RadartutorialBuku 3: "Antena Teknik"

Pembukaan:Nama Antena memiliki benih dalam karya penemu Italia Guglielmo Marconi.Selama eksperimen dengan gelombang elektromagnetik ia menggunakan tiang tenda kaku bersama yang dilakukan kawat memancar. Tenda tiang ini berarti dalam bahasa Italia l'antena. Penggunaan umum dari istilah ini dalam deskripsi percobaan Marconi menyebabkan popular nama "antena" untuk komponen bagian dari lokasi pemancar.Sebuah antena memancarkan atau menerima gelombang elektromagnetik.Antena adalah transducer untuk mengkonversigelombang elektromagnetik menjadi arus listrik frekuensi tinggi dan sebaliknya.Ukuran mekanik antena adalah pecahan dari panjang gelombang yang digunakan. Ada antenna dengan lebih dari seratus meter panjang menggunakan frekuensi dalam kisaran panjang gelombang, dan antenna dengan panjang beberapa milimeter untuk rentang microwave. Buku ini khusus menanganiantena yang digunakan dalam instalasi radar.

Daftar Isi :

Tujuan Pembelajaran:Tujuan pembelajaran berfungsi sebagai preview informasi yang Anda diharapkan untuk belajar dibab. Bab ini memberikan dasar untuk memahami antena radar tertentu.ataspenyelesaian bab ini, siswa akan dapat: Menjelaskan directivity antena dan karakteristik memperoleh kekuasaan; Menjelaskan tindakan fokus dari antena parabola dasar; Menggambarkan pola radiasi dasar dari reflektor parabola yang paling umum; Menjelaskan karakteristik dasar radiator tanduk; Menjelaskan konsep antena monopulse.

Fungsi AntenaAntena adalah salah satu bagian yang paling penting dari sistem radar .Ia melakukan hal berikutfungsi penting : Untuk mentransfer energi pemancar sinyal dalam ruang dengan distribusi yang dibutuhkandan efisiensi . Proses ini diterapkan dengan cara yang identik pada penerimaan . Untuk memastikan bahwa sinyal memiliki pola yang diperlukan dalam ruang . Umumnya ini haruscukup sempit di azimut untuk memberikan resolusi azimuth yang diperlukan dan Memiliki untuk menyediakan frekuensi yang diperlukan update posisi sasaran . Dalam kasusmekanis dipindai antena ini sama dengan tingkat revolusi . Sebuah revolusi tingkat tinggi dapat menjadi masalah mekanis yang signifikan mengingat bahwa antena radar tertentupita frekuensi dapat memiliki reflektor dengan dimensi besar dan beratbeberapa ton . Untuk mengukur arah petunjuk dengan tingkat akurasi yang tinggi .Struktur antena harus mempertahankan karakteristik operasi dalam semua kondisi lingkungan.Radom yang umumnya digunakan di mana kondisi lingkungan yang relatif parah.Kinerja dasar radar dapat terbukti sebanding dengan produk dari antena atau aperture dan daya yang ditransmisikan. Investasi dalam antenna karena itu membawa akibat langsung dalam hal kinerja sistem .Dengan mempertimbangkan fungsi dan efisiensi yang diperlukan dari antena radar , dua pengaturan umumnya diterapkan : Hidangan antena parabola dan Antena array.

Karakteristik antenaAntenna GainIndependen penggunaan antena yang diberikan untuk transmisi atau menerima , karakteristik penting dari antena ini adalah gain antena. Beberapa sumber antena memancarkan energi secara merata ke segala arah . Radiasi dari jenis ini adalah dikenal sebagai radiasi isotropik . Kita semua tahu Matahari memancarkan energi ke segala arah .ienergi terpancar dari matahari diukur pada jarak tetap dan dari sudut manapun akan kurang lebih sama . Asumsikan bahwa alat ukur dipindahkan sekitar Matahari dan berhenti di titik-titik yang ditunjukkan pada gambar untuk membuat pengukuran jumlahradiasi. Pada setiap titik di sekitar lingkaran , jarak dari alat pengukur dengan Matahari adalahsama . Radiasi diukur juga akan sama . Oleh karena itu Matahari dianggap sebagai isotropic radiator .Semua antena lainnya memiliki keuntungan berlawanan radiator isotropik . Beberapa antena sangat directional , yaitu , lebih banyak energi yang disebarkan dalam arah tertentu dibandingkan dengan yang lain . Rasio antara jumlah energi yang disebarkan di petunjuk ini dibandingkan dengan energi yang akan disebarkan jika antena tidak directional dikenal sebagai gain . Ketika antena pemancar dengan gain tertentu digunakan sebagai antena penerima , juga akan memiliki gain sama untuk menerima .

