จากพาราโบลาถึงอาร์เรย์เฟส: ประวัติโดยย่อของการพัฒนาเสาอากาศเรดาร์บนเครื่องบิน

เมื่อความต้องการในการทำสงครามเปลี่ยนแปลงไป พร้อมกับความก้าวหน้าของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี "เนื้อหาที่มีค่า" ในการรบทางอากาศก็สูงขึ้นเรื่อยๆ การพัฒนาระบบเรดาร์บนเครื่องบินรบเป็นตัวอย่างที่ชัดเจน ในแง่ของรูปลักษณ์ ส่วนที่เห็นได้ชัดที่สุดของการ "วิวัฒนาการ" ของอุปกรณ์เรดาร์คือการเปลี่ยนแปลงของเสาอากาศ เรามาพูดถึงการพัฒนาของเสาอากาศเรดาร์บนเครื่องบินโดยสังเขปกัน

เรดาร์บนเครื่องบินได้พัฒนาจากฟังก์ชันการค้นหาและวัดระยะในอากาศแบบง่ายๆ ในยุคแรกๆ มาจนถึงปัจจุบันที่ไม่เพียงแต่คำนึงถึงการค้นหา การติดตาม และการควบคุมการยิงในพื้นที่ขนาดใหญ่เท่านั้น แต่ยังรวมถึงการสำรวจและทำแผนที่ภาคพื้นดิน การสร้างภาพ SAR และฟังก์ชันอื่นๆ อีกมากมาย โดยทั่วไปแล้ว เรดาร์บนเครื่องบินต้องการเสาอากาศที่มีคุณสมบัติ เช่น อัตราขยายสูง (เพื่อเพิ่มระยะการตรวจจับ) ลำแสงแคบ (เพื่อเพิ่มความแม่นยำในการวัดมุม) และกลีบข้างต่ำ (เพื่อต้านทานการรบกวน) และเพื่อให้ได้อัตราขยายสูงและลำแสงแคบ วิธีที่ง่ายที่สุดคือการใช้เสาอากาศแบบทิศทาง เช่น เสาอากาศยากิและเสาอากาศพาราโบลา (ตัวสะท้อนเดี่ยว) เสาอากาศยากิมีขนาดใหญ่เกินไป และเสาอากาศพาราโบลาทำได้ง่ายกว่าในการลดกลีบข้างให้ต่ำกว่าเสาอากาศยากิ ดังนั้น เรดาร์บนเครื่องบินในยุคแรกๆ หลังสงครามเย็นจึงมักใช้เสาอากาศแบบพาราโบลาเป็นหลัก

เสาอากาศพาราโบลา (เสาอากาศสะท้อนแสงเดี่ยว)เสาอากาศชนิดนี้ใช้พาราโบลาขนาดใหญ่เป็นพื้นผิวหลัก และใช้ฮอร์นตรงกลางด้านหน้าพื้นผิวหลักเป็นแหล่งป้อนสัญญาณ (ป้อนสัญญาณไปข้างหน้า) (ฮอร์นอาจเบี่ยงเบนจากตำแหน่งตรงกลางได้ ซึ่งเรียกว่าการป้อนสัญญาณแบบออฟเซ็ต) หลักการทำงานค่อนข้างคล้ายกับกระจกพาราโบลาในทางทัศนศาสตร์ หลักการทำงานคือ เมื่อเสาอากาศทำงานในโหมดการแผ่รังสี คลื่นทรงกลมที่แผ่รังสีจากฮอร์นจะกระทบกับพาราโบลา และพาราโบลาจะแปลงคลื่นทรงกลมที่ตกกระทบจากฮอร์นให้เป็นคลื่นระนาบ ทำให้มันแผ่รังสีออกไปในอวกาศ เมื่อทำงานในโหมดรับสัญญาณ พื้นผิวสะท้อนหลักจะรวมคลื่นระนาบที่ส่งผ่านในอวกาศ ซึ่งเรียกว่าคลื่นทรงกลม และ "ส่งกลับ" ไปยังลำโพงป้อนสัญญาณ เสาอากาศรูปแบบนี้ไม่ยากต่อการผลิตในย่านความถี่ x-band และต่ำกว่า มีโครงสร้างที่เรียบง่ายและต้นทุนต่ำ อย่างไรก็ตาม ข้อเสียก็ชัดเจนเช่นกัน เนื่องจากโดยทั่วไปแล้วเสาอากาศแบบพาราโบลาจะให้ประสิทธิภาพสูงได้ง่ายเมื่ออัตราส่วนเส้นผ่านศูนย์กลางโฟกัส (อัตราส่วนของระยะห่างจากปลายเสาอากาศถึงพื้นผิวสะท้อนต่อขนาดของพื้นผิวสะท้อนหลัก) สูง ทำให้รูปทรงโดยรวมของเสาอากาศสูงขึ้นและปริมาตรใหญ่ขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเสาอากาศหมุนและสแกนทั้งตัว มันจะกินพื้นที่ในหัวเครื่องมาก ดังนั้นมุมการสแกนจึงค่อนข้างจำกัด เพื่อแก้ปัญหาเหล่านี้ จึงได้มีการคิดค้นเสาอากาศแบบพื้นผิวสะท้อนคู่ที่เรียกว่า "Cassegrain" ขึ้นมา

