PESA 레이더란 무엇인가? 작동 원리와 엔지니어가 점검해야 할 사항은 무엇인가?

PESA(수동 전자식 스캔 배열) 레이더는 일반적으로 비교적 중앙 집중식 RF 송수신 구조를 사용하여 분배 네트워크를 통해 여러 안테나 소자에 신호를 공급합니다. 전자적으로 제어되는 위상 편이를 통해 각 소자의 상대 위상을 조정하여, 결합된 방사 신호가 지정된 방향으로 빔을 형성하도록 합니다. 따라서 레이더의 방향을 변경할 때마다 전체 개구부를 기계적으로 회전시킬 필요가 없습니다.

빠른 답변:PESA는 비교적 중앙 집중식 RF 아키텍처를 사용하여 전자 빔 조향 기능을 제공합니다. 하지만 실제 성능은 약어 자체보다 더 많은 요소에 따라 달라집니다. 엔지니어는 설계가 적용 분야에 적합한지 판단하기 전에 스캔 각도에 따른 이득, 급전망 손실, 동작 대역폭, 사이드 로브, 편파, 교정, 듀티 사이클, 열 제한 및 측정 기준면을 검증해야 합니다.

이는 조준선에서만 측정된 사양이 현장 성능을 좌우하는 조건을 숨길 수 있기 때문에 중요합니다. 높은 최대 이득은 스캔 영역 가장자리 부근에서 빔이 어떻게 변하는지를 보여주지 않습니다. 넓은 작동 주파수 범위는 대역 전체에 걸쳐 빔 포인팅이 안정적으로 유지됨을 증명하지 않습니다. 다음 섹션에서는 PESA의 작동 방식과 통합 위험을 줄이는 데 도움이 되는 질문 사항에 대해 설명합니다.

PESA 레이더는 어떻게 작동하나요?

PESA 아키텍처는 다양한 방식으로 구현될 수 있지만, 신호 경로는 일반적으로 5개의 기능 단계로 구성됩니다. 일부 시스템은 서브어레이 또는 중복 채널을 사용하므로 블록 다이어그램은 항상 실제 설계와 비교하여 확인해야 합니다.

1. 파형 생성 및 RF 변환. 여기기는 필요한 파형을 생성하고 이를 동작 주파수로 변환합니다. 그런 다음 송신기는 신호를 필요한 전력 레벨까지 증폭합니다.
2. 전력 분배. 급전 네트워크는 전송되는 신호를 여러 경로로 나눕니다. 이 네트워크는 도파관, 전송선, 전력 분배기, 커플러 및 기타 마이크로파 부품을 사용할 수 있습니다.
3. 위상 제어. 각 소자 경로 또는 각 서브어레이 경로에 있는 위상 변환기는 명령된 빔 방향에 따라 신호 위상을 변경합니다. 개구부를 가로지르는 위상 진행은 보강 간섭이 발생하는 위치를 결정합니다.
4. 방사 및 빔 형성. 안테나 소자들은 함께 방사합니다. 선택된 방향에서는 이들의 전자기장이 강하게 합쳐지고, 다른 방향에서는 부분적으로 상쇄되어 주 빔과 측파대를 생성합니다.
5. 수신 동작 및 교정. 반사된 신호는 개구부를 통해 돌아와 급전망을 거쳐 수신기 체인으로 전달됩니다. 교정 데이터는 부품 허용 오차, 온도, 주파수 및 노화로 인한 위상 및 진폭 차이를 보정합니다.

전자식 조향은 대형 개구부를 물리적으로 재배치하는 것보다 훨씬 빠르게 빔을 이동시킬 수 있습니다. 그러나 실제 스캔 속도는 파형 타이밍, 제어 지연 시간, 신호 처리 및 레이더 자원 스케줄러에도 영향을 받습니다. 안테나 조향 속도만으로는 전체 레이더가 지원할 수 있는 목표물이나 작업의 수를 결정할 수 없습니다.

수동 전자 스캔 배열이라고 부르는 이유는 무엇입니까?

'수동형'이라는 용어는 개구부의 RF 아키텍처를 설명합니다. 기존의 PESA(패시브 안테나 어레이)에서 안테나 소자 각각은 완전한 능동형 송수신 모듈을 포함하지 않습니다. 중앙 집중식 RF 체인이 급전 네트워크를 통해 에너지를 공급하고 수신하며, 위상 제어 구성 요소가 빔 형상을 조절합니다. 어레이는 제어, 스위칭, 냉각 및 기타 기능을 위해 여전히 전력을 필요로 합니다.

PESA 레이더는 수동 레이더와도 다릅니다. 수동 레이더는 일반적으로 외부 송신기나 기타 광원에서 반사되는 신호를 감지합니다. PESA는 능동적으로 송신하는 레이더에 사용될 수 있는 안테나 및 RF 분배 아키텍처입니다. 이 두 가지를 혼동하면 시스템 요구 사항을 잘못 이해하게 됩니다.

PESA 성능을 결정하는 매개변수는 무엇입니까?

가장 유용한 사양은 주파수, 스캔 각도, 편광 및 작동 조건에 따른 성능을 나타내는 매트릭스입니다. 아래 표는 어레이를 비교하거나 견적을 요청하기 전에 정의해야 할 항목들을 나열합니다.

스캔 각도에 따라 성능이 변하는 이유는 무엇인가요?

위상 배열은 일반적으로 조리개에 수직인 방향인 보어사이트 근처에서 가장 강한 빛을 냅니다. 빔을 조리개에서 멀어질수록 스캔 방향으로 투영된 조리개 크기는 작아집니다. 또한 소자 패턴에 따라 명령된 각도에서 방출되는 방사량이 감소할 수 있습니다. 급전 오류, 상호 결합, 구조적 허용 오차 및 레이돔은 추가적인 왜곡을 유발할 수 있습니다.

그 결과 스캔 손실, 빔 폭 증가, 사이드 로브 이동, 교차 편파 증가 또는 포인팅 오차가 발생할 수 있습니다. 이러한 변화는 하나의 보어사이트 게인 값으로는 포착되지 않습니다. 특정 각도로 스캔하도록 설계된 어레이의 경우, 보어사이트, 하나 이상의 중간 각도, 그리고 필요한 섹터의 가장자리에서 게인 및 패턴 데이터를 요청하십시오. 가장 낮은, 중간 및 가장 높은 동작 주파수에서도 동일한 검사를 반복하십시오.

소자 간격은 특히 주의해야 할 사항입니다. 파장 및 스캔 각도에 비해 간격이 너무 크면 원치 않는 회절 로브가 가시광선 영역으로 유입될 수 있습니다. 저주파 대역에서 허용 가능한 설계라도 동일한 물리적 간격이 더 많은 파장을 나타내는 고주파 대역에서는 다르게 동작할 수 있습니다.

대역폭과 빔 왜곡은 PESA에 어떤 영향을 미칠까요?

많은 PESA 시스템은 위상 변환기를 사용하여 선택된 주파수에서 정확한 위상 진행을 생성합니다. 주파수가 변하면 동일한 위상 설정에서도 빔의 방향이 달라질 수 있습니다. 이러한 주파수 의존적인 빔 방향 변화를 일반적으로 빔 스퀸트라고 합니다. 이 현상의 크기는 대역폭, 스캔 각도, 시스템 구조 및 위상 제어 네트워크 유형에 따라 달라집니다.

따라서 광대역 요구 사항을 충족하려면 단순히 주파수 범위만 명시해서는 안 됩니다. 주파수 및 스캔 각도에 따른 빔 포인팅, 이득, 사이드 로브 및 편파 특성을 요구해야 합니다. 일부 설계에서는 빔 왜곡을 줄이기 위해 실제 시간 지연 소자, 서브어레이 기법 또는 주파수 의존적 보정을 사용하지만, 이러한 방식은 손실, 복잡성, 크기 및 교정 요구 사항을 증가시킵니다.

피드 네트워크 손실이 중요한 경우는 어디일까요?

일반적인 단일 전력 공급 방식의 PESA(Public Energy Surface Algorithm)에서, 급전 네트워크는 송신 경로와 수신 경로 모두에 관여합니다. 전력 분배기, 전송선, 도파관, 위상 변환기, 스위치 및 전환 장치는 모두 삽입 손실을 유발합니다. 송신 시 이러한 손실은 개구부에 전달되는 전력을 감소시키고 열을 발생시킵니다. 수신 시 수신기 앞쪽의 손실은 감도와 유효 동적 범위를 저하시킬 수 있습니다.

손실 값은 명확한 기준 평면에 맞춰야 합니다. 명시된 안테나 이득에는 설치된 시스템에 존재하는 케이블, 회전 조인트, 도파관 전환부, 위상 제어 네트워크 또는 레이돔이 포함되지 않을 수 있습니다. 승인 과정에서 측정 데이터를 사양서에 사용된 것과 동일한 구성 및 기준 평면과 비교하십시오.

PESA는 하나의 주파수를 의미하는 건가요, 아니면 하나의 목표를 의미하는 건가요?

PESA 어레이를 통합하기 전에 고려해야 할 8가지 질문

1. 지원해야 하는 동작 주파수와 순간 대역폭은 무엇이며, 전체 스캔 영역에서 필수적으로 요구되는 값은 무엇입니까?
2. 필요한 방위각 및 고도 범위는 얼마이며, 전체 조리개는 기계적으로 고정되어 있습니까, 회전합니까, 아니면 다른 방식으로 재배치됩니까?
3. 정면 및 최대 스캔 각도에서 적용되는 이득, EIRP, 빔 폭, 사이드 로브 및 교차 편광 제한은 무엇입니까?
4. 급전망과 조리개는 최대 전력, 평균 전력, 펄스 폭 및 듀티 사이클을 얼마만큼 처리해야 합니까?
5. 송신 전력 및 수신 감도 기준면은 어디에 있으며, 케이블, 도파관, 위상 변환기 및 레이돔 손실은 어떻게 계산에 포함됩니까?
6. 어레이는 주파수, 온도 및 스캔 각도에 따라 어떻게 보정되며, 설치 후 드리프트는 어떻게 감지됩니까?
7. 설치된 구성에 적용되는 커넥터, 도파관, 장착, 레이돔, 크기, 무게 및 환경적 제약 조건은 무엇입니까?
8. 어떤 측정값을 통해 합격 여부를 입증할 수 있으며, 테스트 설정이 실제 작동 시의 편파, 주파수, 전력 및 스캔 조건을 재현할 수 있을까요?

PESA와 AESA는 서로 다른 아키텍처 선택지를 제공합니다.

PESA와 능동 전자 스캔 배열 레이더(AESA)는 모두 제어된 위상 관계를 이용하여 빔을 조향합니다. 두 레이더의 주요 차이점은 능동 RF 생성 및 수신이 이루어지는 위치입니다. PESA는 일반적으로 중앙 집중식 송수신기 구조를 급전 네트워크와 위상 변환기를 통해 구성합니다. 반면 AESA는 여러 개의 능동 송수신 모듈을 개구부 또는 그 하위 배열에 분산 배치합니다. 빔포밍 구현 방식(아날로그, 하이브리드 또는 디지털)은 별개의 설계 요소이며 PESA/AESA 구분과 동일시해서는 안 됩니다.

AESA는 더 높은 수준의 중복성, 파형 유연성 및 신속한 다기능 스케줄링을 제공할 수 있지만, 전력 분배, 냉각, 교정 및 모듈 제어에 대한 까다로운 요구 사항을 발생시킵니다. PESA는 중앙 집중식 RF 아키텍처가 임무 및 통합 요구 사항을 충족할 때 실용적인 대안이 될 수 있습니다. 자세한 아키텍처 비교는 RF MISO의 자료를 참조하십시오.AESA 레이더와 PESA 레이더 비교올바른 선택은 특정 약어가 항상 더 좋다는 가정보다는 측정 가능한 요구 사항을 기반으로 해야 합니다.

PESA 어레이는 어떻게 측정하고 승인해야 할까요?

인수 시험은 성능 사양에 사용된 조건을 재현해야 합니다. 최소한 주파수 지점, 편파, 스캔 명령, 전력 레벨, 듀티 사이클, 교정 상태, 레이돔 상태 및 RF 기준면을 기록해야 합니다. 대표적인 스캔 각도에서 이득, 빔 폭, 포인팅 정확도, 사이드 로브 및 교차 편파를 측정하거나 검증해야 합니다.

필요한 범위와 설정은 조리개 크기, 주파수 및 측정 목표에 따라 달라집니다. 원거리장, 소형 범위 또는 근거리장 방식이 적합할 수 있습니다. RF MISO의안테나 테스트 기능관련 측정 자원을 설명해야 하지만, 최종 방법과 불확실성 예산은 인수 테스트가 시작되기 전에 합의되어야 합니다.

RF MISO 어레이 안테나 평가 지원

RF MISO는 RF 및 마이크로파 안테나 제조업체로서 안테나 연구, 측정 및 시스템 통합을 지원합니다. RF MISO는 PESA 레이더를 표준 안테나 제품으로 제공하지 않습니다. 관련 엔지니어링 논의는 안테나 개구부, 급전부 및 인터페이스 요구 사항에서 시작되며, 이는 정의된 주파수 대역, 편파, 이득, 빔 폭 및 기계적 외형에 따라 검증될 수 있습니다.

엔지니어는 RF MISO를 검토할 수 있습니다.어레이 안테나 제품그리고평면 안테나구성 요소 및 조리개 논의의 출발점으로 활용하십시오. 시판되는 표준 제품이 자동으로 PESA 레이더를 구성하는 것은 아니며, 전체 시스템 아키텍처에 대한 적합성을 확인해야 합니다.

초기 기술 논의를 위해 동작 대역, 순간 대역폭, 편파, 필요한 이득, 스캔 섹터, 사이드롭 목표, 최대 및 평균 전력, RF 인터페이스, 개구부 크기, 장착 제약 조건, 환경 조건 및 인수 테스트 기대치를 제공해 주십시오. 이 정보를 통해 엔지니어링 팀은 추가 평가가 필요한 안테나 및 테스트 옵션을 파악할 수 있습니다.

Send the project requirements to info@rf-miso.com or RF MISO에 문의하세요웹사이트를 통해.

자주 묻는 질문

PESA는 무엇의 약자입니까?

PESA는 수동 전자 스캔 배열(Passive Electronically Scanning Array)의 약자입니다. 일반적으로 비교적 중앙 집중화된 RF 송수신 구조, 급전 네트워크 및 제어된 위상 편이를 사용하여 안테나 개구부를 가로질러 빔을 조향합니다.

PESA는 전력을 전송하는데 왜 수동형이라고 부르는 걸까요?

수동형이란 각 안테나 소자에 완전한 능동형 송수신 모듈이 없음을 의미합니다. 하지만 레이더는 여전히 전원이 공급되는 RF, 제어, 교정 및 냉각 하드웨어를 사용합니다.

PESA 레이더는 여러 목표물을 추적할 수 있습니까?

빔 스케줄링, 재방문 시간, 파형 설계, 수신기 채널 및 처리 방식에 따라 달라질 수 있습니다. PESA라는 명칭만으로는 목표 용량을 정의할 수 없습니다.

PESA는 위상 배열 안테나와 같은 것인가요?

PESA는 위상 배열 RF 아키텍처의 한 종류이며, 위상 배열은 더 광범위한 안테나 개념입니다. AESA는 또 다른 RF 아키텍처입니다. 아날로그, 하이브리드 및 디지털 빔포밍은 빔포밍 구현 방식을 나타내는 것으로, PESA 또는 AESA와 동등한 대안이 아니라 별도의 분류 기준을 형성합니다.

최대 스캔 각도에서 어떤 데이터를 확인해야 할까요?

필요한 주파수 및 설치된 구성에서 이득 또는 스캔 손실, 빔 폭, 포인팅 정확도, 사이드 로브, 교차 편파 및 임피던스 동작을 확인하십시오.

PESA는 언제 실용적인 선택이 될 수 있을까요?

PESA는 전자식 조향이 필요하고 중앙 집중식 RF 체인이 대역폭, 스캔, 전력, 신뢰성, 열 및 유지 보수 요구 사항을 충족할 수 있는 경우에 실용적일 수 있습니다. 시스템 측정 및 수명 주기 제약 조건을 고려하여 결정을 내려야 합니다.