Կենտրոնանալ ցածր բարձրության վրա հաղորդակցության միտումների վրա դրոնների տեսահաղորդման, նավիգացիայի և հակաքայլերի ալեհավաքի տեխնոլոգիաների վրա

Ցածր բարձրության վրա ընթացող տնտեսության ֆոնին անօդաչու թռչող սարքերը (ԱԹՍ) այլևս ոչ միայն մեկուսացված թռչող սարքավորում են, այլ վերածվել են խելացի օդային շարժական հանգույցների, որոնք ինտեգրում են առաջադեմ կապի, նավիգացիայի և հեռակառավարման (CNR) գործառույթները: eVTOL-ների (էլեկտրական ուղղահայաց թռիչք և վայրէջք օդանավ) և արդյունաբերական կարգի անօդաչու թռչող սարքերի լայն կիրառմամբ այնպիսի սցենարներում, ինչպիսիք են քաղաքային նյութատեխնիկական ապահովումը, էլեկտրահաղորդման գծերի ստուգումը և արտակարգ իրավիճակների փրկությունը, ցածր բարձրության էլեկտրամագնիսական միջավայրը գնալով ավելի բարդ է դառնում:

Որպես կրիտիկական միջերես էլեկտրամագնիսական ալիքների և ռադիոհաճախականության ճակատային մասի միջև, ալեհավաքի դիզայնի որակն ուղղակիորեն որոշում է ողջ համակարգի հաղորդակցության տիրույթը, դիրքավորման ճշգրտությունը և անվտանգության հնարավորությունները: Այս հոդվածը կտրամադրի ընթացիկ տեխնիկական մարտահրավերների, հիմնական լուծումների և ապագա միտումների խորը վերլուծություն երեք հիմնական ոլորտներում՝ վիդեո փոխանցում, նավիգացիա և հակաքայլեր, պրոֆեսիոնալ ալեհավաքի ինժեների տեսանկյունից:

1. Անօդաչու թռչող սարքերի տեսահաղորդման ալեհավաքի տեխնոլոգիա՝ բարձր թողունակություն, բազմահաճախականության համապատասխան դիզայն և ալիքի հարմարեցում

Բարձր հստակությամբ, ցածր ուշացումով պատկերի փոխանցումը առանցքային է անօդաչու թռչող սարքերի (ԱԹՍ) շահագործման համար: Ներկայումս 4K/8K գերբարձր հստակությամբ վիդեո հոսքեր և թվային և խելացի ցանցային տվյալների բազմաթիվ ալիքներ փոխանցելու պահանջարկը ծայրահեղ պահանջներ է դնում տեսահաղորդման ալեհավաքների վրա՝ պահանջելով դրանք լինել «բարձր շահույթով, լայն թողունակությամբ և կոմպակտ»:

1.1 Բազմաշերտ և գերլայնաշերտ (UWB) տեխնոլոգիա

Ավանդական անօդաչու թռչող սարքերը սովորաբար օգտագործում են առանձին ալեհավաքներ գործառնական հաճախականությունների տարբեր տիրույթների համար (օրինակ՝ 1,4 ԳՀց կառավարության հատուկ ցանցը և 2,4 ԳՀց/5,8 ԳՀց արդյունաբերական և քաղաքացիական տիրույթները): Այս «մեկ հաճախականության, մեկ ալեհավաքի» դիզայնը ոչ միայն սպառում է օդային շրջանակի մակերեսի զգալի քանակություն, այլև հանգեցնում է խիստ ինտերմոդուլյացիոն միջամտության (PIM) և էլեկտրամագնիսական համատեղելիության (EMC) խնդիրների, քանի որ ալեհավաքները շատ մոտ են գտնվում միմյանց:

Ժամանակակից ալեհավաքների ճարտարագիտության գերակշռող միտումը գերլայնաշերտ (UWB) ֆրակտալ դիզայնի կամ բազմաֆունկցիոնալ, բազմահաճախական համօգտագործվող ալեհավաքների տեխնոլոգիաների ընդունումն է:

Ֆրակտալ ալեհավաք. Օգտագործելով երկրաչափական ֆրակտալների ինքնանմանությունը՝ ալեհավաքը միաժամանակ ռեզոնանս է ունենում մի քանի դիսկրետ հաճախականության տիրույթներում՝ դրանով իսկ փոխարինելով նախկինում պահանջվող երեք ալեհավաքի միավորները մեկ միավորով:

Բազմաշերտ Ցածր ջերմաստիճանի համակցված կերամիկական (LTCC) ինտեգրում. մուլտիպլեքսորն ու ալեհավաքը ՌԴ ճակատային մասում ինտեգրելով՝ զտումը, դիմադրողականության համընկնումը և ճառագայթող տարրը միավորվում են մեկ միավորի մեջ՝ զգալիորեն նվազեցնելով բեռնվածությունը:

1.2 Համապատասխան ալեհավաքներ և բազմակողմանի բարձր շահույթով ճառագայթում

Անօդաչու թռչող սարքերի (ԱԹՍ) աերոդինամիկ կոնֆիգուրացիան վտանգելուց խուսափելու և աերոդինամիկ դիմադրությունը նվազեցնելու համար համապատասխան ալեհավաքի տեխնոլոգիան արագորեն փոխարինում է արտաքին խարխափող ալեհավաքներին:

Անօդաչու թռչող սարքի թեւերի, վայրէջքի սարքի կամ կոմպոզիտային ֆյուզելաժի ինտերիերի մեջ ուղղակիորեն և զուսպ ինտեգրելով միկրոշերտերի կարկատանային զանգվածները և ճկուն տպագիր շղթայի (FPC) ալեհավաքները, ձեռք է բերվում «անխափան» տեղադրում: Այնուամենայնիվ, կոնֆորմ ձևավորումները հաճախ սահմանափակվում են օդային շրջանակի կորությամբ, ինչը հեշտությամբ կարող է հանգեցնել ճառագայթման օրինաչափության աղավաղման: Ինժեներները ներմուծում են մետանյութեր՝ մակերևութային ալիքները շահարկելու համար՝ ապահովելով, որ ալեհավաքը պահպանում է գերազանց համակողմանի շրջանաձևություն և շրջանաձև բևեռացման առանձնահատկություններ նույնիսկ օդային շրջանակի դիրքի կտրուկ փոփոխությունների ժամանակ (օրինակ՝ սուզումներ կամ բարձրանկյուն պտույտներ)՝ այդպիսով արդյունավետ կերպով ճնշելով պատկերի պատռումը կամ թարթումը, որը առաջանում է տեսահաղորդման ժամանակ:

2. Անօդաչու թռչող սարքերի նավիգացիոն ալեհավաքի տեխնոլոգիա. Համակարգային լայնությամբ բարձր ճշգրտություն և ՌԴ ճակատային միջամտության դիմադրություն

Նավիգացիոն համակարգերը ծառայում են որպես անօդաչու թռչող սարքի «աչք»: Անկախ նրանից՝ դա արդյունաբերական անօդաչու թռչող սարք է, որն իրականացնում է սանտիմետր մակարդակի ինքնավար ստուգումներ, թե հանրային անվտանգության համար օգտագործվող մասնագիտացված սարքավորումներ, երկուսն էլ մեծապես հիմնված են կայուն և հուսալի արբանյակային նավիգացիոն համակարգերի վրա (GNSS):

2.1 Համակարգի լայն բազմահաճախականության բարձր ճշգրտության դիրքավորում

RTK (Իրական ժամանակի կինեմատիկական) և PPP (Precision Point Positioning) տեխնիկական պահանջները բավարարելու համար ժամանակակից անօդաչու թռչող սարքերի նավիգացիոն ալեհավաքները պետք է կարողանան միաժամանակ ծածկել աշխարհի խոշոր նավիգացիոն համակարգերի բոլոր հաճախականությունների տիրույթները, ներառյալ Չինաստանի BeiDou (B1/B2/B3), ԱՄՆ-ի USSs/GPSsLNA (B1/B2/B3)։ Գալիլեո.

