Определение
Фазированная антенная решетка (ФАР) — это антенная система, в которой направление излучения или приёма сигнала управляется без физического поворота антенны, а путём изменения фаз сигналов, подаваемых на каждый излучающий элемент.
Как устроена ФАР
ФАР (phased array) состоит из большого числа излучающих элементов (например, диполей или микрополосков), организованных в решётку, где каждый элемент может управляться по фазе и/или амплитуде.
Основные компоненты ФАР
- Антенная решётка - набор антенн, расположенных в линейном или двумерном массиве
- Фазовращатели - электронные устройства, задающие нужную фазу сигналу на каждом элементе
- Модули усиления и обработки
- Система управления - компьютер или контроллер, который рассчитывает нужные фазы для формирования луча в заданном направлении
- Обработка сигналов - после приёма сигналы с разных элементов складываются с учётом фазы, что повышает точность и чувствительность
Принцип работы
Благодаря фазовращателям, ФАР формирует нужную диаграмму направленности и позволяет быстро "сканировать" пространство. Это особенно важно для радиолокационных систем, где требуется мгновенное перенаправление луча.
Формирование направленного луча достигается за счёт разности фаз сигналов, подаваемых на элементы решётки.
Формула фазового сдвига: для фазированной антенной решётки, которая позволяет управлять направлением луча выглядит следующим образом:
Где:
d - расстояние между элементами (в метрах)
x - угол, под которым формируется главный лепесток (в градусах или радианах)
λ - длина волны (в метрах)
Типы ФАР
Существуют два основных типа ФАР:
- Пассивная ФАР (ПФАР) — сигналы усиливаются централизованно, и на элементы подаются уже усиленные сигналы с заданной фазой
- Активная ФАР (АФАР, активная фар) — каждый элемент имеет собственный усилитель и фазовращатель, что повышает гибкость и отказоустойчивость
Такие решётки широко применяются в военной технике, в авиационных и морских радарах, системах связи, а также в современных сетях 5G. Современные сигналы и обработка сигналов позволяют реализовывать сложные режимы работы, включая создание нескольких лучей одновременно и адаптацию к помехам.