Pola antenaKebanyakan radiator memancarkan ( memancarkan ) radiasi kuat satu arah daripada yang lain . Sebuah radiator seperti ini disebut sebagai anisotropic . Namun, metode standar memungkinkan posisi sekitar sumber yang akan ditandai, sehingga satu pola radiasi dapat dengan mudah dibandingkan dengan yang lain .Energi terpancar dari antena membentuk lapangan memiliki pola radiasi tertentu .radiasi A Pola adalah cara merencanakan energi terpancar dari antena . Energi ini diukur pada berbagai sudut pada jarak konstan dari antena .Bentuk pola ini tergantung pada jenis antena yang digunakan .Untuk merencanakan pola ini , dua jenis grafik , grafik persegi panjang dan koordinat polar digunakan . Kutub - terkoordinasi grafik telah terbukti menjadi penggunaan besar dalam mempelajari pola radiasi .dalamgrafik dengan koordinat polar , titik-titik ditemukan berdasarkan proyeksi sepanjang poros berputar ( radius) terhadap persimpangan dengan salah satu dari beberapa konsentris , lingkaran sama -spasi . Kutub koordinat grafik radiasi diukur ditunjukkan pada Gambar 3 .

Sinar utama ( atau lobus utama ) adalah wilayah sekitar arah maksimumradiasi (biasanya daerah yang berada dalam 3 dB dari puncak balok utama ) . Balok utama pada Gambar 3 adalah utara. Para sidelobes adalah balok kecil yang jauh dari sorotan utama .inisidelobes biasanya radiasi dalam arah yang tidak diinginkan yang tidak pernah bisa sepenuhnyadieliminasi . Tingkat sidelobe merupakan parameter penting yang digunakan untuk mengkarakterisasipola radiasi . Satu sidelobe disebut backlobe . Ini adalah bagian dari pola radiasi yang diarahkanmenentang arah sorotan utama .Grafik pada Gambar 4 menunjukkan rectangular coordinated grafik untuk sumber yang sama .

Dalam grafik persegi panjang koordinat , titik-titik ditemukan oleh proyeksi dari sepasang stasioner , tegak lurus sumbu . Sumbu horizontal pada rectangular coordinate grafik sesuai dengan lingkaran di kutub - koordinat grafik . Sumbu vertikal pada grafik persegi panjang - koordinat sesuai dengan sumbu rotasi ( radius ) pada grafik dengan koordinat polar .Skala pengukuran dalam grafik dapat memilikilinear serta langkah-langkah logaritmik . Dari pola antena diplot anda dapat mengukurbeberapa karakteristik penting dari antena : Rasio front- to-back , rasio keuntungan kekuasaan antara depan dan belakang dariantena directional ( pada Gambar 4 nilai dari sidelobe di 180 derajat : 34 Decibel ) Rasio lobus samping , nilai maksimum sidelobes jauh dari sorotan utama . (dalamGambar 4 nilai dari sidelobe di mis. +6 Derajat : 20 Decibel )Untuk analisis pola antena penyederhanaan dan istilah berikut digunakan :Beam WidthThe sudut berbagai pola antena di mana pada setidaknya setengah dari daya maksimum masih dipancarkan adalah digambarkan sebagai " beam with " . Berbatasan poin ini oleh karena lobus adalah titik di mana lapangan Kekuatan telah jatuh di ruang sekitar 3 dB tentang kekuatan medan maksimum . Sudut ini kemudian digambarkan sebagai lebar balok atau sudut aperture atau setengah daya ( -3 dB ) sudut - dengan notasi ( juga ) . itubeamwidth adalah persis sudut antara 2 black tingkat daya ditandai pada Gambar 5 . Sudut dapat ditentukan pada bidang horizontal ( dengan notasi AZ ) serta dalam bidang vertikal ( dengan notasi EL ) .

ApertureRadiator isotropik menyebarkan semua energi pada permukaan bola . Kekuasaan telah didefinisikankepadatan jarak tertentu .Sebuah antena direktif berkonsentrasi energi di daerah yang lebih kecil.Kepadatan daya tinggi dibandingkan dengan radiator isotropik .Kepadatan dapat dinyatakan sebagai daya per satuan luas juga.Daya yang diterima dapat dibandingkan dengan permukaan terkait. Daerah ini disebut diafragma .Aperture efektif dari Ae antena permukaan disampaikan kepada dipancarkan atau diterima Oleh karena itu sinyal . Ini adalah parameter kunci , yang mengatur kinerja antena . Gain antena berhubungan dengan luas efektif oleh hubungan berikut :

Efisiensi aperture tergantung pada distribusi pencahayaan di aperture .jika linier maka Ka = 1 . Ini efisiensi tinggi diimbangi dengan tingkat yang relatif tinggi sidelobes diperoleh dengan pencahayaan linier . Oleh karena itu, antena dengan tingkat yang lebih praktis sidelobes memiliki efisiensi aperture antena kurang dari satu ( Ae< A ) .Lobes Mayor dan MinorPola yang ditunjukkan dalam angka atas memiliki radiasi terkonsentrasi di beberapa lobus.Intensitas radiasi dalam satu lobus yang jauh lebih kuat daripada yang lain . Lobus terkuat adalah lobus utama, yang lain ( minor ) lobus samping. Karena pola radiasi yang kompleks terkait dengan array sering berisi beberapa lobus dari berbagai intensitas , Anda harus belajar untuk menggunakan istilah yang tepat . Secara umum , lobus utama adalah mereka yang terbesar jumlah radiasi terjadi . Lobus samping atau kecil adalah mereka yang intensitas radiasi setidaknya .Rasio front-to -backRasio front-to -back adalah rasio keuntungan kekuasaan antara depan dan belakang dari arah antena . Dalam kebanyakan kasus ada lobus kembali khas dalam diagram pola antena .Kadang-kadang Anda akan tidak menemukan lobus persis berlawanan dengan sorotan utama . Dalam hal ini, rasio front- to-back mengacu pada lobus samping terbesar di wilayah 10 30 derajat sekitar berlawanan arah dari balok utama . Sebuah rasio front- to-back tinggi diinginkan karena ini berarti bahwa jumlah minimum energi yang dipancarkan ke arah yang tidak diinginkan .

