Транспортные артерии по всему миру всё более загружены – и касается это не только дорог, но и морских путей. Новая система корабельных радаров (разработка немецких ученых) улучшит навигационные способности судов, а также защитит их от пиратов. Пиратство – один из величайших факторов риска в международном судоходстве. Пираты нападают на контейнеровозы и танкеры, чаще всего – у берегов Сомали и Западной Африки. В 2012 году 174 суда было взято на абордаж, 28 – похищено, 28 – обстреляно. В заложники пираты взяли 585 моряков. В этих водах морским разбойникам действовать очень удобно – на своих быстроходных катерах они подплывают к массивным судам и берут их под контроль. Громоздкие вращающиеся антенны корабельных РЛС не могут вовремя засечь пиратские суденышки.
Исследователи из Фраунгоферовского института физики высоких частот и радарных технологий (Вахтберг, Германия) предлагают – взамен крутящихся антенн и высокомощных сигналов – сканирующие антенные решетки с улучшенными возможностями по передаче и обработке сигналов. «Наш радар передает сигналы, которые отражаются от бакенов и тому подобных объектов. Он обрабатывает регулярные волны – то есть, форма и фаза передаваемых импульсных сигналов по сути идентична. Между сигналом и его эхо присутствует определенный сдвиг по фазе; так мы можем с высокой точностью измерить истёкшее время, и рассчитать размер, скорость и расстояние до объекта», – объясняет доктор Томас Бертух (Thomas Bertuch).
Более того, стабильный сдвиг по фазе позволяет сравнивать фазы между последовательно идущими импульсами, и так подавлять помеховое эхо от гребней волны, дождя и града. Хотя мощность передатчика у обычных радаров (на основе магнетронных трубок) больше, они менее точны, из-за произвольности форм и фаз каждого импульса (т.н. некогерентной обработки сигналов).
Корабельный радар Фраунгоферовского института может похвастаться очень подвижной фазированной решеткой и когерентной (или пульс-допплеровской) обработкой сигналов. Он способен обнаружить гораздо больше объектов, и с большей точностью. Вращающиеся антенны обычных радаров посылают «круговые» сигналы по всем направлениям. А луч нового радара можно быстро направить в нужную сторону. Его геометрия (большой ряд антенных элементов) позволяет устройству работать даже при отказе части деталей. Наконец, радары на фазированных решетках дешевле в эксплуатации (магнетроны изнашиваются быстро, и менять их приходится каждый год).
Однако высокая стоимость производства фазированных решеток до недавнего времени ограничивала сферу их применения военными судами. К счастью, недавние изменения в судоходном законодательстве разрешили применять радары с низкой мощностью передатчика. Теперь в радарах нового типа можно будет использовать недорогие материалы и технологические решения.
Каждый приёмо-передающий блок фраунгоферовского радара включает интегральную микросхему комбинированного (аналого-цифрового) типа на основе кремния и германия – разработка кафедры интегральных аналоговых схем Аахенского университета.
Микросхемы содержат усилители, фазорегулятор и все цифровые компоненты, необходимые для управления антенной. Радар также оснащен патентованным устройством по передаче сигналов отдельных элементов антенны на приёмник. Бертух и его группа представят новую РЛС-систему в сентябре будущего года на международной ярмарке судоходства в Гамбурге.