相控陣是目前的雷達主流體制,而有源相控陣又是當前的主流方向,也就是常聽說的井噴式發展,主要發展的就是有源相控陣。
一、AESA定義
AESA,全稱為有源電子掃描陣列雷達,接下來解釋一下里面的這些詞:1.有源,可以理解為天線單元中有從發射機直接送過來的"電",也就是電是直接從發射機送過來的,而無源也是發射機先通過一個天線(比如喇叭口),發射到空中,然后再到達主天線,最后通過主天線輻射出去;2.電子掃描,也就是常說的電掃,它通過改變主天線輻射時各個天線單元的"電信號"從而實現波束指向和形狀的變化,采用的方法大多以控制相位為主(少量會控制頻率),所以也稱相控陣;3.陣列,顧名思義,就是將主天線的各個天線單元擺放成一個陣列,如果我們將每個天線單元看作一個點,那么,整個主天線就像是一個由點構成的陣了,一般有矩形陣,橢圓形陣(包括圓形陣),多邊形陣(六邊形,八邊形)。
二、工作原理簡介
通過以上描述,有源相控陣大概就是這樣一個形象:一塊平板上,按照陣列的方式布置著一些天線單元,這些天線單元后面的發射機為它提供發射的信號,通過移相,也就是改變這些信號的相位(實際也會改變幅度,這個問題在文章的下一個部分講),可以使電磁波在空間形成一個定向的波束;接收時,各個天線單元收到的信號經過移相,并通過某種方式合在一起(這個合成稱為波束合成),形成接收波束。
三、一些說明
1.發射信號的移相,可以在天線輻射出去前的任何時機實現,一般有兩種方法:(1)在天線單元中,進行控制移相,比如延遲線這種線纜,或者加入一個設備進行移相;(2)在發射機中移相好了之后再給天線單元,或者發射機產生的信號本身相位就不同。
2.接收的波束形成,可能有很多種不同的移相組合方式,其目的是為了形成不同的接收波束,因為多波束是現代雷達所必須的,它可以用于測量目標角度(包絡方位角和俯仰角)。
3.陣列為什么能形成定向波束?這是一個關于相控陣基本原理的知識,我們可以用水波干涉的例子來類比。比如你同時將兩個石頭丟到水中,它是一種樣子。它的傳播方向是向著兩個石頭的垂直平分線,那么如果兩個石頭一前一后呢,你會發現它的傳播方向改變了,這就是它的基本原理——波的疊加。
4.波束是個啥?波束相當于一個表現電磁波強度的形象工具,對于值高的方向,其強度大(也就是功率高),對于值小的方向,其功率低。為什么多個天線單元輻射后就出現這種情況呢?因為,對于一個波來說,有的時候它的幅度是正值,有的時候它的幅度是負值,當兩個波進行疊加時,如果正值和正值疊加(或者負值和負值疊加),那么它們合成出來的波在這個地方就變強了,如果正值和負值疊加,它們在這個地方的強度就變弱了。我們最終通過一個圖像表現出來波束的這種強弱的情況,就是我們所說的波束,也就是波束方向圖。
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