رادارها و آنتن های آرایه فازی

مقدمه

رادارهای آرایه فازی نه یک تکنولوژی نوین بلکه انقلابی در صنعت الکترونیک هوائی است. رادارهای آرایه فازی از جدیدترین و پیش رفته ترین نوع رادارهای نظامی و صنعتی می باشد . اساسی ترین تفاوت های رادارهای Phase Array با رادارهای متداول نسل گذشته نحوه ی اسکن پترن تشعشعی می باشد . در این نوع رادارها با استفاده از بخش BeamFormer امکان اسکن پترن تشعشعی در هر جهت Elevation و Azimuth به صورت الکترونیکی بوجود می آید .

اصطلاح Beam Forming یا Digital Beam Forming به یک روند پردازش اتلاق می شود که سیگنالهای آنتن را دریافت و با پردازش بر نمونه برداریهای انجام شده از امواج الکترو مغناطیسی در هر المان آرایه ای یک دسته از بیم ها را که در فضا به صورت متفاوت جهت دار شده اند پراکنده می کند . از پارامترهای پر اهمیت در DBF بحث اصلاح خطای مربوط به Side Lobe ها است .

به زبان ساده تر:
یک آرایه آنتن عبارت است از سیستم تشعشعی که شامل چندین تشعشع کننده یا عنصر تکی است. این عناصر چون در یک آرایه در کنار هم قرار دارند که هریک در میدان القائی بقیه واقع میشوند. بنابراین ، این عناصر بر روی هم اثر گذاشته و یک پرتو کلی ایجاد میکنند که به صورت جمع برداری تک تک پرتوها حاصل میشود.

نمونه ابتدائی این رادارها (آرایه فازی غیر فعال) و سری جدید (آرایه فازی فعال) هستند. در این رادار ها به جای گردش آنتن رادار – امواج به چرخش در میایند. در این سیستم آنتن آرایه ای شامل تعداد زیادی آنتن تکی است که با تغییر فاز به تغذیه کنهای آنتن تکی پرتو به گردش درمیاید. از مشخصت این گونه رادارها اسکن بسیار سریع محیط اطراف (در حد میلی ثانیه) / قابلیت هدایت چندین موشک به سمت هدف/ مقاومت بالا بر علیه اقدامات ضد الکترونیک و کشف بسیار مشکل محل رادار توسط سیستمهای الکترونیکی گیرنده و هشدار راداریست. در نمونه اکتیو این رادارها قادرند تا 1000 بار درثانیه تغییر فاز بدهند !

و در صورت اشکال بر روی گیرنده/ فرستنده ها کل رادار دچار اختلال نمیشود. بسیاری از کشورها در حال خرید این گونه رادارها و نصب بر روی جنگنده های خود هستند. یکی از مهمترین اصول به کار گرفته شده در جنگنده های نسل 5.4 و 5 بکار گیری این رادارهای جدید است. این رادارها قابلیت جنگنده ها – ناوها – ایستگاههای زمینی را به نحو تحسین برانگیزی افزایش میدهد.

فهرست مطالب رادارها و آنتن های آرایه فازی :

فصل اول : رادارهای آرایه فازی    1

مقدمه    2
مبانی آرایه فازی و هدف گیری در آن :    5
نگاهی ساده بر نحوه عملکرد این انتن ها .    6

فصل دوم : تحلیل و طراحی تغییر دهنده فاز N – بیتی MEMS توزیع شده در باند Ka    11

مقدمه:    12
مدل الکترومغناطیسی:    14
تحلیل موجی کامل و استخراج پارامترهای S :    16
طراحی تغییر دهنده فازn  بیتی DMTL :    20

فصل سوم : آنتن آرایه فازی    22

مقدمه    23
1) مفاهیم اولیه    23
1-1) گین آنتن    23
1-2 ) آنتن آرایه فازی    23
1-3 ) الگوی توان    24
1-4 ) درجه آزادی    24
2) آنتن تطبیقی    25
2-1) استراتژی عملکرد آنتن تطبیقی    25

2-2 ) تحلیل روابط ابتدایی آنتن تطبیقی    26
2-3) Equalisation    30
2-4) روابط نهایی به کار رفته در شبیه سازی:    31
3) شبیه سازی با MATLAB:    33
4) نتیجه ی شبیه سازی:    34
چند نمونه از رادارهای آرایه فازی روسی و آمریکایی    35
AESA چشمان تیز بین جنگنده های قرن 21 :    37
آزمایش رادار Caesar بر روی هواپیمای BAC_1-11    45
رادار گریپن MK5    48
نتیجه گیری    52
منابع :    53

رادارها و آنتن های آرایه فازی