天朝研发的无源相控阵天线被安装在J20上,大大的提升了战机J20的跟踪,锁定性能。歼-20战机装备的相控阵雷达性能可以匹敌美国F-22所用的AN/APG—77型雷达。该机对空中目标的探测距离可能接近200公里,且可以同时跟踪30个目标,并能够同时攻击其中6个目标。 让美国,小日本 心有余悸。现介绍美军的“宙斯盾”AN/SPY-1的相控阵,让军迷朋友们欣赏,了解一番。   
 
  “宙斯盾”AN/SPY-1先进的相控阵天线是状态雷达天线在S波段的频率范围内的实际操作。这些雷达天线是由海军登上“宙斯盾”巡洋舰和驱逐舰,作为主要的对空搜索雷达天线。每个神盾舰有四个这样的数组。每这些阵列之一被永久地安装在一个固定的在船上的位置。在过去的几年中,有关的问题条件的相控阵天线的提示一个可行的方法测量接收的调查和发射天线的参数。
   如果天线参数随着时间的推移而退化的战备“宙斯盾”雷达系统将受到影响。结果,本调查导致港Hueneme海军部水面作战中心(NSWC PHD)来决定一个便携式平面近场测量系统的最可行的方法。删除任何船舶的天线昂贵和费时望而却步。这种测量技术将允许海军跟踪参数的SPY-1天线。天线认定为产生不利影响将被删除,大修任务性能。本文介绍的系统和测试结果进行在NSWC-PHD2。
 
1.系统说明
该PPNFSS包括机器人的扫描仪,光学系统,计算机系统,射频系统,噪音隔离系统主动热控系统,装配架和存储系统。

                                            图1系统工厂装配
2.扫描仪


      设计要求的PPNFSS是非常苛刻的。的大小的系统的时间是关键的,因为12个不同的AEGIS阵列船舶安装位置不同的限制。 1万磅的重量要求的是由于船舶甲板室结构分析。 RF噪音隔离设计目标是为40-50 dB的隔离。设计要求的PPNFSS是非常苛刻的。系统的时间是键的,为2个不同的AEGIS阵列船舶安装位置不同的限制。 由于船舶甲板室结构分析, RF噪音隔离设计目标是为40-50 dB的隔离。
 
从内部和外部。这不得不完成内提供的封装。宙斯盾的包装要求,原本16'×16',对于14'×14'的扫描平面面积,提出的设计水平型扫描器[1]?扫描仪[2]时,与A-形架支持固定大桥和X-Y-梁移动。请参阅图1。 “主A-Frame和X-桥刚性连接。 “A-形架具有枢转连接到X-桥的船舶可以安全地安装到拧紧。在X-轴的运动的Y-束方向,一个步进电机具有机架控制和小齿轮驱动系统。探头的运动在Y轴方向上的滑架与步进机控制电机,通过蜗轮传动减速器和不锈钢正时皮带。电机的重量大小,以处理不平衡,因为没有配重系统的使用。的Z-阶段控制用步进电机和滚珠丝杠驱动。探针滑架被安装到Y-梁。

可以调整探头位置“,从12日至33阵列进行测试。这是通过10的“Z-阶段不同的探头延长管。这种方法提供了测试的灵活性,为不同的AEGIS阵列。光学器件和电机控制设备被安装到主要A-帧之间的支撑管。这提供了最稳定的安装位置的硬件。

                                           图2外壳,ECU和管道
 
2.2光学系统
激光光学测量套件提供了精确的确定X和Y轴的位置,对齐错误沿X和Y轴,和Z平面性在XY扫描平面上。要做到这一点,两个独立的激光系统中所提供。 XY激光扫描仪决定位置而旋转的Z-平面激光和校验错误确定的平面度误差。这些测量误差用于纠正在扫描过程中的探针位置。
 

激光光学位置测量子系统包括:
 

线性XY激光,NSI专利NSI-OP-5906A光学接口[3],Z平面纺丝激光器和两个Z平面传感器。
Z平面纺丝激光被用来作为参考为XY扫描平面。 Z平面传感器用于测量Z-错误作为探针滑架移动的在XY扫描平面上。的Z-错误,在固定的时间间隔测量,是存储在一个错误的地图和所使用的位置校正移动探头的软件,在实时的,以建立一个高度准确的扫描平面。
 

2.3计算机和射频系统

IBM-PC电脑操作的扫描仪,光学和微波子系统,它也执行的数据处理功能。计算机是能够十字轴校正以提高整体的扫描仪的准确度和平坦在天线测量采集过程。
“系统配备有一个手持遥控单元,以方便的装配和调整过程。软件,NSIV3.5.2,轴运动控制扫描仪,光学传感器支持实时显示传感器数据与X或Y运动。显示实时的传感器也可以被绘制随时间变化的灵敏度和稳定性测试。


RF系统由HP 83624B合成清扫车,HP 8530A微波接收器,和一个HP 8511A频率转换器。 RF设备的测试范围为2-18GHz的2.4 RF噪音隔离A RF噪音隔离系统的设计目标为50 dB隔离外部噪音和40 dB,从内部的反射被指定。这是完成了与 外壳设计,复合板平  、金字塔吸收器连接。金字塔吸收器在“世界屋脊”的外壳,直接在前面的数组。所有的壁覆盖与平坦吸收剂。有一个通过在+ X壁的位置的线进给。在此位置从船上控制室的电缆连接。(见图2)
 
2.4 热控制

在位于天线测量扫描仪建筑内部控制的房间。[1] PPNFSS用于安装到船舶的要求提出热设计考虑。的热控制系统由一个环境控制单元(ECU),绝缘管工作,图2中,和设计特点纳入扫描器支持结构。热控系统供应直接的外壳体积,并通过控制空气扫描仪支持结构,以尽量减少温度的变化在结构中。扫描仪的外壳由复合板与平或金字塔吸收器安装的内表面上。这种设计提供了绝缘热环境和一个RF屏蔽能力。
四气供给管道是在箱体上,在+ Y壁扫描器通过耳轴,在该结构被馈送二级A字架X-Bridge接口。该流被分割时,内的X-桥,让空气进入二次A型框架和X-桥。通过X-桥是流引导到主A-。有两个流控制方法。阻尼器是用来分裂的气流外壳之间的供给管道和扫描仪供应管道,并且可以设置在每个A型框架的两个流出口之前安装到一艘船上。

2.6 装配站
PPNFSS有一个装配站,让组装和远离船舶进行比对。图1在最初的显示扫描仪的装配支架工厂组装。扫描仪将被运离码头旁的船舶上装配装配区站。模拟的安装位置扫描仪的支撑脚。

2.7 存储系统
该PPNFSS可被存储在一个48'装运容器。 “容器有两部分,一部分用于组装的立场,并扫描仪硬件,外壳,电脑和其他与射频(RF)系统的设备。在一个可移动的屋顶起重机获得可组装的立场和扫描仪节到硬件。参见图3。

                                                 图3 :集装箱
这些组件位于中海集装箱运输以相反的顺序。第一片组装所需要的是最上面的架子上。货架水平访问下面的硬件是可移动的。 “的容器的第二部分有一个地板轧辊系统以利于除去外壳面板。这也包含一个搁架系统来存储所有的外壳平板和金字塔吸收器和其他杂项
组件。参见图4。

                                           图4 :封闭式总成
 
计算机,RF设备,光学设备和探头运输保护坚固耐用的过境情况下,它们被存储在所述第二部分的容器。
 
3。装配
被设计为组装和重新组装的PPNFSS在不同的位置。的组件在所述存储容器用起重机除去,根据需要为组装过程。组装支架组装第一,扫描仪的结构部件是下。电子和光学设备的安装。扫描仪最初对准之后再安装外壳。后初始对准组装,外壳周围的扫描仪。对齐方式核实并作出调整需要。
 
该系统现在已经准备好从组装运输旁边的船到码头堤岸区。整个组件的立场拿起扫描系统用吊车,并订下平床的卡车运输。扫描仪将取消从装配在平板卡车上的立场所选择的船甲板室的AEGIS阵列位置。先此,安装接口必须位于和焊接到船的甲板室结构。有两个安装导柱,以方便安装到船上。
一个模拟的PPNFSS建成并试运行在圣地亚哥造船厂。图5是上阵列天线

                                 图5 :相控阵AEGIS阵列 - CG类
 
CG级船舶。图6和图7表示解除了模拟在DDG级舰到一个数组中。

4。测试结果


NSWC-PHD的PPNFSS进行了测试,RF功能验证。机械性能试验扫描仪对齐,位置和平坦度。机械系统的性能列于表1。更正后在图8中所示的Z-平坦。RF功能测试和验证测试进行一个NIST校准X-波段开槽阵。各种射频测试进行。连续停止运动扫描,多次反射测试,RF泄漏,RF系统的稳定性,热稳定性好,测量噪声水平测试进行。

                                 表1:相控阵天线的机械性能
 

 


RF系统稳定性测试记录了四个扫描和的变化导致的最大方向性验证每个扫描不超过0.05分贝。 A RF稳定性试验进行和峰 - 峰值的变化,因温度的变化,分别为0.052 dB和2.082°的幅度和
相。请参阅图9和图10。

RF系统稳定性测试【1】最大方向性验证每个扫描不超过0.05db

RF系统稳定性测试【2】相位变化不劣于2.082°

5。结论


交付的扫描仪已经过测试,在受控环境,并表现出良好的性能。未来的测试包括陆基测试,使用数组安装到建筑物。这将显示安装SPY1的实际AEGIS阵列的方法和RF测试。这是目前预定1999年8月底。最后的测试移动PPNFSS,安装到一个船厂,并安装到船舶单位。
 

参考文献:
 
[1] D. Slater, "Nearfield Antenna Measurements", Norwood,MA: Artech House, 1991
[2] J. Demas and T. Speicher, "Innovative Mechanical
Designs for Scanners." Antenna Measurements Techniques
Association Symposium. Boston MA: 1997.
[3] G. Hindman, "Position Correction on Large Near-field
Scanners using an Optical Tracking System." Antenna
Measurements Techniques Association Conference. Long