PolarisasiBidang radiasi antena terdiri dari jalur listrik dan gaya magnet . Garis-garis memaksa selalu di sudut kanan satu sama lain. Medan listrik menentukan arah polarisasi gelombang . Ketika satu antena - wire digunakan untuk mengekstrak energi dari gelombang radio yang lewat , maksimum penjemputan akan terjadi ketika antena berorientasi pada arah yang sama dengan medan listrik .Osilasi dari medan listrik dapat diarahkan dalam satu arah ( polarisasi linear ) , atau osilasi arah medan listrik dapat memutar sebagai gelombang perjalanan ( polarisasi melingkar atau elips ) .

Polarisasi linearVertikal dan horizontal dipasang antena penerima dirancang untuk menerima secara vertikal dan horizontal gelombang terpolarisasi , masing-masing. Oleh karena itu , perubahan menyebabkan perubahan polarisasi di tingkat sinyal yang diterima karena ketidakmampuan antena untuk menerima perubahan polarisasi .Dua pesawat polarisasi digunakan terutama : Dalam gelombang terpolarisasi vertikal , garis-garis gaya listrik terletak pada arah vertikal . Dalam gelombang terpolarisasi horizontal , garis gaya listrik terletak pada arah horisontal .

Polarisasi liniernya jelas dapat mengambil semua pesawat tapi selain bidang horisontal dan bidang vertikal hanya posisi.Ketika satu antena - wire digunakan untuk mengekstrak energi dari gelombang radio yang lewat , maksimum penjemputan akan terjadi ketika antena berorientasi pada arah yang sama dengan medan listrik . Jadi antena vertikal digunakan untuk penerimaan efisien gelombang polarisasi vertikal , dan antena horisontal digunakan untuk penerimaan gelombang terpolarisasi horizontal .Polarisasi MelingkarPolarisasi melingkar memiliki garis gaya listrik berputar melalui 360 derajat dengan setiap siklus rf energi. Polarisasi melingkar timbul oleh dua fase 90 menggeser sinyal pendapatan dan juga dengan pesawat terpolarisasi antena bergerak 90 secara bersamaan. Medan listrik terpilih sebagai bidang referensi sejak intensitas gelombang biasanya diukur dalam hal listrik intensitas medan ( volt , milivolt , atau microvolts per meter ). Dalam beberapa kasus orientasi medan listrik tidak tetap konstan .Sebaliknya , lapangan berputar sebagai gelombang perjalanan melalui ruang . Dalam kondisi seperti ini komponen horisontal dan vertikal dari lapangan ada dan gelombang dikatakan memiliki elips polarisasi .Polarisasi melingkar dapat tangan kanan atau tangan kiri . Gelombang sirkuler terpolarisasi tercermin dari tetes hujan bola dalam arti berlawanan transmisi .Pada penerimaan, antena menolak gelombang arti berlawanan polarisasi melingkar sehingga meminimalkan deteksi hujan. Refleksi dari target akan memiliki komponen yang signifikan dalam pengertian polarisasi asli karena tidak seperti hujan , pesawat tidak bulat. Oleh karena itu sinyal target ditingkatkan relatif terhadap hujan.Untuk penyerapan maksimum energi dari medan elektromagnetik, antena penerima harus berada pada bidang yang sama polarisasi. Jika antena terpolarisasi salah digunakan, maka kerugian yang cukup besar muncul, dalam praktek antara 20 dan 30 dB.Pada penampilan kuat cuaca kekacauan pengendali lalu lintas udara lebih memilih untuk beralih pada polarisasi melingkar. Dalam hal ini efek bersembunyi dari target oleh cuaca kekacauan akanmenurun.

Antena - setengah gelombangSebuah antena setengah gelombang ( disebut sebagai dipol , Hertz , atau doublet ) terdiri dari dua panjang batang kawat , atau tabung , masing-masing 1/4 panjang gelombang panjang pada frekuensi tertentu . Ini adalah unit dasar dari yang banyak antena kompleks dibangun . Untuk dipol , saat ini maksimum di pusat dan minimum di ujungnya. Tegangan minimum di pusat dan maksimum pada ujungnya.

