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在現(xiàn)如今的技術(shù)條件下,電子掃描陣列(ESA)已經(jīng)在機(jī)載雷達(dá)應(yīng)用中占據(jù)了統(tǒng)治地位。 電子掃描陣列與傳統(tǒng)機(jī)械掃描陣列的主要不同點(diǎn)在于它通過對單個(gè)陣元輻射的無線電波的相位進(jìn)行獨(dú)立控制來實(shí)現(xiàn)對波束的控制。 數(shù)字處理器,通常稱為波束掃描控制器(BSC),將期望的波束指向(通常是相對于天線面的法向的角度)轉(zhuǎn)換成對獨(dú)立輻射單元的相位指令,相移計(jì)算方法如下圖。 在搜索狀態(tài)下,波束從一個(gè)位置到下一個(gè)位置以小步長步進(jìn)的形式掃描,如下圖所示,在每個(gè)位置駐留一段時(shí)間,即目標(biāo)駐留時(shí)間。波束移動(dòng)的步長通常是3dB波束寬度的一半,可以根據(jù)波形損失和幀掃描時(shí)間進(jìn)行權(quán)衡優(yōu)化。 被動(dòng)式(無源)電子掃描陣列 雖然相對于機(jī)械式掃描陣列,被動(dòng)式掃描陣列要復(fù)雜的多,但是卻比主動(dòng)式掃描陣列簡單多了。 具有與機(jī)械掃描陣列相同的通過收發(fā)開關(guān)連接的集中式發(fā)射機(jī)和接收機(jī)。每個(gè)輻射單元的后面連接一個(gè)移相器,如果是一維掃描陣列則每一列輻射陣元連接一個(gè)移相器,通過控制移相量就可以控制波束指向。 主動(dòng)式(有源)電子掃描陣列 主動(dòng)式電子掃描陣列比被動(dòng)式電子掃描陣列的復(fù)雜程度高了一個(gè)量級(jí)。陣列的每個(gè)單元都包含了發(fā)射功率放大和接收前端的功能。 主動(dòng)式電子掃描陣列的輻射單元后面直接連接一個(gè)專用的微型發(fā)射/接收(T/R)組件,而不是移相器。收發(fā)組件(T/R)包含多級(jí)大功率功放(HPA),雙工器(環(huán)形器),防止發(fā)射脈沖通過雙工器泄露到接收通道的保護(hù)電路,放大接收信號(hào)的低噪聲放大器(LNA)。 輸入輸出的射頻信號(hào)都會(huì)通過一個(gè)可變增益的放大器和一個(gè)可變增益的移相器,發(fā)射和接收是分時(shí)使用的。這些器件和附屬的開關(guān)的狀態(tài)由邏輯電路依照波束控制計(jì)算機(jī)發(fā)送的指令進(jìn)行控制。 為了降低收發(fā)模塊的成本,并減小它們的尺寸以安裝在密集排列的輻射單元后面,這些模塊通常是由集成電路設(shè)計(jì)的小型化器件。 當(dāng)前的趨勢是將幾個(gè)輻射單元連接的收發(fā)模塊集成為一個(gè)芯片組,而不是每一個(gè)輻射單元對應(yīng)一個(gè)收發(fā)模塊。這些較大的收發(fā)組件可以給兩個(gè)或更多的輻射單元提供激勵(lì)。 被動(dòng)式和主動(dòng)式電子掃描陣列有三個(gè)主要的優(yōu)勢:1,降低飛機(jī)的雷達(dá)散射截面積;2,使波束控制更加靈活;3,可靠性更高。 |
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