Antenne Attive SELEX Sistemi Integrati
Antenne Attive SELEX Sistemi Integrati - Elettronica Applicata
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<strong>Antenne</strong> <strong>Attive</strong><strong>SELEX</strong> <strong>Sistemi</strong> <strong>Integrati</strong>Stefano Mosca/Mario Teglia- 16 Maggio 2012
Contenuto• Selex - <strong>Sistemi</strong> <strong>Integrati</strong>• Evoluzione delle Architetture• <strong>Antenne</strong> passive a riflettore• <strong>Antenne</strong> passive ad array• <strong>Antenne</strong> passive a phased array• <strong>Antenne</strong> attive per radar 3D• <strong>Antenne</strong> attive per radar a scansione volumetrica• Le antenne <strong>Attive</strong>: Discipline e Laboratori• Il Test delle antenne© 2011 <strong>SELEX</strong> <strong>Sistemi</strong> <strong>Integrati</strong> Proprietary information All rights reserved 2
<strong>SELEX</strong> <strong>Sistemi</strong> <strong>Integrati</strong>:Posizione sul Mercato e Strategia ProdottoLeader mondiale consolidato nei Sensori Radar Terrestri e NavaliPresenza chiave a livello globale nell’Integrazione di <strong>Sistemi</strong> di DifesaNavale di Combattimento, <strong>Sistemi</strong> C4I, di Difesa Aerea, <strong>Sistemi</strong> diControllo del Traffico AereoPresenza a livello mondiale nei Grandi <strong>Sistemi</strong> per la Sicurezzae Difesa del Territorio© 2011 <strong>SELEX</strong> <strong>Sistemi</strong> <strong>Integrati</strong> Proprietary information All rights reserved 3
<strong>SELEX</strong> <strong>Sistemi</strong> <strong>Integrati</strong>: la storiaRaytheonITFSindelMicrolambdaAeritaliaSeleniaGEMATRONIKASIAlenia Alenia difesaAMSGEC MarconiCaRS100% FinmeccanicaBAEVEGA Group<strong>SELEX</strong> Galileo *Elsag Datamat **<strong>Sistemi</strong> Software <strong>Integrati</strong> S.p.A1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2005 2010<strong>SELEX</strong> <strong>Sistemi</strong> <strong>Integrati</strong> S.p.A.* Attività per la “Sensoristica di Superficie”** Attività per la “Elettronica per la Difesa e Ambiente”<strong>SELEX</strong> Systems <strong>Integrati</strong>on Inc. <strong>SELEX</strong> Systems <strong>Integrati</strong>on Ltd <strong>SELEX</strong> Systems <strong>Integrati</strong>on GmbH <strong>Sistemi</strong> Software <strong>Integrati</strong> S.p.A.VEGA Consulting Services Ltd
Evoluzione <strong>Sistemi</strong> nel mondo© 2011 <strong>SELEX</strong> <strong>Sistemi</strong> <strong>Integrati</strong> Proprietary information All rights reserved 5
<strong>Sistemi</strong> RadarI sistemi RADAR (RAdio Detection AndRanging) hanno bisogno di una notevoledirettività. A tal fine utilizzano dei sistemidi antenna Phased Array, realizzatimediante strutture regolari di elementiradianti ognuno dei quali alimentato dauno sfasatore: mediante l’opportuna faserelativa tra gli elementi e possibile fare inmodo che l’energia elettromagnetica siorienti in una determinata direzione e siasoppressa in altre non desiderate.Qualora gli elementi radianti sianoalimentanti in antenna da moduli T/R siparla di Active Array© 2011 <strong>SELEX</strong> <strong>Sistemi</strong> <strong>Integrati</strong> Proprietary information All rights reserved 6
ReflectorArray‘902000RFRFRFIFActive ArrayTxRxProcess DispayTxProcess DispayTransceiver>2010I ,QDispayProcess
<strong>Antenne</strong> passive a riflettoreprimo fuocoRiflettoreFeedAperturaequivalenteoffsetmainaux
Antenna G14
Antenna passiva ad arrayRF Power input
ALE 3x5
ALE 3x5
RADAR 3DAzimuth, distanza e la 3a.dimensione: l’altezza
RADAR 3D: Monopulse90° 0°∆θ-90°θp
Antenna passiva phased array (per radar 3-D)162534PhaseShifters435261RF IN-OUT© 2011 <strong>SELEX</strong> <strong>Sistemi</strong> <strong>Integrati</strong> Proprietary information All rights reserved 15
RAT-31SL
Scansione nel volume: Radar multifunzionaleEMPAR (European Multifunction Phased Array Radar)Radar multifunzionale:In base a ciò che si deve sorvegliare in un radar multifunzionale è possibilecambiare tempi di illuminazione e forme d’onda ed a seguito di quanto vieneosservato in un radar multifunzionale è possibile cambiare i volumi ed i modi dicopertura e di tracciamento del radar.© 2011 <strong>SELEX</strong> <strong>Sistemi</strong> <strong>Integrati</strong> Proprietary information All rights reserved 17
Attività radar multifunzionaleOwnMissilesTrackingIFFHigDiverTrackingBurnthrough(SSJ)Acquisitionon ExternalDesignationTracking onExternalDesignatedTargetsUp-LinkMessageTransmissionTrackingSurfaceJammingAutomaticFrequencySelection& Jammer MapMaintenanceHorizontalSearchClutter MapMaintenance(Sea, Rain, Land)Low AltitudeTracking(Sea Skimmers& Helicopters)SurfaceTracking16.05.2012
EMPAR: European Multifunction Phased Array Radar
Antenna AESA (Active Electronically Scanned Array) perradar 3DAttenuatorAmpl.Phase shifterLNATR modulessfasatoriRF exciter© 2011 <strong>SELEX</strong> <strong>Sistemi</strong> <strong>Integrati</strong> Proprietary information All rights reserved 20
FADR (Fixed Air Defense Radar)© 2011 <strong>SELEX</strong> <strong>Sistemi</strong> <strong>Integrati</strong> Proprietary information All rights reserved 21
ArchitetturaTx/Rx rowBoost4241-----Upper Front Assy4241------2928BoostBoostTx/Rx row--------21Central Front AssyLower Front Assy----1514------21Rear Module1 2 51 52Top view© 2011 <strong>SELEX</strong> <strong>Sistemi</strong> <strong>Integrati</strong> Proprietary information All rights reserved 22
Architettura RATHPAControlloampiezzaSfasatoreGeneratoreforme d’ondaTiming controlFilterBeamformerLNAModulo TX/RXControlloampiezzaSfasatoreOscillatoreLocaleRicevitoreI modulisostituiscono iltrasmettitore TWT.DisplayConsoleElaboratoreADCI/Q© 2011 <strong>SELEX</strong> <strong>Sistemi</strong> <strong>Integrati</strong> Proprietary information All rights reserved 23
Riga orizzontaleStripline sospesa in FR4 caricata con Foam© 2011 <strong>SELEX</strong> <strong>Sistemi</strong> <strong>Integrati</strong> Proprietary information All rights reserved 24
Antenna AESA (Active Electronically ScannedArray) a scansione volumetricaAttAmpl.PhaseshifterLNA© 2011 <strong>SELEX</strong> <strong>Sistemi</strong> <strong>Integrati</strong> Proprietary information All rights reserved 25
AESA• Vantaggi:– Potenza distribuita->graceful degradation– Minori perdite– Minore potenza in antenna– Antenna riconfigurabile• Svantaggi:– Maggiore complessità in antenna16.05.2012
KRONOS16.05.2012
MFRA16.05.2012
<strong>Antenne</strong> attive: Problemi e scelte architetturali• Tile o brick• Dimensioni e forme subarray• Architettura controlli• Progetto elemento radiante• Scelta del numero di facce (antenna rotante o fissa)16.05.2012
Architettura antenna attivaBRICKBRICKTILE16.05.2012
Componenti Tile – Pannello radiante• Pannello radiante compatto, sottile, leggero, conformabile, modulare e scalabile perrealizzare antenne a basso profilo di varie forme e dimensioni per impieghi UltraWideBand (UWB).• Flessibilità in termini di Growing Capability: si presta alla evoluzione verso leSmart o Digital AntennasPatchesDielectric layers© 2011 <strong>SELEX</strong> <strong>Sistemi</strong> <strong>Integrati</strong> Proprietary information All rights reserved
Concetto di subarray
Dimensionamento subarrayConfigurazioni di subarrayanalizzate sono:1.Subarray contigui di formarettangolare unica tipologia2.Subarray contigui di formarettangolare di dimensionidiverse3.Subarray contigui di formairregolari unica tipologia4.Subarray sovrapposti diforma rettangolarePiù i subarray sono piccoli più è accurata la sintesi del fronte di fase16.05.2012© 2007 <strong>SELEX</strong> <strong>Sistemi</strong> <strong>Integrati</strong>. All rights reserved 33
Esempio di beamforming con subarray20IDEALECON SUB-ARRAY50IDEALECON SUB-ARRAY-2-4-5amp [dB]-6-8-10-12-14amp [dB]-10-15-20-25-160 10 20 30 40 50 60 70elem#PATTERN SOMMA (0.7)0IDEALE-5CON SUB-ARRAY-10-15-20-300 10 20 30 40 50 60 70PATTERNelem#DELTA (0.7)0IDEALE-5CON SUB-ARRAY-10-15-20amp [dB]-25-30amp [dB]-25-30-35-35-40-40-45-45-50-0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5u16.05.2012-50-0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5u
Architettura per Antenna Control• Approccio ConcentratoVantaggi:Semplicità di sviluppoFacilità di manutenzione e modificaACLimiti:Capacità di calcoloComplessità interconnessione attuatoriBanda di comunicazione attuatoriAggiornamento fascio lento• Approccio DistribuitoVantaggi:• Approccio MistoElevata “Graceful degradation”Aggiornamento fascio rapidoBanda di comunicazione attuatoriLimiti:Costo ricorrente elevatoModifiche difficili da attuareSupervisione e MonitorLegendaAttuatoreControllo© 2011 <strong>SELEX</strong> <strong>Sistemi</strong> <strong>Integrati</strong> Proprietary information All rights reserved 35
Progettazione elemento radiante:accoppiamento mutuo e Blind spot0-2-4-6dB-8-10-12-14-160 10 20 30 40 50 60 70 80 90deg16.05.2012
Scelta del numero di facce: Albero integrato…ieriancora oggi …Sistema diCombattimentoSystemManagerSignaland Dataprocessing<strong>Antenne</strong> separate necessarie per le diverse funzioni (Radar, Guerra Elettronica(GE), Comunicazioni (COM)) rappresentano un limite di operatività e costo delsistema.La localizzazione delle antenne nell’albero integrato è il primo passo nelladirezione della razionalizzazione
Discipline necessarie per progettare antenne attiveElettromagnetismo: Analisi emodellazioneCircuiti digitali<strong>Sistemi</strong> operativied ApplicativiSoftwareProgettazione RFMeccanica,Elettromeccanica,Idraulica,TermicaCircuiti analogiciIntegrazione e Collaudo<strong>Sistemi</strong>sticaProgettazioneGaAsTecnologie plasticheFotonicheMicroelettronica© 2011 <strong>SELEX</strong> <strong>Sistemi</strong> <strong>Integrati</strong> Proprietary information All rights reserved 38
Laboratori necessari per progettare/realizzare antenne attiveSala di modellazioneelettromagneticaCameraPulitaLaboratorio RFRapid PrototypingMeccanicoLaboratorio<strong>Antenne</strong>CameraAnecoicaArea Integrazionee CollaudoLaboratorioTecnologiePlasticheFonderia© 2011 <strong>SELEX</strong> <strong>Sistemi</strong> <strong>Integrati</strong> Proprietary information All rights reserved 39
Il Test delle <strong>Antenne</strong> <strong>Attive</strong>FAR FIELDNEAR FIELDSistema in Camera AnecoicaNessun Inquinamento elettromagneticoPossibilità di misura indipendente dallecondizioni metereologicheCondizioni operative confortevoliNessuna necessità di movimento dell’antennaMisure molto accurate e non affettedall’ambiente (riflessione, diffrazione)Alta reiezione ai disturbi intenzionali o JammerEvita limiti legati alle dimensioni dell’antennaCapacità di diagnosticaStessi vantaggi delle misure in CameraAnecoicaPossibilità di test del sistema integrato conriduzione dei costi associatiGenerazione di scenari complessi medianteTarget ed Environment Generator© 2011 <strong>SELEX</strong> <strong>Sistemi</strong> <strong>Integrati</strong> Proprietary information All rights reserved 40
La Camera AnecoicaUna Camera Anecoica è una struttura taleche il campo elettromagnetico (EM) al suointerno è schermato da campi EM generatiall'esterno di essa,mediante il rivestimentocon materiale ad alto assorbimento (disolito materiali polimerici modellati inmaniera cuneiforme)Gli stessi materiali riducono la possibilità diriflessioni EM all’interno della strutturastessaUn Near Field Antennas Test Range è unsistema completamente automatico per ilcollaudo e la diagnostica di antenne,generalmente controllato in Temperatura,Umidità e Vibrazioni© 2011 <strong>SELEX</strong> <strong>Sistemi</strong> <strong>Integrati</strong> Proprietary information All rights reserved 41
La Tecnica del Test (Near Field vs Far Field)Pattern di radiazioneMatrice di IlluminazioneNF-FF© 2011 <strong>SELEX</strong> <strong>Sistemi</strong> <strong>Integrati</strong> Proprietary information All rights reserved 42
Planar near field setupxPlanar Near-Field ScanTrasformerzyAntennaUnder TestProbe + PositionerPredicted fieldPlanar scanning types:Raster (Planar) Starburst(Planar-Polar)
ConclusioniGrazie per l’attenzione© 2011 <strong>SELEX</strong> <strong>Sistemi</strong> <strong>Integrati</strong> Proprietary information All rights reserved 44
<strong>SELEX</strong> <strong>Sistemi</strong> <strong>Integrati</strong> S.p.AVia Tiburtina, Km 12.40000131 - Roma, ItaliaT +39 06 41501
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