวกมันปล่อยออกมา การวางขั้นตอนของเสาอากาศเหล่านี้ยังช่วยให้สามารถแกว่งลำแสงอาเรย์แบบแบ่งเฟสได้อย่างรวดเร็วภายในรูปแบบของพวกเขา

ขึ้นอยู่กับรูปร่างที่ต้องการของรูปแบบและเซกเตอร์การสแกนเชิงพื้นที่ที่ต้องการในอาเรย์แบบแบ่งระยะ การจัดเรียงองค์ประกอบที่เกี่ยวข้องที่แตกต่างกันจะถูกใช้: ตามแนวเส้น (ตรงหรือส่วนโค้ง); เหนือพื้นผิว (เช่น แบน - ในสิ่งที่เรียกว่าอาร์เรย์เฟสแบน ทรงกระบอก ทรงกลม) หรือในปริมาตรที่กำหนด (อาร์เรย์แบ่งเฟสเชิงปริมาตร) บางครั้งรูปร่างของพื้นผิวเปล่งแสงของอาเรย์แบบแบ่งเฟสจะเป็นรูรับแสง (ดูการแผ่รังสีและการรับคลื่นวิทยุ) , กำหนดโดยการกำหนดค่าของวัตถุที่ติดตั้งอาร์เรย์แบบแบ่งเฟส (เช่น รูปร่างของดาวเทียม) PAR ที่มีรูปร่างรูรับแสงคล้ายกับรูปร่างของวัตถุบางครั้งเรียกว่าสอดคล้องกัน Flat PAR แพร่หลาย ในนั้นลำแสงสามารถสแกนจากทิศทางปกติไปจนถึงรูรับแสง (เช่นในเสาอากาศโหมดทั่วไป (ดูเสาอากาศโหมดทั่วไป)) ไปยังทิศทางตามแนวรูรับแสง (เช่นในเสาอากาศคลื่นเคลื่อนที่ (ดูเสาอากาศคลื่นเคลื่อนที่)) . ค่าสัมประสิทธิ์ทิศทาง (DA) ของอาเรย์แบบเฟสแบนจะลดลงเมื่อลำแสงเบี่ยงเบนจากปกติไปยังรูรับแสง เพื่อให้การสแกนมุมกว้าง (ในมุมเชิงพื้นที่ขนาดใหญ่ - สูงสุด 4( ลบแล้ว) โดยไม่มีการลดประสิทธิภาพลงอย่างเห็นได้ชัด มีการใช้อาร์เรย์แบบแบ่งเฟสที่มีรูรับแสงที่ไม่แบน (เช่น ทรงกลม) หรือระบบของอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสแบบแบนที่มุ่งเน้นในทิศทางที่ต่างกัน การสแกนในระบบเหล่านี้ดำเนินการโดยการกระตุ้นตัวปล่อยที่มุ่งเน้นที่สอดคล้องกันและการวางเฟส

การควบคุมการเปลี่ยนเฟสขึ้นอยู่กับวิธีการเปลี่ยนเฟส อาร์เรย์แบบแบ่งเฟสพร้อมการสแกนแบบเครื่องกลไฟฟ้านั้นมีความโดดเด่น ดำเนินการโดยการเปลี่ยนรูปทรงเรขาคณิตของท่อนำคลื่นวิทยุที่น่าตื่นเต้น ( ข้าว. 2 , ก); การสแกนความถี่ ขึ้นอยู่กับการใช้การขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนเฟสของความถี่ เช่น เนื่องจากความยาวของตัวป้อนระหว่างตัวปล่อยที่อยู่ติดกัน ( ข้าว. 2, b) หรือการกระจายตัว (ดูการกระจายตัว) ของคลื่นในท่อนำคลื่นวิทยุ ด้วยการสแกนทางไฟฟ้าโดยใช้วงจรเปลี่ยนเฟส (ดูวงจรเปลี่ยนเฟส) หรือตัวเปลี่ยนเฟส (ดูตัวเปลี่ยนเฟส) , ควบคุมด้วยสัญญาณไฟฟ้า ( ข้าว. 2 , c) ด้วยการเปลี่ยนแปลงที่ราบรื่น (ต่อเนื่อง) หรือเป็นขั้นตอน (ไม่ต่อเนื่อง) ในการเปลี่ยนเฟส

การสแกนอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสด้วยไฟฟ้ามีศักยภาพสูงสุด ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเฟสต่างๆ ตลอดทั้งรูรับแสง และอัตราการเปลี่ยนแปลงที่มีนัยสำคัญในการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้โดยมีการสูญเสียพลังงานค่อนข้างน้อย ที่ความถี่ไมโครเวฟในอาเรย์แบบแบ่งเฟสสมัยใหม่ มีการใช้ตัวเปลี่ยนเฟสเฟอร์ไรต์และเซมิคอนดักเตอร์อย่างกว้างขวาง (ด้วยความเร็วประมาณ ไมโครวินาทีและการสูญเสียพลังงาน เสาอากาศ Phased Array 20%) การทำงานของตัวเปลี่ยนเฟสถูกควบคุมโดยใช้ระบบอิเล็กทรอนิกส์ความเร็วสูง ซึ่งในกรณีที่ง่ายที่สุดจะควบคุมกลุ่มขององค์ประกอบ (เช่น แถวและคอลัมน์ในอาร์เรย์เฟสแบบแบนที่มีตัวปล่อยสี่เหลี่ยม) และในกรณีที่ซับซ้อนที่สุด จะควบคุมแต่ละเฟส จำแลงเป็นรายบุคคล ลำแสงสามารถแกว่งไปในอวกาศได้ตามกฎหมายที่กำหนดไว้ล่วงหน้าหรือตามโปรแกรมที่สร้างขึ้นระหว่างการทำงานของอุปกรณ์วิทยุทั้งหมด ซึ่งรวมถึงอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสด้วย

คุณสมบัติของการสร้างอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสการกระตุ้นของตัวปล่อย PAR ( ข้าว. 3 ) ถูกสร้างขึ้นโดยใช้สายป้อนหรือผ่านการแพร่กระจายคลื่นอย่างอิสระ (ที่เรียกว่าอาร์เรย์เฟสแบบกึ่งออปติคอล) เส้นทางการกระตุ้นของตัวป้อน พร้อมด้วยตัวเปลี่ยนเฟส บางครั้งประกอบด้วยอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ซับซ้อน (เรียกว่าวงจรบีมฟอร์มมิ่ง) ที่จัดให้มีการกระตุ้นของตัวปล่อยทั้งหมด จากอินพุตหลายตัว ซึ่งช่วยให้คุณสามารถสร้างลำแสงการสแกนพร้อมกันซึ่งสอดคล้องกับอินพุตเหล่านี้ในอวกาศ (ในอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสแบบหลายลำแสง) อาเรย์แบ่งเฟสแบบกึ่งออปติคัลส่วนใหญ่มีสองประเภท: พาสทรู (เลนส์) ซึ่งตัวเปลี่ยนเฟสและตัวปล่อยหลักตื่นเต้น (ด้วยความช่วยเหลือของตัวปล่อยเสริม) โดยคลื่นที่แพร่กระจายจากแหล่งป้อนทั่วไปและการสะท้อนแสง - ตัวหลักและ ตัวส่งสัญญาณเสริมจะถูกรวมเข้าด้วยกัน และติดตั้งตัวสะท้อนแสงที่เอาต์พุตของตัวเปลี่ยนเฟส อาร์เรย์แบบค่อยเป็นค่อยไปแบบกึ่งแสงแบบมัลติบีมประกอบด้วยเครื่องฉายรังสีหลายตัว ซึ่งแต่ละตัวมีลำแสงของตัวเองในอวกาศ บางครั้งใน Phased Array อุปกรณ์โฟกัส (กระจก, เลนส์) จะถูกใช้เพื่อสร้างรูปแบบ อาร์เรย์แบบแบ่งเฟสที่กล่าวถึงข้างต้นบางครั้งเรียกว่าแบบพาสซีฟ

อาร์เรย์แบบแบ่งเฟสแบบแอ็คทีฟมีความสามารถสูงสุดในการควบคุมคุณลักษณะ โดยที่ตัวส่งหรือตัวรับแบบควบคุมเฟส (บางครั้งแบบควบคุมแอมพลิจูด) เชื่อมต่อกับตัวส่งหรือโมดูลแต่ละตัว ( ข้าว. 4 ). การควบคุมเฟสในอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสแบบแอกทีฟสามารถทำได้ในเส้นทางความถี่กลางหรือในวงจรกระตุ้นของเครื่องส่งที่ต่อเนื่องกัน ออสซิลเลเตอร์เฉพาะที่ของตัวรับ ฯลฯ ดังนั้นในอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสที่ใช้งานอยู่ ตัวเปลี่ยนเฟสสามารถทำงานในช่วงคลื่นที่แตกต่างจากช่วงความถี่ของเสาอากาศ ในบางกรณี การสูญเสียตัวเปลี่ยนเฟสจะไม่ส่งผลโดยตรงต่อระดับของสัญญาณหลัก การส่งอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสแบบแอคทีฟทำให้สามารถเพิ่มพลังของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่สอดคล้องกันซึ่งสร้างโดยเครื่องส่งสัญญาณแต่ละตัวในพื้นที่ว่างได้ ในการรับอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสแบบแอคทีฟ การประมวลผลร่วมของสัญญาณที่ได้รับจากแต่ละองค์ประกอบช่วยให้ได้รับข้อมูลที่ครบถ้วนมากขึ้นเกี่ยวกับแหล่งกำเนิดรังสี

อันเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์โดยตรงของตัวส่งระหว่างกัน ลักษณะของอาเรย์แบบแบ่งเฟส (การจับคู่ของตัวส่งสัญญาณกับตัวป้อนที่น่าตื่นเต้น ทิศทาง ฯลฯ) จะเปลี่ยนไปเมื่อลำแสงแกว่ง เพื่อต่อสู้กับผลกระทบที่เป็นอันตรายจากอิทธิพลร่วมกันของตัวปล่อยในอาร์เรย์แบบแบ่งเฟส บางครั้งใช้วิธีการพิเศษเพื่อชดเชยการมีเพศสัมพันธ์ร่วมกันระหว่างองค์ประกอบต่างๆ

อนาคตสำหรับการพัฒนาอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสทิศทางที่สำคัญที่สุดสำหรับการพัฒนาทฤษฎีและเทคโนโลยีเพิ่มเติมของอาร์เรย์แบบแบ่งเฟส ได้แก่: 1) การแนะนำอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสอย่างกว้างขวางซึ่งมีองค์ประกอบจำนวนมากในอุปกรณ์วิศวกรรมวิทยุการพัฒนาองค์ประกอบประเภทใหม่โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสที่ใช้งานอยู่ ; 2) การพัฒนาวิธีการสร้างอาเรย์แบบแบ่งเฟสด้วยรูรับแสงขนาดใหญ่ รวมถึงอาเรย์แบบแบ่งระยะที่ไม่เท่ากันพร้อมเสาอากาศที่มีทิศทางสูงซึ่งอยู่ภายในซีกโลกทั้งหมด (กล้องโทรทรรศน์วิทยุทั่วโลก) , 3) การพัฒนาวิธีการและวิธีการทางเทคนิคเพิ่มเติมในการลดผลกระทบที่เป็นอันตรายของการเชื่อมต่อร่วมกันระหว่างองค์ประกอบของอาร์เรย์แบบแบ่งเฟส 4) การพัฒนาทฤษฎีการสังเคราะห์และวิธีการออกแบบเครื่องจักรของอาร์เรย์แบบแบ่งเฟส 5) การพัฒนาทฤษฎีและการใช้วิธีการใหม่ในการประมวลผลข้อมูลที่ได้รับจากองค์ประกอบของอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสและการใช้ข้อมูลนี้เพื่อการจัดการ

อาร์เรย์แบบแบ่งเฟส โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการกำหนดเฟสอัตโนมัติขององค์ประกอบ (อาร์เรย์แบบแบ่งเฟสในตัวเอง) และการเปลี่ยนรูปร่างของรูปแบบ เช่น การลดระดับของกลีบด้านข้างในทิศทางไปยังแหล่งสัญญาณรบกวน (อาร์เรย์แบบแบ่งเฟสแบบปรับได้) 6) การพัฒนาวิธีการควบคุมการเคลื่อนที่อย่างอิสระของลำแสงแต่ละอันในอาร์เรย์แบบหลายลำแสง

ความหมาย: Vendik O.G., เสาอากาศที่มีการเคลื่อนที่ของลำแสงแบบไม่ใช้กลไก, M. , 1965; ระบบเสาอากาศสแกนไมโครเวฟทรานส์ จากภาษาอังกฤษ เล่ม 1–3 ม. 1966–71

เอ็ม.บี. แซ็กซอน.

ข้าว. 1. แผนภาพโครงสร้างของอาร์เรย์เสาอากาศแบบแบ่งเฟส (PAR) บางตัว - ระยะเท่ากันเชิงเส้นด้วยเครื่องสั่นแบบสมมาตรและกระจกทั่วไป (a) เชิงเส้นไม่เท่ากันกับเสาอากาศพาราโบลากระจกหมุนเต็ม (b) แบนด้วยการจัดเรียงเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าของตัวส่งเสียงแตร (c); แบนด้วยการจัดเรียงหกเหลี่ยมของตัวปล่อยแท่งอิเล็กทริก (d); สอดคล้องกับตัวปล่อยสล็อต (d); ทรงกลมพร้อมตัวปล่อยเกลียว (e); ระบบเสาอากาศแบบอาเรย์แบบเฟสแบน (g) B - เครื่องสั่น; F - เส้นกระตุ้น (ตัวป้อน); Z - กระจกนำไฟฟ้า (ตัวสะท้อนแสง); เอ - เสาอากาศกระจก; R - เขา; VR - คลื่นวิทยุที่น่าตื่นเต้น หน้าจอ E - โลหะ Ш - ตัวปล่อยสล็อต; K - อาร์เรย์แบบแบ่งเฟสทรงกรวย C - อาร์เรย์จะแบ่งเป็นระยะทรงกระบอก; C - ตัวปล่อยเกลียว SE - หน้าจอทรงกลม P - เสาอากาศอาเรย์แบบเฟสแบน (ตัวส่งสัญญาณระบุด้วยจุด) L 0 - ระยะห่างระหว่าง B; l 1, l 2, l 3 - ระยะห่างระหว่าง A.

ข้าว. 2. ตัวอย่างของอาร์เรย์เสาอากาศแบบแบ่งเฟสพร้อมระบบเครื่องกลไฟฟ้า (a), ความถี่ (b) และการสแกนทางไฟฟ้า (c): Ш, - ตัวปล่อยสล็อต; B - ท่อนำคลื่นที่น่าตื่นเต้นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า; N - แผ่นตามยาว (มีด) ที่มีความลึกที่ควบคุมได้ของการจุ่มลงในท่อนำคลื่น (ทำหน้าที่เปลี่ยนความเร็วเฟสของคลื่นในท่อนำคลื่น) D - ร่องปีกผีเสื้อ; R - เขา; SV - ท่อนำคลื่นแบบเกลียว; ใช่ - เสาอากาศแท่งอิเล็กทริก; F - แท่งเฟอร์ไรต์ของตัวเปลี่ยนเฟส BB - ท่อนำคลื่นที่น่าตื่นเต้น; O - ควบคุมการพันของตัวเปลี่ยนเฟส Ш - เครื่องซักผ้าอิเล็กทริก

ข้าว. 3. วงจรกระตุ้นทั่วไปของอาเรย์เสาอากาศแบบแบ่งเฟส (PAR) พร้อมการกระตุ้นแบบต่อเนื่อง (a), การกระตุ้นแบบขนาน (b), อาเรย์แบบแบ่งเฟสแบบหลายลำแสง (c), อาเรย์แบบแบ่งเฟสแบบกึ่งออปติคัล - พาสทรู (d) และการสะท้อนแสง (e ) ประเภท: B - ตัวป้อนที่น่าตื่นเต้น; ฉัน - ตัวส่ง; PN - ภาระการดูดซับ; L - รูปแบบทิศทาง (ลำแสง); B 1 - B 4 อินพุตอาเรย์แบบแบ่งเฟส; DS - รูปแบบการสร้างไดอะแกรม RO - ตัวปล่อยหลัก VI - ตัวส่งสัญญาณเสริม; SI - ตัวปล่อยรวม O - เครื่องฉายรังสี; จาก - ตัวสะท้อนแสง; φ - ตัวเปลี่ยนเฟส; เส้นประแสดงคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีเฟสแบนด้านหน้าปล่อยออกมาจากอาเรย์แบบแบ่งเฟส เส้นประประแสดงคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีเฟสทรงกลมด้านหน้าปล่อยออกมาโดยเครื่องฉายรังสี

ข้าว. 4. บล็อกไดอะแกรมของอาร์เรย์เสาอากาศแบบแบ่งเฟสที่ใช้งานอยู่ - การส่งสัญญาณ (a) การรับพร้อมการวางขั้นตอนในวงจรออสซิลเลเตอร์ท้องถิ่น (b) และรับพร้อมการวางขั้นตอนในเส้นทางความถี่กลาง (c): และ - ตัวปล่อย; PA - เพาเวอร์แอมป์; B - เชื้อโรค; C - มิกเซอร์; G - ออสซิลเลเตอร์ท้องถิ่น IF - เครื่องขยายความถี่กลาง SU - อุปกรณ์สรุป; φ - ตัวเปลี่ยนเฟส

สารานุกรมผู้ยิ่งใหญ่แห่งสหภาพโซเวียต - ม.: สารานุกรมโซเวียต. 1969-1978 .

• - fazuotoji gardelinė antena statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: engl. อาร์เรย์เสาอากาศแบบแบ่งเฟส vok phasierte Antennenanordnung, f rus. เสาอากาศแบบอาเรย์แบบแบ่งเฟส, f pran réseau d'antennes phasées, ม... Radioelektronikos สิ้นสุด žodynas

- (phased array) อาร์เรย์เสาอากาศที่มีเฟสควบคุมหรือความแตกต่างของเฟส (การเปลี่ยนเฟส) ของคลื่นที่ปล่อยออกมา (หรือรับ) โดยองค์ประกอบ ตัวอย่างเช่น การวางเฟสช่วยให้สร้างรูปแบบการแผ่รังสีที่จำเป็นและควบคุม... ... วิทยาศาสตร์ธรรมชาติ. พจนานุกรมสารานุกรม

- (phased array) อาร์เรย์เสาอากาศที่มีเฟสควบคุมหรือความแตกต่างของเฟส (การเปลี่ยนเฟส) ของคลื่นที่ปล่อยออกมา (หรือรับ) โดยองค์ประกอบ ตัวอย่างเช่น การวางเฟสช่วยให้สร้างรูปแบบการแผ่รังสีที่จำเป็นและควบคุม... ... พจนานุกรมสารานุกรม

เสาอากาศอาเรย์แบบแบ่งเฟส สารานุกรม "การบิน"

เสาอากาศอาเรย์แบบแบ่งเฟส- (PAR), อาร์เรย์แบบแบ่งเฟส, เสาอากาศทิศทางพร้อมเฟสควบคุมหรือความแตกต่างของเฟส (การเปลี่ยนเฟส) ของคลื่นที่ปล่อยออกมา (หรือรับ) โดยองค์ประกอบ (ตัวปล่อย) การควบคุมเฟส (เฟส) ช่วยให้คุณสร้างรูปแบบที่จำเป็น... ... สารานุกรม "การบิน"

- (AFAR) คือเสาอากาศแบบ Phased Array (PAR) ชนิดหนึ่ง เรดาร์ N050 พร้อม AFAR สำหรับ PAK FA นำเสนอโดย NIIP ในงาน MAKS 2009 ... Wikipedia

คำนี้มีความหมายอื่น ดูที่ Lattice Antenna Array (AR) เป็นเสาอากาศทิศทางที่ซับซ้อนซึ่งประกอบด้วยชุดของเสาอากาศที่มีทิศทางอ่อนแอ (องค์ประกอบการแผ่รังสี) ที่อยู่ในอวกาศในลักษณะพิเศษ.... ... Wikipedia

ระบบเตือนการโจมตีด้วยขีปนาวุธแบบแบ่งเฟสตามภาคพื้นดินขนาดใหญ่ในอลาสกาสหรัฐอเมริกา ระบบควบคุมอาวุธของเครื่องบินรบสมัยใหม่ เสาอากาศแบบ Phased Array ในทฤษฎีคลื่นกลุ่มของตัวปล่อยเสาอากาศซึ่งญาติ ... ... Wikipedia

การบรรยายครั้งที่ 6

เสาอากาศอาเรย์แบบแบ่งเฟส

การแนะนำ

ในกระบวนการพัฒนาวิศวกรรมวิทยุและอิเล็กทรอนิกส์ เสาอากาศได้รับการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญ: จากอุปกรณ์ธรรมดา (เครื่องสั่นหนึ่งตัวหรือหลายตัว) พวกมันถูกเปลี่ยนเป็นระบบหลายองค์ประกอบควบคุมที่ซับซ้อนพร้อมอุปกรณ์ที่ใช้งานอยู่ หากในระยะแรกของการพัฒนาเสาอากาศต้องให้การแผ่รังสีและการรับสัญญาณที่มีประสิทธิภาพ ต่อมาเสาอากาศจะต้องได้รับผลประโยชน์อย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งได้มาจากทิศทางของการกระทำ ด้วยการถือกำเนิดของตำแหน่งวิทยุ ระบบนำทางและการควบคุม เสาอากาศรับสัญญาณจึงเริ่มดำเนินการค้นหาทิศทาง เช่น กำหนดพิกัดเชิงมุมของคลื่นที่ปล่อยออกมาหรือสะท้อนด้วยความแม่นยำสูงสุดที่เป็นไปได้ การเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เกิดขึ้นในช่วงสุดท้ายทำให้เกิดปัญหาความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMC) ในการใช้ EMC ในการรับสัญญาณเสาอากาศ จำเป็นต้องสร้างรูปแบบการลดลงลึกเพื่อกำหนดทิศทางการมาถึงของสัญญาณรบกวน สภาพแวดล้อมการรบกวนเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีเสาอากาศแบบปรับเองได้ - แบบปรับได้ การเกิดขึ้นของปฏิบัติการรบประเภทใหม่ - สงครามอิเล็กทรอนิกส์ - นำไปสู่ความจำเป็นในการแก้ปัญหาในเทคโนโลยีเสาอากาศที่คล้ายกับปัญหาที่กล่าวข้างต้น แต่อยู่ภายใต้เงื่อนไขที่ซับซ้อนมากขึ้น ในปัจจุบัน ระบบวิทยุจะต้องทำงานภายใต้อิทธิพลของการรบกวนบรอดแบนด์ที่ทรงพลังหลายอย่างในสภาวะของแหล่งกำเนิดการรบกวนที่เคลื่อนไหวอย่างอิสระ ในกรณีเหล่านี้ เสาอากาศจะดำเนินการประมวลผลสัญญาณเชิงพื้นที่ เช่น จะกลายเป็นตัวกรองเชิงพื้นที่แบบไดนามิก เสาอากาศที่สแกนด้วยไฟฟ้าก็เป็นเสาอากาศประมวลผลสัญญาณเชิงพื้นที่เช่นกัน

ในระบบเสาอากาศส่งและรับสมัยใหม่ ความต้องการได้เกิดขึ้นสำหรับการประมวลผลสัญญาณชั่วคราว (ในโดเมนความถี่) เส้นทางเสาอากาศของอาเรย์อาจรวมถึงระบบขององค์ประกอบที่ทำงานแบบขนาน (อุปกรณ์): เครื่องกำเนิดไฟฟ้า, เครื่องขยายเสียง, มิกเซอร์, ตัวแปลงความถี่, ตัวแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัล ฯลฯ การแทนที่องค์ประกอบที่ใช้งานหนึ่งรายการ (ในเครื่องส่งหรือเครื่องรับ) ด้วย ระบบองค์ประกอบการทำงานแบบขนานในองค์ประกอบเส้นทางเสาอากาศช่วยให้คุณสามารถแก้ไขปัญหาต่างๆในเทคโนโลยีเสาอากาศได้ เรามาดูกันสักสองสามประเด็นกัน การรวมองค์ประกอบที่ใช้งานอยู่ในเส้นทางเสาอากาศทำให้ตามกฎแล้วเสาอากาศเป็นอุปกรณ์ที่ไม่ซึ่งกันและกันและไม่เป็นเชิงเส้นซึ่งเปลี่ยนรูปลักษณ์ของเสาอากาศในโหมดการส่งและการรับสัญญาณอย่างมีนัยสำคัญ การประมวลผลเชิงพื้นที่อิสระของสัญญาณในเสาอากาศ จากนั้นจึงประมวลผลชั่วคราวในเครื่องรับ ทำให้ยากและบางครั้งก็กำจัดออกไป โดยได้รับข้อมูลที่สมบูรณ์เกี่ยวกับการกระจายความถี่เชิงพื้นที่ของแหล่งกำเนิดในพื้นที่โดยรอบ (ฉากวิทยุ) การประมวลผลเชิงพื้นที่และชั่วคราวแบบขนานของตัวอย่างจำนวนหนึ่งจากคลื่นตกกระทบในเสาอากาศรับทำให้สามารถเพิ่มปริมาณข้อมูลที่เข้ามาพร้อมกันได้

การปรับปรุงเพิ่มเติมของระบบวิทยุต่างๆ ช่วยกระตุ้นการแก้ปัญหาใหม่ในเทคโนโลยีเสาอากาศ ทิศทางหนึ่งในการพัฒนาเทคโนโลยีเสาอากาศคือการสร้างเสาอากาศที่มีการประมวลผลเชิงพื้นที่ ด้วยการใช้โซลูชันการออกแบบและเทคโนโลยีใหม่ในระบบดังกล่าว (แถบความถี่กว้างพิเศษ การพิมพ์ ไมโครสตริป เสาอากาศรวมและเสาอากาศอื่นๆ) ความก้าวหน้าในไมโครอิเล็กทรอนิกส์ เลนส์วิทยุที่สอดคล้องกัน โฮโลแกรม ฯลฯ จึงสามารถบรรลุผลลัพธ์ที่ต้องการได้

ด้วยการสแกนเชิงกลซึ่งดำเนินการโดยการหมุนเสาอากาศทั้งหมด ความเร็วสูงสุดของลำแสงในอวกาศจะถูกจำกัด และสำหรับความเร็วของเครื่องบินสมัยใหม่นั้นยังไม่เพียงพอ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องพัฒนาเสาอากาศชนิดใหม่ -เสาอากาศอาเรย์แบบแบ่งเฟส (PAR).

การใช้อาร์เรย์แบบแบ่งเฟสสำหรับการสร้างเสาอากาศแบบสแกนทิศทางสูงทำให้สามารถรับรู้พื้นที่การรับชมด้วยความเร็วสูงและช่วยเพิ่มปริมาณข้อมูลเกี่ยวกับการกระจายของแหล่งกำเนิดรังสีหรือการสะท้อนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในพื้นที่โดยรอบ

ความหลากหลายของเสาอากาศที่ใช้และสร้างมักจะจำแนกตามช่วงคลื่นการทำงาน ลักษณะทางไฟฟ้า การออกแบบและเทคโนโลยี พื้นที่การใช้งาน ฯลฯ การจำแนกประเภทดังกล่าวไม่ได้คำนึงถึงการทำงานของเสาอากาศสมัยใหม่ การเปลี่ยนเสาอากาศจากอุปกรณ์เป็นระบบจะเปลี่ยนวิธีการจำแนกประเภทเสาอากาศ ขอแนะนำให้เข้าใกล้การพัฒนาเสาอากาศเป็นการปรับปรุงระบบวิทยุบางอย่างและพิจารณาเสาอากาศที่มีอยู่ที่พัฒนาและเสนอใหม่ต่างๆและกระบวนการที่เกิดขึ้นในระบบเหล่านั้นจากตำแหน่งที่เป็นหนึ่งเดียว เกณฑ์สำหรับการจำแนกประเภทและการพัฒนาเสาอากาศสามารถใช้เป็นการประมวลผลข้อมูล (สัญญาณ) ที่เกิดขึ้นในเสาอากาศและเส้นทางไมโครเวฟ การประมวลผลดังกล่าวสามารถดำเนินการได้ที่ความถี่ของสัญญาณที่ได้รับ (หรือที่ปล่อยออกมา) ที่ความถี่สูงกว่าหรือต่ำกว่า (กลาง) เป็นแบบเชิงเส้นหรือไม่เชิงเส้น อะนาล็อกหรือดิจิทัล การปรับตัว ฯลฯ เนื่องจากเหตุการณ์สนามเกิดขึ้นบนอาเรย์แต่ละตัว องค์ประกอบที่มีลักษณะเป็นโพลาไรเซชัน แอมพลิจูด และเฟส จากนั้นในอาร์เรย์เสาอากาศ การประมวลผลสัญญาณในแอมพลิจูดและเฟสสามารถเสริมด้วยการประมวลผลโพลาไรเซชัน

ในระยะเริ่มแรกของการพัฒนาวิศวกรรมวิทยุ มีการใช้อาร์เรย์เสาอากาศแบบสั่น ในเส้นทางป้อนซึ่งแรงดันไฟฟ้าที่เกิดจากเครื่องสั่นแต่ละตัวจะถูกสรุปทางคณิตศาสตร์เมื่อคลื่นตกกระทบตามปกติกับอาร์เรย์เสาอากาศ เสาอากาศประเภทที่ง่ายที่สุดที่ยังคงใช้อยู่ในปัจจุบันปรากฏขึ้น - เสาอากาศที่มีทิศทางสูงในเฟส เสาอากาศที่ง่ายที่สุดประเภทที่สองคือเสาอากาศคลื่นเคลื่อนที่ (TWA) ซึ่งผลรวมของแรงดันไฟฟ้าจากเครื่องสั่นแต่ละตัวสำหรับทิศทางการมาถึงของคลื่นที่กำหนดจะพิจารณาถึงการเปลี่ยนเฟสในสายจ่ายไฟ เสาอากาศประเภทที่สามถือได้ว่าเป็นเสาอากาศออนบอร์ดแบบไม่มีทิศทาง ซึ่งระบบของตัวปล่อยทิศทางที่มีระยะห่างและอ่อนแอจะถูกนำมาใช้เพื่อแผ่ออกไปในพื้นที่โดยรอบทั้งหมด และกำจัดปรากฏการณ์การเลี้ยวเบนและเงาโดยพาหะ

ประเภทที่สี่ - เสาอากาศรวม - เกิดขึ้นในช่วงสุดท้ายโดยมีเป้าหมายเพื่อใช้รูรับแสงเดียวเพื่อใช้งานเสาอากาศหลายอันในความถี่ที่ต่างกัน ซึ่งสามารถทำได้โดยการรวมเสาอากาศหนึ่ง (อาร์เรย์ ฟีด) เข้ากับอีกเสาอากาศหนึ่ง ระบบตัวส่งที่ปรับตามความถี่จำนวนหนึ่งและตื่นเต้นกับสายส่งรูปแบบเดียว ดังที่ทราบกันดีว่าเป็นหนึ่งในประเภทของเสาอากาศบรอดแบนด์ ทุกประเภทเหล่านี้สามารถรวมกันเป็นเสาอากาศหลายองค์ประกอบประเภทเดียวได้

ในเรดาร์ มีการใช้เสาอากาศแบบโมโนพัลส์กันอย่างแพร่หลาย โดยคานสามลำจะถูกสร้างขึ้นพร้อมๆ กันจากช่องเปิดเดียว กล่าวคือ รูปแบบการแผ่รังสีสามรูปแบบ เรียกว่า ผลต่างผลรวม ในเสาอากาศดังกล่าว ช่องประมวลผลสัญญาณสามช่อง (ผลรวมและความแตกต่าง - ระดับความสูงและมุมราบ) ทำให้สามารถเพิ่มความแม่นยำในการกำหนดพิกัดเชิงมุมเมื่อเปรียบเทียบกับระบบช่องสัญญาณเดียว สิ่งอื่น ๆ ทั้งหมดเท่าเทียมกัน อาร์เรย์เสาอากาศหรือเสาอากาศที่มีรูรับแสงเท่ากันช่วยให้สามารถสร้างรูปแบบมุมฉากหลายรูปแบบ การดูพื้นที่และการประมวลผลสัญญาณพร้อมกันในช่องสัญญาณอิสระหลายช่อง ตามการจำแนกประเภทที่เสนอ เสาอากาศดังกล่าวจะก่อตัวเป็นชั้นของเสาอากาศหลายคาน ในส่วนการแผ่รังสีซึ่งมีการสร้างชุดการกระจายเฟสแอมพลิจูด (APD) พร้อมกัน ซึ่งแต่ละอันสอดคล้องกับอินพุตเฉพาะ

เสาอากาศที่แผ่รังสีซ้ำเป็นอุปกรณ์รับส่งสัญญาณประเภทหนึ่งที่เน้นคลื่นที่เข้ามากลับไปยังแหล่งกำเนิดของคลื่นที่ตกกระทบ เสาอากาศที่แผ่รังสีซ้ำที่ง่ายที่สุดคือตัวสะท้อนแสงที่มุม อะนาล็อกที่แยกจากกันคือ Van Etta lattice ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของเสาอากาศที่แผ่รังสีซ้ำอาจเป็นองค์ประกอบแบบแอคทีฟและพาสซีฟของระบบวิทยุ ในเสาอากาศที่แผ่รังสีซ้ำแบบแอคทีฟ สัญญาณที่ได้รับจะถูกขยาย ความถี่ของสัญญาณที่ได้รับจะเปลี่ยน (เลื่อน) และการสั่นจะถูกมอดูเลต (เพื่อส่งข้อมูลในทิศทางที่ต้องการ) ฟังก์ชั่นทั้งหมดนี้สามารถดำเนินการได้พร้อมกัน การกระจายอาร์เรย์ใหม่โดยใช้เสาอากาศหลายลำแสงที่มีรูปแบบลำแสงมีพารามิเตอร์ที่ดีที่สุด

การเพิ่มความเร็วของเครื่องบินจำเป็นต้องใช้เสาอากาศเรดาร์เพื่อสแกนลำแสงในอวกาศอย่างรวดเร็วโดยไม่มีความเฉื่อย ในขณะที่ยังคงรักษาคุณสมบัติทิศทางที่ได้รับในเสาอากาศกระจกด้วยการสแกนเชิงกล สิ่งนี้นำไปสู่การพัฒนาเสาอากาศแบบ Phased Array อย่างเข้มข้นพร้อมการสแกนทางไฟฟ้า: ความถี่ เฟส และการสลับ

การเกิดขึ้นของเสาอากาศแบบแอคทีฟมีสาเหตุมาจากความปรารถนาที่จะเพิ่มกำลังการแผ่รังสี ลดการสูญเสียความร้อน เพิ่มความน่าเชื่อถือของอาร์เรย์แบบแบ่งเฟส และในเสาอากาศที่มีทิศทางไม่ชัดเจนเพื่อลดขนาดและขยายแถบความถี่ปฏิบัติการ ตราบใดที่เสาอากาศ (PAA) ใช้อุปกรณ์ร่วมเชิงเส้นเพื่อสร้าง ADF ที่ควบคุม คุณลักษณะของเสาอากาศในระหว่างการรับและส่งสัญญาณจะไม่มีความแตกต่างกัน และการประมวลผลสัญญาณจะถือว่าอยู่ในโหมดที่สะดวกที่สุดสำหรับการวิเคราะห์ การเปลี่ยนไปใช้เสาอากาศแบบแอคทีฟจะนำไปสู่การเกิดขึ้นของเสาอากาศรับและส่งสัญญาณที่เป็นอิสระแม้ว่าจะไม่ได้แยกการมีอยู่ของตัวรับส่งสัญญาณก็ตาม

เสาอากาศแบบไดนามิก (หรือเสาอากาศที่มีการมอดูเลตพารามิเตอร์ตามเวลา) คือเสาอากาศที่มีลักษณะเฉพาะที่เปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา พารามิเตอร์ตัวแปรอาจเป็น: การกระจายแอมพลิจูดและเฟสของสนาม (กระแส) ในรูรับแสง ขนาดเชิงเส้นของเสาอากาศ เวลาการสลับขององค์ประกอบอาเรย์ที่แยกจากกัน ฯลฯ โดยหลักการแล้วการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์เป็นระยะช่วยให้สแกนลำแสงได้อย่างรวดเร็ว ในอวกาศและการก่อตัวของลักษณะทิศทางที่ระบุ ดังนั้น โดยการสลับองค์ประกอบอาเรย์ในเสาอากาศแบบไดนามิก จึงสามารถรับรูปแบบที่มีกลีบด้านข้างระดับต่ำได้ อย่างไรก็ตามควรระลึกไว้ว่าด้วยการก่อตัวของรูปแบบที่มีกลีบด้านข้างในระดับต่ำประสิทธิภาพของเสาอากาศจะลดลงและความสูญเสียและเสียงรบกวนจากการรวมสวิตช์ในเสาอากาศจะเพิ่มขึ้น

เสาอากาศแบบปรับได้หรือปรับเองคือเสาอากาศที่มีลักษณะปรับ (ปรับให้เหมาะสม) ระหว่างการทำงานเพื่อเปลี่ยนแปลงสภาพภายนอก กระบวนการปรับตัวเกิดขึ้นโดยอัตโนมัติตามอัลกอริธึมที่ฝังอยู่ในระบบเสาอากาศ ระบบเสาอากาศอาจรวมถึงระบบประมวลผลสัญญาณไม่เพียงเท่านั้น แต่ยังรวมถึงระบบควบคุมลำแสงด้วย ในระหว่างกระบวนการปรับตัว ลักษณะทิศทางจะเปลี่ยนไปตามการประมวลผลสัญญาณที่ได้รับ ตัวอย่างเช่น ขึ้นอยู่กับสถานการณ์การรบกวนในรูปแบบเสาอากาศแบบปรับได้ การลดลงลึกหนึ่งหรือหลายครั้งอาจเกิดขึ้นในทิศทางที่สัญญาณรบกวนมาถึง เสาอากาศประเภทนี้สามารถแยกแยะได้หลายประเภทขึ้นอยู่กับเกณฑ์การปรับตัว

