сравнения с А-50 тут редкие, зато есть подробности про эти системы, их взаимодействие с другими, и с F-16.
Выглядит всё очень солидно

Большинство функций, выполняемых активной антенной решеткой, доступны также и пассивно

. Активным же ФАР приписывают какие-то совершенно фантастические преимущества над пассивными. Но таких немного.

По нашему мнению, всего два, и ниже мы их опишем.

Давайте рассмотрим все функции, которые требуются от современной многофункциональной РЛС по порядку с пояснениями, что и как делается в ее исполнении с ПФАР, АФАР и ЦАР.

Пасивная Фазированая Антенная Решетка -- ПФАР ( общий усилитель генератор для всей решетки )

Активная Фазированая Антеная Решетка -- АФАР ( в каждой антенне решетки свой усилитель..генератор )

ЦАР...та же ФАР..но сразу стоят аналогово-цифровые преобразователи и дальше сигнал уже в цифре обрабатывается

Основной функцией ФАР любого типа является электронное управление диаграммой направленности, способность направлять луч в нужном направлении без поворота самой антенны. Любой тип ФАР обеспечивает управление лучом, и АФАР не только не дает преимуществ, но и уступает ПФАР по ширине сектора сканирования, хотя и незначительно. Это происходит из-за худших характеристик индивидуальных ППМ по коэффициенту усиления. Типичная современная ПФАР с цифровым управлением обеспечивает позиционирование луча в пределах +- 60 градусов без потери чувствительности на краях, а АФАР типично позиционирует луч в пределах +-45-50 градусов. При этом полотно ПФАР можно еще довернуть механически, а вот с АФАР это сделать сложнее, поскольку ее ППМ крайне капризны в отношении даже микронных изменений взаимного положения, которые могут возникнуть при повороте. По сектору обзора ПФАР с цифровым управлением и механизмом поворота безоговорочно выигрывает у действующих АФАР, которые, как правило, закреплены неподвижно. Например, БРЛС Су-35 обеспечивает обзор в секторе 240 градусов (120 при только электронном сканировании), а БРЛС F-22 AN/APG-77 ограничена 100-120 градусами, причем на краях обозреваемого сектора снижается разрешение и дальность.

Другой функцией ФАР является способность одновременного формирования нескольких лучей. Это не обязательно лучи для сканирования пространства. Это могут быть командные каналы для коррекции при наведении ракет, индивидуальные лучи подавления РЛС противника – функции РЭБ, – лучи подсветки целей для ракет с полуактивным наведением, да и просто обеспечение связи и обмена тактической информацией. Нужно понимать, что одновременно формировать два луча одной антенной на одной частоте невозможно. Никакого «расщепления луча» в принципе быть не может. Два луча можно сформировать либо в разные моменты времени, что фактически является просто перебросом одного, либо в одно и то же время, но на разных частотах, либо разными участками (секторами, модулями и пр.) антенны, при этом её мощность делится и эти участки должны работать на разных частотах.

ПФАР умеет формировать несколько лучей в одном цикле сканирования с разнесением во времени, но их количество ограничивается быстродействием управляющих схем. Из-за разнесения импульсов во времени ПФАР имеет очень низкую эффективность в решении задач РЭБ – она не может формировать непрерывный сигнал подавления, только плюется импульсами. Обмен информацией возможен, но пропускная способность ограничена. Широкополосная передача не обеспечивается. Число каналов наведения жестко ограничено. Единственным преимуществом ПФАР в решении задач формирования множества лучей можно считать то, что для них всегда используется максимальная мощность.

Не верьте красивым картинкам, где, например, радар AN/SPY-1 с ПФАР системы Иджис одновременно светит в десяток направлений. На самом-то деле не одновременно. А последовательно перебрасывая луч и формируя разные диаграммы направленности. По циклограмме.

Многоглазый AN/SPY-3 для эсминцев класса «Замволт»

АФАР лишена всех недостатков ПФАР в части формирования нескольких лучей, поскольку представляет собой комплекс из тысяч приемопередатчиков, каждый из которых управляется индивидуально. Но каждый из них маломощный. Согласитесь, если вы заставляете одновременно часть передающих модулей антенны работать на одной частоте, а часть на другой, то каждая из них на своей частоте выработает только половину от общей мощности. Уменьшение количества элементарных антенн снизит коэффициенты усиления антенны, как на передачу, так и на приём, уменьшение количества приёмных модулей снизит ещё и коэффициент усиления в аппаратной части.

В результате получаем резкое падение так называемого «потенциала РЛС», упрощённо определяемого как [произведение коэффициентов усиления антенны и мощности передатчика] делённое на чувствительность приёмника. Получается, что, несмотря на способность формировать хоть тысячу лучей одновременно, АФАР критически теряет свой потенциал с повышением этой вот многозадачности. Поэтому преимущество в формировании нескольких лучей играет роль в основном в решении вспомогательных задач: выделении командных каналов и обеспечении широкополосной связи. Для решения задач РЭБ, или подсветки целей уже требуется большая мощность, на которую нужно выделить больше ресурса ППМ, что приводит к снижению возможностей по одновременному обнаружению-сопровождению целей, падению дальности. Таким образом, правильнее было бы говорить не о волшебном преимуществе АФАР по формированию нескольких лучей, а о гибком управлении потенциалом РЛС, который можно направлять на разные задачи.

Еще одной задачей, которая решается РЛС, является сопровождение на проходе. Это означает продолжение обзора пространства при одновременном наведении ракет. Для наземных ЗРК эта проблема не особо актуальна – в них обзор пространства и наведение могут обеспечиваться разными компонентами комплекса. А вот у ранних авиационных РЛС атака цели ракетой с радиолокационным наведением означала отключение обзорного режима РЛС: она переключалась в режим подсвета, и до попадания ракеты следила только за обстреливаемой целью в узком секторе – не отвернешь после пуска. Современные РЛС с ФАР за счет возможностей по формированию нескольких лучей (пусть и разделенных во времени) умеют наводить ракеты без прекращения сканирования, причем одновременно несколько ракет. АФАР имеет значительное преимущество в сопровождении целей на проходе – при обстреле их количество остается ровно таким же, как и в обзорном режиме. У ПФАР при обстреле количество сопровождаемых целей сокращается – циклограмма перегружается, и в цикл сканирования уже не получается втиснуть позиционирование луча по каждой цели одновременно с подсветкой обстреливаемых, скажем. Впрочем, это преимущество имеет скорее теоретический характер – даже ПФАР обеспечивают сопровождение 20-30 целей на проходе, а с большим их количеством работать должны уже машины ДРЛО. У наземных комплексов этой проблемы так же не возникает – обзор пространства осуществляется отдельной выделенной РЛС. Тем не менее, отметим, что возможности АФАР по сопровождению целей на проходе лучше в 3-5 раз, хотя это преимущество больше про красивые цифры, и в реальной тактической обстановке реализовано быть не может.

Возможности по формированию множества лучей также напрямую связаны с количеством одновременно обстреливаемых целей. Здесь гибкое управление потенциалом РЛС с АФАР дает очевидные преимущества. И если по количеству сопровождаемых в обзорном режиме целей ПФАР еще может сравниться с АФАР, то по количеству обстреливаемых целей АФАР имеет серьезное превосходство. РЛС с АФАР может сформировать произвольное количество командных каналов наведения и одновременно поддерживать несколько каналов подсветки, число которых зависит от дальности до цели. Гибкое управление потенциалом РЛС позволяет так же гибко управлять излучаемой мощностью, и при обстреле цели на разных дистанциях для работы по ней будет выделено только нужное количество ППМ. Ближе цель – хватит, условно говоря, десятка. Далеко – нам не жалко отстегнуть полсотни и повысить таким образом мощность на луче. А если ракеты у нас с активным наведением, то командные каналы потенциал РЛС расходуют минимально, да еще ППМ, которые ими управляют, могут работать в режиме разделения времени, а не постоянно передавать корректирующие команды.

Фото в свободном доступе. Взято на https://www.microwavejournal.com/articles/keyword/74-aesa?...

ППМ АФАР от компании Cassidian

Возможности по перестройке частоты для РЛС нужны преимущественно чтобы ее работа оставалась скрытной, а на передатчик не могла навестись противорадиолокационная ракета. РЛС с ПФАР умеют перестраивать частоту, но не умеют одновременно излучать на нескольких частотах. Поэтому перестройка возможна только между циклами сканирования. РЛС с АФАР может работать одновременно на нескольких частотах, каждый ее луч может перескакивать по частоте 1000 раз в секунду, что теоретически дает преимущество в скрытной локации. Но основное преимущество мультичастотности – это, опять же, решение вспомогательных задач. В первую очередь это связь, обмен информацией и РЭБ. Последнее для РЛС с ПФАР недоступно, хотя никто не мешает взять на борт специализированный комплекс.

Мультичастотность РЛС с АФАР теоретически позволяет формировать широкополосные зондирующие сигналы, которые позволяют лучше выделять малозаметные цели. Но на практике для решения задачи обнаружения малозаметных целей разделение общего числа излучателей на группы ничего не даёт – широкополосный зондирующий сигнал не такой уж широкополосный, чтобы прыгнуть в другой диапазон. Перестройка частоты в пределах сантиметрового или миллиметрового диапазона несущественна для изменения величины эхо-сигнала таких целей. А перестраиваться от миллиметров до метров обычные АФАР не могут. РОФАР теоретически могут, но о них в следующей статье.

Основные задачи, которые решает РЛС, этим перечнем не исчерпываются, но другие уже следует относить к специальным – например, картографирование местности лучом с синтезированной апертурой. В решении этих задач преимущества того или иного типа ФАР будет скорее определяться конкретной реализацией. АФАР более гибко управляет своим потенциалом, но каких-то радикальных преимуществ обеспечить не может.

А вот на что следует обратить внимание в этой битве ПФАР с АФАР, – это на то, что все описанные задачи в одном интегрированном комплексе реально важны только для авиационных бортовых РЛС. В наземных комплексах нет таких проблем с плотностью компоновки, энергетическим потенциалом, да и в количестве антенн в конце концов. Разные задачи там решают разные компоненты ЗРК, и каждый из них решает свою узкую задачу лучше и надежнее. На земле важнее преимущества, которые дает цифровая обработка и управление РЛС, а не ее многофункциональность.

Массогабаритные преимущества активных антенн тоже сомнительны. Дело в том, что в каждом приёмно-передающем модуле (ППМ) стоят фазовращатели и аттенюаторы (делители мощности). Они изрядно греются, потому что чаще всего их ставят на выходе передатчика, здесь же через устройство защиты подключен вход приёмника. Иначе пришлось бы ставить два - перед передатчиком и перед приёмником. Значит необходимо снимать избыток тепловой энергии с каждого модуля. В пассивных антеннах эти элементы тоже есть, но их количество может быть значительно меньше, например в антенне Boeing E-3 Sentry их всего 28.

Фото в свободном доступе

Первая в мире авиационная бортовая РЛС с пассивной ФАР «Заслон» на истребителе-перехватчике МиГ-31. Авиасалон в Ле-Бурже в 1991 году. 1700 излучателей (щелевые) в Х-диапазоне и 64 (полуволновый вибратор) в L, их же использует и система опознавания госпринадлежности Пароль

Также арсенид-галлиевые полупроводниковые приборы хорошо работают при низких температурах. Следовательно - АФАР требует иногда более сложной и потому более тяжёлой системы охлаждения. Кроме того, в АФАР гораздо сложнее обеспечивать микронную точность установки элементарных антенн, а это требуется для обеспечения низкого уровня боковых лепестков.

В реальной оценке преимуществ АФАР перед ПФАР следует исходить не из красивых цифр и головокружительных новых возможностей, а руководствоваться тактическими преимуществами. И вот здесь все становится не так радужно:

· Дальность обнаружения целей у АФАР в общем случае меньше, чем у ПФАР с цифровым управлением, равно как и сектор сканирования. Недостаток может быть частично компенсирован алгоритмами цифровой обработки, но совокупный коэффициент усиления у РЛС с АФАР пока невозможно сильно улучшить.

· Количество сопровождаемых целей у ПФАР и АФАР сопоставимо, но у АФАР может быть увеличено за счет совершенствования алгоритмов управления. В обоих случаях это количество близится к сотням, чего заведомо достаточно для любой представимой тактической ситуации.

· Количество одновременно, или квази-одновременно (для ПФАР) формируемых лучей у АФАР заведомо больше, причем она способна формировать независимые лучи на разных частотах в пределах некоторого диапазона. Из этого следует, что АФАР способна сопровождать больше целей на проходе и больше целей обстреливать одновременно. Но и у ПФАР количество целей, сопровождаемых на проходе, исчисляется десятками, чего достаточно для реальной боевой ситуации. Количество каналов наведения ракет у АФАР заведомо больше, но и у ПФАР их до 8 – а больше ракет на борту одновременно в реальных конфигурациях боевой нагрузки практически никогда не бывает. АФАР выигрывает по цифрам, но эти цифры не имеют практического смысла.

· ПФАР не способна работать как средство РЭБ, по крайней мере, эффективно. АФАР может прицельно подавлять РЛС противника (работающую в пределах диапазона доступных частот) почти без ущерба для осуществления основных функций. В реальности это преимущество едва ли может быть реализовано на больших дистанциях, но от этой функциональности так просто не отмахнешься. Специализированный комплекс РЭБ с этой задачей все равно справится лучше, но его надо брать на борт, сокращая количество средств поражения.

· Мгновенная и постоянная перестройка частоты зондирующих импульсов для ПФАР недоступна. Поэтому для АФАР просто и естественно реализуется режим работы с низкой вероятностью обнаружения излучения РЛС средствами предупреждения – LPI. Но это преимущество работает только для устаревших систем предупреждения об облучении. ПФАР с цифровым управлением также может работать в режиме LPI, хотя и не столь изощренном.

· Мультичастотность АФАР обеспечивает возможность ее использования в качестве средства связи и обмена тактической информацией без ущерба для основных задач. Обеспечивается скрытная и защищенная передача узким лучом, который практически невозможно перехватить. При этом у такого канала передачи данных очень хорошая пропускная способность – хоть видео высокого разрешения передавай в реальном времени. ПФАР может обеспечивать тактический обмен информацией, но с меньшей защищенностью и низкой пропускной способностью. Но в реальной тактической обстановке этого все равно достаточно – системы боевого управления прекрасно могут обходиться полосой пропускания в 2400 бит/с и ниже. Селфи с котиками, конечно, не перешлешь, но телекод эффективен и без этого. Кроме того, тактическую информацию давно и надежно передает классическое радиооборудование, лазерные системы связи, спутниковые – РЛС для этого не нужна.

Но чем же тогда определяется любовь конструкторов к АФАР? Прежде всего тем, что просто нет полупроводниковых усилительных и генерирующих приборов, которые могут сравниться по мощности с электронно-вакуумными магнетронами, клистронами, лампами бегущей волны. Таким образом, построить пассивную антенную решётку с использованием одного мощного СВЧ транзистора не получится. А с использованием, скажем, магнетрона – запросто!

Фото в свободном доступе взято на https://www.calibrerf.co.uk/solutions/mmics-transistors-mu...

Мощный СВЧ транзистор фирмы Calibre RF & Microwave. Диапазон частот до 10ГГц, мощность в непрерывном режиме 1Вт, в импульсе до 650Вт

Хотя нет, мы слегка соврамши. Не запросто. «Железный», казалось бы, прибор - магнетрон на самом деле нежная штука. Да и другие мощные ЭВП тоже. Прежде всего: им требуется высокое напряжение анода. В условиях самолёта это означает необходимость в герметичном корпусе с нормальным давлением осушенного воздуха или даже элегаза (SF6), для преобразователя напряжения и собственно магнетрона и пр. Иначе будут пробои. Требуется также очень стабильное питание.

Отсюда второе, и на этот раз, бесспорное преимущество АФАР перед ПФАР – более высокая надёжность. В первой - тысячи канальных передатчиков, во второй – один. Выходит из строя элемент недублированного передатчика, и самолёт небоеспособен. В наземной или морской РЛС ремонт его в условиях боя также невозможен, поскольку занимает немало времени. Таким образом в системе ПВО возникает дыра в самый ответственный момент.

Однако «Нет предела совершенству» (С) Заратустра. В АФАР стали использовать цифровые технологии. Само собой, сначала они утвердились во всех отраслях техники, потом добрались и до антенн. В радиолокации «цифра» сначала применялась в обработке уже подготовленных радиоприёмным трактом сигналов. То есть не столько сигнатур – свойств самого отражённого сигнала, сколько свойств цели как тактического объекта. Но теперь стало возможным цифровым способом формировать сложные зондирующие сигналы и обрабатывать «в цифре» эхо-сигналы таким образом, чтобы получать значительно надёжнее и больше информации о целях. Антенны, построенные по таким принципам, стали называть цифровыми АФАР, или просто ЦАР (за рубежом термин AESAиспользуется как для аналоговых, так и для цифровых АФАР).

вот здесь рождается главное и непробиваемое преимущество АФАР, а

точнее, ЦАР: практически неограниченный потенциал развития, реализуемый

за счет цифровой обработки и управления, распараллеливания задач,

элементов искусственного интеллекта