THAAD 시스템에서 레이더 단계 배열 안테나의 역할

July 03, 2023

단계적 배열 안테나

단계적 배열 기술은 처음에 군사 업무에 적용되었습니다. 1960 년대에 가장 전형적인 것은 미국의 AN/FPS-85, 구소련의 "개 사육"이었다. 빠르게 움직이는 공기 대상을 감지, 추적 및 식별하고 미사일, 추적 및 카탈로그 위성 등을 조기 경고하는 데 사용되었습니다.

단계적 배열 안테나 기술의 주요 기술은 재료입니다. 안테나의 재료에는 정확한 전기 특성과 높은 유전체 특성이 필요합니다. 진동기는 일반적으로 나노은의 활성 특성을 도체로 사용하고 테플론의 나노 실버 스프레이를 사용하는 특수 PCB를 채택합니다. 나노은의 두께 범위와 주변 온도에서 분무 공정의 요구 사항은 공정 흐름의 키 일뿐입니다. 진공 분무는 절연 층과 전도성 층 사이의 높은 접착력의 특성, 높은 산화 저항, 고온 저항 및 저온 저항 및 가공 공정은 주로 포토 리소 그래피와 물리적 에칭의 두 절차를 채택 할 수 있습니다. 각 안테나 단위의 전송 된 (또는 수신) 신호의 위상 및 신호 진폭은 지향성이 높은 수십 개의 공간 빔을 생성합니다. 단계적 배열 안테나는 집중 에너지를 가진 빔을 생성 하고이 빔을 대상을 정확하게 가리 킵니다. 단계적 배열 안테나 어레이는 많은 방사 요소와 수신 요소 (배열 요소라고 함)로 구성됩니다. 이러한 요소는 정기적으로 평면에 배열되어 배열 안테나를 형성합니다. 각 안테나 장치에는 안테나 진동기뿐만 아니라 위상 시프터와 같은 필요한 장치도 있습니다. 상이한 발진기에는 위상 시프터를 통해 상이한 위상의 전류가 공급 될 수 있으므로 공간에서 다른 방향의 빔을 방사 할 수있다. 안테나 요소가 많을수록 우주에서 빔의 방향이 더 많습니다.

단계적 배열 안테나의 장점 :

(1) 컴퓨터의 제어 하에서, 빔 포인팅은 유연하며, 이는 관성없이 빠른 스캔을 실현하고 데이터 속도가 높다;

(2) 레이더는 동시에 여러 독립 빔을 형성하고 검색, 식별, 추적, 안내, 수동 탐지 등과 같은 다양한 기능을 실현할 수 있습니다.

(3) 대상 용량은 크고 공역에서 수백 개의 대상을 동시에 모니터링하고 추적 할 수있다.

(4) 복잡한 목표 환경에 대한 강력한 적응성;

(5) 좋은 항 종전 성능. 솔리드 스테이트 단계 배열 레이더는 신뢰성이 높습니다. 몇 가지 구성 요소가 실패하더라도 여전히 정상적으로 작동 할 수 있습니다.

단점 :

최대 스캐닝 각도가 90 ~ 120 인 복잡한 구조 (프로세서 및 위상 시프터), 높은 비용 및 제한된 빔 스캐닝 범위.

단계적 배열 레이더, 즉 단계적 배열 전자 스캔 어레이 레이더 (PAR)는 많은 수의 개별 제어되는 작은 안테나 요소를 사용하여 안테나 어레이를 형성합니다. 각 안테나 요소는 독립적 인 위상 시프트 스위치에 의해 제어되고, 각 안테나 요소의 위상을 제어함으로써, 상이한 위상 빔이 합성 될 수있다. 단계적 배열의 각 안테나 요소에 의해 방출되는 전자기파는 간섭 원리에 의해 거의 직선 레이더 메인 로브로 결합되는 반면, 측면 로브는 각 안테나 요소의 불균일성에 의해 야기된다.

단계적 배열은 PESA (Passive Possive Type) 및 AESA (Active Active Type)로 나눌 수 있으며, 그 중 기술 성능이 낮은 수동 유형은 1980 년대에 선박 및 중간/소형 항공기에 배치되었으며, 더 나은 성능을 가진 활성 활성 유형의 활성 활성 유형 , 더 나은 개발 전망과 더 높은 기술 성능은 1990 년대 후반에 실용적인 전투기와 선박 시스템을 갖기 시작했습니다.

단계적 배열 레이더는 기본적으로 전통적인 기계적 스캐닝 레이더의 모든 종류의 선천성 문제를 근본적으로 해결합니다. 동일한 조리개 및 작동 파장, 반응 속도, 대상 업데이트 속도, 다중 표적 추적 능력, 해상도, 다양성 및 단계적 배열 레이더의 전자 대응 능력은 전통적인 레이더보다 훨씬 우수하지만 상대적으로 말하면 더 많은 비용이 듭니다. 비싸고 높은 기술 요구 사항, 더 높은 전력 소비 및 냉각 요구 사항.

