Aktivní fázovaná anténní soustava ( AFAR ) je sfázovaná anténní soustava , ve které je směr vyzařování a (nebo) tvar vyzařovacího diagramu řízen změnou amplitudově-fázového rozložení proudů nebo budicích polí na jednotlivých aktivních vyzařujících prvcích [1] .
Aktivní fázované anténní pole se skládá z aktivních vyzařovacích prvků (nebo strukturálně kombinovaných skupin takových prvků - vícekanálových modulů), z nichž každý se skládá z vyzařovacího prvku a aktivního zařízení ( transceiver module , PPM). Modul transceiveru alespoň reguluje počáteční fázi nosiče rádiového signálu procházejícího aktivním vyzařovacím prvkem (pro skenování elektrického paprsku) a také zesiluje rádiový signál vysílaný a (nebo) přijímaný tímto prvkem. Složitější PPM mohou upravovat amplitudu rádiového signálu, provádět vysokofrekvenční konverzi a také generovat (tvarovat) rádiový signál, převádět jej z analogového na digitální a (nebo) z digitálního na analogový. Pro společný koordinovaný provoz musí být všechny moduly transceiveru AFAR připojeny přes rozdělovač (obvod, který distribuuje rádiový signál budiče přes PPM v režimu vysílání a sbírá rádiové signály z výstupů PPM do rádiového přijímače v režimu příjmu), a provoz všech PPM musí být synchronizován. Kromě sálavých prvků, PPM a rozdělovače obsahují APAA systém napájení (sekundární zdroje pro napájení PPM), systém chlazení (pro odvod tepla vznikajícího při provozu PPM), řídicí systém (řídicí obvody pro amplitudově-fázový rozvod a provozní režimy PPM a jejich diagnostika), stejně jako základna, na které jsou upevněny komponenty APAA.
Na rozdíl od AFAR pasivní PAR neobsahuje aktivní zařízení. Například v přenosovém systému vybaveném pasivním fázovaným polem je rádiový signál generován a zesílen na požadovaný výkon v jediném rádiovém vysílači pro celý systém, poté je distribuován (a výkon rádiového signálu je rozdělen) mezi vyzařující prvky. Naopak ve vysílacím aktivním fázovaném poli není jediný výkonný výstupní zesilovač: méně výkonné zesilovače jsou umístěny v každém z jeho modulů.
V běžném pasivním poli jeden vysílač o výkonu několika kilowattů napájí několik stovek prvků, z nichž každý vyzařuje pouze část tohoto výkonu (desítky wattů). Výkon moderního mikrovlnného tranzistorového emitoru však může být i desítky wattů a v radaru s AFAR několik stovek takových modulů, každý o výkonu desítek wattů, vytváří obecně výkonný hlavní paprsek o několika kilowattech.
S identickým výsledkem jsou aktivní pole mnohem spolehlivější: porucha jednoho přijímacího a vysílacího prvku pole pouze zkresluje anténní vzor, poněkud zhorší vlastnosti lokátoru, ale obecně zůstává funkční. Katastrofální porucha vysílací trubice, která je problémem konvenčních radarů , se prostě nemůže stát. Další výhodou je úspora hmotnosti: není zde žádná velká vysoce výkonná lampa, související chladicí systém a masivní vysokonapěťový zdroj.
Další vlastností, která je typická pouze pro aktivní pole, je možnost ovládání zisku jednotlivých modulů transceiveru. V tomto případě se rozsah úhlů vychýlení paprsku výrazně zvětší, v důsledku toho lze obejít mnohá omezení geometrie pasivních mřížek.
Technologie APAA má dva klíčové problémy: ztrátu energie a náklady.
V důsledku nedostatků mikrovlnných tranzistorových zesilovačů a monolitických integrovaných obvodů (MWMIS) je účinnost modulového vysílače obvykle nižší než 45 %. V důsledku toho APAA generuje velké množství tepla, které se musí odvádět, aby se čipy vysílače chránily před roztavením – spolehlivost mikrovlnných MMIC arsenidu galia se zvyšuje při nízkých provozních teplotách. Tradiční vzduchové chlazení používané v běžných počítačích a avionice se špatně hodí pro balení s vysokou hustotou, takže moderní AFAR jsou chlazené kapalinou (americké konstrukce používají chladicí kapalinu z polyalfaolefinu podobnou syntetické hydraulické kapalině). Typický kapalinový chladicí systém používá čerpadla, která přivádějí chladicí kapalinu kanálky v anténě a poté ji vypouštějí do tepelného výměníku – může to být buď vzduchový chladič ( radiátor ) nebo tepelný výměník v palivové nádrži (s druhým okruhem pro snížení zahřívání obsahu palivové nádrže).
Ve srovnání s konvenčním vzduchem chlazeným stíhacím radarem je radar AFAR spolehlivější, ale spotřebuje více elektřiny a vyžaduje intenzivnější chlazení. Ale AFAR může poskytnout mnohem větší vysílací výkon, který je nezbytný pro větší dosah detekce cíle (zvýšení vysílacího výkonu má však vedlejší účinek ve zvýšení stopy, po které může nepřátelská rádiová rozvědka nebo SPO detekovat radar).
Pro stíhací radar, který obvykle vyžaduje 1000 až 1800 modulů, se náklady na AFAR stávají nepřijatelné, pokud moduly stojí více než sto dolarů za každý. Rané moduly stály přibližně 2 tisíce dolarů, což neumožňovalo masové použití AFAR. Náklady na takové moduly s rozvojem technologie však neustále klesají, protože náklady na vývoj a výrobu mikrovlnných MIC neustále klesají.
Navzdory nevýhodám jsou aktivní fázovaná pole téměř ve všech ohledech lepší než konvenční radarové antény a poskytují větší schopnost sledování a spolehlivost, i když při určitém zvýšení složitosti a možná i nákladů.
Modul transceiveru je základem kanálu pro prostorové zpracování signálu v AFAR.
Jeho součástí je aktivní prvek - zesilovač, díky kterému je toto zařízení elektrodynamicky nereciproční. Proto, aby zařízení mohlo pracovat jak pro příjem, tak pro vysílání, odděluje vysílací a přijímací kanál. Oddělování se provádí buď komutátorem nebo oběhovým čerpadlem .
Přijímací kanál zahrnuje následující zařízení:
Složení vysílacího kanálu je podobné složení přijímacího kanálu. Rozdíl spočívá v absenci ochranného zařízení a nižších hlučnosti zesilovače. Vysílací zesilovač však musí mít větší výstupní výkon než přijímací zesilovač.