Antenes militars: aplicacions, tipus i guia de selecció

Antenes militarsFormen la interfície de radiofreqüència (RF) entre una plataforma de defensa i l'entorn electromagnètic. Donen suport a sistemes de comunicacions, radar, enllaços per satèl·lit, monitorització de l'espectre, radiogoniometria, telemetria i guerra electrònica en instal·lacions terrestres, de vehicles, aèries, navals i fixes.

No hi ha un únic disseny d'antena que sigui el millor per a cada aplicació militar. Una antena de vehicle de perfil baix, una antena de radar d'alt guany i una antena de mesurament de banda ampla resolen diferents problemes. L'elecció correcta depèn del rang de freqüència, l'amplada de banda, el guany, l'amplada del feix, la polarització, les restriccions de la plataforma, l'exposició ambiental i les interfícies utilitzades pel sistema de radiofreqüència complet.

Què és una antena militar?

Una antena militar és una antena seleccionada o dissenyada per a un sistema de radiofreqüència de defensa, aeroespacial o governamental. Els principis subjacents de l'antena són els mateixos que en els sistemes comercials, però la integració militar sovint posa més èmfasi en la fiabilitat, la repetibilitat, la durabilitat ambiental, la compatibilitat electromagnètica i l'ajust mecànic.

L'antena no es pot avaluar de manera aïllada. Les línies d'alimentació, els connectors, les transicions de la guia d'ones, els radomes, les estructures de muntatge i les superfícies conductores properes poden canviar l'adaptació d'impedància i el patró de radiació. Per aquest motiu, la selecció d'antenes militars hauria de començar amb els requisits complets del sistema en lloc de només amb el tipus d'antena.

Principals aplicacions d'antenes militars

Comunicacions militars

Les antenes de comunicació militars transporten veu, dades, imatges i informació de control entre personal, vehicles, avions, vaixells, llocs fixos i terminals remots. La cobertura omnidireccional pot ser útil quan canvia la direcció d'una altra estació, mentre que una antena direccional pot proporcionar un guany més alt i una millor selectivitat espacial per a un enllaç punt a punt.

Les qüestions importants de disseny inclouen la banda operativa completa, la cobertura requerida, la polarització, l'orientació de la plataforma, l'espai d'instal·lació disponible i la pèrdua de la línia d'alimentació. L'antena també ha de ser compatible amb la ràdio, els filtres, els amplificadors i altres components de RF de l'enllaç.

Radar i seguiment d'objectius

Les antenes de radar transmeten energia electromagnètica i reben senyals reflectits per a la detecció, la localització, el seguiment, la visualització d'imatges o la mesura. Un guany elevat i un feix controlat sovint són importants, però l'amplada de feix, la cobertura d'escaneig i el rendiment dels lòbuls laterals requerits depenen de l'arquitectura del radar.

Les antenes de trompeta s'utilitzen sovint com a antenes d'alimentació, de referència i de mesura. Les antenes reflectores proporcionen una alta directivitat, mentre que les antenes de matriu poden admetre la direcció electrònica del feix. Per obtenir una visió general de l'arquitectura del radar d'escaneig electrònic, vegeuQuè és el radar PESA?

Enllaços per satèl·lit i més enllà de la línia de visió

Els sistemes de comunicació per satèl·lit normalment requereixen guany direccional, apuntament precís i polarització estable. La polarització circular pot reduir la sensibilitat a l'orientació relativa en alguns enllaços, mentre que les antenes de doble polarització poden admetre dos canals ortogonals o configuracions de mesura flexibles. L'antena, l'alimentació i el radome s'han d'avaluar conjuntament perquè les pèrdues o els errors de polarització afecten directament el marge d'enllaç.

Monitorització de l'espectre i radiogoniometria

Els sistemes de monitorització de senyals i radiogoniometria poden requerir una àmplia cobertura de freqüència, patrons de radiació estables i una resposta de polarització coneguda. Les antenes de trompeta logperiòdiques, bicòniques, espirals i de banda ampla són opcions habituals, depenent de la banda, el guany i la cobertura angular requerits.

Per a mesures calibrades, són essencials dades de patrons repetibles i un pla de referència clarament definit. El moviment del cable, el desgast del connector i les estructures properes poden crear errors que d'altra manera es podrien atribuir a l'antena.

Guerra electrònica i proves electromagnètiques

Els sistemes de suport electrònic, protecció electrònica i proves electromagnètiques utilitzen antenes per transmetre, rebre, monitoritzar o caracteritzar l'energia de radiofreqüència a través de bandes especificades. El funcionament de banda ampla, el control de polarització, l'aïllament de ports i la gestió de potència poden ser importants. El requisit exacte s'ha de definir a nivell de sistema, incloent-hi l'entorn operatiu i el mètode de mesura.

Plataformes aerotransportades, navals, de vehicles i no tripulades

La integració de la plataforma pot ser tan important com el rendiment elèctric. Els sistemes aeris i no tripulats poden prioritzar la baixa massa, la mida compacta i la instal·lació aerodinàmica. Els sistemes de vehicles han de tenir en compte la vibració, el cablejat i la influència de la carrosseria del vehicle. Les instal·lacions navals i exteriors requereixen atenció a la humitat, l'exposició a la sal, el segellat i la protecció contra la corrosió.

Tipus comuns d'antenes militars

Antenes de trompa

Les antenes de trompeta proporcionen radiació direccional, guany útil i un rendiment de microones ben conegut. Les trompetes de guany estàndard s'utilitzen àmpliament per a mesures de referència, calibratge i rangs d'antenes. Les trompetes de banda ampla admeten bandes de funcionament més àmplies, mentre que els dissenys cònics i corrugats poden proporcionar diferents característiques de patró i polarització.

Antenes de trompeta de doble polarització

Les antenes de trompa de doble polarització proporcionen dos ports de polarització ortogonals. Són útils quan un sistema ha de comparar canals de polarització, millorar la flexibilitat de mesura o admetre la diversitat de polarització. L'aïllament del port, el rendiment de la polarització creuada i l'orientació dels dos canals s'han de verificar a tota la banda.

Antenes de matriu

Les antenes de matriu combinen múltiples elements radiants per donar forma o dirigir un feix. Les matrius planars i les matrius de ranures de guia d'ones es poden dissenyar per a un guany elevat, lòbuls laterals controlats i escaneig electrònic. El seu rendiment depèn del patró d'elements, l'espaiat, la xarxa d'alimentació, el control de fase i amplitud, el disseny tèrmic i la calibració.

Antenes reflectores

Les antenes de focus primari i reflectores Cassegrain poden proporcionar feixos estrets i d'alt guany per a radar, comunicació per satèl·lit i sistemes de mesura. La selecció de l'alimentació, la geometria del reflector, el bloqueig, la precisió de la superfície i l'alineació influeixen en l'eficiència i el rendiment dels lòbuls laterals.

Antenes logperiòdiques, bicòniques i espirals

Aquestes famílies d'antenes es consideren habitualment quan es requereix una àmplia cobertura de freqüència. Les antenes logperiòdiques proporcionen un funcionament direccional de banda ampla. Les antenes bicòniques proporcionen una amplada de banda àmplia amb una cobertura azimutal gairebé omnidireccional en models adequats. Les antenes espirals poden admetre la polarització circular de banda ampla quan els requisits de lateralitat i relació axial es combinen correctament.

Antenes de sonda de guia d'ones

Les sondes de guia d'ones són antenes compactes que s'utilitzen en configuracions de mesura de microones i ones mil·limètriques, sistemes de camp proper i dispositius de calibratge. La selecció depèn de la banda de la guia d'ones, la brida, la polarització, l'amplada del feix i la geometria de mesura requerida.

Com seleccionar una antena militar

1. Defineix el rang de freqüències complet

Especifiqueu les freqüències de funcionament més baixes i més altes, incloent-hi qualsevol marge de prova o d'afinació. Un model que només cobreix una part de la banda pot mostrar un rendiment acceptable a la freqüència central, però una mala adaptació d'impedància o distorsió del patró prop de les vores de la banda.

2. Guanya, amplada de feix i cobertura de coincidència

El guany i l'amplada del feix estan enllaçats. Una antena direccional de guany més alt generalment concentra l'energia en una regió angular més estreta, mentre que una antena de cobertura més àmplia intercanvia la directivitat pel camp de visió. Trieu el patró segons la geometria d'enllaç requerida, la regió d'escaneig i l'orientació de la instal·lació.

3. Confirmar la polarització

La polarització lineal, dual-lineal i circular no són intercanviables. La discrepància de polarització pot crear una pèrdua de senyal substancial fins i tot quan la freqüència i el guany semblen correctes. Per a sistemes de polarització circular, confirmeu RHCP o LHCP i reviseu la relació axial a través de la regió angular requerida. Per a antenes de polarització dual, reviseu també l'aïllament del port i de la polarització creuada.

4. Reviseu la ROE, la pèrdua de retorn i l'eficiència

La ROE i la pèrdua de retorn indiquen com de bé s'adapta l'entrada de l'antena al sistema de RF. Aquests valors s'han de comprovar a tota la banda, no a una sola freqüència. L'eficiència de radiació, la pèrdua d'alimentació i la pèrdua del radome també s'han d'incloure a l'hora d'estimar el rendiment del sistema.

5. Comproveu la gestió de l'energia i les interfícies

Confirmeu la potència mitjana i màxima, el tipus i el gènere del connector, la mida de la guia d'ones, la brida, el tipus de cable i qualsevol adaptador necessari. Una antena elèctricament adequada encara pot fallar la integració si la interfície d'acoblament, el requisit de parell o l'espai lliure d'instal·lació són incorrectes.

6. Tenir en compte la plataforma i l'entorn

Reviseu els requisits de temperatura, humitat, pluja, gel, vibració, xoc, altitud, exposició a la sal i corrosió. Avalueu també la rigidesa del muntatge, el material del radome, les estructures properes i el cablejat. Una instal·lació controlada redueix la distorsió del patró i millora la repetibilitat de la mesura.

7. Verificar el rendiment a la configuració final

Les dades de l'antena de fàbrica són una línia de base important, però el sistema instal·lat s'ha de verificar amb l'alimentació real, l'estructura de muntatge i el radome sempre que sigui possible. Mesureu S11 sobre tota la banda, inspeccioneu els connectors i les interfícies i compareu el comportament de la radiació amb la cobertura prevista. El procés de resolució de problemes aPer què la meva antena de microones no té un rendiment adequat?proporciona una llista de comprovació pràctica a nivell de sistema.

Opcions d'antena RF MISO per a sistemes militars i aeroespacials

RF MISO ofereix productes d'antena estàndard i personalitzables per a radar, comunicació, mesurament, aeroespacial i sistemes de RF relacionats. Els models següents il·lustren diverses opcions de freqüència, guany i polarització. La selecció final sempre s'ha de basar en l'especificació publicada del model individual i en els requisits complets del sistema.

• RM-BDPHA0818-12Antena de trompeta de doble polarització de banda ampla de 0,8-18 GHz amb un guany típic de 12 dBi.
• RM-CDPHA3337-20Antena de trompeta cònica de doble polarització de 33-37 GHz amb un guany típic de 20 dBi.
• RM-BDPHA218-15OAntena de trompeta de doble polarització de banda ampla de 2-18 GHz amb un guany típic de 15 dBi.
• RM-WPA6-8Sonda de guia d'ones en banda D de 110-170 GHz amb un guany típic de 8 dBi i una interfície WR-6.
• RM-BDHA1840-13Antena de trompeta de banda ampla amb polarització lineal de 18-40 GHz amb un guany típic de 13 dBi.

Per a una revisió tècnica, proporcioneu la banda operativa, el guany i l'amplada de feix necessaris, la polarització, la plataforma, la interfície de RF, l'envoltant disponible, les condicions ambientals, el nivell de potència i la quantitat. Els dibuixos de la zona de muntatge i les interfícies d'acoblament ajuden a reduir el risc d'integració.

Preguntes freqüents

Què fa que una antena sigui adequada per a ús militar?

L'adequació depèn del requisit complet. A més del rendiment elèctric, l'antena pot necessitar interfícies mecàniques específiques, durabilitat ambiental, dades de calibratge repetibles, maneig de potència i compatibilitat amb la plataforma i la cadena de RF.

Quin tipus d'antena és la millor per a les comunicacions militars?

No hi ha un tipus universalment òptim. Les antenes omnidireccionals admeten una àmplia cobertura angular, mentre que les antenes direccionals proporcionen un guany més alt per a enllaços definits. La freqüència, l'amplada de banda, l'orientació de la plataforma, la polarització i les restriccions d'instal·lació determinen el disseny més adequat.

Per què s'utilitzen antenes de doble polarització?

Les antenes de doble polarització proporcionen dos canals ortogonals. Poden admetre diversitat de polarització, configuracions de prova flexibles o arranjaments de transmissió i recepció separats quan el sistema complet està dissenyat per a aquest propòsit. L'aïllament requerit s'ha de verificar a través de la banda.

Com afecta la freqüència a la selecció d'antenes militars?

La freqüència influeix en les dimensions de l'antena, la propagació, l'amplada de banda disponible, les interfícies d'alimentació i les toleràncies d'instal·lació. A freqüències d'ona mil·limètrica, petits errors d'alineació, el desgast del connector i les propietats del radom poden tenir un efecte elèctric més gran, per la qual cosa la precisió mecànica i la configuració de la mesura esdevenen especialment importants.

Pot RF MISO avaluar un requisit d'antena personalitzada?

Els rangs de freqüència personalitzats, la polarització, les interfícies i les configuracions mecàniques es poden avaluar segons els requisits del projecte. Contacteinfo@rf-miso.comamb totes les especificacions elèctriques, mecàniques i ambientals.

Conclusió

La selecció d'antenes militars és una tasca d'enginyeria de sistemes. Les aplicacions de comunicacions, radar, satèl·lit, monitorització i guerra electrònica imposen diferents demandes d'amplada de banda, guany, amplada de feix, polarització i integració de plataformes. Definir primer aquests requisits i després verificar l'antena en la seva instal·lació final produeix un sistema de radiofreqüència més fiable i redueix els problemes d'integració evitables.