เสาอากาศที่มีการประมวลผลสัญญาณแบบไม่เชิงเส้นคืออาร์เรย์เสาอากาศที่มีสัญญาณเอาท์พุตเป็นผลิตภัณฑ์หรือฟังก์ชันสหสัมพันธ์ (การคูณและการหาค่าเฉลี่ยเมื่อเวลาผ่านไป) ของสัญญาณจากแต่ละองค์ประกอบ การใช้วิธีการต่างๆ ในการประมวลผลสัญญาณแบบไม่เชิงเส้น (การคูณ การยกกำลัง การหาร การหาค่าเฉลี่ย ฯลฯ) สามารถสร้างเสาอากาศที่มีคุณสมบัติแตกต่างอย่างมากจากคุณสมบัติของเสาอากาศทั่วไปได้ ตัวอย่างเช่นโดยการคูณสัญญาณจากองค์ประกอบอาเรย์ (เสาอากาศแบบคูณ) คุณสามารถจำกัดรูปแบบให้แคบลงได้อย่างมาก ในเสาอากาศที่มีการสังเคราะห์ลอจิก - เสาอากาศอีกประเภทหนึ่งที่มีการประมวลผลสัญญาณไม่เชิงเส้น - เป็นไปได้ที่จะได้รับกลีบด้านข้างของรูปแบบในระดับที่ต่ำมาก ซึ่งทำได้โดยใช้อุปกรณ์ลอจิก เช่น "ใช่-ไม่ใช่" "หรือ" "และ" "มาก-น้อยกว่า" ในขณะที่ "ตัด" กลีบด้านข้างสำหรับสัญญาณทั้งหมดที่เกินระดับที่กำหนด ควรสังเกตเป็นพิเศษว่าในเสาอากาศดังกล่าวการก่อตัวของรูปแบบจะเปลี่ยนไปอย่างมีนัยสำคัญเมื่อสัมผัสกับสัญญาณไม่ใช่สัญญาณเดียว แต่มีสองสัญญาณขึ้นไปในคราวเดียว

หลักการที่แพร่หลายที่สุดในระบบการสังเคราะห์รูรับแสงคือหลักการของการประมวลผลสัญญาณแบบไม่เชิงเส้น ซึ่งหมายถึงการสร้างรูรับแสงต่อเนื่องโดยใช้เสาอากาศเคลื่อนที่จำนวนเล็กน้อย วิธีการนี้ขึ้นอยู่กับข้อมูลนิรนัยเกี่ยวกับวิถีการเคลื่อนที่ของตัวพาเสาอากาศที่กำลังเคลื่อนที่ สาระสำคัญอยู่ที่การรับสัญญาณขณะเคลื่อนที่ จัดเก็บและเพิ่มสัญญาณตามลำดับ เช่นเดียวกับที่ทำในอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสขนาดใหญ่ สายอากาศที่มีรูรับแสงสังเคราะห์มีแนวโน้มว่าจะใช้กับเรดาร์ในอากาศที่มีความละเอียดเพิ่มขึ้น (การสังเกตพื้นผิวโลก) และกล้องโทรทรรศน์วิทยุ เรดาร์รูรับแสงสังเคราะห์ในอากาศช่วยให้ได้ความละเอียดเชิงเส้นสูงในพิกัดเชิงมุม ซึ่งสอดคล้องกับเสาอากาศทั่วไปที่มีรูรับแสงความยาวคลื่นนับร้อยนับพัน

ในเสาอากาศที่มีการประมวลผลสัญญาณไม่เชิงเส้น รวมถึงเสาอากาศที่มีรูรับแสงสังเคราะห์ การลดรูปแบบให้แคบลงจะไม่ทำให้อัตราขยายของเสาอากาศเพิ่มขึ้น นอกจากนี้ยังมีการลดลงเนื่องจากการสูญเสียการประมวลผลเพิ่มเติม

เสาอากาศรับสัญญาณประเภทใหม่พร้อมการประมวลผลสัญญาณดิจิทัล - อาร์เรย์เสาอากาศดิจิทัล - รวมถึงระบบของแอมพลิฟายเออร์ มิกเซอร์ เครื่องตรวจจับเฟส และตัวแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัล รวมถึงคอมพิวเตอร์ด้วยความช่วยเหลือในการสร้างรูปแบบดิจิทัล

อาร์เรย์เสาอากาศแบบแสงวิทยุกำลังรับเสาอากาศพร้อมการประมวลผลสัญญาณแสง การสั่นของไมโครเวฟที่ได้รับจากตัวส่งสัญญาณ AR แต่ละตัวจะถูกถ่ายโอนไปยังความถี่กลาง และหลังจากการขยายสัญญาณโดยใช้ตัวปรับแสงแบบหลายช่องสัญญาณ (ความโปร่งใสแบบไดนามิก) จะถูกแปลงเป็นการสั่นในช่วงแสง การประมวลผลเพิ่มเติมจะดำเนินการในช่วงแสงโดยใช้ระบบที่ประกอบด้วยเลเซอร์, คอลลิเมเตอร์, เลนส์, ไดอะแฟรม, ฟิลเตอร์แสง, ความโปร่งใส ฯลฯ ในระบบนี้ การประมวลผลแบบอะนาล็อกของข้อมูลกาล-อวกาศจะเกิดขึ้น ด้วยเหตุนี้ ที่เอาท์พุตของระบบ ภาพเชิงแสงของสถานการณ์เรดาร์ในพื้นที่ด้านหน้าอาร์เรย์รับจึงถูกสร้างขึ้นแบบเรียลไทม์ ด้วยความช่วยเหลือของอุปกรณ์ออปติคอลอิเล็กทรอนิกส์ ภาพนี้สามารถแปลงเป็นสัญญาณสำหรับการประมวลผลในภายหลังในคอมพิวเตอร์

การพัฒนาคลื่นที่สั้นลงมากขึ้นจนถึงช่วงแสง, การขาดฐานองค์ประกอบที่จำเป็นสำหรับการทำงานในช่วงเหล่านี้, ความยากในการสร้างเสาอากาศสแกนด้วยไฟฟ้าในช่วงนี้ตามหลักการสร้างเสาอากาศของช่วงก่อนหน้านำไปสู่แนวคิดของ ​​​​ใช้วิธีโฮโลกราฟิกในการขึ้นรูปและควบคุมรูปแบบของเสาอากาศที่เรียกว่าโฮโลแกรม เสาอากาศโฮโลแกรมเป็นเสาอากาศระนาบประเภทใหม่ในรูปแบบของแอมพลิจูด (แถบ) หรือโครงสร้างเฟสที่มีคุณสมบัติการโฟกัสของแผ่นโซนและเลนส์แบบแบ่งส่วน สามารถโฟกัสได้ทั้งโซนไกลและใกล้

การจำแนกประเภทข้างต้นช่วยให้สามารถใช้วิธีประมวลผลสัญญาณตั้งแต่สองวิธีขึ้นไปพร้อมกันในเสาอากาศเดียวได้ ดังนั้นจึงมีอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสแบบโมโนพัลส์พร้อมการสแกนเฟสและการปรับหรือรับเสาอากาศมัลติบีมดิจิทัล การแยกเสาอากาศดังกล่าวจะสะดวกในแง่ทฤษฎี

งานออกแบบทั่วไปของการสร้างเสาอากาศตามความต้องการที่กำหนด เช่น การสังเคราะห์เสาอากาศ ในทางทฤษฎีมักจะแบ่งออกเป็นงานภายนอกและภายใน การแก้ปัญหาภายนอกสำหรับเสาอากาศที่มีการประมวลผลสัญญาณนั้นทำได้จริงอยู่ที่การสร้างอาร์เรย์เสาอากาศที่ให้ทิศทางที่กำหนดในภาคการดู (การสแกน) การแก้ปัญหาภายในจะต้องจัดให้มีการกระตุ้นที่จำเป็นของเสาอากาศ ซึ่งได้จากการแก้ปัญหาภายนอก และการประมวลผลสัญญาณที่จำเป็น จุดศูนย์ถ่วงในการแก้ปัญหาภายในจะเคลื่อนจากอุปกรณ์หนึ่งไปยังอีกอุปกรณ์หนึ่ง ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับวิธีการประมวลผล

การแก้ปัญหาภายนอก - การสร้างอาร์เรย์เสาอากาศ - สามารถทำได้โดยไม่ต้องคำนึงถึงการประมวลผลสัญญาณที่ตามมาและกลายเป็นเรื่องธรรมดาสำหรับเสาอากาศประเภทต่างๆ

เสาอากาศแบบ Phased Array แบบแอคทีฟ (AFAR) ถูกนำมาใช้เป็นเวลาหลายปีในเรดาร์ภาคพื้นดินต่างๆ ความเป็นไปได้ของการใช้ AFAR สำหรับเรดาร์ในอากาศจำเป็นต้องมีเหตุผลที่น่าเชื่อถือ เนื่องจากการแทนที่อาเรย์เสาอากาศแบบแบ่งเฟสที่มีอยู่แล้วด้วยอันที่ใช้งานอยู่จะทำให้ต้นทุนของระบบเสาอากาศเพิ่มขึ้นอย่างมาก ซึ่งจะต้องได้รับการพิสูจน์โดยการขยายฟังก์ชันการทำงาน ปรับปรุงคุณสมบัติและพารามิเตอร์ของ AFAR เมื่อเปรียบเทียบกับอาร์เรย์แบบแบ่งเฟส โมดูลตัวรับส่งสัญญาณ (RPM) ที่สร้างขึ้นล่าสุดของ AFAR ประกอบด้วยตัวเปลี่ยนเฟส ตัวลดทอน แอมพลิฟายเออร์ รวมถึงความสามารถในการควบคุมโพลาไรซ์ และช่วยให้เราพิจารณาการสร้าง AFAR ออนบอร์ดจากตำแหน่งใหม่และโต้แย้งความเป็นไปได้ของการเปลี่ยนไปใช้ AFAR

