단계별 어레이

안테나 이론에서 단계별 배열은 일반적으로 전자적으로 스캔된 배열, 안테나를 ^{[1][2][3][4][5][6][7][8][9][10]}이동하지 않고 전자적으로 다른 방향을 가리키도록 조종할 수 있는 전파 빔을 생성하는 컴퓨터로 제어되는 안테나 배열입니다.

심플 어레이 안테나에서는 송신기로부터의 무선주파 전류를 적절한 위상관계로 복수의 개별 안테나 소자에 공급하여 다른 소자로부터의 전파가 결합되어 빔을 형성하고, 원하는 방향으로 방사되는 전력을 증가시켜 바람직하지 않은 방향으로 방사하는 것을 억제한다.위상배열에서는 송신기로부터의 전력이 컴퓨터 시스템에 의해 제어되는 위상 시프터라고 불리는 장치를 통해 방사 소자에 공급되며, 위상 또는 신호 지연을 전자적으로 변경할 수 있으며, 따라서 전파 빔을 다른 방향으로 조종할 수 있습니다.좁은 빔폭에 필요한 높은 게인을 실현하기 위해서는 안테나 어레이의 크기가 많은 파장을 확장해야 하므로 동작 파장이 편리한 UHF 및 마이크로파 대역에서 단계별 어레이는 주로 무선 스펙트럼의 고주파 끝에서 실용적입니다.

단계적 배열은 원래 비행기와 미사일을 탐지하기 위해 하늘을 가로지르는 전파 빔을 빠르게 조종하기 위해 군사 레이더 시스템에 사용하기 위해 고안되었습니다.이러한 시스템은 현재 널리 사용되고 있으며, 휴대폰용 5G MIMO와 같은 민간 애플리케이션으로 확산되었습니다.단계적 배열 원리는 음향에도 사용되며, 음향 변환기의 단계적 배열은 의료용 초음파 영상 스캐너(단계적 배열 초음파), 석유 및 가스 탐사(반사 지진학) 및 군사 음파 시스템에 사용됩니다.

"단계형 어레이"라는 용어는 공급 전력의 위상이 고정되고 안테나 어레이의 방사선 패턴이 고정된 ^[8][11]비조향 어레이 안테나에 대해서도 덜 사용됩니다.예를 들어 특정 방사선 패턴을 생성하기 위해 공급되는 복수의 돛대 방사기로 구성된 AM 방송 라디오 안테나를 "단계 배열"이라고도 한다.

종류들

단계별 어레이는 여러 가지 형태를 취합니다.단, 가장 일반적인 것은 패시브 전자 스캔 어레이(PESA), 액티브 전자 스캔 어레이(AESA), 하이브리드 빔 형성 단계별 어레이 및 디지털 빔 형성(^[12]DBF) 어레이입니다.

패시브 페이즈드 어레이 또는 패시브 전자스캔 어레이(PESA)는 상단의 첫 번째 애니메이션에 나타나듯이 안테나 요소가 단일 송신기 및/또는 수신기에 접속되는 페이즈드 어레이이다.PESA는 가장 일반적인 단계별 배열 유형입니다.일반적으로 PESA는 어레이 전체에1개의 리시버/엑시터를 사용합니다.

액티브 페이즈드 어레이 또는 액티브 일렉트로닉 스캔 어레이(AESA)는 각 안테나 엘리먼트가 전자적으로 안테나 빔을 조종하기 위해 필요한 위상 시프트를 생성하는 아날로그 송수신기(T/R) 모듈을^[13] 갖는 페이즈드 어레이입니다.액티브 어레이는 군사 어플리케이션에서 사용되는 보다 진보된 2세대 단계적 어레이 기술입니다.PESA와는 달리 여러 개의 전파 빔을 다른 방향으로 동시에 방사할 수 있습니다.단, 동시빔의 수는 빔포머의 전자포장이라는 실용적인 이유에 의해 AESA의 경우 약 3개의 동시빔으로 제한된다.각 빔 포머는 리시버/여시터를 접속한다.

