TA的每日心情 | 开心
2025-1-27 21:44 |
|---|
签到天数: 141 天 [LV.7]分神
|
什么是相控阵？* o' z3 N8 S" Q* \( j7 P
8 @7 }; T' V; @6 A5 L& r- F3 }' ]# W! x相控阵，顾名思义，就是以相位控制波束的天线阵列。
1 D; a8 T$ U4 U1 Z* @' z
~& F+ k7 \( c3 S: H" h) w相位为什么能控制天线波束？" h9 T# J7 @7 u- }- Q) s
1 M g p6 b" E8 R8 P
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）。
, p4 ^) B0 q: p7 r1 ?: N- ?* h, _& l% {: D( L
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。- m1 e6 X% Q& t8 W( n2 S& n8 F2 v
4 o% B+ @: T0 b7 v' y
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。& l( R, {+ |- a- c$ h& }
5 j+ S# E3 G# H8 s( N- C* [. x# s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。
% `5 x1 B& e& S% u6 [9 Y$ U8 A0 W& @/ Q. o9 H
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。( Q4 F4 v% X6 [2 g& P0 Y. j
我们回到相位上面。
3 ^# C" h7 E. d7 V! X& R7 }2 G% A- I$ M, q U3 I. T4 K/ w
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。' }; p5 I/ @3 c* L1 U4 @7 w
" M/ G; F4 m6 j; B4 q2 U) N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。% s" V; f- v& m+ M! a8 W* o
+ Y) L# Q" O1 a I1 U' ]) f$ N那你要搞好多波源出来，怎么搞是大问题。
& p/ f! V2 U' s! [1 ^: l$ @$ i1 B# s/ W# D8 p6 M$ u8 G9 }' T
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 j! u7 ~4 p# J$ }, X& k
?4 I$ [5 H8 M. \9 w, O t
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。& e( {. V; ]2 @9 k9 C1 M
+ A, x# o1 d2 L1 c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。6 A; i. \7 M3 `; W' N+ | v
; y' s! K/ C7 c$ j+ }. ~) i8 S
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。5 e# i. K. c+ M& P
9 ?9 t E* V& C$ A( {7 j( w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。7 v$ w' ]; ^* R" A4 G
|
评分
-
查看全部评分
|
雷达卡
楼主
收藏
分享
淘帖
支持
反对
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
抢沙发
千斤顶
显身卡
发表于 2019-12-11 21:21:03
俺还没看