ให้เราพิจารณาถึงความเป็นไปได้ในการใช้ AFAR สำหรับเรดาร์ บนเครื่องบินมีเสาอากาศของระบบวิทยุต่างๆ จำนวนมาก ดังนั้นงานจึงเกิดขึ้นจากการสร้างอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสที่จะรับประกันการทำงานร่วมกันของระบบวิทยุออนบอร์ดต่างๆ (สงครามอิเล็กทรอนิกส์ (EW) การระบุตัวตน เรดาร์ การสื่อสาร การนำทาง ฯลฯ ) เสาอากาศแบบรวมดังกล่าวเรียกว่าในวรรณคดีว่าเสาอากาศของคอมเพล็กซ์วิทยุแบบรวมเสาอากาศมัลติฟังก์ชั่นหรือ AFAR จนถึงขณะนี้ การสร้างระบบอาเรย์แบบแบ่งเฟสแบบรวมออนบอร์ดดังกล่าวทำได้เพียงเพื่อเรดาร์และการระบุตัวตนเท่านั้น สิ่งนี้นำไปสู่การสูญเสียประสิทธิภาพอย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแง่ของ UBL

การสร้างระบบเสาอากาศแบบรวมเป็นไปได้บนพื้นฐานของ AFAR เนื่องจาก:

ใน AFAR ซึ่งแตกต่างจาก Phased Array ตรงที่สามารถสแกนมุมกว้างด้วยมุมมองมากกว่าซีกโลก ความน่าเชื่อถือของระบบที่มากขึ้น

การปรับคุณสมบัติให้เหมาะสมที่สุดโดยอิสระในโหมดการส่งและการรับตลอดจนในสภาพแวดล้อมการรบกวนเนื่องจากการมีอาร์เรย์ PPM พร้อมตัวเปลี่ยนเฟสและตัวลดทอนในแต่ละองค์ประกอบ

การดำเนินการสร้างคานควบคุมอิสระหลายอันที่มีการสูญเสียเกนและไม่สูญเสียเกนเมื่อใช้พื้นผิวเปล่งแสงเดียวหรือส่วนต่าง ๆ ในโหมดการรับและส่งสัญญาณ

การมีอยู่ของ PPM ของความสามารถในการควบคุมโพลาไรเซชันของตัวปล่อยในอาเรย์แบบแบ่งเฟสและอุปกรณ์สวิตชิ่งทำให้สามารถใช้อาเรย์เสาอากาศแบบสอดคล้องกับการสแกนมุมกว้างได้

การสร้าง APAA แบบนูนช่วยให้เสาอากาศมีบรอดแบนด์มากขึ้น

การใช้ AFAR ในรูปแบบของอาเรย์เสาอากาศแบบ Conformal ทำให้สามารถใช้พื้นผิวได้

ในเวลาเดียวกัน เราทราบถึงความยากลำบากและข้อเสียที่เกี่ยวข้องกับการใช้ APAA:

ค่าใช้จ่ายของเสาอากาศเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว

ประสิทธิภาพต่ำ -25% ตรงกันข้ามกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สุญญากาศ - ประสิทธิภาพ -50%;

ปัญหาการออกแบบที่เกี่ยวข้องกับการกระจายความร้อนและการวางโมดูลระบบกระตุ้นการเชื่อมต่อและสายควบคุมจำนวนตัวนำหลายพันตัว

ความจำเป็นในการพัฒนาที่สำคัญในการสนับสนุนทางมาตรวิทยาเพื่อกำหนดลักษณะอินพุตและเอาต์พุตของ PPM การพึ่งพาความถี่ของความยาวไฟฟ้าของ PPM

การแพร่กระจายของพารามิเตอร์ที่ใหญ่ขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในโมดูลที่ประกอบด้วยตัวปล่อย PPM และอุปกรณ์กระตุ้น

การปล่อยก๊าซนอกย่านความถี่และการปลอมแปลงเพิ่มเติมเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงในลักษณะของแอมพลิฟายเออร์ต่างๆ ซึ่งลักษณะของสัญญาณที่ปล่อยออกมาจะมี

ความสัมพันธ์บางส่วนของสัญญาณรบกวนในแอมพลิฟายเออร์แต่ละตัวในโหมดรับ ซึ่งอาจทำให้คุณสมบัติทางเสียงของระบบแย่ลง

ข้อบกพร่องที่ระบุไว้ต้องได้รับการศึกษาเป็นพิเศษ ในการทำเช่นนี้ คุณจำเป็นต้องทราบพารามิเตอร์ของแต่ละโมดูลที่มีความคลาดเคลื่อน

ข้าว. 5.1. ตัวเลือกสำหรับการสร้าง MBAFAR ใต้แฟริ่งที่มีรัศมีอาเรย์แบบเฟสแบนและตะแกรงแบนเพิ่มเติมอีกสองอัน (450 มม.)

วัตถุประสงค์ของงานนี้คือเพื่อค้นหาวิธีสร้างเสาอากาศแบบแอกทีฟเฟสอาเรย์แบบมัลติฟังก์ชั่นในอากาศ (MBAFAR) สำหรับเครื่องบินรุ่นที่ห้าที่มีแนวโน้มรับประกันว่าจะได้กำไรสูงสุดและระบุความเป็นไปได้ของการรวมระบบระบุตัวตน

การสื่อสาร การนำทาง และเรดาร์ ก่อนหน้านี้เราพิจารณาตัวเลือกที่เป็นไปได้สำหรับการสร้างเสาอากาศที่ประกอบด้วยอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสขนาดใหญ่หนึ่งชุดและอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสเพิ่มเติมอีกสองชุด (รูปที่ 5.1) ตำแหน่งนี้เกี่ยวข้องกับช่วงและขอบเขตการมองเห็น (รูปที่ 5.2)

AFAR ออนบอร์ดแบบมัลติฟังก์ชั่นต้องมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

ส่วนการสแกนที่ต้องการ ±135° ในระนาบระดับความสูง และ 360° ในระนาบอะซิมุทัล

ช่วงการทำงาน - 8-10.5 GHz (ช่วงการทำงานของ PPM);

เส้นผ่านศูนย์กลางของกระจังหน้าในหัวเรือคือ 760 มม.

เส้นผ่านศูนย์กลางของตะแกรงด้านข้างคือ 450 มม. (ในเวอร์ชั่นของรูปที่ 5.1)

ช่วงที่ต้องการและเซกเตอร์การดูจะแสดงในรูป 5.2.

ข้าว. 5. 2. ข้อกำหนดสำหรับ MBAFAR ในแง่ของระยะและขอบเขตการมองเห็นในระนาบของพื้นผิวโลก