하이브리드 빔 형성 페이즈드 어레이는 AESA와 디지털 빔 형성 페이즈드 어레이의 조합으로 생각할 수 있다.액티브한 단계별 어레이인 서브어레이를 사용합니다(예를 들어 서브어레이는 64, 128 또는 256개의 요소를 포함할 수 있으며 요소의 수는 시스템 요건에 따라 달라집니다).서브어레이가 조합되어 완전한 배열을 형성합니다.각 서브 어레이에는, 독자적인 디지털 수신기/엑시터가 있습니다.이 방법을 사용하면 동시 보 클러스터를 만들 수 있습니다.

디지털빔포밍(DBF) 페이즈드어레이는 어레이 내의 각 요소에 디지털리시버/엑시터를 가진다.각 요소의 신호는 수신기/exciter에 의해 디지털화됩니다.즉, 안테나 빔은 Field Programmable Gate Array(FPGA) 또는 어레이 컴퓨터에서 디지털 방식으로 형성될 수 있습니다.이 방법을 사용하면 여러 안테나 빔을 동시에 형성할 수 있습니다.

컨포멀^[14] 안테나는 각 안테나가 평면에 배치되는 것이 아니라 곡면에 배치되는 단계별 배열이다.위상 시프터는 표면에서 안테나 요소의 다양한 위치로 인해 파형의 다양한 경로 길이를 보상하여 어레이가 평면파를 방사할 수 있도록 합니다.컨포멀 안테나는 항공기와 비산물에 사용되며, 항공기의 곡면에 안테나를 통합하여 공기역학적 항력을 감소시킨다.

역사

단계적 배열 전송은 1905년 노벨상 수상자인 칼 페르디난드 브라운이 전파의 ^[15][16]한 방향 전달을 강화한 것을 증명한 것이 최초였다.제2차 세계대전 중 노벨상 수상자인 루이스 알바레즈는 항공기 착륙을 돕는 시스템인 "지상통제 접근"을 위해 빠르게 조종 가능한 레이더 시스템의 단계적 배열 전송을 사용했다.동시에, 독일의 GEMA는 맘무트 ^[17]1을 만들었다.이후 케임브리지 대학 행성간 섬광 어레이에서 여러 개의 대규모 단계별 배열이 개발된 후 안토니 휴이쉬와 마틴 라일의 노벨 물리학상 수상으로 이어지는 전파 천문학에 적용되었다.이 설계는 레이더에도 사용되며 간섭계 무선 안테나에 일반화되어 있습니다.

2004년 Caltech의 연구진은 8개 요소를 ^[18]갖춘 24GHz의 실리콘 기반 페이즈드 어레이 리시버를 최초로 시연했습니다.그^[19] 후 Caltech 팀이 2005년에 CMOS 24GHz 페이즈드 어레이 송신기를 시연하고 2006년에^[20][21] 안테나를 내장한 완전 통합형 77GHz 페이즈드 어레이 트랜시버를 시연했습니다.2007년 DARPA 연구진은 단일 실리콘 칩에 필요한 모든 회로와 집적되어 30~^[22]50GHz로 작동하는 16소자 페이즈드 어레이 레이더 안테나를 발표했습니다.

개별 안테나에 의해 방사되는 신호의 상대적 진폭(및 건설적 및 파괴적 간섭 효과)에 따라 어레이의 효과적인 방사선 패턴이 결정됩니다.단계별 배열은 고정된 방사선 패턴을 가리키거나 방위각 또는 고도에서 빠르게 스캔하는 데 사용할 수 있습니다.방위각과 고도에서의 동시 전기 스캐닝은 1957년 캘리포니아 ^[23]휴즈 항공사의 위상 배열 안테나에서 처음 시연되었습니다.

적용들

브로드캐스트

방송공학에서 '단계적 배열'이라는 용어는 통상적인 의미와는 다른 의미를 가진다.일반적인 배열 안테나는 전방향 패턴을 방사하는 단일 돛대와는 대조적으로 방향성 방사 패턴을 방사하도록 설계된 다중 돛대 방사기의 배열을 의미한다.브로드캐스트 페이즈드 어레이는 고정된 방사선 패턴을 가지고 있으며 다른 페이즈드 어레이와 마찬가지로 동작 중에 '조종'되지 않습니다.

단계별 배열은 많은 AM 방송 라디오 방송국에 의해 사용되며, 다른 지역에 대한 간섭을 최소화하면서 신호 강도를 높이고 이에 따라 면허 도시에서 커버리지를 강화합니다.AM 방송국은 중파 주파수에서 주간과 야간 전리층 전파의 차이로 인해 일출과 일몰에 개별 안테나 소자(마스트 라디에이터)에 공급되는 위상 및 전력 수준을 매일 전환하여 주간(지상파)과 야간(하늘파) 방사선 패턴을 바꾸는 것이 일반적이다.단파 방송의 경우 많은 방송국이 수평 쌍극자 배열을 사용합니다.공통 배열은 4×4 배열에 16개의 쌍극자를 사용합니다.보통 이것은 와이어 그리드 리플렉터 앞에 있습니다.위상 전환은 종종 방위각에서 빔 스티어링을 허용하고 때로는 상승하도록 전환할 수 있습니다.

레이더

단계적 배열은 탄도 미사일의 레이더 추적을 위해 발명되었고, 그것의 빠른 추적 능력 때문에 단계적 배열 레이더는 군사 용도로 널리 사용됩니다.예를 들어 빔을 조종할 수 있는 속도 때문에 단계적 배열 레이더는 군함이 표면 탐지 및 추적(선박 검색), 공기 탐지 및 추적(항공기와 미사일 검색) 및 비산물 업링크 기능을 위해 하나의 레이더 시스템을 사용할 수 있도록 한다.이러한 시스템을 사용하기 전에, 비행 중인 각 지대공 미사일은 전용 사격 통제 레이더를 필요로 했는데, 이는 레이더 유도 무기가 소수의 목표물만 동시에 교전할 수 있다는 것을 의미했다.단계적 배열 시스템은 미사일의 비행 중간 단계에서 미사일을 제어하기 위해 사용될 수 있다.비행의 말단 부분 동안 연속파 화재 통제 책임자가 표적에 대한 최종 지침을 제공합니다.안테나 패턴은 전자적으로 조종되기 때문에, 단계별 배열 시스템은 레이더 빔을 충분히 빠르게 유도하여 여러 목표물에 동시에 사격 제어 품질 트랙을 유지하면서 여러 개의 비행 중 미사일을 제어할 수 있습니다.

미국의 현대 순양함과 구축함에 배치된 이지스 전투 시스템의 일부인 AN/SPY-1 단계적 배열 레이더는 "100개 이상의 ^[24]목표물과 동시에 수색, 추적, 미사일 유도 기능을 수행할 수 있다."마찬가지로, 프랑스와 싱가포르와 함께 서비스되고 있는 탈레스 헤라클스 단계별 어레이 다기능 레이더는 200개의 목표물을 추적하는 능력을 가지고 있으며, 한 번의 스캔으로 자동 목표물 탐지, 확인 및 추적 개시를 달성할 수 있으며, 동시에 발사된 MBDA 아스터 미사일에 대한 중간 경로 안내 업데이트를 제공합니다.독일 해군과 네덜란드 해군은 액티브 페이즈드 어레이 레이더 시스템(APAR)을 개발했다.^[25]MIM-104 패트리엇과 다른 지상 기반 대공 시스템은 비슷한 이점을 위해 단계별 배열 레이더를 사용한다.

단계별 배열은 해군 소나, 능동형(송수신형) 및 수동형(수신형) 및 선체 장착 및 견인형 배열 소나에 사용됩니다.

우주 탐사선 통신

MESSENGER 우주선은 수성에 대한 우주 탐사 임무였다^[26].이것은 통신을 위해 단계적 배열 안테나를 사용한 최초의 심우주 임무였다.방사 소자는 원형 편광 슬롯 도파관입니다.X 대역을 사용하는 안테나는 26개의 방사 소자를 사용했으며,^[27] 정상적으로 분해될 수 있습니다.

기상 조사 용도

미국 국립심각한폭풍연구소는 2003년 4월 23일부터 오클라호마 노르만 시설에서 기상 연구를 위해 미 해군이 제공한 SPY-1A 단계별 배열 안테나를 사용해 왔다.이 연구가 뇌우와 토네이도에 대한 더 나은 이해로 이어져 결국 경보 시간이 증가하고 토네이도에 대한 예측이 강화될 것으로 기대된다.현재 프로젝트 참여 기관에는 국립 혹독한 폭풍 연구소와 국립 기상국 레이더 운영 센터, 미국 해군 록히드 마틴, 오클라호마 대학 기상대학, 전기 및 컴퓨터 공학 대학, 오클라호마 주 고등 교육 기관 대기 레이더 연구 센터 등이 포함되어 있습니다.데랄 항공국, 기초 상업 및 산업.이 프로젝트에는 연구 개발, 미래의 기술 이전 및 미국 전역에 대한 시스템의 잠재적 도입이 포함됩니다.완공까지는 10년에서 15년이 걸릴 것으로 예상되며, 초기 건설은 약 2,500만 ^[28]달러가 소요되었습니다.일본의 리켄 고등 컴퓨터 과학 연구소(AICS)의 팀은, 순간 일기 ^[29]예보를 위한 새로운 알고리즘에 의한 단계적 배열 레이더를 사용하는 실험 작업을 개시했다.

광학

가시 또는 적외선 전자파 스펙트럼 내에서 광학 단계별 어레이를 구성할 수 있습니다.통신용 파장 멀티플렉서와 필터,^[30] 레이저빔 스티어링, 홀로그래피 등에 사용된다.합성 어레이 헤테로다인 검출은 위상 어레이 전체를 단일 소자 광검출기에 다중화하는 효율적인 방법입니다.광학 페이즈드 어레이 송신기로 형성되는 다이나믹 빔은, 렌즈나 렌즈리스 ^[31]프로젝터의 기계적으로 움직이는 부품을 사용하지 않고, 화상을 전자적으로 래스터 또는 벡터 스캔 하기 위해서 사용할 수 있습니다.옵티컬 페이즈드 어레이 리시버는, ^[32][33]다른 방향을 선택적으로 보는 것으로, 렌즈리스 카메라로서 기능하는 것이 실증되고 있습니다.

위성 광대역 인터넷 트랜시버

스타링크(Starlink)는 2021년 현재^[update] 건설 중인 지구 저궤도 위성 별자리이다.이 제품은 소비자에게 광대역 인터넷 접속을 제공하도록 설계되어 있으며 시스템의 사용자 단말기는 단계별 ^[34]어레이 안테나를 사용합니다.

무선 주파수 식별(RFID)

2014년까지 단계별 어레이 안테나는 RFID 시스템에 통합되어 기존의 수동형 UHF ^[35]태그를 사용하면서도 단일 시스템의 커버리지를 100%~76,200m²(820,000평방피트)까지 증가시켰습니다.

휴먼 머신 인터페이스(HMI)

2008년 도쿄 대학의 시노다 연구소에서 촉각 ^[36]피드백을 유도하기 위해 음향 변환기의 단계적 배열인 공중 초음파 촉각 디스플레이(AUTD)가 개발되었습니다.이 시스템은 사용자가 대화식으로 가상 홀로그래픽 ^[37]객체를 조작할 수 있도록 하는 것으로 입증되었다.

전파 천문학

PAF(Phased Array Feed)^[38]는 많은 빔을 제공하기 위해 최근 전파망원경의 초점에 사용되어 전파망원경에 매우 넓은 시야를 제공하고 있습니다.호주의 ASKAP 망원경과 네덜란드의 Westerbork 합성 전파 망원경으로 업그레이드된 Apertif가 두 가지 예입니다.

수학적 관점 및 공식

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수학적으로 위상배열은 N-슬릿 회절의 한 예이며, 이 예에서는 수신점에서의 방사장이 N점 선원의 일관된 추가의 결과이다.개별 안테나는 슬릿으로서 작용하여 전파를 방출하므로 프링 조건에 위상 편이θ를 가산함으로써 그 회절 패턴을 산출할 수 있다.

회절 형식주의 페이지에서 파생된 N슬릿 회절 패턴부터 시작하여 동일한 $크기$의$N슬릿$$$a$\displaystyle$$$d$\backslash$$displaystyle$ d로$$ $시작$합니다.

$\displaystyle \psi = \psi _{0},{\frac {\pi a}{\sin \theta }}{\frac {\pi a}{\sin \theta }},{\frac {\sin \sin\hta}{\ta},{\frac \sin\ta}\sin\ta\sin\ta\ta}\ta \sin\sin\ta \sin\ta\ta\sin\sin\ta\ta\}{\sin \leftflac {kd}{2}}\sin \theta \right}}}}$

$\mathrm{이제}$ 두 번째 $항$에서 $k$ d $\sin$ $$ ${\$ （ \ $textstyle kd \sin \theta$） 프린지$$ 효과에 term항이 추가되면 다음과 같이 됩니다.

$\displaystyle \psi = \psi _{0}, {\frac {\pi a}{\sin \theta }}{\frac {\frc}{\frac {\pi a}{\sin \theta }}, {\frac {\frc}{\frc}{\frc}{\fc}{\frc}{\frc}{\frc}{\pi}{\frc}{\f}{\pi}{\f}}{\f}{\sin \leftfrac {pi d} {\sin \theta } {\frac {phi } {2}} \오른쪽)}}}$

파동 함수의 제곱을 구하면 파동의 강도를 알 수 있습니다.

$디스플레이 스타일I&=I_{0}\left({\frac\left\frac\pia}{\sin\theta}}}{\frac{pia}{\sin\theta}}}{\right}{2}\frac\frac{\left\frac}{\frac}{\frac}{\frac}{\fright}{\frac}{\frc}{\frc}}{\fright}{frc}}{frac\frac\fright}}}}{\sin \frac \pi d}{\frac \theta +{\frac {phi }{2}}}\right)^{2}\\\\\\\\\\I&=I_{0}\left({\frac\left\frac\pi a}{\sin\theta}}}{\frac{pi a}}{\sin\theta}}}{\right}{2}\frac\frac{\fright}}{\frac\frac\frac\frcright}{{{\f}}}}}{\frac\frac\frc}}{\frc}}}}{{{\frc\fright}}}}}{\sin \frac {pi d}{\frac \theta }\sin \theta +{\frac {phi }{2}\right}}}\end {aligned}}}$

이제 방출기를 d $=$ $\frac{4}{}$ 4$4$ 4 （ $textstyle$ d =$fr$ frac$）$ { 4$} apart$ the 。이 거리는 계산의 단순성을 위해 선택되지만 파장의 스칼라 분율로 조정할 수 있습니다.

$(\displaystyle I=)I_{0}{\left({\frac \sin \left({\frac {pi a}{\lambda}}}\sin \theta }}{\frac {pi a}{\lambda}}}}\sin \theta }}\right)}^{2}}{{\left({\frac {pi }{4}}N\sin \theta +{\frac {N}{2}}\phi \right)}{\sin \leftfrac {4}\sin \theta +{\frac {phi }{2}}\right}}}\right)}^{2}}}$

사인(sine)이 § $({$ {pi$}{2$에서 최대값을 달성하므로 두 번째 항 = 1의 분자를 설정합니다.

${\displaystyle {\frac {pi }{4}N\sin \theta +{\frac {N}{2}}\phi &=\sin \theta &=\frac {pi }{2}}-{\frac {2}\frac {4}{frc}\frac {\frc}{fright}$

따라서 N이 커짐에 따라 이 항은 $2개의$항$(\$displaystyle {\$begin{matrix}{\frac$ {2\phi}}{\$pi$}}}\$end{matrix}})$에 $의해{\displaystyle \begin{array}{c}\frac{\mathrm{}}{}\end{array}}$ 지배됩니다.사인파워는 -1과 1 사이에서 진동할 수 $있으므로{\displaystyle }$ 설정${\displaystyle =}$ - ${\displaystyle \begin{array}{c}\frac{2}{}\end{array}}$2 { $displaystyle$ \$phi$= - { \$flac${ \ pi } { } { } \$end$ {$$}}는 다음과 같은 각도로 최대 에너지를 보내는 것을 알 수 있습니다.

${\displaystyle \theta =\sin ^{-1}1=blac {pi }{2}=90^{\sin }}$

또한 최대 에너지가 방출되는 각도를 조정하려면 연속된 안테나 간의 위상 편이θ만 조정하면 된다는 것을 알 수 있습니다.실제로 위상 편이는 최대 신호의 음각에 해당합니다.

유사한 계산으로 분모가 동일한 인자에 의해 최소화됨을 알 수 있습니다.

다양한 유형의 단계별 어레이

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빔포머에는 크게 두 가지 유형이 있습니다.시간 영역 빔포머와 주파수 영역 빔포머입니다.이론적인 관점에서 볼 때, 두 가지 모두 원칙적으로 동일한 연산이며, 푸리에 변환만으로 한 유형에서 다른 유형으로 변환할 수 있습니다.

위상 시프트에 가세해 사이드 로브의 억제 성능을 향상시키기 위해서, 계조 감쇠 윈도우가 어레이의 전면에 걸쳐 적용되는 경우가 있다.

시간 영역 빔 포머는 시간 지연을 도입하여 작동합니다.기본 연산을 "지연과 합계"라고 합니다.각 어레이 요소로부터의 착신 신호를 일정 시간 지연시킨 후 합산합니다.버틀러 매트릭스를 사용하면 여러 개의 빔을 동시에 형성하거나 하나의 빔을 호를 통해 스캔할 수 있습니다.가장 일반적인 종류의 시간 영역 빔은 뱀 모양의 도파관입니다.액티브 페이즈드 어레이 설계에서는 온/오프된 개별 지연선을 사용합니다.이트륨 철 가넷 위상 시프터는 자기장의 강도를 사용하여 위상 지연을 변화시킵니다.

주파수 영역 빔포머에는 두 가지 다른 유형이 있습니다.

첫 번째 유형은 수신 신호에 있는 여러 주파수 성분을 다중 주파수 빈으로 분리합니다(DFT(Discreate Fourier Transform) 또는 필터 뱅크 사용).각 주파수 빈에 서로 다른 지연 및 총량 빔포머가 적용되면 메인 로브가 서로 다른 각 주파수에서 여러 방향을 동시에 가리킵니다.이는 통신 링크에 이점이 될 수 있으며 SPS-48 레이더와 함께 사용됩니다.

다른 유형의 주파수 영역 빔포머는 공간 주파수를 사용합니다.개별 어레이 요소 각각에서 이산 샘플을 추출합니다.샘플은 DFT를 사용하여 처리됩니다.DFT는 처리 중에 여러 개의 서로 다른 위상 시프트를 도입합니다.DFT의 출력은 균일한 간격의 빔이 동시에 형성되는 개별 채널입니다.1차원 DFT는 다른 빔의 팬을 생성합니다.2차원 DFT는 파인애플 구성의 빔을 생성합니다.

이러한 기술은 2종류의 단계별 배열을 작성하기 위해 사용됩니다.

• 다이내믹 – 빔을 이동하는 데 일련의 가변 위상 시프터가 사용됩니다.
• 고정 – 빔 위치가 어레이 면에 대해 정지되어 있고 안테나 전체가 이동됩니다.

동적 배열 또는 고정 배열의 종류를 수정하는 두 가지 하위 범주가 있습니다.

• 액티브 – 각 위상 시프터 소자에 앰프 또는 프로세서가 있습니다.
• 패시브 – 감쇠 위상 시프터가 있는 대형 중앙 앰프

동적 단계별 어레이

각 어레이 소자는 어레이 면에 대해 빔을 이동시키기 위해 집합적으로 사용되는 조정 가능한 위상 시프터를 포함한다.

동적 단계별 어레이는 빔을 조준하기 위해 물리적으로 이동할 필요가 없습니다.빔은 전자적으로 움직입니다.이는 작은 연필 빔을 사용하여 여러 표적을 동시에 추적하는 동시에 하나의 레이더 세트(검색 중 추적)를 사용하여 새로운 표적을 탐색할 수 있을 만큼 안테나 움직임을 빠르게 생성할 수 있습니다.

예를 들어 펄스 레이트가 1kHz인 2도 빔의 안테나는 8,000개의 포인팅 위치로 구성된 반구 전체를 커버하는 데 약 8초가 소요됩니다.이 구성은 ^{[citation needed]}군사 용도로 적합한 100km(62mi) 범위에서 1,000m/s(2,200mph; 3,600km/h) 차량을 12회 감지합니다.

기계적으로 조종되는 안테나의 위치를 예측할 수 있으며, 이는 레이더 작동을 방해하는 전자적 대응책을 만드는 데 사용될 수 있습니다.단계별 어레이 작동으로 인한 유연성으로 빔을 랜덤 위치로 조준할 수 있으므로 이 취약성을 제거할 수 있습니다.이는 군사 분야에서도 바람직하다.

고정 단계별 어레이

고정 페이즈드 어레이 안테나는 일반적으로 기존의 포물선 리플렉터 또는 카세그레인 리플렉터보다 더 바람직한 폼 팩터를 가진 안테나를 작성하기 위해 사용됩니다.고정 페이즈드 어레이에는 고정 위상 시프터가 포함되어 있습니다.예를 들어, 대부분의 상용 FM 라디오 및 TV 안테나 타워는 다이폴 요소의 고정 위상 배열인 공선 안테나 어레이를 사용합니다.

레이더 애플리케이션에서는 이러한 종류의 단계별 배열이 추적 및 스캔 프로세스 중에 물리적으로 이동됩니다.2개의 설정이 있습니다.

• 지연 라인이 있는 여러 주파수
• 다중 인접 보

SPS-48 레이더는 어레이의 좌측을 따라 서펜타인 지연선을 가진 복수의 송신 주파수를 사용하여 스택된 빔의 수직 팬을 생성합니다.각 주파수는 서로 다른 빔을 형성하는 서펜타인 지연 라인을 따라 전파될 때 서로 다른 위상 편이를 경험합니다.필터 뱅크는 개별 수신 빔을 분할하는 데 사용됩니다.안테나는 기계적으로 회전합니다.

반능동 레이더 호밍은 고정 위상 배열에 의존하는 모노펄스 레이더를 사용하여 각도 오류를 측정하는 여러 인접 빔을 생성합니다.이 폼 팩터는 미사일 탐색기의 짐벌 장착에 적합합니다.

액티브 페이즈드 어레이

액티브 전자 스캔 어레이(AESA) 소자는, 각 안테나 소자(또는 소자 그룹)의 위상 시프트에 의한 송신 증폭을 짜넣습니다.각 소자는 수신 사전 증폭도 포함한다.위상 시프터 설정은 송수신 ^[39]시 동일합니다.

액티브 페이즈드 어레이는 도플러 레이더 및 펄스 도플러 레이더와 호환되는 송신 펄스의 종료 후 위상 재설정이 필요하지 않습니다.

패시브 페이즈드 어레이

패시브 페이즈드 어레이는 일반적으로 안테나에 대한 모든 마이크로파 송신 신호를 생성하는 대형 증폭기를 사용합니다.위상 시프터는 일반적으로 자기장, 전압 구배 또는 동등한 기술로 ^[40][41]제어되는 도파관 소자로 구성됩니다.

패시브 페이즈드 어레이에서 사용되는 위상 편이 프로세스는 일반적으로 수신 빔과 송신 빔을 대각선 반대 사분면에 배치합니다.위상 편이 부호는 송신 펄스가 종료된 후 수신 주기가 송신 빔과 동일한 위치에 배치되기 시작하기 전에 반전되어야 합니다.이를 위해서는 도플러 레이더 및 펄스 도플러 레이더에서 서브클러터 가시성 성능을 저하시키는 위상 임펄스가 필요합니다.예를 들어, 이트륨 철 가넷 위상 시프터는 송신 펄스 퀀치 후 및 수신기 처리가 송수신 빔 정렬을 시작하기 전에 변경해야 합니다.이 임펄스는 FM 노이즈를 발생시켜 클러터의 성능을 저하시킵니다.

패시브 페이즈드 어레이 설계는 AGIS Combat ^[42]System에 사용됩니다.위치추정을 위한 것입니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

외부 링크

• 레이더 연구 개발 - 단계적 배열 레이더 - 미국 국립 혹독한 폭풍 연구소
• 선상 단계별 어레이 레이더
• NASA 보고서: 우주용 다중 스캔 빔 안테나용 MMICs
• 단계별 어레이의 원리
• 토니 포크너의 'Phaseed Array' 마이크 시스템
• 안테나 어레이의 방사선 패턴을 예측하는 소프트웨어 도구
• 단계별 어레이 시스템의 원리 - 튜토리얼 1