F-35 Lightning II

No oletetaampa että seuranta olisi APG-73:n tapauksessa tuo 100 km (ehkä alakanttiin, Flanker on iso maali). APG-79:n havaintoetäisyydet on ihan virallisten ilmoitusten mukaan 2 - 3 kertaa se mitä APG-73:lla, eli tässä tapauksessa 200 - 300 km.

F-35:n APG-81 on paitsi kooltaan isompi (1676 vs. 1368 modulia) myös jokaisen modulin osalta tehokkaampi (15 vuodessa on modulien tehot kasvaneet parhaimmillaan moninkertaiseksi). Ja tutka on muutenkin uudempi ja kaiken kaikkiaan tehokkaampi ihan prosessointikyvyltäänkin.

Lainaan taas toisen tekemää analyysiä:

Tuo arvio APG-81 moduuleista on jo useaan otteeseen todettu virheelliseksi. Siinä joku erehtyi laskemaan jokaisen "nyppylän" yhdeksi moduuliksi, kun todellisuudessa "kuoppa" edustaa yhtä moduulia, eikä reunoilla edes sitäkään.

Mitä tulee väitteeseesi Flankereiden tutkien kyvystä havaita F-35, niin jotain vertailua voi hakea siitä, että EADS:n asiantuntija väittää Eurofighterin CAPTOR-E havaitsevan F-35 n. 60km päästä. Su-35S:n Irbis-tutka on huomattavasti isompi ja ainakin huipputeholtaan tehokkaampi kuin CAPTOR-E.
 
Tuo arvio APG-81 moduuleista on jo useaan otteeseen todettu virheelliseksi. Siinä joku erehtyi laskemaan jokaisen "nyppylän" yhdeksi moduuliksi, kun todellisuudessa "kuoppa" edustaa yhtä moduulia, eikä reunoilla edes sitäkään.

No jos näin on niin se ei muuta asiaa juuri miksikään, joka tapauksessa elementtejä on reilusti yli 1600.

Mitä tulee väitteeseesi Flankereiden tutkien kyvystä havaita F-35, niin jotain vertailua voi hakea siitä, että EADS:n asiantuntija väittää Eurofighterin CAPTOR-E havaitsevan F-35 n. 60km päästä. Su-35S:n Irbis-tutka on huomattavasti isompi ja ainakin huipputeholtaan tehokkaampi kuin CAPTOR-E.

Tuo CAPTOR-E:n luku voi olla oikealla ball parkilla, jos siinä on moduleita ne huhutut n. 1500 ja modulit ovat tehokkaita. Tosin tuo 60 km voi olla optimistisemmasta päästä oleva arvio yhtiön mainosmieheltä.

Irbis-E on tehokas, tosin ei välttämättä tehokkaampi kuin CAPTOR-E, se riippuu moduleista. IRBIS-E tutkan huipputeho mainostetaan olevan 20 kW, CAPTOR-E:n vastaava 1500 kappaleella 16 W moduleita olisi 24 kW. Ja tosiaan, lännessä voi uusinta uutta edustavissa tutkissa ehkä olla tehokkaampiakin moduleita.

Sen sijaan IRBIS-E on PESA-tutka jossa on suuremmat signaalihäviöt etc. kuin AESA tutkissa. Jonkinlainen nyrkkisääntö kai on se että samalla lähetysteholla ja antennin koolla AESA tutkalla on 50% - 60% paremmat havaintoetäisyydet verrattuna PESA tai MSA tutkaan.
 
Nuo laskelmat kuulostavat täysin fantastisilta. Edes alustutkille ei luvata tuollaisia kantamia ja ne ovat tyypillisesti paljon voimakkaampia. SAMPSONin yhdessä antennissa on 2560 modulia, ja huipputehoksi on ilmoitettu 25 kilowattia. Kantamaksi luvataan 400 kilometriä "meritoimintakoneisiin". Tosin kuulemma vaatimukset ovat jonkun verran ylittyneet, mutta silti edes sillä ei päästä tuollaisiin kantamiin.

Onko jotain syytä olettaa että APG-81 on 15 vuotta edellä APG-79:ää? Aika lailla samoihin aikoihin ne on kehitelty, -79 taisi tulla käyttöön pari vuotta aiemmin. Ymmärtääkseni myös lähes täysin samankokoisia, APG-81:n läpimitta voi olla muutaman sentin suurempi.

No oletetaampa että seuranta olisi APG-73:n tapauksessa tuo 100 km (ehkä alakanttiin, Flanker on iso maali). APG-79:n havaintoetäisyydet on ihan virallisten ilmoitusten mukaan 2 - 3 kertaa se mitä APG-73:lla, eli tässä tapauksessa 200 - 300 km.

Minulle on kerrottu että seurantaetäisyys ei kasva samassa suhteessa havaintoetäisyyden kanssa (en muista syytä tähän, kenties kohteen tutkapoikkipinta-alan muutokset asennon muuttuessa tekevät seurannasta vaikeampaa) joten seurantaetäisyyttä ei voi suoraan ekstrapoloida ilmoitetusta havaintoetäisyydestä.
 
Viimeksi muokattu:
No jos näin on niin se ei muuta asiaa juuri miksikään, joka tapauksessa elementtejä on reilusti yli 1600.

Ei pidä paikkaansa. En ole itse jaksanut laskea, mutta muut on laskeneet reilu 1400 moduulia. Rivissään 4 "kuoppaa" on tyhjiä:
attachment.php



Tuo CAPTOR-E:n luku voi olla oikealla ball parkilla, jos siinä on moduleita ne huhutut n. 1500 ja modulit ovat tehokkaita. Tosin tuo 60 km voi olla optimistisemmasta päästä oleva arvio yhtiön mainosmieheltä.

Irbis-E on tehokas, tosin ei välttämättä tehokkaampi kuin CAPTOR-E, se riippuu moduleista. IRBIS-E tutkan huipputeho mainostetaan olevan 20 kW, CAPTOR-E:n vastaava 1500 kappaleella 16 W moduleita olisi 24 kW. Ja tosiaan, lännessä voi uusinta uutta edustavissa tutkissa ehkä olla tehokkaampiakin moduleita.

Sen sijaan IRBIS-E on PESA-tutka jossa on suuremmat signaalihäviöt etc. kuin AESA tutkissa. Jonkinlainen nyrkkisääntö kai on se että samalla lähetysteholla ja antennin koolla AESA tutkalla on 50% - 60% paremmat havaintoetäisyydet verrattuna PESA tai MSA tutkaan.

Ainakin CAPTOR-E:n testiversio käytti 10W moduuleja. Mahdollista tietysti, että tuotantoversio käyttää tehokkaampia. Venäläiset puhuvat Irbiksestä hybriditutkana, joka olisi jonkinlainen PESA:n ja AESA:n välimuoto. En ole nähnyt mitään hyvää analyysia teknisistä ominaispiirteistä, niin että voi olla luovaa markkinointiakin mukana.
 
En mä tiedä miksi jonkun Carlo Koppin kaltaisen höyrypään piirtämiä käppyröitä pitäisi mitenkään ottaa todesta. Ts. niillä on ehkä vähemmän tekemistä todellisuuden kanssa kuin keskimääräisillä tämän foorumin kirjoituksilla.

Carlo on perehtynyt tutkatekniikkaan melko hyvin, mm. hänen väitöskirjansa käsitteli lentokonetutkien verkottumista. Kyllä hänellä perustietoa aiheesta on varmasti enemmän kuin kenelläkään tänne kirjoittavalla - kokonaan toinen juttu sitten kannattaako hänen johtopäätöksiään sellaisenaan niellä.
 
Ei pidä paikkaansa. En ole itse jaksanut laskea, mutta muut on laskeneet reilu 1400 moduulia. Rivissään 4 "kuoppaa" on tyhjiä:
attachment.php

Ei ole yhtä tapaa tehdä AESA antennia, tekniikassa voi olla eroja. Eikä tuo ylläoleva kuva ole APG-81 tutkasta.

Alla on eurooppalaisen AESA elementtien valmistajan brosyyrista kuva, vasemmalla puolella on 16 elementtinen palikka, joka koostuu neljästä neljän TRM moduulin yksiköstä. Antennissa ei ole mitään ylimääräisiä juttuja.

lUZZEUZ.png


Firma täällä:

http://micro.apitech.com/aesa.aspx
http://micro.apitech.com/pdf/aesa/X-Band-QTRM.pdf
http://micro.apitech.com/pdf/aesa/aaau-illustration.pdf

Ainakin CAPTOR-E:n testiversio käytti 10W moduuleja. Mahdollista tietysti, että tuotantoversio käyttää tehokkaampia. Venäläiset puhuvat Irbiksestä hybriditutkana, joka olisi jonkinlainen PESA:n ja AESA:n välimuoto. En ole nähnyt mitään hyvää analyysia teknisistä ominaispiirteistä, niin että voi olla luovaa markkinointiakin mukana.

En oikein ymmärrä kuinka voisi olla jonkinlainen PESA/AESA hybridi. Nuo kun ovat aivan erilaisia, mekaanisesti skannaava tutka ja PESA ovat rakenteeltaan hyvin samankaltaisia mutta AESA on konseptina erilainen.
 
Airborne IRBIS Radar

While lacking an APAR, the Su-35 radar system can detect targets at distances up to 400 kilometers, as well as tracking up to aerial targets and engage up to eight of these targets simultaneously.

Sukhoi Su-35S has owes these capabilities to its new Irbis phased-array radar control system. The system was developed by Tikhomirov Instrument Engineering Research Institute, a KRET subsidiary, and is being manufactured by the Ryazan State Instrument Factory, another subsidiary of KRET.

The state-of-the-art system enables Sukhoi Su-35S to detect quickly and track simultaneously up to four ground targets or up to 30 airborne targets, as well as engaging up to eight airborne targets at the same time. Besides, the radar control system has the friend-or-foe identification capability for aerial and maritime objects, is capable of identifying the class and type of airborne targets and take aerial photos of the ground.

The system can be used in any weather at any time of the day, and remain effective in the face of interference, either natural or organized by the enemy electronic warfare systems.

An oscillator with peak power output of 20 kW used in the passive phased array radar makes Irbis the most powerful radar control system in the world.

This puts the Sukhoi Su-35S radar system on par with the best state-of-the-art international designs, and ahead for most US and European active and passive phased array radars.
 
En oikein ymmärrä kuinka voisi olla jonkinlainen PESA/AESA hybridi. Nuo kun ovat aivan erilaisia, mekaanisesti skannaava tutka ja PESA ovat rakenteeltaan hyvin samankaltaisia mutta AESA on konseptina erilainen.

Carlo avaa tätä asiaa

The BARS is the most advanced radar developed by Russian industry during the 1990s. It is unusual in being designed with a hybrid array arrangement, the receive path using very similar technology to US and EU AESAs, with similar sensitivity and sidelobe performance, but using a Travelling Wave Tube and backplane waveguide feed for the transmit direction, a technology closest to the B-1B and early Rafale EA radars. As such the BARS is a transitional design sitting in between Passive ESAs (PESA) and contemporary AESAs. There is no doubt this design strategy reflected the unavailability to Russian designers of the Gallium Arsenide power transistors used in Western AESAs.

The baseline N011M radar uses a vertically polarised 0.9 metre diameter aperture hybrid phased array, with individual per element receive path low noise amplifiers delivering a noise figure cited at 3 dB, similar to an AESA. The antenna is constructed using phase shifter and receiver 'stick' modules, a similar technology to early US AESAs.


Eli jos tulkitsin oikein, niin vastaanotto tapahtuu AESA-maisesti, mutta lähetystehot tulevat edelleen perinteisestä kulkuaaltoputkesta, koska riittävän hyviä transistorielementtejä ei ollut vielä käytössä.
edit. Irbis on siis Barsin paranneltu versio.
 
Tutkat eivät ole erityinen vahvuusalueeni, mutta osallistun siitä huolimatta mielelläni :)

Nuo kun ovat aivan erilaisia, mekaanisesti skannaava tutka ja PESA ovat rakenteeltaan hyvin samankaltaisia mutta AESA on konseptina erilainen.

Ei tuo nyt ihan noinkaan ole? Ihan yhtä hyvin, ellei paremmin, voi sanoa, että PESA on lähempänä AESAA kuin mekaanista. PESA singaalilähde on yhdessä paikassa, kuten mekaanisessa, mutta keilan ohjaus kuten AESA:ssa

Sen sijaan IRBIS-E on PESA-tutka jossa on suuremmat signaalihäviöt etc. kuin AESA tutkissa. Jonkinlainen nyrkkisääntö kai on se että samalla lähetysteholla ja antennin koolla AESA tutkalla on 50% - 60% paremmat havaintoetäisyydet verrattuna PESA tai MSA tutkaan.

AESA tutka on ilman muuta monessa mielessä parempi ja kehittyneempi. Siitä ei ole mitään epäilystä. Mutta, onko sen kantamakin noin paljon parempi? Onko tälle lähteitä? Entä, miten hyvä sitten esim. tuo Irbis-E on kantaman suhteen vs. länsimaiset?
 
AESA tutka on ilman muuta monessa mielessä parempi ja kehittyneempi. Siitä ei ole mitään epäilystä. Mutta, onko sen kantamakin noin paljon parempi? Onko tälle lähteitä? Entä, miten hyvä sitten esim. tuo Irbis-E on kantaman suhteen vs. länsimaiset?

Perinteisen antennin ja sähköisen keilanmuodostuksen tutkien kantamalukemia ei voi suoraan verrata toisiinsa. Mekaanisesti suunnatussa antennissa keila on samanlainen riippumatta antennin asennosta, eli koko skannausalue keilataan samalla teholla (tietysti riippuen tutkan moodista). Sähköisessä keilanmuodostuksessa voidaan - jos oikein ymmärsin - valita enempi tai vähempi mielivaltaisesti millainen keila halutaan muodostaa: koko tutkan lähetysteho voidaan keskittää yhteen voimakkaaseen mutta kapeaan pulssiin jolla saadaan erinomainen kantama. Mutta! paras kantama saadaan vain suoraan eteen jossa kaikki elementit saadaan täysitehoisesti käyttöön. Heti kun poiketaan tältä akselilta niin käytettävissä oleva teho heikkenee ja sivuille saadaankin jo selkeästi vaatimaton lähetysteho. Käytännössä siis, jos halutaan skannata laajalla alueella, tai seurata useampia kohteita kerrallaan, niin PESA/AESA ei välttämättä tarjoa paljoakaan kantamaetua, koska tutkan tehoa joudutaan jakamaan useampaan eri tehtävään. Lisäksi myös LPI-vaatimukset voivat rajoittaa maksimikantamaa, sillä raa'alla voimalla lähettäminen tuppaa paljastamaan helposti omankin sijainnin ja käytännössä on yleensä taktisesti fiksumpaa tyytyä 'kuiskaavaan' moodiin ja uhrata vähän kantamaa kuin ruutata kilowatteja ympäri eetteriä. 'Brosyyrikantamat' on siis saavutettu tavoilla joilla ei ehkä ole paljoakaan relevanssia tosielämässä. Tämäkin huomioonottaen puheet 500 kilometrin kantamasta tuntuu aika utopistiselta, etenkin kun kyse on lyhytaaltoisista X- tai Ku-kaistan tutkista.

En ole tutkaekspertti joten ylläolevassa on varmaan jotain esitetty virheellisesti, mutta noin suurinpiirtein, tuollaisia tradeoffeja joudutaan PESA/AESA-teknologiassa tekemään. Siksi nykyään käytetäänkin myös mekaanisesti suunnattuja aktiiviantenneja.
 
Ei tuo nyt ihan noinkaan ole? Ihan yhtä hyvin, ellei paremmin, voi sanoa, että PESA on lähempänä AESAA kuin mekaanista. PESA singaalilähde on yhdessä paikassa, kuten mekaanisessa, mutta keilan ohjaus kuten AESA:ssa

Periaatteessa PESA on kuin MSA mutta elektronisella skannauksella. Antennitkin ovat molemmissa saman typpisiä (slotted planar array). Sekä lähetin että vastaanotin ovat samanlaisia (samoja) eikä tutka pysty muodostamaan kuin yhden keilan. AESA poikkeaa tästä huomattavasti.

AESA tutka on ilman muuta monessa mielessä parempi ja kehittyneempi. Siitä ei ole mitään epäilystä. Mutta, onko sen kantamakin noin paljon parempi? Onko tälle lähteitä? Entä, miten hyvä sitten esim. tuo Irbis-E on kantaman suhteen vs. länsimaiset?

AESA on kantamaltaan mm. siksi parempi että jokainen antennin TRM moduli on oma lähetin/vastaanottimensa ja siksi signaalihäviöt ovat pienet. PESA ja MSA tutkassa signaali kulkee antennilta kaapeleita ja liittimiä pitkin sinne tutkan back endiin jossa sekä lähetin että vastaanotin ovat signaalin samalla vaimennetessa.
 
Ehkä ilmaisua "hybridi" ei kannata lukea niin tiukasti, että se olisi "jotain tarkalleen puolivälistä". Carlo käsittääkseni tuossa vain sanoo, että Bars-sarjan tutkat käyttävät vastaanottopäässä osin AESA-maisia ratkaisuja. Perusratkaisultaanhan tutka on kuitenkin selkeästi PESA.
 
Ei ole yhtä tapaa tehdä AESA antennia, tekniikassa voi olla eroja. Eikä tuo ylläoleva kuva ole APG-81 tutkasta.

Alla on eurooppalaisen AESA elementtien valmistajan brosyyrista kuva, vasemmalla puolella on 16 elementtinen palikka, joka koostuu neljästä neljän TRM moduulin yksiköstä. Antennissa ei ole mitään ylimääräisiä juttuja.

Tuo minun laittamani kuva on amerikkalaisten käyttämästä Flared Notch -teknologiasta, jollaista myös nykyinen F-35 tutka käyttää, kuten julkistetuista kuvista nähdään. Jakamallasi eurooppalaisten valmistajien teknologialla ei ole mitään relevanssia, kun puhumme amerikkalaisten tutkasta ja tiedämme mitä teknologiaa se käyttää. Totta kai on muunkinlaisia teknisiä ratkaisuja ja 10 vuoden päästä uusissa F-35 koneissa on todennäköisesti erilaiset ja tehokkaammat moduulit kuin nykyään. Sama pätee tietysti venäläisiinkin tutkiin.
Amerikkalaisten patentteja mainitsemastani teknologiasta:
http://www.google.com/patents/US6127984
http://www.google.com/patents/US20050088353
 
Periaatteessa PESA on kuin MSA mutta elektronisella skannauksella. Antennitkin ovat molemmissa saman typpisiä (slotted planar array). Sekä lähetin että vastaanotin ovat samanlaisia (samoja) eikä tutka pysty muodostamaan kuin yhden keilan. AESA poikkeaa tästä huomattavasti.

PESA pystyy kuitenkin simuloimaan useita keiloja vaihtamalla kohdetta nopealla tahdilla. Tietämättä veikkaan että myös aktiiviset tutkat käyttävät usein tällaista moodia sen sijaan että loisivat useita yhtäaikaisia keiloja.

AESA on kantamaltaan mm. siksi parempi että jokainen antennin TRM moduli on oma lähetin/vastaanottimensa ja siksi signaalihäviöt ovat pienet. PESA ja MSA tutkassa signaali kulkee antennilta kaapeleita ja liittimiä pitkin sinne tutkan back endiin jossa sekä lähetin että vastaanotin ovat signaalin samalla vaimennetessa.

Minä ymmärsin että vasta aivan viime vuosina AESA-tutkat ovat päässeet tehoissa vanhemman mallin tutkien ohi. Tämä siksi että kulkuaaltoputken tai muun perinteisen lähettimen hyötysuhde on paljon parempi kuin mihin aikaisemmilla aktiivisilla moduleilla päästiin.
 
Tuo minun laittamani kuva on amerikkalaisten käyttämästä Flared Notch -teknologiasta, jollaista myös nykyinen F-35 tutka käyttää, kuten julkistetuista kuvista nähdään. Jakamallasi eurooppalaisten valmistajien teknologialla ei ole mitään relevanssia, kun puhumme amerikkalaisten tutkasta ja tiedämme mitä teknologiaa se käyttää. Totta kai on muunkinlaisia teknisiä ratkaisuja ja 10 vuoden päästä uusissa F-35 koneissa on todennäköisesti erilaiset ja tehokkaammat moduulit kuin nykyään. Sama pätee tietysti venäläisiinkin tutkiin.
Amerikkalaisten patentteja mainitsemastani teknologiasta:
http://www.google.com/patents/US6127984
http://www.google.com/patents/US20050088353

Amerikassakin on useampia kuin yksi AESA hävittäjätutkia valmistavaa firmaa (siellä ei ole mitään yhtä "amerikkalaista" tekniikkaa kuten ilmeisesti Venäjällä on vain yksi tekniikka?). Ja he ovat tehneet noita tutkia jo parikymmentä vuotta, teknologiassa on varmastikin tapahtunut muutoksia. Nuo linkkaamasi ovat Raytheonin patentteja, F-35:n (ja F-22:n) tutka on Northrop-Grummanin valmistama.

Ja F-35:n APG-81 tutkan antennin elementit ovat ihan erinäköisiä kuin kuvissasi:

cots1201_Pent_Fig1_large.jpg

405fb7d995a8.jpg
 
Periaatteessa PESA on kuin MSA mutta elektronisella skannauksella. Antennitkin ovat molemmissa saman typpisiä (slotted planar array). Sekä lähetin että vastaanotin ovat samanlaisia (samoja) eikä tutka pysty muodostamaan kuin yhden keilan. AESA poikkeaa tästä huomattavasti.
PESA pystyy kuitenkin simuloimaan useita keiloja vaihtamalla kohdetta nopealla tahdilla. Tietämättä veikkaan että myös aktiiviset tutkat käyttävät usein tällaista moodia sen sijaan että loisivat useita yhtäaikaisia keiloja.

Onko Barreli nyt hakoteillä?

Sekä PESA, että AESA:n idea on, että tutkassa on itse asiassa satoja ja tuhansia tutka-antenneja. Perinteisessä tutkassa vain yksi. ESA:ssa keila / keilat muodostetaan interferoimalla eri antenneista.

En näe noiden toimintaperiaatteessa mitään muuta käytännön eroa kuin AESA:n mahdollisuuden käyttää samanaikaisesti eri taajuuksia. Se varmasti helpottaa erisuuntaisten interferenssikuvioiden luomista, mutta voisi kuvitella, että samaa taajuttakin käyttäen niitä pystyttäisiin luomaan useampia.

if3.gif



http://www.radartutorial.eu/06.antennas/Phased Array Antenna.en.html

Planar Arrays
These antenna arrays completely consist of singles radiating elements and each of it gets an own phase shifter. The elements are ordered in a matrix array. The planar arrangement of all elements forms the complete phased-array antenna.


https://en.wikipedia.org/wiki/Passive_electronically_scanned_array

A PESA can scan a volume of space much quicker than a traditional mechanical system. Additionally, thanks to progress in electronics, PESAs added the ability to produce several active beams, allowing them to continue scanning the sky while at the same time focusing smaller beams on certain targets for tracking or guiding semi-active radar homing missiles.

http://www.memsjournal.com/2009/04/rf-mems-phase-shifters-.html

Electronically scanned arrays, or phased arrays, offer several advantages over mechanically scanned antennas such as multiple agile beams and interleaved radar modes

6a00d8345225f869e201157048855b970b-800wi


AESA on kantamaltaan mm. siksi parempi että jokainen antennin TRM moduli on oma lähetin/vastaanottimensa ja siksi signaalihäviöt ovat pienet. PESA ja MSA tutkassa signaali kulkee antennilta kaapeleita ja liittimiä pitkin sinne tutkan back endiin jossa sekä lähetin että vastaanotin ovat signaalin samalla vaimennetessa.

Minä ymmärsin että vasta aivan viime vuosina AESA-tutkat ovat päässeet tehoissa vanhemman mallin tutkien ohi. Tämä siksi että kulkuaaltoputken tai muun perinteisen lähettimen hyötysuhde on paljon parempi kuin mihin aikaisemmilla aktiivisilla moduleilla päästiin.

Annatko @BarrelNut vielä jotkin lähteet sille, että venäläiset tutkat näkevät F-35:den vasta alle 25 kilometrin päästä. Ja että Aesa-tutkien kantama on merkittävästi parempi kuin perinteisesti skannaavien tai Pesa-tutkien?
 
Annatko @BarrelNut vielä jotkin lähteet sille, että venäläiset tutkat näkevät F-35:den vasta alle 25 kilometrin päästä. Ja että Aesa-tutkien kantama on merkittävästi parempi kuin perinteisesti skannaavien tai Pesa-tutkien?

Vanha kunnon Carlo kertoo tästäkin asiasta (BarrelNut ei varmaan kehtaa Carloa lainata joten minä lainaan):

Carlo Kopp kirjoitti:
The US had a major technology breakthrough in AESA design around a half decade ago when Gallium Nitride (GaN) HEMT (High Electron Mobility Transistor) X-band transistors were perfected, allowing considerably more output power than earlier Gallium Arsenide transistors. This has created an effect not unlike euphoria in some parts of the US defence industry, and a worldwide drive by global semiconductor houses to occupy the market. Historically AESA performance was limited by the power output per module at X-band, typically of the order of 2 to 5 Watts per module. The GaN transistor technology appears at this stage to be capable of delivering ten times the power per module, which changes the problem AESA designers face from barely getting viable power output, to not having enough cooling and electrical power capacity to cope with the transistor technology available. A good example is the Toshiba TGI8596-50 GaN HEMT announced July, 2007, capable of delivering 50 Watts in the X-band and targeted at radar and microwave communications equipment.

The long term implications of the Gallium Nitride breakthrough in X-band microwave transistor technology are most interesting. If AESA designers are not significantly limited by basic technology in the microwave power they can extract from each AESA module, then radar power aperture performance will grow until it hits the limits of the power generation and especially cooling capacity of an airframe.

Consider a radar design with 1500 modules, and the availability of modules capable of, if powered and cooled adequately, transmitting 40 Watts of continuous wave X-band microwave power, with an efficiency of 50 percent (PAE=50%). The sustained peak power such an AESA could produce is of the order of 60 kiloWatts. If we assume the Gallium Nitride transistors are capable of sustaining 160 Watts each this power rating can be quadrupled to PPEAK=240 kiloWatts. For comparison X-band GaN/SiC transistors rated at 80 Watts have already been reported in the research literature. With an aperture area of about 0.65 m2 this yields a power aperture product of the order of 51.9 dBW or a relative range increase compared to contemporary top end 20 kiloWatt class fighter radars of around 150 percent. The utility of this range increase may be irrelevant considering conventional targets, but where it matters is in providing the ability to detect stealthy targets at very good ranges.

Eli aikaisemmin "tunnettu tosiasia" oli ettei AESA-tutkat pärjää perinteisille tehontuotossa, mutta uudet transistorit ovat kääntäneet tilanteen päinvastaiseksi. Todella voimakkaan PESA-tutkan huipputehot voivat olla luokkaa 20kW, mutta tämän yli päästään jo nykyisillä uusimmilla AESA-tutkilla eikä rajoja ole vielä saavutettu.
Ennen kuin kuitenkin liikaa innostutaan rajattomista tehontuottomahdollisuuksista, niin on muistettava ettei tehoja niin vain lisäillä, vaan esimerkiksi jäähdytysongelmat tulevat vastaan. F-22 käyttää polttoainetta tutkan jäähdyttämiseen ja muilla uusilla koneilla lienee samantapaisia ratkaisuja.
 
Sekä PESA että MSA tutkan antennit voivat olla samankaltaisia, tyypiltään "slotted planar array", nimestäkin voi päätellä että siinä on matriisimuodossa useita säteileviä antennielementtejä.

N011M BARS PESA:
Irkut-Su-30MKI-BARS-1.jpg

N011-Bars-irkut-com.jpg


APG-63:
anapg63a001.jpg


NIIP N011:
NIIP-N011-01.jpg


PESA:n tapauksessa keilaa käännellään phase shiftereillä eikä mekaanisesti. Tuollaisen matriisiantennin suunnittelusta kertoo mm. tämä dokkari josta myös allaoleva kuva on napattu.

http://ma.kaist.ac.kr/papers/118.pdf

svXHmsz.png
 
Back
Top