na početnu stranicu >

 

Antene sa faznom rešetkom

Uvod

 

Antene sa faznom rešetkom sastoje se od višestrukih identičnih zračivih elemenata koji se napajaju iz jednog odašiljača kroz mrežu radio frekventnih vodova odnosno valovoda (šuplje metalne cijevi koje u osnovi funkcioniraju poput optičkih vlakana) Da bismo shvatili kako antene sa faznom rešetkom funkcioniraju, osnovni princip slojevitosti vala mora se primjeniti dvostruko: zračive elemente možemo zamisliti kao niz izvora zračenja čija se snaga zbraja u cilju stvaranja usmjerenog snopa iz dotičnog uređaja zračenja. Rešetka je grupa takvih elemenata, i njihov smjer zračenja je određen preklapanjem tih slojeva. Dakle, oblik snopa određuje se svojstvima pojedinih elemenata, plus raspodjela snage među tim elementima te geometrijski raspored tih istih elemenata.

Antene sa faznom rešetkom i antene sa jednim zračivim elementom stvaraju snop koji se usmjerava prema prostoru ili pomicanjem reflektora, zračivih elemenata (elementa) ili cijele konstrukcije.

 

Antene sa faznom rešetkom

 

Antene sa faznom rešetkom dodatno sadrže elemente kašnjenja u strukturi napajanja. Kontroliranjem tih elemenata kašnjenja, može biti simulirano mehaničko kretanje strukture . Tako, antene sa faznom rešetkom u mogućnosti su pomicati snop u prostoru bez ijednog mehaničkog dijela. Izraz 'fazna rešetka' potječe iz činjenice da, kada uzmemo u obzir sinusoidalne signale kao na primjer elektromagnetske valove, vrijeme odgode može biti prevedeno kao promjena faze signala. Zapravo, mnoge antene sa faznom rešetkom ; www.radarpages.co.uk/mob/martello/martello10.htm koriste uređaje za pomicanje faze radije nego elemente kašnjenja.

 

Kako funkcionira antena sa faznom rešetkom
Primjer 1: bez vremenskog kašnjenja:       El1 < )   )   | El2 < )   )   | El3 < )   )   |  ----------> El4 < )   )   | smjer snopa El5 < )   )   | Prednji dio vala je paralelan naspram lica antene.	Primjer 2: sa vremenskim kašnjenjem (Element 5 odašilje prvi):   El5 <  )   ) El4 < )   )   ) El3 <)   )   )   / El2 <   )   )   / El1 <  )   )   / .           )   / Prednji dio vala je pod kutem at naspram lica antene.

 

Aktivne fazne rešetke

 

Iako su daleko sofisticiranije, kompliciranijee i skuplje su aktivne fazne rešetke koje djeluju kao skup odašiljača sa zračivim elementima. Njihova glavna prednost nad (običnim) faznim rešetkama je ekonomičnost: transport elektromagnetskih valova kroz kablove ili valovode podložan je ozbiljnim gubicima. Ako svaki antenski element ima vlastit odašiljač tada se stvara radiofrekvencijska (RF) energija te se može započeti sa jakim RF zračenjem.

Danas, najveće radarske instalacije temelje se na antenama sa faznom rešetkom, i one izgledaju više kao zgrade od 30-ak katova nego radarski položaji. Neki od primjera su Cobra Dane, Pave Paws i Pill Box.

 

Sposobnost oblikovanja snopa

 

Općenito, oblik antenskog snopa određuje se tijekom faze razvoja i ostaje stalan. Ali poboljšane fazne rešetke imaju mogućnost pomicanja snopa tijekom rada. Najlaganiji način da se to uradi je da se jednostavno isključi dio elemenata i preusmjeri snaga odašiljača u preostale. Kao primjer, pretpostavimo faznu rešetku od 100x100 elemenata koji imaju širinu snopa od (10° azimuta) x (30° elevacije) ako su uzeti pojedinačno.

-           Pri punom radu, snop je u stvari oblika kemijske olovke (pencil beam) od , recimo, 2°x2° koji je postignut kombiniranjem tih 100x100 elemenata u rešetku korištenjem pravilnog amplitudnog isječka. 2°x2° je snop koji je prilično odgovarajuć za praćenje mete čiji položaj poznat na temelju prethodnih provjera.

-           Sada isključimo pola tih elemenata uzduž vodoravne i uspravne osi. To smanjuje duljinu i širinu aktivne antene a snop se širi do 4°x4°. Ovaj širi snop koristan je za pretraživanje ciljeva koji su nestali tijekom faze prethodnog praćenja, ili ako su njegove koordinate dobivene od manje točnog motrilačkog radara.

-           Sada isključite sve redove osim jednog. Vodoravna dimenzija otvora ostaje ista, a azimut širine snopa ostaje na 2°. Širina snopa u elevaciji je sada određena samo svojstvima zračivih elemenata i pretpostavlja se da je 30°. Ovaj 2°x30° snop pogodan je za pretraživanje ciljeva kod samostalnih aplikacija.

-           Napokon, isključite sve redove. Rezultat je nagnut snop od 10°x2°. Ovaj oblik snopa može biti korišten za obranu od nisko letećih zrakoplova koji se pojavljuju blizu na samom horizontu. Također se koristi kod radara za mjerenje visine ( height-finding radars ) iz 1950-ih i 1960-ih.

 

Na kraju...

 

Te na kraju, moderna antena sa faznom rešetkom ima jednu mogućnost zvanu 'Nul upravljanje'. Negdje u tim složenim polinomskim jednadžbama postoje parametri koji dopuštaju promjenu položaja antenskog nul dijagrama, sa samo manjim učinkom na položaj glavnog snopa. Poigravanjem sa ovim parametrima, radar može jednostavno sebe "zaslijepiti" u smjeru gdje su locirani neprijateljski ometači. Nakon toga šalje informaciju prema sustavu dalekometnih projektila, i je to.