| Sampson | |
|---|---|
| Sammensat fotografi med mindre end et sekunds interval mellem optagelserne, der viser rotationen af Sampson-radarantennen (2012) | |
| grundlæggende oplysninger | |
| Type | Multifunktionel radar med aktivt phased array |
| Land | Storbritanien |
| Fabrikant | BAE systemer |
| Status | I brug |
| Muligheder | |
| Frekvensområde | 2-4 GHz (S) |
| Rotationsfrekvens | op til 60 rpm |
| Maks. rækkevidde | 400 km |
| Topkraft | 25,6 kW |
| Mediefiler på Wikimedia Commons | |
Sampson [1] er en multifunktionel aktiv phased array skibsbåren radar fremstillet af BAE Systems . Det betragtes som en af de bedste radarer i verden til skibsbårne luftforsvarssystemer.
Begyndelsen af radardesign går tilbage til 1982, hvor Plessey (nu en afdeling af BAE Land and Sea Systems) begyndte fælles forskning med Roke Manor Research-laboratoriet og det britiske DERA ( Defense Evaluation and Research Agency ). Som et resultat blev MESAR 1 radarspecifikationen (fra den engelske multifunktion elektronisk scannede adaptive radar ) udviklet i 1985, og i 1989 blev en prototype bygget og testet, finansieret i fællesskab af virksomheden og det britiske forsvarsministerium. MESAR 1-test fortsatte indtil 1995 på rigtige luftmål på teststedet West Freugh ( eng. West Freugh ). Radaren var en matrix af 156 galliumarsenid (GaAs) transceivermoduler med en effekt på 2 W hver. Modulerne blev produceret ved hjælp af tyk-film keramisk teknologi fra midten af 1980'erne, et modul inkluderede 1 sendeelement. Antallet af moduler i den fungerende version af radaren skulle være 916 (ifølge andre kilder - 1060 moduler med en effekt på 2 W hver [2] ), men på grund af de høje omkostninger til komponenter i den eksperimentelle kopi, 1/6 af den fulde matrix var begrænset. Selv med en reduceret transceiver-matrix demonstrerede radaren reel alsidighed i test, det vil sige, at den kunne erstatte flere radarer på samme tid [3] . Radarens spidseffekt var 2 kW, strålebredden var 3,1 ° for transmission og 3,4 ° for modtagelse. Frekvensbåndet var 20 % af S-området , pulskompressionsforholdet var 256:1, og pulslængden var 0,1-1 μs. Afstemning fra interferens blev udført ved kohærent og usammenhængende udvælgelse af bevægelige mål (MTS) og puls-Doppler-behandling, målsporing blev udført i en to-kanals monopuls mode [2] .
I august 1995 påbegyndte de samme deltagere implementeringen af MESAR 2-projektet for at skabe en radar til luftforsvars- og missilforsvarssystemer baseret på MESAR 1-teknologier. Antennen blev fuldstændig redesignet og nye halvlederforstærkere og faseskiftere baseret på 4 × 4 mm GaAs-krystaller samlet i transceiver-moduler med en størrelse på 20 cm. Modulerne blev lavet ved hjælp af standard billig printkortteknologi og indeholdt 4 udstrålende elementer hver. Modulet blev forbundet til arrayet ved hjælp af et stik som et typisk erstatningselement, hvilket forenklede reparationer og opgraderinger. Placeringen af transceiver-moduler på selve antennen har væsentligt reduceret energitab under transmission [3] .
Demonstrationseksemplaret af MESAR 2 bestod af 1264 elementer med en effekt på hver 10 W, placeret i 316 transceiver-moduler. I 2000 overdrog BAE Systems i overensstemmelse med en aftale indgået efter radartest i november 1999 ejerskabet af MESAR 2 til det britiske forsvarsministerium. Efterfølgende blev der udført test for at opdage ballistiske missiler ved hjælp af radar, som blev udført i Skotland og staten New Mexico. MESAR 2 blev derefter udsendt til DERAs teststed ved Benbecula på Hebriderne og testet på modelballistiske missiler og luftmassemål under radiomodforanstaltninger; på kunstige mål skabt af aktive jammere; med den samtidige fremkomst af mål af forskellige typer, herunder lavtflyvende krydsermissiler under forhold med kraftige refleksioner fra overfladen [3] .
I 2000 begyndte diskussioner om den næste lovende model af MESAR 3-radaren, men som BAE Systems rapporterede, ville arbejdet med den nye model ikke begynde før afslutningen af MESAR 2-testningen. Det blev antaget, at MESAR 3, ligesom tidligere modeller, ville være en dual-band E/F-aktiv phased array radar. Den nye radar skal videreudvikle missilforsvarsteknologi, samt nye signalbehandlingsalgoritmer og IRM-teknologi ( engelsk intelligent radar manager - intelligent radar management). Den nyeste teknologi blev udviklet af BAE Systems i samarbejde med Thomson-CSF og University of Madrid under det fireårige Euro-finder-program. IRM-teknologi bruger kunstig intelligens til at styre radarressourcer på den mest effektive måde [3] .
