Active phased antenna array ( AFAR ) er et phased antenne array , hvori strålingsretningen og (eller) formen af strålingsmønsteret styres ved at ændre amplitude-fasefordelingen af strømme eller excitationsfelter på individuelle aktive strålingselementer [1] .
Et aktivt faset antennearray består af aktive udstrålingselementer (eller strukturelt kombinerede grupper af sådanne elementer - multikanalmoduler), som hver består af et udstrålende element og en aktiv enhed ( transceivermodul , PPM). Transceivermodulet regulerer i det mindste den indledende fase af bærebølgen af radiosignalet, der passerer gennem det aktive udstrålingselement (til elektrisk strålescanning), og forstærker også radiosignalet, der transmitteres og (eller) modtages af dette element. Mere komplekse PPM'er kan justere amplituden af radiosignalet, udføre radiofrekvenskonvertering og også generere (forme) radiosignalet, konvertere det fra analog til digital og (eller) fra digital til analog. For fælles koordineret drift skal alle AFAR transceiver-moduler forbindes gennem en fordeler (et kredsløb, der distribuerer exciter-radiosignalet over PPM'en i transmissionstilstanden og opsamler radiosignaler fra PPM-udgangene til radiomodtageren i modtagetilstanden). og driften af alle PPM skal synkroniseres. Ud over udstrålingselementer, PPM og fordeler, indeholder APAA et strømforsyningssystem (sekundære strømforsyninger til strømforsyning af PPM), et kølesystem (til fjernelse af varme genereret under PPM-drift), et styresystem (styrekredsløb til amplitude-fasefordelingen og driftstilstande for PPM og diagnosticering af deres tilstand), såvel som den base, hvorpå komponenterne i APAA er fikseret.
I modsætning til AFAR indeholder passiv PAR ikke aktive enheder. Eksempelvis i et transmissionssystem udstyret med et passivt phased array genereres og forstærkes et radiosignal til den nødvendige effekt i en enkelt radiosender for hele systemet, hvorefter det fordeles (og radiosignaleffekten deles) mellem de udstrålende elementer. Tværtimod er der i det transmitterende aktive fasede array ingen enkelt kraftig udgangsforstærker: mindre kraftige forstærkere er placeret i hvert af dets moduler.
I et almindeligt passivt array føder en sender med en effekt på flere kilowatt flere hundrede elementer, som hver især kun udstråler en del af denne effekt (sinetals watt). Effekten af en moderne mikrobølgetransistor- emitter kan dog også være på snesevis af watt, og i en radar med AFAR skaber flere hundrede sådanne moduler, hver med en effekt på titusvis af watt, et generelt kraftigt fjernlys på flere kilowatt.
Med et identisk resultat er aktive arrays meget mere pålidelige: svigt af et modtagende-sendende element i arrayet forvrænger kun antennemønsteret, hvilket forværrer lokatorens egenskaber noget, men generelt forbliver det operationelt. Katastrofale fejl i senderrøret, som er et problem med konventionelle radarer , kan simpelthen ikke ske. En yderligere fordel er vægtbesparelser: Der er ingen stor højeffektlampe, tilhørende kølesystem og massiv højspændingsstrømforsyning.
En anden funktion, der kun er typisk for aktive arrays, er evnen til at styre forstærkningen af individuelle transceivermoduler. I dette tilfælde øges rækkevidden af stråleafbøjningsvinkler betydeligt; som et resultat kan mange af begrænsningerne af geometrien af passive gitre omgås.
APAA-teknologi har to nøgleproblemer: strømafbrydelse og omkostninger.
På grund af manglerne ved mikrobølgetransistorforstærkere og monolitiske integrerede kredsløb (MWMIS) er modultransmitterens effektivitet typisk mindre end 45%. Som et resultat genererer APAA en stor mængde varme, som skal spredes for at beskytte transmitterchipsene mod smeltning - pålideligheden af galliumarsenid mikrobølge-MMIC'er øges ved lave driftstemperaturer. Traditionel luftkøling, der bruges i konventionelle computere og flyelektronik , er dårligt egnet til højdensitetsemballage, så moderne AFAR'er er væskekølede (amerikanske designs bruger en polyalfaolefin - kølevæske, der ligner syntetisk hydraulikvæske). Et typisk væskekølesystem bruger pumper, der indfører kølemiddel gennem kanaler i antennen og derefter udleder det til en varmeveksler - dette kan enten være en luftkøler ( radiator ) eller en varmeveksler i brændstoftanken (med et andet kredsløb for at reducere opvarmningen af brændstoftankens indhold).
Sammenlignet med en konventionel luftkølet jagerradar er en AFAR-radar mere pålidelig, men den forbruger mere strøm og kræver mere intensiv afkøling. Men AFAR kan give meget mere sendekraft, hvilket er nødvendigt for et større måldetektionsområde (øget sendeeffekt har dog den bivirkning, at det øger sporet, langs hvilket fjendens radiointelligens eller SPO kan detektere radaren).
For en jagerradar, som typisk kræver 1000 til 1800 moduler, bliver prisen på AFAR uacceptabel, hvis modulerne koster mere end hundrede dollars hver. Tidlige moduler koster cirka 2 tusind dollars, hvilket ikke tillod massebrug af AFAR. Men omkostningerne ved sådanne moduler med udvikling af teknologi falder konstant, da omkostningerne ved udvikling og produktion af mikrobølge-MIC'er konstant falder.
På trods af ulemperne er aktive fasede arrays overlegne i forhold til konventionelle radarantenner på næsten alle måder, hvilket giver større sporingsevne og pålidelighed, omend med en vis stigning i kompleksitet og muligvis omkostninger.
Transceivermodulet er grundlaget for den rumlige signalbehandlingskanal i AFAR.
Det inkluderer et aktivt element - en forstærker, som gør denne enhed elektrodynamisk ikke-gensidig. For at sætte enheden i stand til at fungere både til modtagelse og til transmission, adskiller den derfor sende- og modtagekanalerne. Adskillelse udføres enten med en kommutator eller en cirkulator .
Den modtagende kanal inkluderer følgende enheder:
Sammensætningen af den sendende kanal svarer til sammensætningen af den modtagende kanal. Forskellen ligger i fraværet af en beskyttelsesanordning og lavere støjkrav til forstærkeren. Sendeforstærkeren skal dog have mere udgangseffekt end modtageforstærkeren.