Katonai antennák: Alkalmazások, típusok és kiválasztási útmutató

Katonai antennákrádiófrekvenciás interfészt alkotnak egy védelmi platform és az elektromágneses környezet között. Támogatják a kommunikációt, a radarokat, a műholdas kapcsolatokat, a spektrumfigyelést, az iránymeghatározást, a telemetriát és az elektronikus hadviselési rendszereket földi, jármű-, légi, haditengerészeti és rögzített létesítményekben.

Nincs egyetlen olyan antennakialakítás, amely minden katonai alkalmazáshoz a legjobban megfelel. Egy alacsony profilú járműantenna, egy nagy nyereségű radarantenna és egy szélessávú mérőantenna különböző problémákat old meg. A helyes választás a frekvenciatartománytól, a sávszélességtől, az erősítéstől, a nyalábszélességtől, a polarizációtól, a platformkorlátoktól, a környezeti expozíciótól és a teljes rádiófrekvenciás rendszer által használt interfészektől függ.

Mi az a katonai antenna?

A katonai antenna egy olyan antenna, amelyet védelmi, repülőgépipari vagy kormányzati rádiófrekvenciás rendszerhez választottak ki vagy terveztek. Az antenna alapelvei megegyeznek a kereskedelmi rendszerekben alkalmazottakkal, de a katonai integráció gyakran nagyobb hangsúlyt fektet a megbízhatóságra, az ismételhetőségre, a környezeti tartósságra, az elektromágneses kompatibilitásra és a mechanikai illeszkedésre.

Az antennát nem lehet önmagában értékelni. A tápvezetékek, csatlakozók, hullámvezető átmenetek, antennavédő burkolatok, rögzítőszerkezetek és a közeli vezetőképes felületek mind megváltoztathatják az impedanciaillesztést és a sugárzási mintázatot. Emiatt a katonai antenna kiválasztását a teljes rendszerkövetelménnyel kell kezdeni, nem csak az antennatípussal.

Főbb katonai antennaalkalmazások

Katonai kommunikáció

A katonai kommunikációs antennák hang-, adat-, kép- és irányítási információkat továbbítanak személyzet, járművek, repülőgépek, hajók, fix állomások és távoli terminálok között. Az összesirányú lefedettség hasznos lehet, ha egy másik állomás iránya megváltozik, míg egy irányított antenna nagyobb nyereséget és jobb térbeli szelektivitást biztosíthat egy pont-pont kapcsolaton.

A fontos tervezési kérdések közé tartozik a teljes működési sáv, a szükséges lefedettség, a polarizáció, a platform tájolása, a rendelkezésre álló telepítési hely és a betáplálási veszteség. Az antennának kompatibilisnek kell lennie a rádióval, a szűrőkkel, az erősítőkkel és a kapcsolat egyéb RF-komponenseivel is.

Radar és célkövetés

A radarantennák elektromágneses energiát továbbítanak és visszavert jeleket vesznek észlelés, távolságmérés, követés, képalkotás vagy mérés céljából. A nagy erősítés és a szabályozott nyaláb gyakran fontos, de a szükséges nyalábszélesség, a pásztázási lefedettség és az oldalsó sugarú teljesítmény a radar architektúrájától függ.

A kürtantennákat gyakran használják táp-, referencia- és mérőantennaként. A reflektorantennák nagy irányíthatóságot biztosítanak, míg a tömbantennák támogathatják az elektronikus nyalábirányítást. Az elektronikusan pásztázott radararchitektúra áttekintését lásd:Mi a PESA radar?

Műholdas és látótávolságon túli kapcsolatok

A műholdas kommunikációs rendszerek általában irányerősítést, pontos irányítást és stabil polarizációt igényelnek. A körkörös polarizáció csökkentheti az érzékenységet a relatív orientációval szemben egyes kapcsolatokban, míg a duálisan polarizált antennák két ortogonális csatornát vagy rugalmas mérési konfigurációt támogathatnak. Az antennát, a betáplálást és a radomet együtt kell értékelni, mivel a veszteségek vagy a polarizációs hibák közvetlenül befolyásolják a kapcsolat marginját.

Spektrummonitorozás és iránymeghatározás

A jelfigyelő és iránymérő rendszerek széles frekvencia-lefedettséget, stabil sugárzási mintázatokat és ismert polarizációs választ igényelhetnek. A log-periodikus, bikonikus, spirális és szélessávú kürtantennák gyakori opciók, a szükséges sávtól, erősítéstől és szögletfedettségtől függően.

A kalibrált mérésekhez elengedhetetlenek az ismételhető mintaadatok és egy egyértelműen meghatározott referenciasík. A kábel mozgása, a csatlakozók kopása és a közeli szerkezetek olyan hibákat okozhatnak, amelyeket egyébként az antennának tulajdonítanának.

Elektronikus hadviselés és elektromágneses tesztelés

Az elektronikus támogatás, az elektronikus védelem és az elektromágneses tesztrendszerek antennákat használnak a rádiófrekvenciás energia adott sávokon keresztüli továbbítására, vételére, monitorozására vagy jellemzésére. A szélessávú működés, a polarizációvezérlés, a portok leválasztása és a teljesítménykezelés fontos lehet. A pontos követelményt rendszerszinten kell meghatározni, beleértve a működési környezetet és a mérési módszert is.

Légi, haditengerészeti, jármű- és pilóta nélküli platformok

A platformintegráció ugyanolyan fontos lehet, mint az elektromos teljesítmény. A légi és pilóta nélküli rendszerek előnyben részesíthetik az alacsony tömeget, a kompakt méretet és az aerodinamikus telepítést. A járműrendszereknek figyelembe kell venniük a rezgést, a kábelvezetést és a jármű karosszériájának hatását. A hajózási és kültéri telepítéseknél figyelmet kell fordítani a nedvességre, a só expozíciójára, a tömítésre és a korrózióvédelemre.

A katonai antennák gyakori típusai

Kürtantennák

A kürtantennák irányított sugárzást, hasznos erősítést és jól értelmezhető mikrohullámú teljesítményt biztosítanak. A standard erősítésű kürtantennákat széles körben használják referencia mérésekhez, kalibráláshoz és antenna-tartományokhoz. A szélessávú kürtantennák szélesebb működési sávokat támogatnak, míg a kúpos és hullámosított kialakítások eltérő mintázatot és polarizációs jellemzőket biztosíthatnak.

Kettős polarizációjú kürtantennák

A dupla polarizációjú kürtantennák két ortogonális polarizációs porttal rendelkeznek. Hasznosak, ha egy rendszernek össze kell hasonlítania a polarizációs csatornákat, javítania kell a mérési rugalmasságot, vagy támogatnia kell a polarizáció diverzifikációját. A portok izolációját, a keresztpolarizációs teljesítményt és a két csatorna orientációját a teljes sávszélességben ellenőrizni kell.

Tömbantennák

A tömbantennák több sugárzó elemet kombinálnak a nyaláb alakításához vagy irányításához. A síkantennák és a hullámvezető-réses antennák nagy erősítésűek, szabályozott oldalsó nyalábok és elektronikus pásztázás céljából tervezhetők. Teljesítményük az elemek elrendezésétől, a távolságtól, a betáplálási hálózattól, a fázis- és amplitúdószabályozástól, a hőtervezéstől és a kalibrálástól függ.

Reflektor antennák

A prime-focus és a Cassegrain reflektorantennák nagy nyereségű és keskeny nyalábokat biztosítanak radar-, műholdas kommunikációs és mérőrendszerek számára. A betáplálás kiválasztása, a reflektor geometriája, a blokkolás, a felület pontossága és az igazítás mind befolyásolja a hatékonyságot és az oldalsó nyaláb teljesítményét.

Log-periodikus, bikonikus és spirális antennák

Ezeket az antennacsaládokat általában akkor veszik figyelembe, ha széles frekvencia lefedettségre van szükség. A log-periodikus antennák irányított szélessávú működést biztosítanak. A bikonikus antennák széles sávszélességet biztosítanak, megfelelő modelleken közel mindenirányú azimutális lefedettséggel. A spirálantennák támogathatják a szélessávú körpolarizációt, ha a kéz- és tengelyarány-követelmények megfelelően illeszkednek.

Hullámvezető szonda antennák

A hullámvezető szondák kompakt antennák, amelyeket mikrohullámú és milliméteres hullámú mérési beállításokban, közeltéri rendszerekben és kalibráló szerelvényekben használnak. A kiválasztás a hullámvezető sávjától, a peremtől, a polarizációtól, a nyalábszélességtől és a szükséges mérési geometriától függ.

Hogyan válasszunk katonai antennát?

1. Határozza meg a teljes frekvenciatartományt

Adja meg a legalacsonyabb és legmagasabb üzemi frekvenciákat, beleértve a teszt- vagy hangolási tartalékot is. Egy olyan modell, amely csak a sáv egy részét fedi le, elfogadható teljesítményt mutathat a középfrekvencián, de gyenge impedanciaillesztést vagy minta torzítást a sávszélek közelében.

2. Egyezési erősítés, nyalábszélesség és lefedettség

Az erősítés és a nyalábszélesség összefügg. Egy nagyobb erősítésű irányított antenna általában egy szűkebb szögtartományba koncentrálja az energiát, míg egy szélesebb lefedettségű antenna az irányítottságot cseréli a látómezőre. A mintát a kívánt kapcsolati geometria, a pásztázási régió és a telepítési orientáció szerint válassza ki.

3. Erősítse meg a polarizációt

A lineáris, a duális lineáris és a cirkuláris polarizáció nem felcserélhető. A polarizációs eltérés jelentős jelveszteséget okozhat még akkor is, ha a frekvencia és az erősítés helyesnek tűnik. Cirkulárisan polarizált rendszerek esetén ellenőrizze az RHCP-t vagy az LHCP-t, és ellenőrizze a tengelyarányt a kívánt szögtartományban. Duális polarizációjú antennák esetén ellenőrizze a port- és keresztpolarizációs izolációt is.

4. Tekintse át a VSWR-t, a visszaverődési veszteséget és a hatásfokot

A VSWR és a visszaverődési veszteség azt jelzi, hogy az antenna bemenete mennyire illeszkedik az RF rendszerhez. Ezeket az értékeket a teljes sávban ellenőrizni kell, nem egyetlen frekvencián. A megvalósított rendszerteljesítmény becslésekor a sugárzási hatékonyságot, a betáplálási veszteséget és a radomon belüli veszteséget is figyelembe kell venni.

5. Ellenőrizze a teljesítménykezelést és az interfészeket

Ellenőrizze az átlagos és csúcsteljesítményt, a csatlakozó típusát és nemét, a hullámvezető méretét, a peremét, a kábel típusát és az esetlegesen szükséges adaptert. Egy elektromosan megfelelő antenna integrációja is meghiúsulhat, ha a csatlakozófelület, a nyomatékkövetelmény vagy a telepítési távolság nem megfelelő.

6. Figyelembe kell venni a platformot és a környezetet

Tekintse át a hőmérsékletre, páratartalomra, esőre, jegesedésre, rezgésre, ütésekre, tengerszint feletti magasságra, sónak való kitettségre és korrózióra vonatkozó követelményeket. Értékelje a szerelési merevséget, a radomok anyagát, a közeli szerkezeteket és a kábelek elvezetését is. A szabályozott telepítés csökkenti a minta torzulását és javítja a mérések megismételhetőségét.

7. A teljesítmény ellenőrzése a végső konfigurációban

A gyári antennaadatok fontos alapadatok, de a telepített rendszert lehetőség szerint ellenőrizni kell a tényleges betáplálással, a rögzítőszerkezettel és a radommal. Mérje meg az S11-et a teljes sávban, ellenőrizze a csatlakozókat és az interfészeket, és hasonlítsa össze a sugárzási viselkedést a tervezett lefedettséggel. A hibaelhárítási folyamat a következő helyen található:Miért nem teljesít jól a mikrohullámú antennám?egy gyakorlatias rendszerszintű ellenőrzőlistát biztosít.

RF MISO antennaopciók katonai és repülőgépipari rendszerekhez

Az RF MISO szabványos és testreszabható antennatermékeket kínál radar-, kommunikációs, mérési, repülőgépipari és kapcsolódó rádiófrekvenciás rendszerekhez. Az alábbi modellek számos frekvencia-, erősítési és polarizációs lehetőséget mutatnak be. A végső választásnak mindig az adott modell közzétett specifikációján és a teljes rendszerkövetelményen kell alapulnia.

• RM-BDPHA0818-120,8-18 GHz-es szélessávú, kettős polarizációjú kürtantenna 12 dBi tipikus erősítéssel.
• RM-CDPHA3337-2033-37 GHz-es kúpos, kettős polarizációjú kürtantenna 20 dBi tipikus erősítéssel.
• RM-BDPHA218-15O2-18 GHz-es szélessávú, kettős polarizációjú kürtantenna 15 dBi tipikus erősítéssel.
• RM-WPA6-8110-170 GHz-es D-sávú hullámvezető szonda 8 dBi tipikus erősítéssel és WR-6 interfésszel.
• RM-BDHA1840-1318-40 GHz-es lineáris polarizációjú szélessávú kürtantenna 13 dBi tipikus erősítéssel.

Műszaki áttekintéshez adja meg a működési sávot, a szükséges erősítést és nyalábszélességet, a polarizációt, a platformot, az RF interfészt, a rendelkezésre álló burkológörbét, a környezeti feltételeket, a teljesítményszintet és a mennyiséget. A szerelési terület és az illesztési interfészek rajzai segítenek csökkenteni az integrációs kockázatot.

Gyakran Ismételt Kérdések

Mi tesz egy antennát alkalmassá katonai felhasználásra?

Az alkalmasság a teljes követelménytől függ. Az elektromos teljesítmény mellett az antennának speciális mechanikai interfészekre, környezeti tartósságra, megismételhető kalibrációs adatokra, teljesítménykezelésre, valamint a platformmal és az RF lánccal való kompatibilitásra is szüksége lehet.

Melyik antennatípus a legjobb katonai kommunikációhoz?

Nincs univerzálisan legjobb típus. Az omnidirekcionális antennák széles szöglefedettséget biztosítanak, míg az irányított antennák nagyobb nyereséget biztosítanak meghatározott kapcsolatok esetén. A frekvencia, a sávszélesség, a platform orientációja, a polarizáció és a telepítési korlátok határozzák meg a legmegfelelőbb kialakítást.

Miért használnak dupla polarizációjú antennákat?

A duálisan polarizált antennák két ortogonális csatornát biztosítanak. Támogathatják a polarizációdiverzitást, a rugalmas tesztkonfigurációkat vagy a különálló adási és vételi elrendezéseket, ha a teljes rendszert erre a célra tervezték. A szükséges izolációt a teljes sávszélességben ellenőrizni kell.

Hogyan befolyásolja a frekvencia a katonai antenna kiválasztását?

A frekvencia befolyásolja az antenna méreteit, a terjedést, a rendelkezésre álló sávszélességet, a betáplálási interfészeket és a telepítési tűréshatárokat. Milliméteres hullámhosszon a kis beállítási hibák, a csatlakozók kopása és a radomok tulajdonságai nagyobb elektromos hatással bírhatnak, ezért a mechanikai pontosság és a mérési beállítások különösen fontossá válnak.

Tudja az RF MISO felmérni az egyedi antennakövetelményeket?

Egyedi frekvenciatartományok, polarizáció, interfészek és mechanikai konfigurációk a projekt követelményeinek megfelelően értékelhetők. Kapcsolatinfo@rf-miso.comteljes elektromos, gépészeti és környezeti specifikációval.

Következtetés

A katonai antenna kiválasztása rendszermérnöki feladat. A kommunikációs, radar-, műhold-, megfigyelő- és elektronikus hadviselési alkalmazások eltérő követelményeket támasztanak a sávszélesség, az erősítés, a nyalábszélesség, a polarizáció és a platformintegráció tekintetében. Ha először ezeket a követelményeket határozzuk meg, majd az antennát a végső telepítéskor ellenőrizzük, az megbízhatóbb rádiófrekvenciás rendszert eredményez, és csökkenti az elkerülhető integrációs problémákat.