단계적 배열 레이더는 1937 년 미국에 의해 개발되었으며 1955 년에 두 개의 시스템이 개발되었습니다. 활성 단계적 배열 레이더의 일반적인 대표자는 American Burke-Class 구축함의/SPY-1, AN/FPS-115 "Paving Paw"입니다. F-22 전투기 등의 장거리 경고, AN/APG-77 활성 단계적 배열 레이더 등 영국 AR-3D, 프랑스 AN/TPN-25, 일본 NPM-510 및 J/NPQ-P7, 이탈리아 쥐 -31S 및 독일 KR-75. 중국 유형 052D 구축함의 346A 형은 또한 활성 단계적 배열 레이더입니다.

소위 THAAD 미사일 시스템

이 시스템은 주로 4 개의 부분으로 구성되어 있습니다 : ① 레이더, ② 소방 제어 시스템, ③ 발사 차량 및 ④ 인터셉터.

작업 원칙은 4 단계로 나뉩니다.

1) 레이더는 미사일 공격을 감지합니다.

2) 명령 및 화재 제어 시스템은 대상을 확인하고 잠금합니다.

3) 발사 차량 발사 인터셉터.

4) 미사일을 차단하여 공중에서 들어오는 미사일을 파괴합니다.

인터셉터와 레이더 시스템의 두 가지 핵심 구성 요소가 있습니다.

AN/TPY-2 단계적 배열 레이더는 대상을 감지하고 추적하는 데 사용되는 레이더 시스템입니다. 소위 단계적 배열 레이더는 단계적 배열 안테나 기술을 사용합니다.

AN/TPY-2 레이더 시스템

AN/TPY-2 레이더 시스템은 X- 대역 (9.5GHz)에서 작동하며 안테나 어레이 영역은 9.2M2, 수만 개의 초소형 안테나 장치 및 DBF (DigitalBeamforming) 프로세서와 함께 작동합니다. 방위각의 기계적 회전 범위 IS-178 ~+178, 피치 각도의 기계적 회전 범위는 0 ~ 90이고, 안테나, 피치 각 및 방위각의 전기 스캐닝 범위는 0 ~ 50입니다. 탐지, 검색, 추적 및 대상 인식과 같은 다기능 작업을 실현하십시오. 좁은 파 클러스터를 사용하여 대상 탄두의 예상 위치를 정확하게 평가하고 가짜 탄두를 식별 할 수 있습니다.

AN/TPY-2 레이더 시스템의 구성은 주로 다음 그림과 같이 5 개의 부분으로 나뉩니다.

1. 단계적 배열 안테나

2. 전자 장비 장치 (CAR)

3. 1 MW 주 전원 공급 장치 (CAR)

4. 냉각 장비 장치 (CAR). 주로 안테나 어레이를위한 냉각을 제공합니다.

5. 운영, 유지 보수 및 통신 모니터링을위한 내장 작동 콘솔이있는 운영 제어 차량 (자체 전원 공급 시스템 사용)

단계적 배열 안테나 장비

5G outdoor antenna

AN/TPY-2 레이더 시스템의 구성

전자 차량 은 모듈 식 및 통합 트레일러이며, 트렁크에는 핵 및 생화학 적 보호 기능 및 환경 제어 장치가있는 밀봉 보호 덮개가 장착되어 있습니다. 주요 장비는 다음과 같습니다. 2 VAX7000 데이터 처리 용 컴퓨터, 4 MP2 대규모 병렬 신호 프로세서, 수신기/Exciter, 테스트 대상 생성기 및 고속 레코더 등입니다.

MP2 프로세서 는 스펙트럼 분석, 펄스 압축 및 연속 감지 및 수신기의 디지털 레이더 에코 샘플의 예비 이미지 처리에 사용되는 대규모 병렬 처리 기술의 첫 번째 군사 응용 프로그램입니다. VAX7000 컴퓨터는 실제 전투 작업, 작업 전후의 데이터 처리 등의 계산을 담당합니다.

전원 공급 장치 차량 은 내연 엔진, 발전기, 제어판 및 전송 스위치로 구성되며 1.1 메가 와트의 전기를 제공 할 수 있습니다.

냉각 차량 은 길이가 12m이고 무게가 16.3 톤 인 닫힌 트레일러입니다. 차량에는 안테나 냉각 용 액체 냉각 장비와 안테나 및 전자 장비 용 전력 분배 장치가 장착되어 있습니다.

5G indoor antenna

냉각 장비 배열