Active phased antenna array ( AFAR ) este o rețea de antene în fază în care direcția radiației și (sau) forma modelului de radiație este controlată prin modificarea distribuției amplitudine-fază a curenților sau a câmpurilor de excitație pe elemente radiante active individuale [1] .
O matrice activă de antene în fază constă din elemente radiante active (sau grupuri combinate structural de astfel de elemente - module cu mai multe canale), fiecare dintre ele constând dintr-un element radiant și un dispozitiv activ ( modul transceiver , PPM). Modulul transceiver cel puțin reglează faza inițială a purtătorului semnalului radio care trece prin elementul radiant activ (pentru scanarea fasciculului electric) și, de asemenea, amplifică semnalul radio transmis și (sau) recepționat de acest element. PPM-urile mai complexe pot ajusta amplitudinea semnalului radio, pot efectua conversie de frecvență radio și, de asemenea, pot genera (modifica) semnalul radio, îl pot converti din analog în digital și (sau) din digital în analog. Pentru funcționarea coordonată în comun, toate modulele transceiver AFAR trebuie să fie conectate printr-un distribuitor (un circuit care distribuie semnalul radio excitator peste PPM în modul de transmisie și colectează semnale radio de la ieșirile PPM la receptorul radio în modul de recepție), iar funcționarea tuturor PPM trebuie să fie sincronizată. Pe lângă elementele radiante, PPM și distribuitor, APAA conțin un sistem de alimentare cu energie (surse secundare de alimentare pentru alimentarea PPM), un sistem de răcire (pentru îndepărtarea căldurii generate în timpul funcționării PPM), un sistem de control (circuite de control pentru distribuția amplitudine-fază). și modurile de funcționare ale PPM și starea de diagnosticare a acestora), precum și baza pe care sunt fixate componentele APAA.
Spre deosebire de AFAR, PAR pasiv nu conține dispozitive active. De exemplu, într-un sistem de transmisie echipat cu o matrice fază pasivă, un semnal radio este generat și amplificat la puterea necesară într-un singur transmițător radio pentru întregul sistem, după care este distribuit (și puterea semnalului radio este împărțită) între elementele radiante. Dimpotrivă, în matricea fază activă de transmisie nu există un singur amplificator de ieșire puternic: amplificatoare mai puțin puternice sunt amplasate în fiecare dintre modulele sale.
Într-o matrice pasivă obișnuită, un transmițător cu o putere de câțiva kilowați alimentează câteva sute de elemente, fiecare dintre acestea radiând doar o parte din această putere (zeci de wați). Cu toate acestea, puterea unui emițător modern cu tranzistor cu microunde poate fi de asemenea de zeci de wați, iar într-un radar cu AFAR câteva sute de astfel de module, fiecare cu o putere de zeci de wați, creează un fascicul principal în general puternic de câțiva kilowați.
Cu un rezultat identic, rețelele active sunt mult mai fiabile: eșecul unui element de recepție-transmiță al matricei nu face decât să denatureze modelul antenei, înrăutățind oarecum caracteristicile locatorului, dar în general rămâne operațional. Defecțiunea catastrofală a tubului emițător, care este o problemă cu radarele convenționale , pur și simplu nu se poate întâmpla. Un avantaj suplimentar este reducerea greutății: nu există o lampă mare de mare putere, un sistem de răcire asociat și o sursă masivă de alimentare de înaltă tensiune.
O altă caracteristică care este tipică numai pentru rețelele active este capacitatea de a controla câștigul modulelor individuale de emisie-recepție. În acest caz, gama de unghiuri de deviere a fasciculului crește semnificativ; ca urmare, multe dintre limitările geometriei rețelelor pasive pot fi ocolite.
Tehnologia APAA are două probleme cheie: disiparea puterii și costul.
Datorită deficiențelor amplificatoarelor cu tranzistori cu microunde și circuitelor integrate monolitice (MWMIS) , eficiența transmițătorului modulului este de obicei mai mică de 45%. Ca rezultat, APAA generează o cantitate mare de căldură, care trebuie disipată pentru a proteja cipurile transmițătorului de topire - fiabilitatea MMIC-urilor cu microunde cu arseniură de galiu crește la temperaturi scăzute de funcționare. Răcirea cu aer tradițională utilizată în computerele convenționale și avionica este slab potrivită pentru ambalajele de înaltă densitate, astfel încât AFAR-urile moderne sunt răcite cu lichid (designele americane folosesc un lichid de răcire polialfaolefin similar cu fluidul hidraulic sintetic). Un sistem tipic de răcire cu lichid utilizează pompe care introduc lichid de răcire prin canalele din antenă și apoi îl descarcă într-un schimbător de căldură - acesta poate fi fie un răcitor de aer ( radiator ) fie un schimbător de căldură în rezervorul de combustibil (cu un al doilea circuit pentru a reduce încălzirea). a conţinutului rezervorului de combustibil).
În comparație cu un radar de luptă convențional răcit cu aer, un radar AFAR este mai fiabil, totuși, consumă mai multă energie electrică și necesită o răcire mai intensă. Dar AFAR poate oferi mult mai multă putere de transmisie, ceea ce este necesar pentru o rază mai mare de detectare a țintei (creșterea puterii de transmisie are totuși ca efect secundar creșterea urmei de-a lungul căreia informațiile radio inamice sau SPO pot detecta radarul).
Pentru un radar de luptă, care necesită de obicei 1000 până la 1800 de module, costul AFAR devine inacceptabil dacă modulele costă mai mult de o sută de dolari fiecare. Modulele timpurii au costat aproximativ 2 mii de dolari, ceea ce nu permitea utilizarea în masă a AFAR. Cu toate acestea, costul unor astfel de module odată cu dezvoltarea tehnologiei este în scădere constantă, deoarece costul dezvoltării și producției de microunde MIC scade constant.
În ciuda dezavantajelor, rețelele active în fază sunt superioare antenelor radar convenționale în aproape toate felurile, oferind o capacitate și fiabilitate mai mari de urmărire, deși cu o oarecare creștere a complexității și, eventual, a costurilor.
Modulul transceiver este baza canalului de procesare a semnalului spațial în AFAR.
Include un element activ - un amplificator, ceea ce face ca acest dispozitiv să nu fie reciproc electrodinamic. Prin urmare, pentru a permite dispozitivului să funcționeze atât pentru recepție, cât și pentru transmisie, acesta separă canalele de transmisie și cele de recepție. Separarea este efectuată fie de un comutator , fie de un circulator .
Canalul de recepție include următoarele dispozitive:
Compoziția canalului de transmisie este similară cu compoziția canalului de recepție. Diferența constă în absența unui dispozitiv de protecție și cerințe mai mici de zgomot pentru amplificator. Cu toate acestea, amplificatorul de transmisie trebuie să aibă o putere de ieșire mai mare decât amplificatorul de recepție.