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    相控陣天線
    發布日期:2017-04-05 22:08:39
    相控陣天線發展以及未來的發展趨勢無源,有源,雙極和單片微波集成電路(MMIC)相控陣地面,船舶,航空和航天的應用程序。?DDX)艦雷達覆蓋;戰區高空區域防御(GBR),歐洲COBRA;以色列BMD雷達天線;荷蘭船上的APAR,美國的F-22JSFF-18機載雷達,歐洲的AMSAR,瑞典的AESA,日本FSX和以色列的“費爾康”銥(66198天線的衛星在軌道上NAS)和全球MMIC空間傳播活動陣列系統(泰雷茲(前身為湯姆遜-CSF4MMIC晶圓,94GHz的導引頭天線數字波束形成;鐵電行列光學掃描;通信和電子掃描雷達的MMIC CKu波段的先進共用孔徑計劃(ASAP)和AMRFS通信共用天線系統,雷達,電子對抗(ECM)和電子支援措施(ESM),連續橫向存根(CTS)的可變電壓介質(VVD)的天線。
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    超視距相控陣雷達天線
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    在過去的三十年相控陣已經走過了很長的路要走。許多管被動陣列和固態有源陣列,使用離散和MMI技術已部署或正在發展-第一代相控陣。
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    相控陣采用微波模擬集成電路(MMIC),第三代。另外,一看到相控陣世界各地的開發。包括新的L波段GEC-馬可尼S185OMSMARTELLO),這將提供很長的范圍搜索的SAMPSON雷達是皇家海軍的45型防空戰(AAW)驅逐艦和新AMS L波段RAT 31DL.86SMARTELLO使用SMART-L天線和馬爾泰洛的元素。
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    機載相控陣的天線陣列

    包括美國軍隊的聯合土地攻擊巡航導彈防御升高網狀傳感器系(JLENS),由長范圍3-D監視雷達和高頻率精度跟蹤照射雷達部署在航空器;介質擴展防空系統(MEADSUHF監視雷達;美國陸軍的多任務雷達(MMR),英國/美國空降對峙雷達(ASTOR),相當于英國美國聯合STARSJSTARS美海軍陸戰隊經濟實惠地面雷達(AGBR)和多個角色雷達系統(MRRS)。圖8和圖9給的狀態OFTHE-藝術的GaAs MMIC功率放大器GaAsInP低噪音放大器(LNA)。

    宙斯盾艦載相控陣天線系統

    天基雷達數字波束形成相控陣已部署的系統或正在開發中。研究及開發
    適用于未來的相控陣系統雜波抑制空降系統(STAP和神龍公司)為了配合地面雜波空降旁瓣干擾雷達,豐富的工作正在進行對發展的機載相控陣使用
    空時自適應處理(科技).25,26 STAP是一個普遍的形式流離失所的相位中心天線(DPCA)處理。一直STAP幾年前的一個證明修改E2-C系統最近,飛行表演科技咨詢小組提供了5269分貝旁瓣雜波消除相對主波束clutter.29上該系統采用陣列安裝側上的飛機的。該天線有11度的自由方位角和仰角,對于一個共有22個。之前STAP,天線RMS旁瓣電平為-30 dBi;科技咨詢小組,為-45 dBi的。C-Ku波段的多用戶高級共享孔徑計劃。
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    ?美軍的機載相控陣駕駛儀表系統
    ASAPMMIC陣列和雙頻AMRFS的的和LC-陣列丹麥眼鏡蛇雷達系統有16%的帶寬和羅特曼透鏡多波束陣列系統有2.51的頻率帶寬。科技已經進行發展活躍MMIC相相掃描陣列具有大于21的頻率帶寬并在同一時間共享由多個用戶。具體而言海軍航空武器中心(NAWC)和德州儀器(TI,現在部分雷神公司)開發一個寬帶陣列,其具有連續從C-通過Ku波段的覆蓋面共享功能雷達,無源電子支援措施。