Energy juga dapat diumpankan ke antena setengah gelombang dengan membagi antena di pusatnya dan menghubungkan saluran transmisi dari tingkat keluaran pemancar akhir untuk dua pusat ujung yang dibelah dua antena . Karena antena sekarang sedang makan di pusat ( titiktegangan rendah dan arus tinggi ) , jenis pakan dikenal sebagai pusat - feed atau metode saat -feed . Titik pakan penting dalam menentukan jenis saluran transmisi yang akan digunakan .Gelombang berdiri arus dan tegangan sama muncul seperti ketika paralel berosilasi sirkuit . Namun, sebaliknya isotropik yang radiator dengan gain 1 tepat, antena setengah gelombang sudah memiliki keuntungan sekitar 1,5 sedangkan radiasi maksimum dating dari itu dalam arah tegak lurus terhadap sumbu antena .Setengah gelombang dipol juga muncul dari berosilasi sederhana sirkuit .Kami hanya membayangkan bahwa pelat kondensor dari berosilasi sirkuit terpisah membungkuk sedikit. Kapasitas berkurang sekarang, tapi kondensor tetap menjadi kondensor dengan itu .Ketika mendapatkan pelat kondensor terpisah jauh garis kekuatan medan listrik harus mencakup lebih besar dan lebih besar cara . Bentuk kondensor tidak dapat dikenali lagi .Garis-garis gaya medan listrik pergi ke gratis ruang. Sebuah dipole separuh-gelombang telah muncul yang sekarang sedang makan di pusat.

Antena ParabolaAntena Parabola adalah bentuk yang paling sering digunakan dalam rekayasa radar jenis antena terpasang . Gambar 11 menggambarkan antena parabola . Sebuah hidangan yang antena terdiri dari satu reflektor parabola dan melingkar sumber titik terletak di titik fokus reflektor ini . Titik ini sumber disebut " pakan primer" atau "feed " . Melingkar parabola ( paraboloid ) reflektor adalah terbuat dari logam , biasanya bingkai ditutupi oleh logam bertautan di bagian dalam . Lebar slot logam jala harus kurang dari / 10 . Logam ini meliputi membentuk reflektor bertindak sebagai cermin untuk energi radar .

Menurut hukum optik dan geometri analitis , untuk jenis reflektor semua sinar dipantulkan akan parallel dengan sumbu dari paraboloid yang memberi kita idealnya satu tunggal sinar paralel tercermin dengan sumbu utama dengan tidak ada sidelobes . Bidang ini daun ini tanduk pakan dengan bola depan gelombang . Karena setiap bagian dari gelombang depan mencapai permukaan mencerminkan , itu bergeser 180 derajat dalam fase dan dikirim keluar pada sudut yang menyebabkan semua bagian dari lapangan untuk perjalanan di jalur paralel .Ini adalah antena radar ideal dan menghasilkan pensil balok . Jika reflektor memiliki bentuk elips , maka akan menghasilkan sinar fan . Radar Surveillance menggunakan dua lekukan yang berbeda di bidang horisontal dan vertical untuk mencapai balok pensil yang diperlukan dalam azimut dan cosecan balok fan kuadrat klasik di ketinggian .Kasus yang ideal ditunjukkan pada Gambar 11 angka tidak terjadi dalam praktek . Pola antenna parabola memiliki bentuk kerucut karena penyimpangan dalam produksi .utama lobus mungkin bervariasi lebar sudut dari satu atau dua derajat di beberapa set radar untuk 15 sampai 20 gelar dalam radar lainnya .

Pola radiasi dari antena parabola berisi lobus utama , yang diarahkan di sepanjang sumbu propagasi , dan beberapa lobus kecil kecil . Balok sangat sempit yang mungkin dengan jenis reflektor seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3 dan 4 dalam bab sebelumnya .Keuntungan G dari antena dengan reflektor parabola dapat ditentukan sebagai berikut :

Ini adalah formula perkiraan tetapi memberikan indikasi yang baik untuk sebagian besar tujuan sambil mengingatkan bahwa gain akan diubah oleh fungsi penerangan. Fan- Beam Antena Sebuah antena fan -beam adalah antena directional menghasilkan balok utama memiliki beamwidth sempit dalam satu dimensi dan beamwidth yang lebih luas di lain dimensi . Pola ini dapat diperoleh dengan menerangi bagian asimetris dari paraboloid , mis oleh paraboloid reflektor terpotong . Karena reflektor sempit dalam bidang vertikal dan luas dalam horizontal , menghasilkan sinar yang luas di vertical pesawat dan sempit di horizontal.

Jenis sistem antena umumnya digunakan dalam heightfinding peralatan (jika reflektor yang diputar 90 derajat ) . Karena reflektor sempit pada bidang horisontal dan lebar di vertikal , menghasilkan sinar yang luas di horizontal pesawat dan sempit di vertikal. Dalam bentuk, berkas heightfinding radar pola balok fan horisontal seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 14 . Hornfeed ini tidak dipasang di tengah-tengah antena tetapi lebih ke samping yang seperti sebagai satelit komersial penerima hidangan antena . Jenis makanan ini dikenal sebagai antena offset .

Offset AntenaSatu masalah yang terkait dengan feedhorns adalah bayangandiperkenalkan oleh feedhorn jika berada dalam jalur balok. Itu bayangan adalah tempat mati langsung di depan feedhorn. Biasanya tanduk pakan merupakan halangan untuk sinar datang dari reflektor pada antena parabola. Untuk mengatasi masalah ini feedhorn dapat diimbangi dari pusat. Dalam feed offset, pakan berada di luar jalur gelombang sehingga tidak ada kerusakan pola karena aperture blocking. Itu tanduk wajah atas relatif terhadap sumbu dari parabola dan bagian bawah parabola dihapus. Efek bersih adalah bahwa parabola adalah dangkal dengan panjang fokus yang lebih besar. Tanduk pakan Oleh karena itu terletak jauh dari reflektor dan membutuhkan directivity yang lebih besar untuk menghindari tumpahan energi. desain ini karena itu memerlukan tanduk lebih besar dan umumnya lebih sulit dan mahal untuk membangun.

Antena dengan Pola Squared cosecanAntena dengan cosecant Pola kuadrat istimewa dirancang untuk udara - surveilansset radar . Izin ini merupakan distribusi diadaptasi dari radiasi dalam balok dan menyebabkan ruang yang lebih ideal pemindaian .Pola kuadrat cosecant adalah sarana untuk mencapai lebih kekuatan sinyal seragam pada masukan dari penerima sebagai target bergerak dengan ketinggian konstan dalam balok .

Ada beberapa variasi kemungkinan , untuk mendapatkan sebuah cosecant Pola kuadrat dalam praktek: Deformasi reflektor parabola Balok ditumpuk oleh lebih tanduk makan reflektor parabolaDalam prakteknya pola kuadrat cosecan dapat dicapai oleh deformasi parabola reflektor . Radiator adalah di titik fokus dari reflektor parabola dan menghasilkan relative tajam dibundel radiasi lobus sejak sinar meninggalkan paralel reflektor dalam kasus yang ideal .

Untuk mendapatkan pola kuadrat cosecan , bagian dari memancarkan energi harus muncul . A kemungkinan terdiri lentur lebih rendah dari puncak reflektor . Bagian dari sinar yang jatuh ke daerah kurang membungkuk ( di atas ) tercermin sekarang . Sebuah metode yang mungkin analog untuk ini satu , menekuk bagian bawah reflektor lebih intens .Lobus radiator lemah dengan margin terlalu sehingga margin reflektor yang hit lemah sebagai pusat . Oleh fakta bahwa sinar muncul tidak memiliki kerapatan daya yang besar , jangkauan maksimum di ketinggian yang lebih tinggi dibatasi dengan itu .Inverse Pola Squared cosecanRadar Gerakan Permukaan dan Kapal Sistem Lalu Lintas menggunakan antena yang dirancang untuk memberikan cosecan terbalik kuadrat cakupan dan energi langsung istimewa menuju permukaan memberikan keuntungan konstan untuk target di permukaan .

Diagram menunjukkan cakupan antenna Pola radar kapal dengan terbalik cosecan kuadrat derai antena . Antena dirancang untuk memancarkan istimewa bawah 0 ( garis horizon ) untuk menyediakan konstan deteksi untuk target mendekat di permukaan air laut. Stacked Beam cosecan Squared Antena Pola squared cosecan dapat dicapai oleh dua atau lebih tanduk menyusui parabola reflektor .Setiap tanduk pakan sudah memancarkan terarah .jika salah satu mendistribusikan daya pancar merata pada unsur-unsur radiasi tunggal, maka pola antena mendekati cosecan sebuah pola kuadrat .

Pada penggunaan beberapa saluran menerima ketinggian Alokasi juga dapat dilakukan .sasaran dapat ditugaskan untuk balok dengan didefinisikan elevasi di sana. Pola kuadrat cosecan tidak terbatas pada reflektor parabola . Hal ini dapat terwujud juga dengan jenis lain dari antena . Pada array antena dengan antena Yagi - pola dicapai oleh interferensi dari gelombang langsung dengan ini di permukaan bumi tercermin kuota .

ProofIstilah " cosecan " terdengar sangat mirip fungsi segitiga matematika . Ini benar! Namun, apa istilah ini harus dilakukan dengan antena kita?Ketinggian H dan R kisaran menentukan elevasi sudut ...Kita ingat apa yang tertulis di sana pada sebelumnya halaman :" Pola kuadrat cosecan adalah sarana untuk mencapai suatu kekuatan sinyal seragam pada masukan dari penerima sebagai target bergerak dengan ketinggian konstan dalam balok . "Jika kita mengubah formula sesuai dengan jangkauan dan menggunakan hubungan trigonometri yang disebutkan di atas sudah muncul istilah " cosecan " - selanjutnya ...Apa masih ada tidak dengan " ... sinyal seragam kekuatan ... "Kita dapat memperoleh hubungan ini dari radar persamaan :Jika gema memiliki kekuatan sinyal seragam pada input dari penerima dari kisaran yang tergantung pada kuadrat dari gain antena pada kekuatan keempat linear .Kita dapat mempersingkat kekuatan deret hitung ...Kami mengganti rentang dengan rumus dengan atas " Cosecan " - rumus sekarang . Menurut definisi disebutkan di atas ketinggian juga harus konstan . Itu berarti , kita dapat mempersingkat ketinggian juga tanpa mengubah ketergantungan .Jadi kita mendapatkan matematika menggambarkan suatu antena dengan "pola kuadrat cosecan " !penulis :

Phased Array Antenna Prinsip OperasiSebuah antena array bertahap terdiri dari banyak memancar elemen masing-masing dengan shifter fase. Balok dibentuk oleh menggeser fase sinyal yang dipancarkan dari masing-masing memancar elemen, untuk memberikan interferensi konstruktif / destruktif sehingga untuk mengarahkan balok dalam arah yang diinginkan.

Dalam Gambar 20 (huruf), kedua elemen memancar diberi makan dengan fase yang sama. Sinyal diperkuat oleh interferensi konstruktif dalam arah utama. Sinar ketajaman ditingkatkan oleh interferensi destruktif.Dalam Gambar 20 (huruf kecil), sinyal yang dipancarkan oleh lebih rendah memancarkan elemen dengan pergeseran fasa 10 derajat sebelumnya dari elemen memancar atas. Karena ini arah utama dari jumlah-sinyal yang dipancarkan akan dipindahkan ke atas.(Catatan: elemen Memancarkan telah digunakan tanpa reflektor di gambar. Oleh karena lobus belakang diagram antena yang ditampilkan adalah sama besar seperti lobus utama.)

Balok utama selalu menunjuk ke arah peningkatan pergeseran fasa. Nah, jika sinyal akan terpancar disampaikan melalui fase shifter elektronik memberikan pergeseran fasa kontinyu sekarang, arah sinar akan disesuaikan elektronik. Namun, ini tidak dapat diperpanjang tanpa batas. Nilai tertinggi, yang dapat dicapai untuk Field of View (FOV) dari antena array, adalah 120 (60 kiri dan 60 kanan). Dengan teorema sinus yang diperlukan bergerak fase dapat dihitung.Konstruksi antena sembarang dapat digunakan sebagai sorotan di bidang antena. Untuk bertahap array antena adalah menentukan bahwa elemen peradiasi tunggal dikemudikan untuk dengan teratur fase bergerak dan arah utama dari balok karena itu berubah. Misalnya antenna Jerman radar pertahanan udara RRP-117 terdiri dari 1584 unsur memancar.

Linear ArrayAntena ini terdiri dari baris yang elemen-elemennya mengarahkan tentang shifter fase umum. Sejumlah vertikal tentang satu sama lain dipasang array linier membentuk antena datar.

Contoh yang diberikan: Presisi pendekatan radar PAR-80 (horizontal lendutan balok elektronik) Air-pertahanan radar RRP-117 (vertikal elektronik lendutan balok) Vertikal Aperture Besar (LVA) Antena (tetap arah sinar)Ini semacam antena bertahap-array yang umum digunakan, kalau sinar-defleksi diperlukan dalam satu pesawat hanya karena pergantian antena lengkap pula dilakukan.

Planar ArrayIni antena array sepenuhnya terdiri dari single memancar elemen dan masing-masing mendapat sebuah sendiri dikendalikan komputer fase shifter. Unsur-unsur yang memerintahkan dalam array matriks. Planar susunan semua elemen membentuk lengkap antena bertahap-array.

Keuntungan : Ray lendutan pada dua pesawat mungkin Kerugian: pengaturan rumit dan lebih dikontrol secara elektronik fase shifter dibutuhkan Contoh yang diberikan : AN - FPS - 85 dan Thomson Guru - AProsesor mengatur defleksi balok kebutuhan tinggi kekuatan pemrosesan . Shifter fase dikendalikan melalui seri bus - sistem sering. Tambahan sendiri dikendalikan attenuator satu per elemen memancar dapat membuat berbagai bentuk balok . Jika himpunan radar dipasang pada Platform bergerak , prosesor harus mengambil di account untuk lendutan balok menghitung pitch dan gulungan Platform juga.

Frekuensi Scanning ArrayFrekuensi pemindaian adalah kasus khusus dari array bertahap antena dimana kemudi balok utama terjadi oleh frekuensi scanning exciter . Sinar kemudi adalah fungsi frekuensi ditransmisikan . Jenis antenna disebut array scanning frekuensi . Pengaturan normal adalah untuk memberi makan elemen radiasi yang berbeda dari satu Waveguide dilipat . Frekuensi Array pemindaian adalah kasus khusus dari jenis makan serial array bertahap antena dan didasarkan pada sifat tertentu suatu gelombang propagasi dalam waveguides . Perbedaan fase antara dua elemen memancar adalah n 360 pada normal frekuensi.

Dengan mengubah frekuensi , perubahan s sudut antara sumbu balok utama dan yang normal pada antena array. Informasi tinggi dihasilkan dengan menggunakan filosofi berikut : Jika frekuensi ditransmisikan naik maka balok perjalanan menaiki wajah antena ; Jika frekuensi ditransmisikan jatuh maka balok perjalanan menuruni wajah antena .Seperti frekuensi bervariasi , sumbu balok akan berubah , dan scanning dapat dicapai dalam elevasi . Radar set dirancang sehingga melacak frekuensi karena mereka ditransmisikan dan kemudian mendeteksi dan mengubah frekuensi kembali menjadi data tampilan 3D .Perhatikan bahwa frekuensi pemindaian mengurangi nilai menggunakan perubahan frekuensi sebagai alat mencapai efek berharga lainnya ( manfaat kompresi pulsa ) .

Phase ShifterShifter fase beralih jalur memutar yang berbeda lebih cepat dari regulator . Pada gambar 4 fase bit switching shifter yang digunakan dalam unit radar ditampilkan . berbeda jalur memutar yang diaktifkan dengan cara sinyal . Hal ini dibuat Oleh karena itu 16 sudut fase yang berbeda antara 0 dan 337,5 dalam langkah dengan jarak 22,5 .Para inductivities ( kabel berliku-liku tipis seperti lowpass filter ) juga dapat diakui dalam switching tegangan persediaan untuk pin dioda sama sekali 24 .

Karena ini modul shifter fase bekerja baik untuk transmisi jalan dan cara penerimaan , bercabang antara dua jalur yang melekat dengan pin switch dioda pada tali keramik di pintu masuk dan keluar dari modul .Kata data yang sama harus digunakan untuk waktu penerimaan dan untuk saat transmisi .itumudah untuk memahami : Ini satu radiator , transmisi pergeseran fase terbaru , pertama kali menerima echo- sinyal. Shifter fase yang harus memiliki garis memutar terbesar untuk membentuk diagram dalam memutuskan arah. Garis memutar yang sama diperlukan untuk penjumlahan energi yang diterima dan video - pulsa .Rute shifter fase sinyal microwave yang dipasok ke setiap elemen memancar melalui kabel yang panjangnya bervariasi . kabel menunda gelombang , sehingga menggeser fase relatif output . itu ilustrasi menunjukkan tiga dasar keterlambatan masing-masing shifter fase dapat memperkenalkan . The switch cepat pin switch dioda . Sebuah komputer pusat menghitung keterlambatan fase yang tepat untuk masing-masing unsur memancar dan switch yang sesuai dalam kombinasi fase shifter jalur .

Monopulse AntenaDalam konsep ini adalah antenna dikombinasikan yang dibangun sebagai antena array dan yang mendapatkan khusus metode dalam menyusui : Satu antenna elemen tidak selalu bersama-sama diaktifkan dalam fase ! Untuk tujuan yang berbeda berbagai jumlah dan perbedaan dapat dibentuk dari menerima energi.

Dalam radar primer set menggunakan monopulse sebuah antena semua elemen antena dimasukkan dalam fase dan pola radiasi diringkas . Kelompok tertentu hanya diringkas dalam waktu penerimaan dan jumlah mereka atau perbedaan pakan saluran receive sendiri. Semua sinyal kemudian dibandingkan sebagai prosesor video fungsi dan perbedaan mereka digunakan untuk memperkirakan azimut target lebih tepat . Oleh karena itu dapat beroperasi pada tingkat yang lebih rendah dari hits per scan.Dalam radar sekunder set menggunakan antena monopulse kelompok pulsa ditransmisikan pada penjumlahan saluran dan pulsa tambahan di saluran perbedaan . Nah , antena monopulse adalah digunakan untuk sisi cuping penindasan di sana. Kedua contoh titik : Sebuah antena monopulse bukan model dasar antena sendiri. A monopulse antena dapat dibangun sebagai sekelompok antena berkala logaritmik , sebuah koleksi radiator dipole sederhana atau bidang patch antena .Monopulse KonsepMonopulse radar menemukan asal-usul mereka dalam pelacakan sistem . Sejak akhir 1970-an , prinsip monopulse telah diadaptasi sesuai dengan PSR dan RSK sistem dan dalam penggunaan operasional umum di seluruh dunia hari ini.

Sebuah target akan terlihat oleh radar dari saat itu memasuki beam antena utama atau dari saat itu diterangi oleh antena radar ditransmisikan balok . Radar pencari selalu membuat kesalahan dalam penentuan arah target karena membuat asumsi bahwa target terletak di arah sumbu balok utama antena . Kesalahan ini adalah urutan dari lebar berkas antena utama balok .Sebuah cara sederhana untuk menentukan posisi sudut dari target adalah untuk memindahkan antena masa lalu arah sasaran dan perhatikan arah penunjuk yang memberikan amplitudo gema maksimal.Sayangnya , posisi azimuth diperkirakan akan dipengaruhi oleh kesalahan thermal noise dan sasaran kesalahan fluktuasi ( kilau ) . Target kesalahan fluktuasi ini disebabkan oleh penampang perubahan target selama waktu - on- target antena yang memberikan distorsi amplop dari tercermin pulsa kereta .

Satu menerima gema cukup !Monopulse memberikan pengukuran azimut target yang jauh lebih baik daripada Penaksiran dari posisi sudut yang ditunjukkan pada Gambar 29 . Hal ini dapat beroperasi pada tingkat yang jauh lebih rendah untuk interogasi manfaat bagi orang lain di lingkungan. Monopulse sistem biasanya mengandung ditingkatkan pengolahan memberikan informasi kode sasaran kualitas yang lebih baik . Sebuah pulsa tunggal cukup untuk monopulse pengukuran bantalan (maka penggunaan istilah monopulse ) .Elemen-elemen dalam array linier antena dibagi menjadi dua bagian . Kedua antena terpisah array ditempatkan simetris di bidang focus di setiap sisi sumbu antena radar ( ini sering disebut sumbu boresight ) . Dalam transmisi ( Tx ) modus , kedua array antena akan diberi makan dalam fase dan pola radiasi diwakili oleh es area biru , yang disebut atau Sum - diagram , seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 30 sebagai grafik biru dan biru pola .

Dalam penerimaan ( Rx ) modus cara menerima tambahan adalah mungkin . Dari sinyal yang diterima dari kedua antena array terpisah , adalah mungkin untuk menghitung ( seperti ditransmisikan Sum - diagram ) dan Perbedaan Az , yang disebut Delta azimuth diagram . Pola antena diberikan oleh merah dan area hijau pada angka yang sama . kedua sinyal kemudian dibandingkan sebagai fungsi prosesor balasan dan perbedaan mereka digunakan untuk memperkirakan azimuth dari target lebih tepat .Sudut antara sumbu antenna ( sumbu boresight ) dan arah dari target juga dikenal sebagai OBA - nilai ( Off- Boresight Angle ) .Sudut elevasi juga diukur pada radar 3D sebagai koordinat ketiga.Nah , prosedur digunakan dua kali sekarang . Berikut antena berasal selain di bagian atas dan bagian bawah . Kedua Saluran perbedaan ( El ) disebut " Delta Elevation " sekarang .Antena monopulse dibagi menjadi empat kuadran sekarang :Sinyal berikut ini terbentuk dari sinyal yang diterima dari empat kuadran : Sum - sinyal [ ( I + II + III + IV ) ] Perbedaan - sinyal Az [ ( I + IV ) - ( II + III ) ] Perbedaan - sinyal El [ ( I + II ) - ( III + IV ) ] Auxiliary Sinyal harus juga untuk melengkapi gambar disebutkan , meskipun satu ini tidak terikat dengan monopulse antena . Saluran ini dengan kompensasi dari sisi lobus selalu praktis antena kecil sendiri dan memiliki diagram antena yang sangat luas dan juga berfungsi untuk pengintaian jamming aktif.

Semua sinyal ini memerlukan saluran penerima sendiri. Nah , set 3D - radar modern memiliki setidaknya empat paralel penerima - saluran .

Kerucut PindaiBeberapa radar pelacakan yang lebih tua menggunakan kerucutpemindaian prinsip .Anda dapat menghasilkan scan pola kerucut , sepertiditunjukkan pada gambar 1 , dengan menggunakan pakan berputardigerakkan oleh motor di perumahan di belakanghidangan . Sumbu dari lobus radar dibuat untukmenyapu kerucut dalam ruang , puncak inikerucut , tentu saja , pada pemancar radarantena atau reflektor .

Pada jarak tertentu dari antena , jalan sumbu lobus adalah lingkaran . Dalam berguna berbagai balok , tepi bagian dalam dari lobus selalu tumpang tindih sumbu scan. sekarang asumsikan bahwa kita menggunakan sinar conically dipindai untuk pelacakan sasaran. Jika target adalah pada sumbu pindai, kekuatan sinyal pantul tetap konstan ( atau perubahan secara bertahap sebagai kisaran perubahan ) . Tetapi jika target adalah sedikit dari sumbu , amplitudo sinyal pantul akan berubah pada tingkat scan . Sebagai contoh, jika target adalah di sebelah kiri sumbu pemindaian , seperti yang ditunjukkan pada Figur 31 sinyal yang dipantulkan akan menjadi kekuatan maksimum sebagai lobus menyapu bagian kiri kerucut , sinyal akan cepat menurun untuk minimum sebagai lobus menyapu melalui bagian kanan . Informasi tentang posisi sesaat dari balok , relatif terhadap memindai sumbu , dan pada kekuatan sinyal pantul diumpankan ke komputer . Seperti computer dalam sistem radar disebut sebagai sudut - tracking atau sudut - servo sirkuit ( juga sudut kesalahan detektor ) . Jika target bergerak dari sumbu pemindaian , komputer langsung menentukan arah dan jumlah gerakan antena yang dibutuhkan untuk melanjutkan pelacakan . computer output digunakan untuk mengontrol servomechanisms yang menggerakkan antena . Dengan cara ini , target adalah dilacak secara akurat dan otomatis .Umumnya digunakan scan pola kerucut termasuk Pindai berbentuk kerucut pada Menerima Saja ( disingkat COSRO ) di mana scan pola kerucut yang digunakan saat radar adalah dalam modus menerima saja.