TA的每日心情 | 开心 2021-4-28 13:36 |
---|
签到天数: 140 天 [LV.7]分神
|
什么是相控阵?3 A# }: f& j) g' f5 R
( p) A9 f) R G9 ^# w
相控阵,顾名思义,就是以相位控制波束的天线阵列。8 S9 y: b3 ~1 Q4 `. f
4 w% o/ A9 C6 Y; {3 z相位为什么能控制天线波束?
& b! i' G* S5 r, a, ]* R
# b6 a$ C4 U+ b5 Y5 Q首先得搞明白什么是波束。波束跟光束类似,是指雷达辐射出去的电磁波,在不同方向上有不同能量大小,就像手电筒照出去的光,符合你要求的那个强度范围内的都可以应用(照亮,找钥匙,找飞机同理)。
" d0 T- y1 x B5 f, |5 R& b& n1 H9 G. G
波束完全由天线形成,会有一个方向图来表示天线的波束分布。我们一般用半功率角表示我们需要的强度,就是能量密度下降到只有中心一半的那个角度,这里面叫波瓣。最大的那个叫主瓣,旁边的叫旁瓣。不要小看旁瓣,很多连续波雷达为导弹提供制导就采用旁瓣进入,比如大名鼎鼎的AIM-54和雄猫组合。
- T8 d- U: z# a0 e2 L* G
& c$ `0 g* }3 k+ Z" Q4 r# d最常见的定向天线就是你们说的大锅,锅中间指的方向就是主瓣方向,这种大锅叫抛物面天线,分前馈和后馈,后馈有一种就是我们喜闻乐见的卡塞格伦天线,倒置的卡塞格伦在Su27上一直用到今天,帅不帅。' N; {. C7 |9 D0 A+ U9 B% d* }. g
1 y H6 j6 G, M* R3 l3 F
通常摆动天线就可以改变波束指向,但这需要摆动天线,物理的摆动需要时间和精度。时间,很宝贵,搞不好就小命不保。而精度,很昂贵,精密步进的东西都贵的没道理,摆动机构也是。7 E, \- [: V4 }7 z6 \$ ~
# V! m* Y9 I7 Z3 l! {( \, a* \4 [所有机械搞不好或者不好搞的,都交给电来解决,碳基生物弱爆了,铁基更是,只有硅基万岁,在这里可能是砷化镓一类的更万岁一点。
# c6 E+ h1 r* d$ p2 F# x! \- C0 Y! o我们回到相位上面。
/ B/ r y) H, k! K, `
8 y, \0 H l3 L: t. l9 R相位指的是电磁波的某个参数,可以想象为某个特性,就像物以类聚人以群分加上人多力量大一样,同相位的波凑在一起会叠加,变强,但差一半相位的会抵消,颓废,甚至消失。这全凭大家从波源(源头)跑出来的距离,差整数个波长的相位一样,会增强,差半的或者差一点的都不行。, d4 M+ U/ @5 w$ S2 @
& n1 Y$ T# o" B( E1 {% Z+ e- o那么即使波源不动,改变他发出的初始相位,再跟别的波叠加,就可以在某些方向上增强波的能量,就好像出门时候都喝了点,凑在一起的一群人决定直奔网吧开黑,人流滚滚而去;在另一些地方抵消,就好像两个宅男凑一起都呆头呆脑没情绪,最后都回家宅着了一样。这就形成有指向的波束,基本就是相控阵的原理。+ x1 e; q% ?* [: \! ~5 u
9 z7 d) `1 Q. T7 C: Q% X. V1 P- W那你要搞好多波源出来,怎么搞是大问题。
& c9 G5 Y# T8 Z$ n2 E. P3 a
O6 C' ]! k' ]0 Y- W+ K一种方法是弄一个波源,用波导(空心大铁管子)捅到扁平的大铁盒子里,然后精确地在盒子一面开槽,每个槽视为一个小波源,那么你只要控制这些槽子就能控制波束,这叫无源相控阵天线,这个跟平板缝隙天线原理差别在于能不能控制槽子(缝隙)的初始相位,不能就得老老实实晃整个天线,点头摇头来改变波束指向,能的话你就是先进的相控阵,可以吹一波。
8 o8 ~, C0 q4 p: T) }7 C- L6 _+ j$ c* l# h R7 G& j
顺带说一句,这些小缝隙很难开出来,要分布很精确,尺寸很精确,不是高技术但是高工艺,我们到上世纪末都搞不定,所以你们说的PD雷达一直很难,很难,搞定他以后无源相控阵反而很简单。& T% r4 K* M" [9 W6 c
0 ^: C0 a* p( y. x当然还有另一种方法,不开槽子了,要波源是不是,直接弄很多个波源上去,叫做T/R组件(收发组件),这些通电就能用,动一动电就能变的小馈源完爆铁基的破盒子,就是很贵,当然生产多了也不那么贵了,特别是5G的基站据说要大量用这种相控天线的时候。真的,硅基有时候就是很万岁的。# k1 g- J, E3 y" H& C
8 L" T$ q( Y; M& F+ g! d
这些组件是全固态的,用了砷化镓一类材料的比较厉害,用了碳化硅一类的就比较一般,但实际就跟家里CPU似的,里面全是PN结,其实挺难坏的。但是硅基一直很热,电脑超频时候都很热好不好,这么多硅基凑一起更热,搞得很容易烧掉,要制冷,要开空调。开水冷空调的目前是主流,有用专门冷却液的,跟汽车似的,也有用燃油的,F-35用燃油,搞得不敢把油烧完就得落地,不然雷达烧了王师要大大的花钱。当然我们给枭龙弄了个风冷的,开风扇,这个我一直觉得比较扯,你家夏天能靠风扇熬过去吗?除非你真缺那俩钱,跟巴基斯坦似的。" `1 _+ U h- Y/ u" F
" w2 `. V7 R1 p" T
当然还有一些超纲的内容。某个叫慧更斯的人指出,空间里有电磁波的地方都可以视为波源,大家先进带动后进,一起震动,一起发展下线,于是简单的波源辐射变成了大合唱,衍生出波前、菲涅尔区一系列必须微积分求解的混乱复杂的东西,这些看起来一点用没有,但是对计算某个点的场强矢量、进而求解反射波的一堆参数,进而搞定波束触地、最小余隙一类的东西大大有用,这些交给专业人员,我也说不明白。5 L: I3 r- A" V9 O9 R9 e
|
评分
-
查看全部评分
|