    ESM),有源電子對抗措施(ECM)和通信。為了實現這一寬帶寬,喇叭形陷波輻射元件使用。交叉缺口使用,因此,水平,垂直或圓極化可以得到的。他們建立了一個固態T / R模塊,提供了覆蓋范圍這從CKu波段的寬帶不斷。該模塊有一個電源2?4的元素,每一個模塊輸出噪聲系數6.59分貝之間,A 1010個元素的數組,有八個活動T / R模塊,是專為測試途。它最終將可以使用同時陣列的一部分雷達陣列的一部分ESM,ECM和部分通訊。

    移動的相控陣天線系統

    共用孔徑技術現在正在推進由美國海軍研究辦公室(ONR)先進多功能雷達頻率系統(AMRFSprogram7178DARPA的可重構光圈程序。英國已制定一個雙頻陣列,這將使一個單一的L波段雷達使用搜索和X波段的軌道中,以避免使用一個單一的妥協頻率搜索和track.52的現正考慮的數字波束形成及其潛在表2列出了其中數字波束形成。
    DBF)一直運作使用,一些發展系統相繼建成,其顯著的優勢。第一運算雷達使用數字波束形成溫習視距(OTH)雷達,特別是GE OTH-B和雷神重新定位的超視距雷達ROTHR。該ROTHR接收天線是約長8500英尺。最近,Signaal公司采用數字波束形成他們部署了3-D疊梁SMART-LSMART-S船上系統。每一行降頻轉換和脈沖壓縮帶鋸床線然后模擬至數字(A/ D)轉換12位,20 MHz模擬設備A/ DS。信號,然后調制到的光信號,并通過向下通過一個光纖旋轉接頭數字波束形成器,一是羅馬實驗室(漢斯科姆AFBMA),32列的線性陣列C波段,并采用了新型的自校準系統中羅馬實驗室還開發了一個快速數字波束形成器,采用了收縮基于處理器architecture77二次余數系統(QRNS0.32MICOM(美國陸軍)建一個使用DBF空間饋電lens.33實驗英國MESAR S波段系統做數字波束形成的子陣列。evel.34此實驗系統具有16個子陣列,共918波導輻射單元和156T / R固態模塊。洛克莊園英國研究公司已經建立了一個實驗的13個元素的數組使用數字波束形成傳輸為以及于receive.35這一實驗系統采用普萊塞SP2002芯片作為一個運行在400 MHz率在每一個數字波形發生器。
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    艦載的相控陣天線系統
    國防研究瑞典成立已經建立了一個實驗S波段天線工作在2.83.3千MHz,這不使用數字波束形成25.8 MHz的采樣率19.35MHz中頻signal.23的優勢
    使用IF頻率采樣,而比基帶采樣是一個不必擔心不平衡這兩個IQ之間的頻道,或直流偏移。他們表明,通過采用數字波束形成,它們可以補償的振幅和相位的變化發生的各個元素。通過校準,他們能夠降低到元素的元素增益變化的角度來看,由于相互從±1 dB的耦合,±0.1分貝。
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    使用均衡他們也能降低為±0.5超過5 dB的增益變化MHz帶寬小于±0.05分貝。這個校準和均衡,,超過5 MHz帶寬。?50分db用切比雪夫加權。該RMS的旁瓣下降65 dB這項工作演示的潛在優勢提供數字波束形成尊重獲得超低天線旁瓣。這些結果是不在現場實現實時,這是最終的目標。
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    麻省理工學院林肯實驗室研制一種全數字技術機載監視雷達接收機類似的相控陣雷達UHF E-2C.43他們是A / D采樣直接在UHF頻段(430兆赫)使用羅克韋爾8位,3 GbpsA / D轉換運行在室溫下。三個階段向下轉換實現數字化因為A / D量化噪聲過濾,有效數字增加的比特的A / D轉換。為例如,如果信號帶寬為5 MHz,的增加,信號tonoise比為3/2千兆赫(5兆赫)= 25分貝。在未來這三個芯片可以由一個單一的0.35微米取代CMOS芯片。海軍研究實驗室(NRL),麻省理工學院林肯實驗室和NSWC共同發展Lband的有源陣列有一個A / D轉換器在每element.6465,81使用數字波束形成,麻省理工學院林肯實驗室一直開發一個高性能,低功耗信號處理器做數字波束形成和信號處理X波段地面移動目標顯示(GMTI)和合成孔徑雷達(SAR)的映射。
    其天線包括12子陣列和4小額貸款。信號的帶寬被假定為180MHz。對于此系統,有必要板級信號處理和實時遙測,因為下來就需要信號-35 Gbps的數傳輸速率,主板上的信號處理器必須做數字波束形成,脈沖壓縮,多普勒處理
    林肯實驗室已經表明,它將由64個芯片,分別提供10 GFLOPS使用0.07微米技術和具有1.25 GHz的時鐘。德州儀器(TI)的路線圖,其TMS320數字信號處理器(DSP),這樣的處理能力讓實驗瑞典超低副瓣天線空降STAP陣列可行的。海軍研究實驗室(NRL)已發展兩排柱陣列轉向技術,具有潛在的低成本的二維轉向arrays技術,一個最接近可能的部署,涉及使用兩個陣列背對背。
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    中國空軍列裝的機載相控陣雷達
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    所述第一陣列操縱光束的方位角。第一個數組的列開槽波導,每一列具有在其輸入端一個鐵氧體移相器提供方位掃描。該第二陣列是一個RADANT透鏡陣列,由平行水平的導電板之間連接許多二極管。這是可能的使用兩個RADANT透鏡提供二維電子掃描強電介質材料的介電常數取決于在板之間施加的直流電壓。其結果是通過一個電磁信號的相位鐵電柱,將取決于這個直流電壓。?quently通過施加適當的直流的鐵電體的兩端的電壓列,我們可以創建一個相位梯度在水平方向上的信號離開的第1透鏡,從而方位波束掃描。第二這樣的鏡頭,前一個實用的鐵電仍然是必要的產生的相控陣。
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    雷神公司正在開發一種?-?列掃描陣列,采用轉向在H的移相器平面(參見圖12)和電壓可變介質陶瓷材料(VVD)用于連續的橫向存根(CTS)的天線架構改變VVD兩端的電壓改變其介電常數,它提供了一個輕量級的,成本低,小厚度的天線。他們正在尋找將這一技術應用到飛機雷達天線和商業天線。
    工程師和科學家們一直在談到實現電子掃描自20世紀60年代以來的激光器。一些認為這是白日夢,但這些懷疑者都被證明錯了。?Raytheon4057已經證明電子掃描相控陣激光和光學橫梁。這個陣列,掃描使用rowcolumn實現的掃描架構類似于以前的強電介質的掃描儀描述的,與所用液晶而不是鐵電體材料。在生產,每個移相器的成本估計的光學相控陣。MMIC晶圓描述了其中一個MMIC晶圓集成點?泰雷茲公司已經建立了一個實驗導彈的導引頭天線,該天線具有3000元素。的波束寬度為2°和可以轉向±45°。他們報告獲得低sidelobes.38微機電機電系統(MEMS)組件MEMS集成電路機械開關持有一個承諾具有低4位的X-波段移相器插損(1.5db),低功耗(1兆瓦),成本低,如果這樣的移相器承擔的作用就成了可以恢復對于某些應用到被動相相掃描陣列架構有一個功率放大器依靠的低成本的移相器陣列。
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    功率放大器可能是一個固態放大器。這樣可以減少所需數量的T / R模塊,因此這個成本占相位掃描陣列相當金額。
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    結論
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    基于上述成績,持續發展,研究和大量的案列都在尋找有效的利用相控陣,但很明顯,在相控陣的未來是非常看好并應導致令人興奮的發展。相控陣走過了漫長的,甚至非常曲折路,可以預期在未來軍事戰列中取得重大進展。

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