Aktiivinen vaiheistettu antenniryhmä ( AFAR ) on vaiheistettu antenniryhmä , jossa säteilyn suuntaa ja (tai) säteilykuvion muotoa ohjataan muuttamalla yksittäisten aktiivisten säteilevien elementtien virtojen tai virityskenttien amplitudi-vaihejakaumaa [1] .
Aktiivinen vaiheistettu antenniryhmä koostuu aktiivisista säteilevistä elementeistä (tai rakenteellisesti yhdistetyistä tällaisten elementtien ryhmistä - monikanavamoduuleista), joista kukin koostuu säteilevästä elementistä ja aktiivisesta laitteesta ( lähetin -vastaanotinmoduuli , PPM). Lähetin-vastaanotinmoduuli säätelee ainakin aktiivisen säteilevän elementin läpi kulkevan radiosignaalin kantoaallon alkuvaihetta (sähköisen säteen pyyhkäisyä varten) ja myös vahvistaa tämän elementin lähettämää ja (tai) vastaanottamaa radiosignaalia. Monimutkaisemmat PPM:t voivat säätää radiosignaalin amplitudia, suorittaa radiotaajuusmuunnoksen ja myös generoida (muovata) radiosignaalin, muuntaa sen analogisesta digitaaliseksi ja (tai) digitaalisesta analogiseksi. Yhteistä koordinoitua toimintaa varten kaikki AFAR-lähetin-vastaanotinmoduulit on liitettävä jakajan kautta (piiri, joka jakaa heräteradiosignaalin PPM:n yli lähetystilassa ja kerää radiosignaalit PPM-lähdöistä radiovastaanottimeen vastaanottotilassa). ja kaikkien PPM-toimintojen on oltava synkronoituja. Säteilevien elementtien, PPM:n ja jakelijan lisäksi APAA sisältää tehonsyöttöjärjestelmän (toissijaiset teholähteet PPM:n syöttämiseen), jäähdytysjärjestelmän (PPM-toiminnan aikana syntyneen lämmön poistamiseen), ohjausjärjestelmän (ohjauspiirit amplitudivaiheen jakelua varten ja PPM:n toimintatilat ja niiden tilan diagnosointi), sekä perusta, jolle APAA:n komponentit on kiinnitetty.
Toisin kuin AFAR, passiivinen PAR ei sisällä aktiivisia laitteita. Esimerkiksi passiivisella vaiheistetulla ryhmällä varustetussa lähetysjärjestelmässä radiosignaali generoidaan ja vahvistetaan vaadittuun tehoon yhdessä radiolähettimessä koko järjestelmää varten, minkä jälkeen se jaetaan (ja radiosignaalin teho jaetaan) kesken. säteilevät elementit. Päinvastoin, lähettävässä aktiivisessa vaiheistetussa ryhmässä ei ole yhtä tehokasta lähtövahvistinta: jokaisessa sen moduulissa on vähemmän tehokkaita vahvistimia.
Tavallisessa passiivisessa ryhmässä yksi usean kilowatin tehoinen lähetin syöttää useita satoja elementtejä, joista jokainen säteilee vain osan tästä tehosta (kymmeniä watteja). Nykyaikaisen mikroaaltotransistorisäteilijän teho voi kuitenkin olla myös kymmeniä watteja, ja AFAR -tutkassa useita satoja tällaisia moduuleja, joista jokaisen teho on kymmeniä watteja, muodostavat yleisesti voimakkaan useiden kilowattien kaukosäteen.
Samalla tuloksella aktiiviset ryhmät ovat paljon luotettavampia: ryhmän yhden vastaanotto-lähettävän elementin vikaantuminen vain vääristää antennikuviota, mikä huonontaa jonkin verran paikantimen ominaisuuksia, mutta yleensä se pysyy toimintakunnossa. Lähetinputken katastrofaalinen vika, joka on perinteisten tutkien ongelma , ei yksinkertaisesti voi tapahtua. Lisäetuna on painonsäästö: ei ole suurta suuritehoista lamppua, siihen liittyvää jäähdytysjärjestelmää ja massiivista suurjännitevirtalähdettä.
