www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Noções básicas de radar

Sistemas de alimentação de matrizes em fases

Air-borne active radar antenna

Figura 1: Radar de nariz tornado

Sistemas de alimentação de matrizes em fases

Antena ativa

Antenas de arranjo em fase ativo são antenas nas quais a potência de transmissão é produzida por muitos módulos rx/tx de baixo impacto diretamente na antena. Por exemplo: o radar de nariz-tornado no ar, o radar de defesa aérea AN/FPS-117 e o radar naval APAR.

Antenas ativas geralmente são antenas de arranjo em fases nas quais, em vez de um oscilador/amplificador central de alta potência, cada elemento radiante recebe um pequeno amplificador de potência diretamente na antena. Isso tem a vantagem de que os desfasadores necessários devem processar apenas uma pequena potência.

Isto, a antena mostrada na figura ao lado consiste em 428 elementos ativos do radiador. Explicação mais profunda das antenas ativas que você encontrará no capítulo „Transmissor”

Antena passiva

As antenas de matriz faseada passiva estão subdivididas em:

matrizes faseadas passivas
alimentação espacial
alimentação restrita
tipo de transmissão
tipo de reflexão
alimentação serial
alimentação paralela
matrizes faseadas passivas
alimentação espacial
alimentação restrita
Organigram
matrizes faseadas passivas
alimentação espacial
alimentação restrita

A alimentação restrita é a maneira mais aplicada de alimentar a antena de matriz faseada passiva. A alimentação restrita precisa de uma fiação de guia de ondas ou de uma rede de linhas de tira para o fornecimento de energia. (Por exemplo: PAR-80).

Um método mais raramente utilizado representa a alimentação espacial (alimentação quase-óptica). Nesse ponto, a área da antena é iluminada com a potência de transmissão por um iluminador de alimentação. A energia é recebida por pequenos elementos de antenas, depois modificada na fase e emitida novamente. (Por exemplo: Sistema SAM - Patriot).

Figura 2: Alimentação em série com alimentação final de matriz faseada

Figura 2: Alimentação em série com alimentação final de matriz faseada (imagem interativa)

Série Feed

Na alimentação em série das antenas de arranjo faseado, os elementos do radiador estão em série e são removidos progressivamente cada vez mais no ponto de alimentação. Uma matriz em série com alimentação final é mostrada na Figura 2. Uma matriz com alimentação central pode ser considerada como duas alimentações finais. As matrizes de alimentação em série são sensíveis à frequência e levam a restrições de largura de banda. Quando a frequência é alterada, a fase nos elementos radiantes muda proporcionalmente ao comprimento da linha de alimentação, de modo que a fase na abertura se inclina de maneira linear e o feixe é varrido. Esse efeito pode ser útil para matrizes de varredura de frequência, mas normalmente é indesejável. O comprimento do caminho elétrico aumentado para cada elemento radiante deve ser calculado em função da frequência e levado em consideração ao ajustar os deslocadores de fase.

Se uma mudança de frequência for realizada de qualquer maneira, o computador também deve calcular a mudança de fase recentemente (ou mais na prática: ele usa outra tabela de mudança de fase).

Figura 3: Alimentação paralela da matriz em fases

Alimentação paralela de antena passiva

Figura 3: Alimentação paralela da matriz em fases (imagem interativa)

Alimentação paralela de antena passiva

A potência de transmissão é dividida em fase em cada divisor de energia na alimentação de derivação das antenas de arranjo faseado. Cada elemento radiante possui uma linha de alimentação longa igual, exatamente na fase.

Alterações na frequência não afetam as diferenças de fase. Isso tem a vantagem de o computador poder ignorar o comprimento das linhas de alimentação no cálculo da mudança de fase. Essa é uma vantagem para a agilidade de frequência do conjunto de radar e um requisito para diversidade de frequência e compressão de pulso.

Tipo de transmissão de antena de matriz faseada alimentada por espaço
run-time difference

Figura 4: tipo de transmissão de alimentação espacial

The transmission type of space feeding: the primary radiator illuminates the antenna-field. This one works as a lens for the waves.
run-time difference

Figura 4: tipo de transmissão de alimentação espacial (imagem interativa)

A alimentação espacial (óptica) pode ser considerada um pouco entre uma alimentação paralela e uma alimentação em série com alimentação central. Usando uma distância focal muito longa, a alimentação espacial se aproxima de uma alimentação paralela. Com uma distância focal muito curta, ela se aproxima de uma alimentação em série com alimentação central, porque existem diferenças essenciais no comprimento do caminho desde, o alimentador de alimentação até os elementos individuais da antena do conjunto de lentes. Em um tipo de transmissão, a alimentação primária fica atrás da matriz de lentes. O local atrás do conjunto de lentes é obstruído pelo campo de alimentação. Para isso, o radiador da buzina não faz nenhuma sombra no campo de radiação em frente à antena.

O complexo SAM „Patriot“ possui um tipo de transmissão de antena de matriz faseada alimentada por espaço.

Tipo de reflexão da antena de matriz faseada alimentada por espaço
plane of the
reflection

Figura 5: alimentação por radiação do tipo reflexão

plane of the
reflection

Figura 5: alimentação por radiação do tipo reflexão (imagem interativa)

No tipo de reflexão atrás da antena, há um local suficiente para montar os módulos (por exemplo, controles do comutador de fase e fontes de alimentação). Contra isso, o radiador do alimentador atrapalha agora. Exatamente na melhor direção dos raios, ele forma não apenas uma sombra, mas também retira a energia refletida. Isso produz uma onda estacionária no sistema de alimentação!

Mas a alimentação do alimentador já deve estar levemente no centro em algum lugar, se esse não for o caso, diferentes tempos de propagação aparecerão novamente nos elementos do radiador.