ส่วนประกอบพื้นฐานและแผนภาพการทำงานของเสาอากาศพาราโบลา

ส่วนประกอบพื้นฐานและแผนภาพการทำงานของเสาอากาศพาราโบลา

เสาอากาศของเรดาร์ SL1 (จำลองแบบมาจากเรดาร์โซเวียต РП-1/5) ที่ติดตั้งรุ่น J-5A สำหรับทุกสภาพอากาศ

เสาอากาศแบบแคสเซเกรนเสาอากาศชนิดนี้ได้รับการพัฒนามาจากเสาอากาศแบบสะท้อนเดี่ยว เมื่อเทียบกับเสาอากาศแบบสะท้อนเดี่ยวแล้ว การเพิ่มตัวสะท้อนย่อยจะช่วยปรับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาจากลำโพงให้เหมาะสมยิ่งขึ้น และกระจายคลื่นกลับไปยังตัวสะท้อนหลัก จากนั้นตัวสะท้อนหลักจะเปลี่ยนคลื่นทรงกลมให้เป็นคลื่นระนาบและแผ่กระจายออกไปในอากาศ ข้อดีคือช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของช่องรับสัญญาณ เพิ่มอัตราขยาย ลดอัตราส่วนเส้นผ่านศูนย์กลางโฟกัส ลดขนาดโดยรวมของเสาอากาศ และลดขนาดลง เนื่องจากตัวรับสัญญาณและตัวป้อนสัญญาณอยู่บนพื้นผิวหลักด้วย จึงเอื้อต่อการจัดวางสายไฟในระบบและลดเสียงรบกวนของระบบ อย่างไรก็ตาม การเพิ่มตัวสะท้อนย่อยจะทำให้เกิดปัญหาการบังคลื่นบนพื้นผิวหลักมากขึ้น ซึ่งจะลดอัตราขยายโดยรวมของเสาอากาศและเพิ่มระดับคลื่นรบกวนด้านข้าง

องค์ประกอบพื้นฐานและหลักการทำงานของเสาอากาศแบบแคสเซเกรน

เรดาร์ "อีเกิล" ของเครื่องบินขับไล่สกัดกั้น Su-15 (РП-11)

เรดาร์ "อีเกิล" ของเครื่องบินขับไล่สกัดกั้น Su-15 (РП-11)