Toinen vain aktiivisille ryhmille tyypillinen ominaisuus on kyky ohjata yksittäisten lähetin-vastaanotinmoduulien vahvistusta. Tässä tapauksessa säteen poikkeutuskulmien alue kasvaa merkittävästi, minkä seurauksena monet passiivisten ritiloiden geometrian rajoitukset voidaan ohittaa.
APAA-tekniikalla on kaksi keskeistä ongelmaa: tehohäviö ja hinta.
Mikroaaltotransistorivahvistimien ja monoliittisten integroitujen piirien (MWMIS) puutteista johtuen moduulilähettimen tehokkuus on tyypillisesti alle 45 %. Tämän seurauksena APAA tuottaa suuren määrän lämpöä, joka on haihdutettava lähetinsirujen suojaamiseksi sulamiselta - galliumarsenidi - mikroaalto-MMIC:ien luotettavuus kasvaa alhaisissa käyttölämpötiloissa. Perinteinen ilmajäähdytys, jota käytetään perinteisissä tietokoneissa ja avioniikassa , sopii huonosti suuritiheyksisiin pakkauksiin, joten nykyaikaiset AFAR-laitteet ovat nestejäähdytteisiä (amerikkalaisissa malleissa käytetään polyalfaolefiinijäähdytysnestettä , joka on samanlainen kuin synteettinen hydraulineste). Tyypillisessä nestejäähdytysjärjestelmässä käytetään pumppuja, jotka syöttävät jäähdytysnestettä antennin kanavien kautta ja poistavat sen sitten lämmönvaihtimeen - tämä voi olla joko ilmanjäähdytin ( patteri ) tai lämmönvaihdin polttoainesäiliössä (toisella piirillä lämmityksen vähentämiseksi polttoainesäiliön sisällöstä).
Perinteiseen ilmajäähdytteiseen hävittäjätutkaan verrattuna AFAR-tutka on luotettavampi, mutta kuluttaa enemmän sähköä ja vaatii tehokkaampaa jäähdytystä. Mutta AFAR voi tarjota paljon enemmän lähetystehoa, mikä on tarpeen suuremman kohteen havaitsemisetäisyyden saavuttamiseksi (lähetystehon lisäämisellä on kuitenkin sivuvaikutus, että se lisää jälkeä, jota pitkin vihollisen radiotiedustelu tai SPO voi havaita tutkan).
Hävittäjätutkalle, joka vaatii tyypillisesti 1 000 - 1 800 moduulia, AFAR: n kustannuksia ei voida hyväksyä, jos moduulit maksavat yli sata dollaria kukin. Varhaiset moduulit maksoivat noin 2 tuhatta dollaria, mikä ei sallinut AFARin massakäyttöä. Tällaisten moduulien kustannukset tekniikan kehityksen myötä laskevat kuitenkin jatkuvasti, koska mikroaaltouunien MIC:ien kehittämisen ja tuotannon kustannukset laskevat jatkuvasti.
Huolimatta haitoista, aktiiviset vaiheistetut ryhmät ovat tavanomaisia tutka-antenneja parempia lähes kaikilta osin ja tarjoavat paremman seurantakyvyn ja luotettavuuden, vaikkakin monimutkaisempia ja mahdollisesti kalliimpia.
Lähetin -vastaanotinmoduuli on AFAR:n spatiaalisen signaalinkäsittelykanavan perusta.
Se sisältää aktiivisen elementin - vahvistimen, mikä tekee tästä laitteesta sähködynaamisesti ei-vastavuoroisen. Jotta laite toimisi sekä vastaanottoa että lähetystä varten, se erottaa lähetys- ja vastaanottokanavat. Erotus suoritetaan joko kommutaattorilla tai kiertovesipumpulla .
Vastaanottava kanava sisältää seuraavat laitteet:
Lähetyskanavan koostumus on samanlainen kuin vastaanottokanavan koostumus. Erona on suojalaitteen puuttuminen ja vahvistimen alhaisemmat meluvaatimukset. Lähetysvahvistimella on kuitenkin oltava enemmän lähtötehoa kuin vastaanottovahvistimella.