ด้วยเฟสควบคุมหรือความแตกต่างของเฟส (การเปลี่ยนเฟส) ของคลื่นที่ปล่อยออกมา (หรือรับ) โดยองค์ประกอบ (ตัวปล่อย) การควบคุมเฟส (การวางเฟส) ช่วยให้คุณสามารถ: สร้าง (ด้วยตำแหน่งตัวส่งสัญญาณที่แตกต่างกันมาก) รูปแบบทิศทางที่ต้องการ (รูปแบบ) ของอาเรย์แบบแบ่งเฟส (เช่น รูปแบบที่มีทิศทางสูง √ ลำแสง); เปลี่ยนทิศทางของลำแสงของอาเรย์แบบเฟสคงที่ ฯลฯ ดำเนินการอย่างรวดเร็ว ในบางกรณี แทบไม่มีแรงเฉื่อย โดยการสแกน √ การแกว่งของลำแสง (ดูตัวอย่าง การสแกนในเรดาร์) ควบคุมรูปทรงของลวดลายภายในขอบเขตที่กำหนด - เปลี่ยนความกว้างของลำแสง ความเข้ม (ระดับ) ของกลีบด้านข้าง ฯลฯ (เพื่อจุดประสงค์นี้ บางครั้งอาเรย์แบบแบ่งเฟสยังควบคุมแอมพลิจูดของคลื่นของตัวปล่อยแต่ละตัวด้วย) คุณสมบัติเหล่านี้และคุณสมบัติอื่น ๆ ของ Phased Array รวมถึงความสามารถในการใช้ระบบอัตโนมัติสมัยใหม่และวิธีการคอมพิวเตอร์ในการควบคุม Phased Array ได้กำหนดโอกาสและการใช้งานอย่างแพร่หลายในการสื่อสารทางวิทยุ, เรดาร์, การนำทางด้วยวิทยุ, ดาราศาสตร์วิทยุ ฯลฯ Phased Array ซึ่งมีองค์ประกอบที่ควบคุมได้จำนวนมาก (บางครั้ง 104 ชิ้นขึ้นไป) เป็นส่วนหนึ่งของอุปกรณ์ภาคพื้นดินต่างๆ (เครื่องเขียนและเคลื่อนที่) เรือ การบิน และอวกาศ การพัฒนาอย่างเข้มข้นกำลังดำเนินการเพื่อพัฒนาทฤษฎีและเทคโนโลยีของอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสและขยายขอบเขตการใช้งาน โครงสร้างพาร์รูปร่าง ขนาด และการออกแบบของ Phased Array สมัยใหม่มีความหลากหลายมาก ความหลากหลายของพวกมันถูกกำหนดทั้งตามประเภทของตัวปล่อยที่ใช้และลักษณะของที่ตั้ง ( ข้าว. 1 ). เซกเตอร์การสแกนของอาเรย์แบบแบ่งเฟสถูกกำหนดโดยรูปแบบของตัวปล่อย ในอาเรย์แบบแบ่งเฟสที่มีการสวิงลำแสงมุมกว้างอย่างรวดเร็ว มักจะใช้ตัวปล่อยทิศทางแบบอ่อน: เครื่องสั่นแบบสมมาตรและไม่สมมาตร มักจะมีตัวสะท้อนแสงตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไป (ตัวอย่างเช่น ในรูปแบบของกระจกทั่วไปในอาเรย์แบบแบ่งเฟสทั้งหมด) ปลายเปิดของท่อนำคลื่นวิทยุ ร่อง แตร เกลียว แท่งไดอิเล็กทริก เสาแบบคาบและเสาอากาศอื่นๆ บางครั้ง Phased Array ขนาดใหญ่จะประกอบด้วย Phased Array ขนาดเล็ก (โมดูล) แยกกัน รูปแบบของหลังนั้นมุ่งเน้นไปที่ทิศทางของลำแสงหลักของอาเรย์แบบแบ่งเฟสทั้งหมด ในบางกรณี ตัวอย่างเช่น เมื่อการโก่งตัวของลำแสงช้าเป็นที่ยอมรับได้ เสาอากาศที่มีทิศทางสูงพร้อมการหมุนเชิงกลจะถูกใช้เป็นตัวส่งสัญญาณ (เช่น สิ่งที่เรียกว่ากระจกหมุนเต็ม) ในอาเรย์แบบแบ่งเฟสดังกล่าว ลำแสงจะเบี่ยงเบนไปในมุมที่กว้างโดยการหมุนเสาอากาศทั้งหมดและแบ่งเฟสคลื่นที่พวกมันปล่อยออกมา การวางขั้นตอนของเสาอากาศเหล่านี้ยังช่วยให้สามารถแกว่งลำแสงอาเรย์แบบแบ่งเฟสได้อย่างรวดเร็วภายในรูปแบบของพวกเขา ขึ้นอยู่กับรูปร่างที่ต้องการของรูปแบบและเซกเตอร์การสแกนเชิงพื้นที่ที่ต้องการในอาเรย์แบบแบ่งระยะ การจัดเรียงองค์ประกอบที่เกี่ยวข้องที่แตกต่างกันจะถูกใช้: ตามแนวเส้น (ตรงหรือส่วนโค้ง); บนพื้นผิว (เช่น แบน √ ในสิ่งที่เรียกว่าอาร์เรย์เฟสแบน ทรงกระบอก ทรงกลม) หรือในปริมาตรที่กำหนด (อาร์เรย์แบ่งเฟสเชิงปริมาตร) บางครั้งรูปร่างของพื้นผิวเปล่งแสงของช่องเปิดของอาร์เรย์แบบแบ่งเฟส √ (ดูการปล่อยและการรับคลื่นวิทยุ) จะถูกกำหนดโดยการกำหนดค่าของวัตถุที่ติดตั้งอาร์เรย์แบบแบ่งเฟส (เช่น รูปร่างของดาวเทียม) PAR ที่มีรูปร่างรูรับแสงคล้ายกับรูปร่างของวัตถุบางครั้งเรียกว่าสอดคล้องกัน Flat PAR แพร่หลาย ในนั้นลำแสงสามารถสแกนจากทิศทางปกติไปจนถึงรูรับแสง (เช่นในเสาอากาศในเฟส) ไปยังทิศทางตามรูรับแสง (เช่นในเสาอากาศคลื่นเคลื่อนที่) ค่าสัมประสิทธิ์ทิศทาง (DA) ของอาเรย์แบบเฟสแบนจะลดลงเมื่อลำแสงเบี่ยงเบนจากปกติไปยังรูรับแสง เพื่อให้แน่ใจว่าการสแกนมุมกว้าง (ในมุมเชิงพื้นที่ขนาดใหญ่ √ สูงสุด 4 (สเตอร์) โดยไม่ลดประสิทธิภาพลงอย่างเห็นได้ชัด อาเรย์แบบแบ่งเฟสที่มีรูรับแสงไม่แบน (เช่น ทรงกลม) หรือระบบของอาเรย์แบบแบ่งเฟสแบบแบนที่มุ่งเน้นในทิศทางที่ต่างกัน ใช้แล้ว การสแกนในระบบเหล่านี้ดำเนินการโดยการกระตุ้นของตัวปล่อยที่มุ่งเน้นที่สอดคล้องกันและการวางเฟส ขึ้นอยู่กับลักษณะของการกระจายตัวของตัวปล่อยในรูรับแสงอาร์เรย์แบบแบ่งระยะที่เท่ากันและไม่เท่ากันจะแตกต่างกัน ในอาร์เรย์แบบแบ่งระยะที่เท่ากันระยะทางระหว่าง องค์ประกอบที่อยู่ติดกันจะเหมือนกันตลอดทั้งรูรับแสง ในอาร์เรย์ Phased ที่มีระยะห่างเท่ากันแบบแบน ตัวปล่อยส่วนใหญ่มักจะอยู่ในโหนดของโครงตาข่ายสี่เหลี่ยม (การจัดเรียงสี่เหลี่ยม) หรือในโหนดของตาข่ายสามเหลี่ยม ( การจัดเรียงหกเหลี่ยม) ระยะห่างระหว่างตัวปล่อยในอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสที่มีระยะห่างเท่ากันมักจะถูกเลือกให้มีขนาดค่อนข้างเล็ก (มักจะน้อยกว่าความยาวคลื่นในการทำงาน) ซึ่งทำให้สามารถสร้างรูปแบบในภาคการสแกนด้วยกลีบหลักหนึ่งกลีบ (โดยไม่มีค่าสูงสุดของการเลี้ยวเบนด้านข้าง - ดังนั้น เรียกว่ารังสีปลอม) และกลีบข้างระดับต่ำ อย่างไรก็ตาม ในการสร้างลำแสงแคบ (เช่น ในอาเรย์แบบแบ่งเฟสที่มีรูรับแสงกว้าง) จำเป็นต้องใช้องค์ประกอบจำนวนมาก ในอาร์เรย์แบบแบ่งระยะที่ไม่เท่ากัน องค์ประกอบจะอยู่ห่างจากกันไม่เท่ากัน (ระยะทางอาจเป็นตัวแปรสุ่มได้) ในอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสดังกล่าว แม้ในระยะห่างมากระหว่างตัวปล่อยที่อยู่ติดกัน ก็เป็นไปได้ที่จะหลีกเลี่ยงการก่อตัวของรังสีปลอมและได้รูปแบบที่มีกลีบหลักเพียงกลีบเดียว ในกรณีของช่องรับแสงขนาดใหญ่ สามารถสร้างลำแสงที่แคบมากและมีองค์ประกอบจำนวนค่อนข้างน้อย อย่างไรก็ตาม อาเรย์แบบแบ่งเฟสที่ไม่เท่ากันซึ่งมีรูรับแสงกว้างและตัวปล่อยจำนวนน้อยจะมีระดับกลีบด้านข้างที่สูงกว่า ดังนั้นจึงมีประสิทธิภาพต่ำกว่าอาเรย์แบบแบ่งเฟสที่มีองค์ประกอบจำนวนมาก ในอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสที่ไม่เท่ากันซึ่งมีระยะห่างระหว่างตัวปล่อยและกำลังคลื่นเท่ากันที่ปล่อยออกมาจากแต่ละองค์ประกอบ เป็นไปได้ที่จะได้รับ (อันเป็นผลมาจากการกระจายความหนาแน่นของรังสีในรูรับแสงเสาอากาศที่ไม่สม่ำเสมอ) รูปแบบที่มีระดับด้านข้างต่ำกว่า กลีบมากกว่าในอาร์เรย์ที่มีระยะเท่ากันซึ่งมีรูรับแสงเท่ากันและมีองค์ประกอบตัวเลขเท่ากัน การควบคุมการเปลี่ยนเฟสขึ้นอยู่กับวิธีการเปลี่ยนเฟส อาร์เรย์แบบแบ่งเฟสพร้อมการสแกนแบบเครื่องกลไฟฟ้านั้นมีความโดดเด่น ดำเนินการโดยการเปลี่ยนรูปทรงเรขาคณิตของท่อนำคลื่นวิทยุที่น่าตื่นเต้น ( ข้าว. 2, ก); การสแกนความถี่ ขึ้นอยู่กับการใช้การขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนเฟสของความถี่ เช่น เนื่องจากความยาวของตัวป้อนระหว่างตัวปล่อยที่อยู่ติดกัน ( ข้าว. 2, b) หรือการกระจายตัวของคลื่นในท่อนำคลื่นวิทยุ ด้วยการสแกนทางไฟฟ้า ดำเนินการโดยใช้วงจรเปลี่ยนเฟสหรือตัวเปลี่ยนเฟสที่ควบคุมโดยสัญญาณไฟฟ้า ( ข้าว. 2, c) ด้วยการเปลี่ยนแปลงที่ราบรื่น (ต่อเนื่อง) หรือเป็นขั้นตอน (ไม่ต่อเนื่อง) ในการเปลี่ยนเฟส การสแกนอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสด้วยไฟฟ้ามีศักยภาพสูงสุด ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเฟสต่างๆ ตลอดทั้งรูรับแสง และอัตราการเปลี่ยนแปลงที่มีนัยสำคัญในการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้โดยมีการสูญเสียพลังงานค่อนข้างน้อย ที่ความถี่ไมโครเวฟ Phased Array สมัยใหม่ใช้ตัวเปลี่ยนเฟสเฟอร์ไรต์และเซมิคอนดักเตอร์อย่างกว้างขวาง (ด้วยความเร็วระดับไมโครวินาทีและการสูญเสียพลังงานประมาณ 20%) การทำงานของตัวเปลี่ยนเฟสถูกควบคุมโดยใช้ระบบอิเล็กทรอนิกส์ความเร็วสูง ซึ่งในกรณีที่ง่ายที่สุดจะควบคุมกลุ่มขององค์ประกอบ (เช่น แถวและคอลัมน์ในอาร์เรย์เฟสแบบแบนที่มีตัวปล่อยสี่เหลี่ยม) และในกรณีที่ซับซ้อนที่สุด จะควบคุมแต่ละเฟส จำแลงเป็นรายบุคคล ลำแสงสามารถแกว่งไปในอวกาศได้ตามกฎหมายที่กำหนดไว้ล่วงหน้าหรือตามโปรแกรมที่สร้างขึ้นระหว่างการทำงานของอุปกรณ์วิทยุทั้งหมด ซึ่งรวมถึงอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสด้วย คุณสมบัติของการสร้างอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสการกระตุ้นของตัวปล่อย PAR ( ข้าว. 3) ถูกสร้างขึ้นโดยใช้สายป้อนหรือผ่านการแพร่กระจายคลื่นอย่างอิสระ (ที่เรียกว่าอาร์เรย์เฟสแบบกึ่งออปติคอล) เส้นทางการกระตุ้นของตัวป้อน พร้อมด้วยตัวเปลี่ยนเฟส บางครั้งประกอบด้วยอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ซับซ้อน (เรียกว่าวงจรบีมฟอร์มมิ่ง) ที่จัดให้มีการกระตุ้นของตัวปล่อยทั้งหมด จากอินพุตหลายตัว ซึ่งช่วยให้คุณสามารถสร้างลำแสงการสแกนพร้อมกันซึ่งสอดคล้องกับอินพุตเหล่านี้ในอวกาศ (ในอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสแบบหลายลำแสง) อาเรย์แบ่งเฟสแบบกึ่งออปติคัลส่วนใหญ่มีสองประเภท: พาสทรู (เลนส์) ซึ่งตัวเปลี่ยนเฟสและตัวปล่อยหลักตื่นเต้น (ด้วยความช่วยเหลือของตัวปล่อยเสริม) โดยคลื่นที่แพร่กระจายจากแหล่งป้อนทั่วไปและการสะท้อนแสง - ตัวหลักและ ตัวส่งสัญญาณเสริมจะถูกรวมเข้าด้วยกัน และติดตั้งตัวสะท้อนแสงที่เอาต์พุตของตัวเปลี่ยนเฟส อาร์เรย์แบบค่อยเป็นค่อยไปแบบกึ่งแสงแบบมัลติบีมประกอบด้วยเครื่องฉายรังสีหลายตัว ซึ่งแต่ละตัวมีลำแสงของตัวเองในอวกาศ บางครั้งใน Phased Array อุปกรณ์โฟกัส (กระจก, เลนส์) จะถูกใช้เพื่อสร้างรูปแบบ อาร์เรย์แบบแบ่งเฟสที่กล่าวถึงข้างต้นบางครั้งเรียกว่าแบบพาสซีฟ อาร์เรย์แบบแบ่งเฟสแบบแอ็คทีฟมีความสามารถสูงสุดในการควบคุมคุณลักษณะ โดยที่ตัวส่งหรือตัวรับแบบควบคุมเฟส (บางครั้งแบบควบคุมแอมพลิจูด) เชื่อมต่อกับตัวส่งหรือโมดูลแต่ละตัว ( ข้าว. 4). การควบคุมเฟสในอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสแบบแอกทีฟสามารถทำได้ในเส้นทางความถี่กลางหรือในวงจรกระตุ้นของเครื่องส่งที่ต่อเนื่องกัน ออสซิลเลเตอร์เฉพาะที่ของตัวรับ ฯลฯ ดังนั้นในอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสที่ใช้งานอยู่ ตัวเปลี่ยนเฟสสามารถทำงานในช่วงคลื่นที่แตกต่างจากช่วงความถี่ของเสาอากาศ ในบางกรณี การสูญเสียตัวเปลี่ยนเฟสจะไม่ส่งผลโดยตรงต่อระดับของสัญญาณหลัก การส่งอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสแบบแอคทีฟทำให้สามารถเพิ่มพลังของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่สอดคล้องกันซึ่งสร้างโดยเครื่องส่งสัญญาณแต่ละตัวในพื้นที่ว่างได้ ในการรับอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสแบบแอคทีฟ การประมวลผลร่วมของสัญญาณที่ได้รับจากแต่ละองค์ประกอบช่วยให้ได้รับข้อมูลที่ครบถ้วนมากขึ้นเกี่ยวกับแหล่งกำเนิดรังสี อันเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์โดยตรงของตัวส่งระหว่างกัน ลักษณะของอาเรย์แบบแบ่งเฟส (การประสานงานของตัวส่งสัญญาณกับตัวป้อนที่น่าตื่นเต้น ทิศทาง ฯลฯ) จะเปลี่ยนไปเมื่อลำแสงแกว่ง เพื่อต่อสู้กับผลกระทบที่เป็นอันตรายจากอิทธิพลร่วมกันของตัวปล่อยในอาร์เรย์แบบแบ่งเฟส บางครั้งใช้วิธีการพิเศษเพื่อชดเชยการมีเพศสัมพันธ์ร่วมกันระหว่างองค์ประกอบต่างๆ อนาคตสำหรับการพัฒนาอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสทิศทางที่สำคัญที่สุดสำหรับการพัฒนาทฤษฎีและเทคโนโลยีของการแผ่รังสีแบบแบ่งเฟส ได้แก่ :

การแนะนำอย่างกว้างขวางของ Phased Array ที่มีองค์ประกอบจำนวนมากในอุปกรณ์วิศวกรรมวิทยุ การพัฒนาองค์ประกอบประเภทใหม่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับ Active Phased Array

การพัฒนาวิธีการสร้างอาเรย์แบบแบ่งเฟสด้วยรูรับแสงขนาดใหญ่ รวมถึงอาเรย์แบบแบ่งระยะที่ไม่เท่ากันพร้อมเสาอากาศที่มีทิศทางสูงซึ่งอยู่ภายในซีกโลกทั้งหมด (กล้องโทรทรรศน์วิทยุทั่วโลก)

การพัฒนาวิธีการและวิธีการทางเทคนิคเพิ่มเติมในการลดผลกระทบที่เป็นอันตรายของการเชื่อมต่อร่วมกันระหว่างองค์ประกอบของอาร์เรย์แบบแบ่งเฟส

การพัฒนาทฤษฎีการสังเคราะห์และวิธีการออกแบบเครื่องจักรของอาร์เรย์แบบแบ่งเฟส

การพัฒนาทฤษฎีและการใช้วิธีการใหม่ในการประมวลผลข้อมูลที่ได้รับจากองค์ประกอบของอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสและการใช้ข้อมูลนี้เพื่อการจัดการ

อาร์เรย์แบบแบ่งเฟส โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการกำหนดเฟสอัตโนมัติขององค์ประกอบ (อาร์เรย์แบบแบ่งเฟสในตัวเอง) และการเปลี่ยนรูปร่างของรูปแบบ เช่น การลดระดับของกลีบด้านข้างในทิศทางไปยังแหล่งสัญญาณรบกวน (อาร์เรย์แบบแบ่งเฟสแบบปรับได้)

การพัฒนาวิธีการควบคุมการเคลื่อนที่อย่างอิสระของลำแสงแต่ละลำในอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสแบบหลายลำแสง

แปลจากภาษาอังกฤษ: Vendik O. G. เสาอากาศที่มีการเคลื่อนที่ของลำแสงแบบไม่ใช้กลไก M. , 1965; ระบบเสาอากาศสแกนไมโครเวฟทรานส์ จากภาษาอังกฤษ เล่ม 1√3, M., 1966√71.

เอ็ม.บี. แซ็กซอน.

วิกิพีเดีย

เสาอากาศอาเรย์แบบแบ่งเฟส (พาร์) - อาร์เรย์เสาอากาศทิศทางของการแผ่รังสีและรูปร่างของรูปแบบการแผ่รังสีที่สอดคล้องกันซึ่งควบคุมโดยการเปลี่ยนการกระจายเฟสแอมพลิจูดของกระแสหรือสนามกระตุ้นบนองค์ประกอบการแผ่รังสี

องค์ประกอบการแผ่รังสี- ส่วนประกอบของอาร์เรย์เสาอากาศ เสาอากาศ หรือกลุ่มของเสาอากาศที่มีแรงกระตุ้นสัมพันธ์ที่กำหนด ในอาเรย์เสาอากาศ รูปแบบการแผ่รังสีที่ต้องการเกิดขึ้นเนื่องจากการรบกวนที่มีการจัดการเป็นพิเศษของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ปล่อยออกสู่อวกาศโดยองค์ประกอบการแผ่รังสี ในการดำเนินการนี้ ให้จัดเตรียมสิ่งที่จำเป็น การกระจายเฟสแอมพลิจูด- แอมพลิจูดสัมพัทธ์ที่จำเป็นและเฟสเริ่มต้นของกระแสสลับหรือสนามกระตุ้นขององค์ประกอบการแผ่รังสีแต่ละส่วนของอาเรย์เสาอากาศ ความแตกต่าง จะค่อย ๆอาร์เรย์เสาอากาศคือการกระจายเฟสแอมพลิจูดไม่คงที่ แต่สามารถปรับได้โดยอาร์เรย์เสาอากาศในบางพื้นที่ ( อาร์เรย์เสาอากาศลำแสงสแกนด้วยไฟฟ้าเป็นทางเลือกแทนเสาอากาศสแกนแบบกลไก กล่าวคือ เป็นทางเลือกแทนเสาอากาศแบบหมุนด้วยกลไก) หรือเปลี่ยนรูปร่างของรูปแบบการแผ่รังสี

คุณสมบัติเหล่านี้และคุณสมบัติอื่น ๆ ของอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสรวมถึงความสามารถในการใช้วิธีการอัตโนมัติสมัยใหม่และเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์เพื่อควบคุมอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสได้กำหนดโอกาสและการใช้งานอย่างแพร่หลายในการสื่อสารทางวิทยุ, เรดาร์, การนำทางด้วยวิทยุ, ดาราศาสตร์วิทยุ ฯลฯ อาร์เรย์ที่มีองค์ประกอบควบคุมจำนวนมากจะรวมอยู่ในระบบวิทยุภาคพื้นดิน เรือ การบิน และอวกาศต่างๆ การพัฒนาอย่างเข้มข้นกำลังดำเนินการเพื่อพัฒนาทฤษฎีและเทคโนโลยีของอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสและขยายขอบเขตการใช้งาน