雷達
相控陣雷達的出現最初是為了防御導彈,通常工作在超高頻波段。在1960年至1980年間建造的相控陣雷達,有幾個至今仍在使用。
表中列舉了部分使用電子掃描陣列的美軍雷達。第一批系統在二十世紀進行開發,在二十一世紀投入使用。Northrop Grumman公司的機載系統主要由其前身Westinghouse and Norden公司開發研制。Raytheorn公司的機載系統主要由其前身Hughes Aircraft Company開發研制。
太空護欄系統(AN/FSY-3)是ESA技術很有意義的一次應用。在2014年,美國空軍授予Lockheed Martin公司一份價值9.15億美元的合同用于建造太空護欄系統,該系統在2020年3月達到運行狀態。該系統工作在S波段,具有分開的發射和接收ESA陣列,分別包含36,000個單元和86,000個單元。該系統的峰值功率為2.69MW,此時每個單元的輸出功率大約為75W。在發射陣面中,每八個單元作為一組,共用一個射頻源。在接收陣面中,每個接收單元都是數字化的。由于發射陣列和接收陣列是分開的,一個是方形的,一個是菱形的,從而使得主平面不一致,“通過低水平的雙旁瓣,減小加權損失,使得所需的功率孔徑最小化。”這種設計方案很簡單,但非常有效。
在移動電話領域,對微波技術進行了大量的投資,同時,也將電子掃描陣列應用到天線設計中。例如,蜂窩基站通過波束合成技術提高了頻率的再用率。移動電話領域的5G革命很可能在手機中使用電子掃描陣列。
通信衛星和互聯網衛星
通信是最早的衛星服務之一。據報道,從早期的低軌道衛星到如今的地球同步軌道的衛星,有超過400顆衛星提供通信服務。它們將大型可展開反射面天線與饋電系統相結合,為指定區域提供相關服務。Amazon,Facebook,Google和SpaceX均宣布了包含數千顆衛星的星座計劃,通過較低的成本盡可能地增加總帶寬。衛星的數量和有限的頻譜分配需要謹慎的頻譜管理和重復使用。
雷達衛星
大多數的雷達衛星使用的是ESA天線,而且已經使用了很多年。下圖總結了使用反射面天線、平面天線和ESA天線的現有和計劃中的雷達衛星。如圖所示的64個系統中,使用反射面天線的系統占比28%,用紅色的菱形表示;使用平面天線的系統占比14%,用綠色的菱形表示;使用ESA天線的系統占比58%,用藍色的菱形表示。
有些系統是由其他系統衍生而來。工作在X波段的系統中,TerraSAR和COSMO-SkyMed使用的是ESA天線,TecSAR和SAR-Lupe使用的是反射面天線。
工作在L波段的系統中,兩顆在軌衛星,ALOS-2和SAOCOM使用的是ESA天線;兩顆計劃衛星,NISAR和TanDEM-L使用的是反射面天線。顯然,這兩種技術都十分有用。
審核編輯:湯梓紅
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原文標題:電掃陣列(ESA)在雷達通信中的應用
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