¿Qué es el radar de matriz en fase?
Radar y su clasificación
Radar (detección y alcance por radio) se refiere a la búsqueda y alcance por radio. Es un dispositivo que utiliza varios métodos de posicionamiento por radio para detectar e identificar varios objetivos y determinar las coordenadas del objetivo y otra información. En el ejército y la producción modernos, el papel del radar se está volviendo cada vez más importante, especialmente la batalla aérea "británica" entre la Fuerza Aérea Británica y la Luftwaffe nazi en la Segunda Guerra Mundial, que hizo que la importancia del radar fuera muy obvia. El radar consta de un sistema de antena, transmisor, receptor, equipo antiinterferencias, pantalla, procesador de señal, fuente de alimentación, etc. Entre ellos, la antena es una de las tecnologías clave para que el radar alcance un gran espacio aéreo, múltiples objetivos y el procesador de señales es el componente central del radar multifunción; Hay muchos tipos de radares y se pueden clasificar de muchas formas: (1) Según el método de posicionamiento, se pueden dividir en radar activo, radar semiactivo y radar pasivo. (2) Según la ubicación de instalación, se puede dividir en: radar terrestre, radar a bordo de barcos, radar de aviación, radar satelital, etc. (3) Según el tipo de radiación, se puede dividir en radar de pulso y radar de onda continua. (4) Según el trabajo, se puede dividir en bandas de ondas largas: radar de ondas métricas, radar de ondas decimétricas, radar de ondas centimétricas y otras bandas de ondas. (5) Se puede dividir en: radar de detección de objetivos, radar de reconocimiento, radar de control de armas, radar de apoyo al vuelo, radar meteorológico, radar de navegación, etc. El radar de matriz en fase es un nuevo radar multifuncional que utiliza una matriz activa escaneada electrónicamente. No solo tiene las funciones del radar tradicional, sino que también tiene otras funciones de radiofrecuencia. La característica más importante de los conjuntos activos escaneados electrónicamente es que pueden irradiar y recibir energía de radiofrecuencia directamente en el aire. Tiene muchas ventajas importantes sobre los sistemas de antenas escaneadas mecánicamente. Por ejemplo, el conjunto en fase omite todo el sistema de accionamiento de antena y mantiene una alta confiabilidad cuando falla un solo componente, con un tiempo promedio entre fallas de más de 65,438 millones de horas, mientras que el tiempo promedio entre antenas de radar de escaneo mecánico es inferior a 1000 horas. A continuación se presenta principalmente el radar avanzado en fase.
Descripción general del radar Phased Array
La tecnología Phased Array apareció ya a finales de la década de 1930. En 1937, Estados Unidos inició por primera vez este trabajo de investigación. Pero no fue hasta mediados de la década de 1950 que se desarrollaron dos prácticos radares en fase para barcos. En la década de 1960, Estados Unidos y la ex Unión Soviética desarrollaron y equiparon varios radares de matriz en fase, utilizados principalmente en sistemas de defensa contra misiles balísticos, como los estadounidenses AN/FPS-46, AN/FPS-85, MAR y MSR, y el "Gallinero" y "Casa para perros" de la antigua Unión Soviética. Estos son radares fijos en fase a gran escala. Sus similitudes son: utilizan antenas fijas planas, que son de gran tamaño, alta potencia de radiación y largo alcance. Entre ellos, los más típicos son el AN/FPS-85 estadounidense y la "caseta de perro" de la antigua Unión Soviética. En la década de 1970, el radar de matriz en fase se desarrolló rápidamente. Además de los Estados Unidos y la Unión Soviética, muchos países han desarrollado y equipado radares en fase, como el Reino Unido, Francia, Japón, Italia, Alemania y Suecia. Los más típicos son: AN/TPN-25, AN/TPQ-37 y GE-592 estadounidenses, AR-3D británico, AN/TPN-25 francés, NPM-510 y J/NPQ-P7 japoneses, RAT italiano y alemán. -31s. El radar de matriz en fase de este período tenía las características de alta movilidad, antena miniaturizada, sistema de escaneo de antena diversificado y una amplia gama de aplicaciones. En la década de 1980, el radar de matriz en fase se siguió utilizando debido a sus muchas ventajas únicas. El radar multifuncional en fase se utiliza ampliamente en la nueva generación de sistemas de armas de misiles de defensa aérea de mediano y largo alcance que se han equipado y se están desarrollando, y se ha convertido en un símbolo importante de la tercera generación de armas de misiles de defensa aérea de mediano y largo alcance. sistemas. Esto mejora enormemente el rendimiento de combate del sistema de armas de misiles de defensa aérea. En el siglo XXI, con el continuo desarrollo de la ciencia y la tecnología y las características de las armas de guerra modernas, la fabricación e investigación de radares en fase alcanzarán un nivel superior.
Principio de Phased Array
Un Phased Array es una antena direccional compuesta por muchas unidades radiantes dispuestas en un conjunto. La energía radiada y el cierre de fase entre unidades se pueden controlar. Una matriz en fase típica utiliza un desfasador controlado por computadora para cambiar la distribución de fase en la apertura de la antena para lograr un escaneo espacial del haz, es decir, escaneo electrónico o escaneo eléctrico para abreviar. El control de fase puede adoptar el método de fase, el método de tiempo real, el método de frecuencia y el método de interruptor de alimentación electrónico. Disponer varias unidades radiantes en una dimensión es una matriz lineal, y disponer varias unidades radiantes en dos dimensiones es una matriz plana. Los elementos radiantes también se pueden disponer sobre curvas o superficies curvas. Este tipo de antena se llama * * * antena de matriz.
* * * Las antenas de conjunto pueden superar las deficiencias de los pequeños ángulos de escaneo de los conjuntos lineales y de área, y pueden lograr un escaneo eléctrico completo del espacio aéreo con una sola antena. Las antenas de conjunto de formas * * * comunes incluyen conjuntos circulares, conjuntos circulares, conjuntos cónicos, conjuntos cilíndricos, conjuntos hemisféricos, etc. En resumen, el radar en fase se llama así porque su antena es una matriz en fase.
Clasificación
El radar de matriz en fase se puede dividir aproximadamente en dos categorías, a saber, matriz en fase de escaneo electrónico completo y matriz en fase de escaneo electrónico limitado. Un conjunto en fase completamente escaneado eléctricamente también puede denominarse conjunto en fase fijo, es decir, tanto el ángulo de acimut como el de elevación se escanean eléctricamente y el conjunto de antenas es fijo. La matriz en fase finita escaneada eléctricamente es una antena de diseño híbrido que combina dos o más tecnologías de antena para obtener el efecto deseado. Primero combina tecnología de escaneo de fase y tecnología de antena de superficie reflectante. El ángulo de escaneo eléctrico es pequeño y solo se necesitan unas pocas unidades radiantes, por lo que el costo y la complejidad del equipo se pueden reducir considerablemente.
Según la situación de escaneo, el conjunto de antenas se puede dividir en escaneo de fase, escaneo de frecuencia, escaneo de fase/fase, escaneo de fase/frecuencia, escaneo de máquina/fase, escaneo de máquina/frecuencia, escaneo limitado y otros. sistemas. La serie de escaneo de fase utiliza un desfasador para cambiar la relación de fase para lograr un escaneo eléctrico del haz. El escaneo de frecuencia realiza el escaneo del haz cambiando la frecuencia de operación. El escaneo de fase/fase utiliza un desfasador para controlar las dos coordenadas angulares de una matriz plana para lograr un escaneo eléctrico del haz. El escaneo de frecuencia de fase utiliza un desfasador para controlar una coordenada del conjunto de área y utiliza un control de frecuencia variable para lograr el escaneo eléctrico del haz. La exploración de máquina/fase utiliza la exploración de la máquina en acimut y la exploración de fase en elevación. El escaneo de máquina/frecuencia adopta un escaneo de máquina en acimut y un escaneo de frecuencia de tono.
Características del radar de matriz en fase
El radar de matriz en fase tiene una gran vitalidad porque es superior al radar de escaneo mecánico general. Tiene las siguientes características:
(1) Puede abordar múltiples objetivos. El radar de matriz en fase aprovecha la flexibilidad y rapidez del escaneo electrónico y utiliza principios de división de tiempo o multihaz para buscar y rastrear simultáneamente. Al cooperar con una computadora, puede buscar, detectar y rastrear múltiples objetivos en diferentes direcciones y alturas al mismo tiempo, y puede guiar múltiples misiles para atacar múltiples objetivos aéreos al mismo tiempo. Por lo tanto, es adecuado para entornos de combate con ataques aéreos multiobjetivo, multidireccional y multinivel.
(2) Multifuncional y flexible. El radar de matriz en fase puede formar múltiples haces controlados independientemente al mismo tiempo y se utiliza para realizar múltiples funciones como búsqueda, detección, identificación, seguimiento, irradiación de objetivos, seguimiento y guía de misiles. Un radar de matriz en fase puede desempeñar el papel de varios radares especiales. Por ejemplo, uno de los radares multifuncionales de matriz en fase del Patriot puede realizar funciones equivalentes a nueve radares del Eagle y Nike-2, y es mucho más que los objetivos que pueden abordar al mismo tiempo. Por lo tanto, el equipamiento del sistema de armas se puede reducir considerablemente, mejorando así la movilidad del sistema.
(3)Tiempo de respuesta corto y alta velocidad de datos. El radar de matriz en fase no requiere un sistema de accionamiento de antena, la dirección del haz es flexible y puede lograr un escaneo rápido sin inercia, acortando así el tiempo requerido para la detección, grabación y transmisión de información de la señal del objetivo, y la velocidad de datos es alta. Las antenas en fase suelen utilizar métodos de trabajo digitales. La combinación de radar y computadoras digitales puede mejorar en gran medida el grado de automatización, simplificar las operaciones del radar, acortar el tiempo de preparación para la búsqueda de objetivos, el seguimiento y el control de lanzamiento, y facilitar la implementación rápida y precisa de los procedimientos de adquisición y. procesamiento de datos. Por lo tanto, se puede mejorar la capacidad de seguimiento de objetivos que maniobran a alta velocidad en el aire.
(4) Fuerte capacidad antiinterferente. El radar de matriz en fase utiliza múltiples unidades radiantes distribuidas en la apertura de la antena para sintetizar una potencia muy alta y puede administrar razonablemente la energía y controlar la ganancia del lóbulo principal. Puede asignar diferente energía de transmisión en diferentes direcciones según sea necesario, lo que facilita la implementación de la autoadaptación. La supresión de los lóbulos laterales y la resistencia adaptativa a diversas interferencias son útiles para detectar objetivos que están lejos de los objetivos y tienen pequeñas superficies de reflexión de radar (como aviones furtivos) y también pueden mejorar las capacidades de los misiles antirradiación.
(5) Alta fiabilidad. El radar de matriz en fase tiene muchos grupos de matrices, que se utilizan en paralelo. Incluso si algunas piezas fallan, seguirán funcionando normalmente, con la menor posibilidad de una falla total repentina. Además, con el desarrollo de dispositivos de estado sólido, hay cada vez más dispositivos de estado sólido para radares de red, e incluso se han producido radares de estado sólido para niños, como en los Estados Unidos. Las antenas de radar Patriot tienen un tiempo medio entre fallos de hasta 150.000 horas. Incluso si el 10% de las unidades resultan dañadas, no afectará al funcionamiento normal del radar.
Por supuesto, el radar en fase no es perfecto y tiene sus defectos. La razón principal es que es caro. El coste de un radar de matriz en fase típico es varias veces mayor que el de un radar normal.
Además, se puede decir que el radar en fase es impotente contra los ataques con misiles balísticos de corto alcance. Es por eso que Estados Unidos y la provincia de Taiwán están preocupados por el despliegue de misiles Dongfeng en el continente a lo largo de la costa de Fujian. Durante la Guerra del Golfo de 1991, cuando Irak utilizó misiles Scud para atacar a Israel, sus misiles Patriot no pudieron atacar eficazmente en absoluto.