Baseret på de teknologier, der blev udviklet under implementeringen af MESAR 2-projektet, blev den multifunktionelle luftforsvarsradar Sampson [4] skabt , installeret på de britiske destroyere af projekt 45, samt den jordbaserede tidlige varslings- og missilforsvarsradar. Sampson fulgte for det meste den grundlæggende arkitektur i MESAR 2. Antennen blev udviklet af Roke Manor-laboratoriet, og transceiver-modulerne blev skabt i fællesskab af Roke Manor og BAE Systems. Masseproduktion af moduler er organiseret på BAE Systems fabrik i Ilford (London) [3] .
I modsætning til MESAR 2, som havde et aktivt array med 1264 elementer, har Sampson to modsat rettede arrays med 2600 elementer hver, monteret på den samme platform. BAE Systems udviklede også modeller med tre, fire og fem arrays, inklusive et zenit-styret array. Der er også en enkelt gittermodel i samme størrelse til korvetter kaldet Spectar til eksport [3] . Spectar-radaren blev første gang præsenteret ved Bourget Euronaval i 1996.
To flade runde fasede arrays er monteret på en roterende platform med bagsiden til hinanden med en lille hældning til lodret. Hvert array indeholder 2560 galliumarsenidemitterende elementer med en effekt på hver 10 W. Udstrålingselementer er grupperet i 640 transceivermoduler. Hvert modul indeholder 4 udstrålende elementer og en 6-bit signal amplitude og fase controller (64 signal gradationer i fase og amplitude), samt et specialiseret mikrokredsløb til kommunikation med den centrale computer, som tillader centraliseret programmering af hvert udstrålende element. Kommunikation med styrecomputeren foregår via et fiberoptisk netværk med en transmissionshastighed på 12 Gbps. Massen af antennestolpen er 4,6 tons, rotationshastigheden er op til 60 rpm [2] .
Radiokommandolinjeantenner, der er nødvendige for at kontrollere missiler på marchpladsen, er installeret mellem hovedristene. I den øverste del af antennestolpen er det muligt at installere et ekstra array rettet mod zenit [2] .
Signalprocessoren er et parallelt computersystem baseret på i860 højhastigheds RISC-mikroprocessorer [2] .
Et alternativ til roterende antennearrays er AN/SPY-1 type radarer , hvor 4 stationære arrays er placeret i kvadranter med 90° intervaller i azimut. Ifølge BAE Systems gør de høje omkostninger ved nettet, såvel som dets betydelige masse og behovet for at placere det så højt som muligt over vandoverfladen, sådanne løsninger mindre effektive. Derudover overbelaster et massivt luftangreb fra én retning en af AN/SPY-1 type arkitektur radar arrays, mens de andre tre arrays ikke bruges. På den anden side kræver en roterende antenne yderligere motorer og transmissionsmekanismer, og deres svigt begrænser i høj grad radarens funktionalitet [3] .
Sampson-radarens to antenne-arrays fungerer uafhængigt af hinanden, hvilket gør det muligt, om nødvendigt, at arbejde med én array. Brugen af to områder (E og F) er forbundet med adskillelsen af funktionerne gennemgang og målsporing. Det anvendte signalbehandlingsudstyr er en kommerciel processor fremstillet af Mercury Computer Systems ( Chelmsford , Massachusetts ) [3] [4] .
Ifølge producenten er radarens maksimale rækkevidde 400 kilometer [4] og overstiger væsentligt APAR X-band radarens maksimale rækkevidde på 150 km [4] . Det er også rapporteret, at radaren under gode udbredelsesforhold er i stand til at detektere en due (EPR 0,008 m²) i en afstand af 105 km [2] . Samtidig er antallet af sporede mål fra 500 til 1000, hvoraf 12 er samtidigt [4] .
Den roterende enhed er indesluttet i en kugleformet radiotransparent kuppel, hvor et kunstigt klima opretholdes ved hjælp af en varmeveksler placeret inde i masten. Kunstig køling af antennen er nødvendig for at reducere skibets infrarøde signatur [2] .
Radarens elektroniske udstyr er placeret i seks stativer under dæk. To stativer er optaget af senderen, to af signalforprocessoren og to mere af et par 16-kanals digitale modtagerstråleformere i højdeplanet [2] [4] .
Anslåede omkostninger i 1994-priser er 15 millioner USD [2] .
Sampson er designet til brug i kontrolsystemer til forskellige typer våben. Som en del af PAAMS luftforsvarssystemet udfører det funktionerne gennemgang, målgenkendelse og kontrol på marchafsnittet af banen for antiluftskytsmissiler fra Aster -familien . Som en del af SIWS ( engelsk Sampson-integreret våbensystem - et integreret våbensystem baseret på Sampson), foreslået af BAE Systems, vil radaren styre de amerikanske SM-2 Block IIIA og ESSM antiluftskytsmissiler med semi-aktiv målsøgning i sidste del af banen. Målbelysning i I/J-området for det semi-aktive målsøgningshoved vil blive leveret af separate CEAMount aktive arrays, udviklet i fællesskab af BAE Systems og det australske firma CEA Technologies [3] .