ما هو رادار بيسا؟ كيف يعمل وما الذي يجب على المهندسين فحصه؟

يستخدم رادار المصفوفة الممسوحة إلكترونيًا السلبي، أو رادار PESA، عادةً بنية إرسال/استقبال ترددات لاسلكية مركزية نسبيًا لتغذية العديد من عناصر الهوائي عبر شبكة توزيع. وتُضبط إزاحات الطور المُتحكم بها إلكترونيًا لتحديد الطور النسبي عند العناصر، بحيث يُشكل الإشعاع المُجمع حزمة في الاتجاه المطلوب. ولا تحتاج الفتحة الكاملة إلى الدوران ميكانيكيًا مع كل تغيير في التوجيه.

إجابة سريعة:توفر تقنية PESA توجيهًا إلكترونيًا للشعاع ببنية ترددات لاسلكية مركزية نسبيًا. ويعتمد أداؤها الفعلي على عوامل تتجاوز مجرد الاختصار. يجب على المهندسين التحقق من كسب الإشارة عبر زاوية المسح، وفقدان شبكة التغذية، وعرض نطاق التشغيل، والفصوص الجانبية، والاستقطاب، والمعايرة، ودورة التشغيل، والحدود الحرارية، ومستوى القياس المرجعي قبل تحديد ما إذا كان التصميم يلبي متطلبات التطبيق.

هذا الأمر مهم لأن المواصفات المقاسة عند محور الرؤية فقط قد تخفي الظروف التي تحكم أداء المجال. فارتفاع ذروة الكسب لا يُظهر كيفية تغير الشعاع قرب حافة قطاع المسح. كما أن نطاق تردد التشغيل الواسع لا يُثبت ثبات توجيه الشعاع عبر النطاق. تشرح الأقسام التالية آلية عمل جهاز PESA والأسئلة التي تُقلل من مخاطر التكامل.

كيف يعمل رادار بيسا

يمكن تنفيذ بنية PESA بطرق مختلفة، ولكن مسار الإشارة عادةً ما يحتوي على خمس مراحل وظيفية. تستخدم بعض الأنظمة مصفوفات فرعية أو قنوات زائدة، لذا يجب دائمًا التحقق من مخطط الكتلة ومقارنته بالتصميم الفعلي.

1. توليد الموجات وتحويل الترددات الراديوية. يقوم المُثير بإنشاء الموجة المطلوبة وتحويلها إلى تردد التشغيل. ثم يقوم المُرسِل برفع مستوى الطاقة إلى المستوى المطلوب.
2. توزيع الطاقة. تقوم شبكة التغذية بتقسيم الإشارة المرسلة على مسارات متعددة. وقد تستخدم هذه الشبكة الموجهات الموجية، وخطوط النقل، ومقسمات الطاقة، والمقرنات، ومكونات أخرى للموجات الميكروية.
3. التحكم في الطور. يقوم مُغيّر الطور الموجود في كل مسار عنصر، أو في كل مسار فرعي، بتغيير طور الإشارة وفقًا لاتجاه الشعاع المطلوب. ويحدد تدرج الطور عبر الفتحة مكان حدوث التداخل البنّاء.
4. الإشعاع وتكوين الحزمة. تشع عناصر الهوائي معًا. تتجمع مجالاتها بقوة في الاتجاه المحدد وتتلاشى جزئيًا في الاتجاهات الأخرى، مما يؤدي إلى تكوين حزمة رئيسية وفصوص جانبية.
5. عملية الاستقبال والمعايرة. تعود الإشارات المنعكسة عبر الفتحة وشبكة التغذية إلى سلسلة الاستقبال. تعمل بيانات المعايرة على تصحيح اختلافات الطور والسعة الناتجة عن تفاوتات المكونات ودرجة الحرارة والتردد والتقادم.

يُمكن للتوجيه الإلكتروني تحريك الشعاع بسرعة أكبر بكثير من إعادة تموضع فتحة كبيرة يدويًا. مع ذلك، يعتمد معدل المسح الفعال أيضًا على توقيت شكل الموجة، وزمن استجابة التحكم، ومعالجة الإشارة، وجدولة موارد الرادار. ولا تُحدد سرعة توجيه الهوائي وحدها عدد الأهداف أو المهام التي يُمكن للرادار بأكمله دعمها.

لماذا يُطلق عليه اسم مصفوفة المسح الإلكتروني السلبي

يصف مصطلح "سلبي" بنية الترددات الراديوية عند الفتحة. في هوائي PESA التقليدي، لا تحتوي عناصر الهوائي على وحدة إرسال واستقبال نشطة كاملة. تقوم سلسلة ترددات راديوية مركزية بتزويد واستقبال الطاقة عبر شبكة التغذية، بينما تقوم مكونات التحكم في الطور بتشكيل الحزمة. ومع ذلك، لا يزال الهوائي بحاجة إلى طاقة كهربائية للتحكم والتبديل والتبريد ووظائف أخرى.

يختلف رادار PESA عن الرادار السلبي. فالرادار السلبي يكشف عادةً الانعكاسات من أجهزة الإرسال الخارجية أو مصادر الإضاءة الأخرى المتاحة. أما رادار PESA فهو عبارة عن هوائي وبنية توزيع ترددات لاسلكية يمكن استخدامها في رادار الإرسال النشط. ويؤدي الخلط بين هذين المعنيين إلى متطلبات نظام غير صحيحة.

ما هي المعايير التي تحدد أداء PESA؟

أهم المواصفات هي مصفوفة الأداء التي تقيس الأداء عبر التردد وزاوية المسح والاستقطاب وظروف التشغيل. يوضح الجدول أدناه العناصر التي يجب تحديدها قبل مقارنة المصفوفات أو طلب عرض سعر.

لماذا يتغير الأداء بتغير زاوية المسح؟

تكون المصفوفة الطورية عادةً في أقوى حالاتها بالقرب من محور الرؤية، أي الاتجاه العمودي على الفتحة. ومع ابتعاد الشعاع، تصغر الفتحة المسقطة في اتجاه المسح. وقد يُقلل نمط العناصر أيضًا من الإشعاع عند الزاوية المطلوبة. كما يمكن أن تُضيف أخطاء التغذية، والتداخل المتبادل، والتفاوتات الهيكلية، وغطاء الرادار مزيدًا من التشوه.

قد تشمل النتائج فقدانًا في المسح، وعرض حزمة أوسع، وانزياحًا في الفصوص الجانبية، وزيادة في الاستقطاب المتقاطع، أو خطأ في التوجيه. لا تُسجّل هذه التغييرات بقيمة كسب واحدة عند محور الرؤية. بالنسبة لمصفوفة مُصممة للمسح بزاوية محددة، اطلب بيانات الكسب والنمط عند محور الرؤية، وزاوية وسيطة واحدة أو أكثر، وحافة القطاع المطلوب. كرر الفحص عند أدنى ترددات التشغيل، والمركز، وأعلى ترددات التشغيل.

يستحق تباعد العناصر اهتمامًا خاصًا. فإذا كان التباعد كبيرًا جدًا مقارنةً بالطول الموجي وزاوية المسح، فقد تظهر فصوص محززة غير مرغوب فيها في نطاق الضوء المرئي. وقد يتصرف تصميم مقبول عند الطرف الأدنى من النطاق بشكل مختلف عند أعلى تردد، حيث يمثل التباعد الفيزيائي نفسه أطوالًا موجية أكثر.

كيف يؤثر عرض النطاق الترددي وانحراف الشعاع على نظام PESA

تستخدم العديد من أنظمة PESA مُغيّرات الطور لإنشاء تدرج طور صحيح عند تردد مُحدد. عند تغير التردد، يُمكن لنفس إعداد الطور توجيه الشعاع بزاوية مختلفة. يُطلق على هذا التحول في التوجيه، المُعتمد على التردد، اسم "انحراف الشعاع". يعتمد حجم هذا التأثير على عرض النطاق الترددي، وزاوية المسح، وبنية النظام، ونوع شبكة التحكم في الطور.

لذا، يتطلب نطاق التردد العريض أكثر من مجرد تحديد نطاق التردد. اطلب معلومات حول توجيه الشعاع، والكسب، والفصوص الجانبية، والاستقطاب عبر التردد وزاوية المسح. تستخدم بعض التصاميم عناصر تأخير زمني حقيقي، أو تقنيات المصفوفات الفرعية، أو تصحيحات تعتمد على التردد لتقليل انحراف الشعاع، لكن هذه الخيارات تضيف تبعات أخرى من حيث الفقد، والتعقيد، والحجم، ومتطلبات المعايرة.

أين تبرز أهمية خسائر شبكة التغذية

في هوائي PESA أحادي الاستاتيكية النموذجي ذي الفتحة المشتركة، تشارك شبكة التغذية في مساري الإرسال والاستقبال. وتساهم مقسمات الطاقة، وخطوط النقل، والموجات الدليلية، ومغيرات الطور، والمفاتيح، والوصلات في فقد الإدخال. عند الإرسال، يقلل هذا الفقد من الطاقة المُوَصَّلة إلى الفتحة ويولد حرارة. أما عند الاستقبال، فقد يؤدي الفقد قبل جهاز الاستقبال إلى تقليل الحساسية والنطاق الديناميكي الفعال.

يجب ربط قيم الفقد بمستوى مرجعي واضح. قد لا يشمل كسب الهوائي المذكور كابلًا أو وصلة دوارة أو وصلة تحويل الموجة أو شبكة التحكم في الطور أو غطاء الرادار الموجود في النظام المُثبَّت. أثناء عملية القبول، قارن البيانات المقاسة مع نفس التكوين والمستوى المرجعي المستخدم في المواصفات.

هل تعني كلمة PESA ترددًا واحدًا أم هدفًا واحدًا؟

ثمانية أسئلة يجب طرحها قبل دمج مصفوفة PESA

1. ما هي ترددات التشغيل وعرض النطاق الترددي الفوري التي يجب دعمها، وما هي القيم الإلزامية في قطاع المسح الكامل؟
2. ما هي التغطية المطلوبة من حيث السمت والارتفاع، وهل الفتحة الكاملة مثبتة ميكانيكياً، أو تدور، أو يتم تغيير موضعها بطريقة أخرى؟
3. ما هي حدود الكسب، و EIRP، وعرض الحزمة، والفصوص الجانبية، والاستقطاب المتقاطع التي تنطبق عند خط الرؤية وعند زاوية المسح القصوى؟
4. ما هي القدرة القصوى، والقدرة المتوسطة، وعرض النبضة، ودورة التشغيل التي يجب أن تتحملها شبكة التغذية والفتحة؟
5. أين توجد مستويات مرجعية لقدرة الإرسال وحساسية الاستقبال، وما هي خسائر الكابلات والموجهات ومغيرات الطور والغطاء الواقي التي يتم تضمينها؟
6. كيف ستتم معايرة المصفوفة عبر التردد ودرجة الحرارة وزاوية المسح، وكيف سيتم اكتشاف الانحراف بعد التثبيت؟
7. ما هي القيود المتعلقة بالموصلات، والموجهات الموجية، والتركيب، والغطاء الواقي، والحجم، والوزن، والبيئة التي تنطبق على التكوين المُثبَّت؟
8. ما هي القياسات التي ستثبت القبول، وهل سيعيد إعداد الاختبار إنتاج ظروف الاستقطاب والتردد والطاقة والمسح التشغيلية؟

تُقدّم كل من PESA و AESA خيارات معمارية مختلفة

يستخدم كل من رادار المصفوفة الممسوحة إلكترونيًا النشط (AESA) ورادار المصفوفة الممسوحة إلكترونيًا النشط علاقات طورية مضبوطة لتوجيه الحزم. ويكمن الاختلاف الرئيسي بينهما في موضع توليد واستقبال الترددات الراديوية النشطة. يقوم رادار المصفوفة الممسوحة إلكترونيًا النشط (AESA) عادةً بتوجيه بنية مركزية لجهاز الإرسال والاستقبال عبر شبكة تغذية ومغيرات طور. بينما يوزع رادار المصفوفة الممسوحة إلكترونيًا النشط (AESA) العديد من وحدات الإرسال والاستقبال النشطة عبر الفتحة أو مصفوفاتها الفرعية. يُعدّ تنفيذ تشكيل الحزمة - سواءً كان تناظريًا أو هجينًا أو رقميًا - بُعدًا تصميميًا منفصلاً، ولا ينبغي اعتباره مرادفًا للتمييز بين رادار المصفوفة الممسوحة إلكترونيًا النشط (AESA) ورادار المصفوفة الممسوحة إلكترونيًا النشط (PESA).

توفر تقنية AESA مستوى أعلى من التكرار، ومرونة أكبر في شكل الموجة، وجدولة سريعة متعددة الوظائف، ولكنها تفرض في الوقت نفسه متطلبات صارمة لتوزيع الطاقة، والتبريد، والمعايرة، والتحكم في الوحدات. ويمكن أن تظل تقنية PESA عمليةً عندما يلبي تصميم الترددات اللاسلكية المركزي متطلبات المهمة والتكامل. للاطلاع على مقارنة تفصيلية للهياكل، يُرجى قراءة RF MISO.مقارنة بين رادار AESA ورادار PESAينبغي أن يستند الاختيار الصحيح إلى متطلبات قابلة للقياس بدلاً من افتراض أن اختصارًا واحدًا هو الأفضل دائمًا.

كيف ينبغي قياس مصفوفة PESA وقبولها؟

ينبغي أن تحاكي اختبارات القبول الظروف المستخدمة في مواصفات الأداء. كحد أدنى، يجب توثيق نقاط التردد، والاستقطاب، وأوامر المسح، ومستوى الطاقة، ودورة التشغيل، وحالة المعايرة، وحالة غطاء الرادار، ومستوى مرجع الترددات الراديوية. يجب قياس أو التحقق من الكسب، وعرض الحزمة، ودقة التوجيه، والفصوص الجانبية، والاستقطاب المتقاطع عند زوايا مسح نموذجية.

يعتمد النطاق والإعداد المطلوبان على حجم الفتحة والتردد وهدف القياس. قد تكون طرق المجال البعيد أو المدى الصغير أو المجال القريب مناسبة. أجهزة استقبال الإشارات اللاسلكية متعددة المدخلات والمخرجات (RF MISO)قدرات اختبار الهوائياتوصف موارد القياس ذات الصلة، ولكن يجب الاتفاق على الطريقة النهائية وميزانية عدم اليقين قبل بدء اختبار القبول.

دعم RF MISO لتقييم هوائيات المصفوفة

شركة RF MISO هي شركة مصنعة لهوائيات الترددات الراديوية والميكروويف، تدعم أبحاث الهوائيات وقياساتها وتكامل الأنظمة. لا تقدم RF MISO رادار PESA كاملاً كمنتج هوائي قياسي. تبدأ المناقشات الهندسية ذات الصلة بفتحة الهوائي، ومتطلبات التغذية والوصلة، والتي يمكن التحقق منها مقابل نطاق تردد محدد، واستقطاب، وكسب، وعرض حزمة، وهيكل ميكانيكي.

يمكن للمهندسين مراجعة RF MISOمنتجات هوائيات المصفوفةوهوائيات مستويةكنقاط انطلاق لمناقشات المكونات والفتحة. لا تُشكل المنتجات القياسية المتاحة تلقائيًا رادار PESA، ويجب التأكد من ملاءمتها لبنية النظام الكاملة.

لإجراء مناقشة فنية أولية، يرجى تزويدنا بنطاق التشغيل، وعرض النطاق الترددي اللحظي، والاستقطاب، والكسب المطلوب، وقطاع المسح، وهدف الفصوص الجانبية، وذروة القدرة ومتوسطها، وواجهة الترددات الراديوية، وحجم الفتحة، وقيود التركيب، والظروف البيئية، وتوقعات اختبار القبول. تُمكّن هذه المعلومات الفريق الهندسي من تحديد خيارات الهوائي والاختبار التي تتطلب مزيدًا من التقييم.

Send the project requirements to info@rf-miso.com or اتصل بـ RF MISOعبر الموقع الإلكتروني.

الأسئلة الشائعة

ماذا يرمز إليه اختصار بيسا؟

يشير اختصار PESA إلى المصفوفة الممسوحة إلكترونياً السلبية. وهي تستخدم عادةً بنية إرسال/استقبال ترددات لاسلكية مركزية نسبياً، وشبكة تغذية، وإزاحات طور متحكم بها لتوجيه الشعاع عبر فتحة الهوائي.

لماذا يُطلق على جهاز PESA اسم "سلبي" إذا كان ينقل الطاقة؟

يشير مصطلح "سلبي" إلى غياب وحدة إرسال واستقبال نشطة كاملة في كل عنصر من عناصر الهوائي. ومع ذلك، لا يزال الرادار يستخدم أجهزة ترددات لاسلكية تعمل بالطاقة، وأجهزة تحكم، ومعايرة، وتبريد.

هل يستطيع رادار PESA تتبع أهداف متعددة؟

يعتمد ذلك على جدولة الحزمة، ووقت إعادة الزيارة، وتصميم شكل الموجة، وقنوات الاستقبال، والمعالجة. ولا يُحدد تصنيف PESA وحده سعة الهدف.

هل هوائي PESA هو نفسه هوائي المصفوفة الطورية؟

يُعدّ PESA أحد بنى الترددات الراديوية ذات المصفوفة الطورية، بينما تُشير المصفوفة الطورية إلى مفهوم أوسع للهوائيات. أما AESA فهي بنية ترددات راديوية أخرى. وتُصنّف تقنيات تشكيل الحزمة التناظرية والهجينة والرقمية كيفية تنفيذ تشكيل الحزمة، وتُمثّل بُعدًا تصنيفيًا منفصلاً بدلاً من كونها بدائل مكافئة لـ PESA أو AESA.

ما هي البيانات التي يجب فحصها عند زاوية المسح القصوى؟

تحقق من الكسب أو فقدان المسح، وعرض الحزمة، ودقة التوجيه، والفصوص الجانبية، والاستقطاب المتقاطع، وسلوك المعاوقة عند الترددات المطلوبة والتكوين المثبت.

متى يمكن أن يكون نظام PESA خيارًا عمليًا؟

يُعدّ نظام PESA عمليًا عند الحاجة إلى التوجيه الإلكتروني، حيث يمكن لسلسلة ترددات لاسلكية مركزية تلبية متطلبات عرض النطاق الترددي، والمسح، والطاقة، والموثوقية، والحرارة، والصيانة. ويجب أن يستند القرار إلى قياسات النظام وقيود دورة حياته.