เพื่อแก้ปัญหาการบดบังของตัวสะท้อนรอง จึงมีการเสนอและใช้เสาอากาศที่เรียกว่าเสาอากาศแคสเซเกรนกลับหัวอย่างแพร่หลายในเรดาร์บนเครื่องบิน เสาอากาศแคสเซเกรนกลับหัว หรือที่รู้จักกันในชื่อเสาอากาศแคสเซเกรนแบบดัดแปลงนั้น สร้างขึ้นจากเสาอากาศแคสเซเกรน โดยเปลี่ยนตำแหน่งของตัวสะท้อนรองเป็นพาราโบลาแบบตะแกรงโพลาไรซ์ และตำแหน่งของพื้นผิวหลักเป็นแผ่นบิดโพลาไรซ์ (ในความเป็นจริง ในเสาอากาศแบบแผ่นกลับหัว ตำแหน่งของพื้นผิวหลักและพื้นผิวรองนั้นแตกต่างจากเสาอากาศแคสเซเกรนทั่วไปอย่างเห็นได้ชัด) หลักการทำงานค่อนข้างแตกต่างจากเสาอากาศแคสเซเกรน คือ ตัวป้อนแบบฮอร์นที่อยู่บนแผ่นบิดโพลาไรซ์จะปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแบบโพลาไรซ์เชิงเส้นในแนวนอนออกมา ซึ่งคลื่นเหล่านี้จะสะท้อนกลับเกือบทั้งหมดจากตะแกรงโพลาไรซ์ และเปลี่ยนคลื่นทรงกลมให้เป็นคลื่นระนาบ ซึ่งจะไปกระทบกับแผ่นบิดโพลาไรซ์ด้านหลัง ทำให้ "บิด" คลื่นโพลาไรซ์แนวนอนให้กลายเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแบบโพลาไรซ์เชิงเส้นในแนวตั้ง ซึ่งจะถูกส่งผ่านจากตะแกรงโพลาไรซ์ด้านหน้าและแผ่กระจายออกไปในอวกาศ กล่าวโดยสรุป แม้ว่าลำแสงที่ปล่อยออกมาจากตัวป้อนแบบการ์ดกลับด้านจะสะท้อนสองครั้ง แต่ก็แตกต่างจากเสาอากาศ Cassegrain ทั่วไปตรงที่มีกระบวนการบิดโพลาไรเซชันอยู่ตรงกลาง ตะแกรงโพลาไรเซชันที่อยู่ด้านหน้าเสาอากาศจะปิดกั้นเฉพาะคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีโพลาไรเซชันในแนวนอนเท่านั้น และแทบไม่มีผลต่อคลื่นที่มีโพลาไรเซชันเชิงเส้นในแนวตั้ง อย่างไรก็ตาม เพื่อต่อสู้กับสัญญาณรบกวนจากพื้นดิน เสาอากาศเรดาร์บนเครื่องบินส่วนใหญ่จึงเป็นเสาอากาศที่มีโพลาไรเซชันเชิงเส้นในแนวตั้ง โดยจะทำการสแกนลำแสงโดยการหมุนแผ่นบิดโพลาไรเซชันอย่างเหมาะสม ดังนั้น เสาอากาศแบบการ์ดกลับด้านจึงแก้ปัญหาการบดบังของตัวสะท้อนย่อย และยังสามารถเลื่อนตัวป้อนและตะแกรงโพลาไรเซชันเล็กน้อย ซึ่งช่วยลดขนาดโดยรวมของเสาอากาศได้อีกด้วย เนื่องจากข้อดีที่เป็นเอกลักษณ์เหล่านี้ เสาอากาศแบบการ์ดกลับด้านจึงได้รับความนิยมอย่างมากในโทรศัพท์รุ่นที่สอง

หลักการทำงานของเสาอากาศแบบพลิกการ์ดคือ แถบแนวนอนด้านหน้าทำหน้าที่เป็นตะแกรงโพลาไรเซชัน ส่วนแผ่นบิดโพลาไรซ์จะถูกจัดวางไว้ที่มุม 45 องศาที่ด้านหลัง

เสาอากาศแบบการ์ดกลับด้านที่ใช้ในเรดาร์ Sapphire-21 ซึ่งติดตั้งอยู่ในเครื่องบิน MiG-21BIS โปรดสังเกตว่าไม่ได้ติดตั้งตะแกรงปรับทิศทางคลื่นแสง

เสาอากาศแคสเซเกรนแบบกลับหัวที่ใช้ในระบบเรดาร์ AI-24 ของเครื่องบินขับไล่ทอร์นาโด

เสาอากาศแบบการ์ดกลับด้านที่ใช้ในเรดาร์ Mig25 Tornado A ไม่มีตะแกรงปรับทิศทางคลื่นแสงติดตั้งอยู่

สิ่งที่น่าสังเกตอีกอย่างคือ เสาอากาศแบบการ์ดกลับด้านที่ใช้ในเรดาร์ n001 ของเครื่องบิน Su27 นั้นไม่ได้ติดตั้งตะแกรงปรับทิศทางการโพลาไรซ์ไว้

เสาอากาศแบบการ์ดกลับด้านที่ใช้ในเรดาร์ n001 ของเครื่องบิน Su27 โปรดสังเกตว่าชิ้นส่วนนี้อยู่ในสภาพสมบูรณ์ โดยมีการติดตั้งตะแกรงปรับทิศทางคลื่นแล้ว

หลักการทำงานพื้นฐานของเสาอากาศที่กล่าวมาข้างต้นนั้นล้วนขึ้นอยู่กับรูปแบบของพื้นผิวสะท้อนแสง ซึ่งแตกต่างกันในรายละเอียด เช่น เป็นพื้นผิวสะท้อนแสงเดี่ยวหรือคู่ มีการบิดเบี้ยวของโพลาไรเซชันหรือไม่ โดยการควบคุมระยะห่างของลำโพงจากพื้นผิวหลัก การปรับความเรียวของการส่องสว่าง ฯลฯ สามารถเพิ่มกำลังขยายและลดสัญญาณรบกวนด้านข้างได้ง่าย ประสิทธิภาพที่น่าพอใจก็สามารถทำได้ในระยะเริ่มต้น อย่างไรก็ตาม แม้ว่าข้อกำหนดในการผลิตเสาอากาศที่ทำงานในรูปแบบของพื้นผิวสะท้อนแสงจะไม่สูงนัก (ย่านความถี่ X ค่อนข้างดี แต่ความยากจะเพิ่มขึ้นอย่างมากในย่านความถี่สูงกว่า) และต้นทุนก็อยู่ในระดับที่ยอมรับได้ แต่ด้วยการพัฒนาประสิทธิภาพของเรดาร์บนเครื่องบิน ทำให้เกิดข้อกำหนดใหม่สำหรับส่วนของเสาอากาศ เช่น มุมการสแกนที่กว้างขึ้น สัญญาณรบกวนด้านข้างที่ต่ำลง และการสร้างลำแสงรูปทรงต่างๆ ข้อเสียโดยธรรมชาติของเสาอากาศแบบพลิกการ์ด ได้แก่ การรั่วไหลของพลังงานเสมอ (ซึ่งจะทำให้ประสิทธิภาพของรูรับแสงลดลงและอัตราขยายลดลง) การบิดเบือนของลำแสงอย่างรุนแรงในระหว่างการสแกน (อัตราขยายของลำแสงหลักลดลง ลำแสงหลักกว้างขึ้น และลำแสงด้านข้างเพิ่มขึ้น) และปัญหาเรื่องน้ำหนักของเสาอากาศที่มากเกินไป ดังนั้น ทุกคนจึงคิดว่าเครื่องบินรบรุ่นที่สามที่ต้องการครองความเป็นใหญ่ในอากาศอย่าง Mig-29 และ Su-27 ซึ่งทั้งสองรุ่นใช้เสาอากาศแบบ Cassegrain กลับหัวในช่วงแรกๆ นั้น ดูค่อนข้างล้าสมัย

เรารู้ว่าในอดีตนั้น เสาอากาศแบบพาราโบลาถูกนำมาใช้เพื่อตอบสนองความต้องการของเรดาร์บนเครื่องบินที่มีอัตราขยายสูง ลำแสงแคบ และคลื่นรบกวนด้านข้างต่ำ เนื่องจากโครงสร้างที่เรียบง่าย อย่างไรก็ตาม ยังมีเสาอากาศอีกประเภทหนึ่งที่มีรูปทรงซับซ้อนกว่าเล็กน้อย แต่มีประสิทธิภาพดีกว่า นั่นคือ เสาอากาศแบบอาร์เรย์ระนาบ เสาอากาศแบบอาร์เรย์ระนาบเป็นเสาอากาศแบบอาร์เรย์ทั่วไป โดยประกอบด้วยเสาอากาศขนาดเล็กหลายสิบ หลายร้อย หรือแม้กระทั่งหลายพันตัว จัดเรียงอย่างสม่ำเสมอบนพื้นผิวอาร์เรย์ตามกฎและระยะห่างที่กำหนด เสาอากาศแต่ละตัวอาจมีลำแสงกว้างมากและอัตราขยายต่ำ แต่ด้วยการทำงานร่วมกันของเสาอากาศหลายตัวในอาร์เรย์ ทำให้สามารถบรรลุอัตราขยายสูงมาก ลำแสงแคบ และคลื่นรบกวนด้านข้างต่ำมาก (และยังสามารถพัฒนาเป็นอาร์เรย์เฟสระนาบได้ในภายหลัง) ดังนั้น ด้วยประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม เสาอากาศแบบอาร์เรย์ระนาบจึงเข้ามาแทนที่เสาอากาศแบบพื้นผิวสะท้อนแสงอย่างรวดเร็ว และกลายเป็นกระแสหลักในระบบเรดาร์บนเครื่องบินรุ่นที่สาม รุ่นที่สามดัดแปลง และรุ่นที่สี่ต่างๆ ในปัจจุบัน เรดาร์บนเครื่องบินขั้นสูงและเรดาร์แบบอาร์เรย์เฟสเกือบทั้งหมดใช้เสาอากาศแบบอาร์เรย์ระนาบ

เสาอากาศแบบอาร์เรย์ระนาบทั่วไป ได้แก่ เสาอากาศแบบอาร์เรย์ช่องคลื่นนำ (แผ่นเรียบ), เสาอากาศแบบอาร์เรย์ช่องคลื่นนำแบบเปิด, เสาอากาศแบบอาร์เรย์ไดโพล, เสาอากาศแบบอาร์เรย์วิวัลดี, เสาอากาศแบบอาร์เรย์ไมโครสตริปแพทช์ เป็นต้น

โครงสร้างช่องนำคลื่นแบบอาร์เรย์เป็นโครงสร้างการส่งสัญญาณไมโครเวฟที่พบได้ทั่วไป โดยจะมีการเปิดช่อง (ร่อง) บนพื้นผิวของท่อนำคลื่น ทำให้ช่องเล็กๆ เหล่านั้นกลายเป็นเสาอากาศสำหรับแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ข้อดีคือสามารถเข้ากับโครงสร้างป้อนสัญญาณได้ดีและมีกำลังส่งสูง ช่องนำคลื่นแบบอาร์เรย์ที่ใช้ในอากาศนั้นดูเหมือนว่าถูกตัดลงบนแผ่นเรียบ ดังนั้นบางครั้งจึงเรียกว่าอาร์เรย์ช่องแบบแบน

เรดาร์ APY1 ที่ E3 ใช้นั้นใช้เสาอากาศแบบช่องนำคลื่น (waveguide slot antenna array)

แผงเสาอากาศแบบแผ่นเรียบที่ใช้ในเรดาร์ APG63 ของเครื่องบิน F15 มีเสาอากาศ IFF (อาร์เรย์) ยื่นออกมาจากขอบด้านนอก

 แผงเสาอากาศแบบแผ่นเรียบที่ใช้ในเรดาร์ APG63 ของเครื่องบิน F15 มีเสาอากาศ IFF (อาร์เรย์) ยื่นออกมาจากขอบด้านนอก

แผงช่องรับสัญญาณแบบแผ่นเรียบที่ใช้ในเรดาร์ APG66 ของเครื่องบิน F16A/B

เสาอากาศแบบอาร์เรย์คลื่นนำเปิดมีลักษณะคล้ายกัน เสาอากาศแบบคลื่นนำเปิดก็ใช้โครงสร้างคลื่นนำเช่นกัน แต่แทนที่จะใช้ช่องหรือร่อง มันใช้พื้นผิวปากท่อคลื่นนำโดยตรงในการแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เนื่องจากเสาอากาศแบบคลื่นนำเปิดชนิดนี้มีหน้าตัดใหญ่กว่าเล็กน้อยและมีน้ำหนักมาก จึงนิยมใช้ในเรดาร์บนบกหรือบนเรือมากกว่า และไม่ค่อยได้ใช้ในเรดาร์บนอากาศ

โครงสร้างข้างต้นที่ใช้ท่อนำคลื่นสำหรับการป้อนและการแผ่รังสีนั้นเอื้อต่อการจับคู่เสาอากาศ และความสามารถในการรับกำลังสูงเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญ อย่างไรก็ตาม แบนด์วิดท์ของเสาอากาศมักมีจำกัด และการควบคุมน้ำหนักทำได้ยาก ต่อมาจึงมีการนำการออกแบบใหม่ๆ มาใช้ในระบบเรดาร์บนเครื่องบินอย่างค่อยเป็นค่อยไป

ที่จริงแล้ว ในช่วงปลายสงครามเย็น เพื่อให้ได้ความเร็วในการสแกนที่เร็วขึ้นและประสิทธิภาพที่ทรงพลังยิ่งขึ้นของเรดาร์บนเครื่องบิน (เช่น การค้นหา การติดตาม การควบคุมการยิง การนำทาง การตรวจจับภาคพื้นดิน ฯลฯ พร้อมกัน) วิศวกรได้ใช้เสาอากาศแบบเฟสอาร์เรย์สำหรับเรดาร์บนเครื่องบิน และยังคงถือว่าเป็นเทคโนโลยีขั้นสูง เสาอากาศแบบเฟสอาร์เรย์มีรูปลักษณ์ที่ไม่แตกต่างจากเสาอากาศแบบระนาบอาร์เรย์ทั่วไปมากนัก อาจเข้าใจได้ง่ายๆ ว่าเป็นการดัดแปลงโครงสร้างการป้อนสัญญาณจากเสาอากาศแบบระนาบอาร์เรย์ที่สแกนด้วยเครื่องจักรทั่วไป (ตัวส่ง/รับสัญญาณด้านหลังและอัลกอริธึมการประมวลผลสัญญาณจะเปลี่ยนแปลงไปมากแน่นอน) โดยการเพิ่มตัวเปลี่ยนเฟสที่ด้านหลังของหน่วยเสาอากาศ คุณจะได้เสาอากาศแบบเฟสอาร์เรย์แบบพาสซีฟ (PESA) หากคุณไม่ชอบตัวเปลี่ยนเฟสและเพิ่มส่วนประกอบ TR คุณจะได้เสาอากาศแบบเฟสอาร์เรย์แบบแอคทีฟ (AESA) สำหรับวิศวกรเสาอากาศ เสาอากาศอาร์เรย์เดียวกันสามารถใช้ได้ทั้ง AESA หรือ PESA ดังนั้น เสาอากาศแบบระนาบอาร์เรย์จึงมีศักยภาพสูงที่จะได้รับการพัฒนาไปเป็นเสาอากาศแบบเฟสอาร์เรย์

สำหรับเรดาร์ที่ได้รับการอัพเกรดเป็นเสาอากาศ AESA นั้น จะมีกำลังส่งสูงกว่า ระยะตรวจจับไกลกว่า การสแกนลำแสงที่ไวขึ้น และฟังก์ชันการปรับรูปร่างลำแสงที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น นอกจากนี้ยังง่ายต่อการได้ค่าเฉลี่ยของไซด์โลบที่ -50 หรือ -60 dB อีกด้วย

ยกตัวอย่างเช่น F22 เรดาร์ AESA ของเครื่องบินรบสเตลธ์รุ่นใหม่นี้ นิยมใช้เสาอากาศแบบไดโพล (ภาพแสดงเสาอากาศไดโพลรูปทรงร่มที่ใช้ในเรดาร์ apg77 ของ F22) ตัวเครื่องใช้เสาอากาศไดโพลซึ่งมีคุณสมบัติแบบบรอดแบนด์ รูปแบบการกระจายสัญญาณกว้าง และสามารถสแกนในมุมกว้างได้ง่าย

เสาอากาศเรดาร์ APG77 ของเครื่องบิน F22

ส่วนที่ยื่นออกมาด้านหน้านั้นอาจทำให้เข้าใจผิดว่าเป็นชิ้นส่วน TR ได้ง่าย ที่จริงแล้วมันคือพื้นผิวของเสาอากาศต่างหาก ชิ้นส่วน TR นั้นเชื่อมต่ออยู่ด้านหลังเสาอากาศ (ถึงแม้ว่าในปัจจุบันชิ้นส่วน TR จะถูกรวมเข้ากับเสาอากาศแล้ว แต่ในที่นี้ยังคงกล่าวถึงแยกต่างหาก)

เรดาร์ RBE2 AESA ที่ใช้ในเครื่องบินรบ Rafale รุ่นใหม่ (ดังแสดงในภาพด้านล่าง) ใช้ชุดเสาอากาศ Vivaldi ชุดเสาอากาศชนิดนี้มีคุณสมบัติเด่นคือมีแบนด์วิดท์กว้างเป็นพิเศษ ทำให้สามารถขยายแบนด์วิดท์ของชุดเสาอากาศทั้งหมดได้

RBE2 เออีเอสเอ

RBE2 เออีเอสเอ

แน่นอนว่ามีบางอย่างที่พิเศษกว่านั้น ตัวอย่างเช่น เรดาร์ APY9 ที่ใช้ในเครื่องบินเตือนภัยล่วงหน้า E2D ดังที่แสดงด้านล่าง ใช้เสาอากาศแบบยากิเป็นส่วนประกอบหลัก เนื่องจากความยาวคลื่นของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในย่านความถี่ UHF ที่ใช้นั้นยาว ขนาดของเสาอากาศจึงมีข้อจำกัดมาก เพื่อให้ได้ลำแสงแคบและอัตราขยายสูงที่เหมาะสมยิ่งขึ้น ลำแสงของหน่วยเสาอากาศจึงต้องแคบลง ดังนั้นเสาอากาศแบบยากิจึงกลายเป็นตัวเลือกที่เหมาะสม เสาอากาศแบบยากิที่มีอัตราขยายสูงสามารถเพิ่มอัตราขยายของอาร์เรย์ได้อย่างมาก แต่ทุกอย่างก็เป็นเรื่องสัมพัทธ์ ลำแสงแคบของหน่วยเสาอากาศแบบยากิจำกัดความสามารถในการสแกนมุมกว้างของอาร์เรย์อย่างมาก เมื่อมุมการสแกนของเสาอากาศเบี่ยงเบนไปจากปกติมาก อัตราขยายจะลดลงและการบิดเบือนของรูปคลื่นจะเห็นได้ชัดเจนมาก ดังนั้น APY9 จึงใช้การสแกนแบบอิเล็กโทรแมคคานิกส์ร่วมกันเพื่อชดเชยข้อบกพร่องดังกล่าว

เสาอากาศยากิแบบแถว 2*9 ยูนิต ที่ใช้ในเรดาร์ E2D APY9

การพัฒนาเทคโนโลยีอาร์เรย์แบบเฟสได้ยกระดับเสาอากาศบนเครื่องบินไปสู่ขั้นใหม่

การพัฒนาเสาอากาศเป็นภาพสะท้อนย่อส่วนของการพัฒนาเทคโนโลยีเรดาร์โดยรวม แม้ว่าเราจะไม่สามารถสรุปเกี่ยวกับประสิทธิภาพของเรดาร์หรือวัดประสิทธิภาพโดยรวมของเรดาร์จากรูปลักษณ์ของเสาอากาศได้ แต่โดยทั่วไปแล้ววิศวกรรมจะมุ่งเน้นไปที่การประสานงานและความสมดุลระหว่างระบบต่างๆ หากประสิทธิภาพโดยรวมของระบบเรดาร์ดีขึ้น เสาอากาศก็ต้องไม่ด้อยกว่า ในอนาคต วิศวกรจะยังคงพัฒนาต่อไปเพื่อเอาชนะปัญหาต่างๆ เช่น การสแกนมุมกว้างของเสาอากาศแบบเฟสอาร์เรย์ (ขยายช่วงการสแกนปัจจุบันที่ +60 องศา) อัลตร้าไวด์แบนด์ รูรับแสงร่วม เสาอากาศแบบปรับตามรูปทรง ฯลฯ เพื่อส่งเสริมการพัฒนาระบบเรดาร์บนเครื่องบิน

บทความนี้มาจาก "อินเทอร์เน็ต" หากพบการละเมิดลิขสิทธิ์หรือปัญหาอื่นใด โปรดติดต่อเราเพื่อลบออกเพื่อสนับสนุนการคุ้มครองสิทธิในทรัพย์สินทางปัญญา โปรดระบุแหล่งที่มาและชื่อผู้เขียนต้นฉบับเมื่อนำไปพิมพ์ซ้ำ