Ինժեներական նախագծման մեջ բարձր ճշգրտության նավիգացիոն ալեհավաքների գնահատման հիմնական չափանիշը փուլային կենտրոնի փոփոխությունն է (PCV):

Ինժեներները օգտագործում են բազմաֆունկցիոնալ ցանցի դիզայն՝ ապահովելու համար, որ ալեհավաքի էլեկտրական փուլային կենտրոնը և ֆիզիկական կենտրոնը տարածականորեն համընկնում են միլիմետրի սահմաններում:

Օպտիմիզացնելով ալեհավաքի արդյունավետությունը ցածր բարձրության անկյուններում՝ անօդաչու սարքը դեռևս կարող է արգելափակվել բավականաչափ «ցածր բարձրության արբանյակների» վրա դժվար էլեկտրամագնիսական միջավայրերում, ինչպիսիք են քաղաքային ձորերը և անտառապատ տարածքները՝ դրանով իսկ կանխելով դիրքի կորուստը:

 

2.2 Քառաձիգ պարուրաձև ալեհավաքի էվոլյուցիա և մանրացում

Փոքր և սպառողական կարգի անօդաչու սարքերում քառանիստ պարուրաձև ալեհավաքը (QHA) նախընտրելի ընտրությունն է՝ շնորհիվ իր յուրահատուկ կառուցվածքային առավելությունների: QHA-ն ի վիճակի է ապահովել շրջանաձև բևեռացման գերազանց մաքրություն (այսինքն՝ ծայրաստիճան ցածր առանցքային հարաբերակցություն) և գրեթե կատարյալ կիսագնդային ճառագայթման օրինաչափություն՝ առանց մեծ մետաղական հիմքի հարթության անհրաժեշտության:

Տեխնոլոգիական առաջընթացի ներկայիս ուղղությունը ներառում է բարձր դիէլեկտրական կայուն միկրոալիքային կերամիկայի օգտագործումը որպես դիէլեկտրական հիմք: Մեծացնելով դիէլեկտրական հաստատունը, ալեհավաքի ֆիզիկական չափերը կարող են կրճատվել ավելի քան 60% -ով: Ավելին, ինտեգրված բարձր գծային ցածր աղմուկի ուժեղացուցիչի (LNA) և բարձր Q մակերեսային ակուստիկ ալիքի (SAW)/զանգվածային ակուստիկ ալիքի (BAW) զտիչների հետ, ցամաքային բազային կայանների ուժեղ ներդաշնակ միջամտությունը (օրինակ՝ 5G/6G ազդանշանները) կարող է զտվել աղբյուրից:

3. Անօդաչու թռչող սարքի հակաքայլերի ալեհավաքի տեխնոլոգիա. անցում էլեկտրամագնիսական խցանումից դեպի ինտեգրված հաղորդակցություն, զգայություն և հաշվարկ

Ցածր բարձրության վրա գտնվող տնտեսության բումը անխուսափելիորեն պահանջում է պաշտպանական տեխնոլոգիաների արդիականացում անօրինական «սև թռիչքի» անօդաչու թռչող սարքերի դեմ: Ավանդական հակաքայլերի ալեհավաքները հիմնականում օգտագործում են միակողմանի, բարձր հզորության խցանումներ; «Այրված երկիր» այս մոտեցումը մեծ հավանականությամբ կխանգարի շրջակա քաղաքացիական կապի ցանցերին: Նոր սերնդի հակաքայլերի ալեհավաքի տեխնոլոգիան զարգանում է դեպի հետախուզական, ուղղորդվածություն և հաղորդակցությունների, զգայարանների և հաշվարկների ինտեգրում:

3.1 5G-A ինտեգրված զգայության և հաղորդակցության և մետամակերևույթի փուլային զանգվածներ

Ցածր բարձրության օդային տարածքը 5G-A (5G-Advanced) և ապագա 6G ցանցերի ծածկույթով, Ինտեգրված զգայության և հաղորդակցության (ISAC) ալեհավաքները դարձել են ՌԴ ոլորտում առաջատար հետազոտական ​​թեմա:

Հակահարման համակարգերն այլևս միայն մեկ «խցաններ» չեն, այլ վերածվել են խելացի տերմինալների, որոնք միավորում են ռադարների հայտնաբերումը և էլեկտրամագնիսական ճնշումը:

Ակտիվ էլեկտրոնային սկանավորված զանգված (AESA) ալեհավաքներ. Թվային ճառագայթային ձևավորման (DBF) ալգորիթմների հետ զուգակցված, հակաքայլերի զանգվածները կարող են սինթեզել բարձր շահույթով նեղ ճառագայթներ չափազանց կարճ ժամանակում (միլիվայրկյանական մասշտաբով)՝ էլեկտրամագնիսական միջամտությունն ուղղորդելու ներխուժող անօդաչու թռչող սարքերի վրա մեծ հեռավորության վրա:

Վերակազմավորվող խելացի մետամակերևույթներ (RIS). Դինամիկ կերպով փոխելով մետամակերևույթի տարրերի փուլը իրական ժամանակում, այս համակարգերը կարող են ճկուն կերպով կառավարել արտացոլված կամ փոխանցվող ճառագայթները՝ թույլ տալով կառուցել ցածր էներգիայի, բազմակողմանի և ծախսարդյունավետ էլեկտրամագնիսական ցանկապատեր:

3.2 Ուլտրալայնաշերտ ուղղության ճնշում և ճառագայթների հարմարվողական կտրվածք

Ժամանակակից ապօրինի անօդաչու թռչող սարքերը հաճախ օգտագործում են հաճախականության ցատկում տարածված սպեկտրի (FHSS) տեխնոլոգիա և ոչ ստանդարտ հաճախականության գոտիներ հեռակառավարման և տեսահաղորդման համար, ինչը պահանջում է հակաքայլերի ալեհավաքներ՝ չափազանց լայն դինամիկ գործող տիրույթ ունենալու համար:

Լոգարիթմական-պարբերական դիպոլային (LPDA) և բարձր հզորության եղջյուրի ալեհավաքների զանգվածները լայնորեն օգտագործվում են շարժական «խցանման հրացաններում» և ֆիքսված պաշտպանական կայաններում՝ իրենց գերլայնաշերտ բնութագրերի շնորհիվ: Խցանման գործողությունների ժամանակ ընկերական օրինական օդանավերի կողմնակի վնասների խնդիրը լուծելու համար ժամանակակից հակաքայլերի ալեհավաք համակարգերը ներդրել են ճառագայթների զրոյացման հարմարվողական տեխնոլոգիա: Թվային ազդանշանի մշակման կողմում, մինչդեռ ալեհավաքն ուղղված է չարտոնված անօդաչու թռչող սարքերին, այն կարող է ավտոմատ կերպով ստեղծել էլեկտրամագնիսական անցքեր (այսինքն՝ կույր կետեր, որտեղ ճառագայթման բարձրացումը մոտ է զրոյին) ընկերական ոստիկանության և փրկարար անօդաչու թռչող սարքերի կամ մոտակայքում գտնվող քաղաքացիական բազային կայանների ուղղությամբ՝ դրանով իսկ հասնելով առաջադեմ պաշտպանական հարվածների՝ առանց հարվածի ազդեցությամբ:

4. Անտենաների ինժեներական տեխնոլոգիայի ամփոփում և ապագա հեռանկար

Ապագայում ցածր բարձրության վրա կապի, նավիգացիայի և հակաքայլերի ալեհավաքի տեխնոլոգիաներն այլևս չեն հետևի զարգացման մեկուսացված ուղիներին, փոխարենը կցուցաբերեն խորը ինտեգրման, մանրացման և հետախուզության բնութագրերը.

 

Անթենային ինժեներների համար ապագայի մարտահրավերները կլինեն ոչ միայն բուն ՌԴ ապարատների նախագծման մեջ, այլ նաև այն բանի, թե ինչպես անխափան կերպով ինտեգրել առաջադեմ ֆիզիկական էլեկտրամագնիսական, ժամանակակից նյութերի գիտությունը և արհեստական ​​ինտելեկտի ալգորիթմները: Ցածր բարձրության բարդ ալիքներում էլեկտրամագնիսական սահմանների շարունակական առաջխաղացումը հանդիսանում է անվտանգ, արդյունավետ և անխափան ցածր բարձրության վրա իրերի ինտերնետ կառուցելու հիմնաքարը: