AESA和PESA雷達都是(通常)脈沖雷達。AESA和現代PESA都具有頻率捷變能力,并且可以在不同頻率上跳頻,兩者都可以工作于具有窄帶或寬帶模式,并且都可以用于ECM、被動掃描、波束成形等。主要區別在于大功率RF信號的來源。
雷達脈沖是如何形成的?雷達計算機創建一個數字脈沖命令,告訴它發送脈沖朝某個方向前進。接收器/激勵器(REX)創建基帶脈沖,它實際上只是一個方波,用于調制中頻(IF)。對IF脈沖進行信號處理以對其進行壓縮并將其整形為有效的高斯形狀等。然后,IF脈沖用于調制以最終RF頻率工作的振蕩器。這是指最終的上變頻頻率,將用于通過調制后的射頻信號經過高功率放大,然后發送到天線用于傳輸。只是最后一步,在 AESA和PESA進行高功率RF生成/放大
在PESA中,只有一個大功率發射器源,通常是像Klystron這樣的舊設備或行波管。這些設備可以將微波頻率的射頻信號放大到很高的功率,然后有一個天線喇叭發出信號。信號輻射后,有一個RF“透鏡”。射頻鏡頭是數千個元件的陣列,可以有選擇地延遲一部分射頻信號。因此,通過將輻射的RF信號延遲為特定形狀,可以形成波束形狀可以操縱波速或破壞波速以達到特定目的。
在AESA中,成千上萬個相移元件本身也是發射機和天線。來自REX的IF信號連同數字信號一起饋送到每個AESA元件命令,告訴元件如何延遲信號以形成特定波速。單個元件與相位一起進行RF上變頻和功率放大移動以形成并操縱波速。每個輻射模塊的功能都比速調管或TWT小得多,但總和所有AESA元件的總功率都很高。
與此處發布的其他答案相反,AESA和 PESA比您想象的要少。AESA和PESA都可能具有較低的攔截概率(LPI)。LPI是否由模塊所做的任何特殊決定。這僅僅是因為您可以在每次暫停時更改頻率,因此時間,任何特定頻道上的平均功率水平保持非常低。
AESA和PESA都可以做到這一點。在AESA上執行此操作更為典型,因為振蕩器和調諧放大器為現代固態設備,但您也可以使用現代PESA做同樣的事情。另外,關于每個脈沖都可以改變頻率的建議是正確的, 但不是很實用。很少有雷達能夠做到這一點。除非雷達仰望天空,否則雷達信號將被雜波污染。(能量從場景中的其他對象返回)。通常,此雜波不會移動,因此使用多普勒處理將雜波分離出來從運動信號。這對于進行地平線搜索的船舶或正在向下看(強勁的地面增益)。
為了進行多普勒處理,必須同時發出一系列脈沖射頻載波頻率。此“暫停”可能持續長達幾毫秒,直到收到所需的脈沖數為止, 然后雷達可以切換到下一個駐留的新頻率。如果飛機試圖隱身,可以使用不同的方法和波形,但是在這些情況下,雷達的態勢感知也已降至最低。AESA和PESA都可以為單個脈沖使用大帶寬。通常在系統中使用單獨的硬件路徑創建“寬帶”模式利用更高級的寬帶模塊,這些模塊在更大范圍的范圍內都是線性的頻率。寬帶脈沖的壓縮能力比窄帶脈沖的壓縮力高數百倍,具有非常詳細的范圍分辨率。此功能由REX在IF處生成,然后通過以下任一方式上轉換為RF AESA或PESA發送器。
AESA和PESA均可通過電子控制,從而使“平板”天線具有廣視角。但是,這些天線到目前為止只能轉向。在某一點之后,相移不再適用于形成連貫的波束。舉例來說,在船上,您會看到平板天線周圍3或4個面。當然,天線可以從任何方向接收能量,但是天線的主瓣只能在中等限制范圍內轉向,主瓣是期望的信號最大接收方向處。通過旁瓣接收的能量將大大降低功率,你不能夠確定從哪個方向接收信號,旁瓣很少用于目標檢測的能量。有時,特殊的旁瓣指向用于消除旁瓣干擾。
AESA和PESA都可以執行干擾檢測,ECM和被動掃描。需要做的就是打開接收器并且不發送脈沖。可以像AESA陣列一樣操縱和形成PESA陣列。回到數字電子設備后,特殊信號處理將為提供在進行高級干擾檢測方面的真正優勢。AESA和PESA都可以同時跟蹤多個目標,有時數百。AESA確實能夠在同一頻率下以不同的頻率形成多波束,但這并不常見。如果要將波束分成用于Freq-A的波速和用于Freq-B的波束,則每個波束束現在的強度是原來的一半,將為您提供射程的(1/2)1/4 = 84(1/2)1/4 = 84,如果使用的是完整數組,則會得到一下結果。將其劃分為4個子波束,現在下降到最大范圍的70%。還會丟失單脈沖處理,從而無法微調角度測量。沒有單脈沖,您的角度測量將僅與波速一樣精確。寬度,現在只有陣列的一半,您的波速就變寬了。通常不需要同時使用兩個頻率的此功能,因為雷達是脈沖的。雷達每秒發射數千個脈沖。每次停頓后,將重置為新目標,重新控制波速,然后發送更多脈沖。
AESA和PESA都可以同時跟蹤數百個目標。AESA的主要優勢是物流和SWAP(尺寸,重量,功率)。使用PESA,您將擁有一個單獨的大功率放大器,例如速調管或TWT。這些是較舊的設備,需要大量冷卻,并且很容易發生故障。當您的單個射頻放大源發生故障時,您的整個雷達就會發生故障, 它們價格昂貴,脆弱并且只有一個故障點。借助AESA,“高功率”放大現在可以在成千上萬的固態設備之間分配。這些AESA組件中的一些可能會失效,并且整個AESA性能基本上是不變。這些模塊是易于制造的電路卡,技術人員可以輕松地切入和切出模塊。使用PESA,您需要一組精密的波導才能獲得高功率,從公共放大源到所有移相器的信號。這最終使雷達變得更大,具有特殊的空間限制,更重,而且制造起來比較困難。
AESA雷達僅需要安裝了所有元件的平板。可以將其視為插入了許多電路卡的框架。面板可以與REX分開,并且只能通過電纜連接,以使其能夠更容易集成到不同平臺上。AESA還允許將固態設備用于RF生成和放大。單個固態設備永遠無法一次產生所需的功率。但是當拆分成千上萬個元素時,現在可以使用固態,最終獲得更好的雷達效率,并可以利用現代固態技術的優勢。
審核編輯:劉清
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原文標題:AESA or PESA,都是電掃相控陣,到底孰優孰劣?(附視頻)
文章出處:【微信號:CloudBrain-TT,微信公眾號:云腦智庫】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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