offline
- Pridružio: 26 Nov 2017
- Poruke: 795
|
poljoprivreda ::Mozes da gledas iz kog hoces ugla, ali osnovni razlog zbog kojeg GaN menja GaAs jeste niza temperatura rada (bolje hladjenje) i duzi vek upotrebe.
Ko ima para - njemu nije skupo da menja module koji pregore. Ko nema - vrti stare sovjetske rostilje.
Nemaju nizu temperaturu rada nikako, ne moze ni da je ima, jer ima istu ili vecu snagu na manjoj povrsini poluprovodnika - e zato je uveden, sto daje vecu snagu za istu povrsinu poluprovodnika. Trika nema da ti ohladis nesto sto je u fizickim dimenzijama manje a disipira vecu snagu, nem oze, mora vise da se greje, to je trampa koja se radi kada se primenjuje neka tehnologija.
GaN radi na visim radnim naponima od GaAs, pojacavacki elementi imaju i vece gejt struje i generalno radi na visim radnim temperaturama of GaAs, velika otpornost na jonizujuce zracenje koje se stvara na visokim radnim ucestanostima i visokim naponima, mali ulazno-izlazni otpori pojacavaca baziranih na njemu, velika osetljivost i odlicne karakteristike kod malosumnih predpojacavaca na prijemnoj strani za sirok opseg frekvencija - sve ga to kandiduje da bude najbolji moguci izbor za VF pojacavace bilo koje namene, od mikrotalasne pecnice do radara.
I onda dolazimo do njihove glavne mane (uz hladjenje - pokusaj da ohladis poluprovodnicku povrsinu od 40W velicine 5x5mm, komparacije radi, procesor laptopa je 35W i koliko veliki aktivni hladnjak mu treba da ga hladi za radnu temperaturu od oko 60 do 70 stepeni u punom opterecenju) - a to je napajanje - mora da bude ultra stabilno, velike efikasnosti, sa skoro pa neiscrpnim strujnim potencijalom da bi bio vrhunski stabilan rad TR elemenata, ma mora da bude apsolutno vrhunsko.
Svaka oscilacija napajanja takvog sklopa drasticno utice na rad TR modula i performanse radara, drasticno. Sto vise modula - to vece napajanje. Sto vece napajanje, jos veca disipacija celog sistema, napajanja su obicno prekidackog tipa, efikasnosti od 50-60%. Drugim recima, za AESA od 1KW, treba mu minimum 60% jace napajanje od nazivne snage, obicno se uzima 100% jer AESA obzirom na briznu rada, ume u trenutku da povuce ogromu struju a napajanje ne sme da dozvoli nikakav pad ni struje ni napona kad se to desi.
Aj kad sam vec zagazio...
Skrecem paznju na to da pricam o vrsnoj snazi radara kao potrosaca, kao poluprovodnicki sklop, kog je energetskog kapaciteta, ne u smislu onih karakteristika kao sto su sirina impulsa, vreme ponavljanja impulsa i tako dalje...
AESA kao takav i treba posmatrati, kao poluprovodnicki sklop, pokretni racunar od antene do ekrana, jednu gomilu poluprovodnika koji na svakom koraku trose neku struju, na njemu jedino kablovi nisu potrosaci, sve ostalo, od same tastature operatora do same antene - sve su potrosaci, manji ili veci, uglavnom veci 
Licno, sve performanse uzimam sa rezervom posebno na airborne AESA radarima kada deklarisu domete i sve ostalo, jer kada ti imas odredjeni broj modula i krenu da prate vise ciljeva, a ima ogranicen strujni potencija - domet postaje vrlo relativna kategorija. Da bi TR modul pratio cilj na 50km i na 100km, treba mu drasticno razliciti nivoi snage i napajanja, za veci domet mu treba vise snage, o tome se ne govori ali nije podjednako strujno opterecenje TR modula koji prate ciljeve na razlicitim daljinama sto dalje izaziva da nemas podjednako strujno opterecenje po antenskim modulima sto dalje izaziva da sama antena, po celoj svojoj povrsini ne disipira podjednako. I to moze da bude problem, generalo se u elektronici uzima da jedan elektronski sklop mora da bude uvek i svuda po svojoj povrsini temperaturno stabilan i ujednacen sa ostalim potrosacima u svojoj okolini. Sto manji cilj treba da detektuje i na sto vecem rastojanju, to mu vise snage treba da bi mu se neka mrvica vratila na antenu i da ga vidi na pokazivacu.
E sad dolazimo na teren gole elektronike - koja ce to airborne ili mobilna AESA velike snage tj dometa, imati takav disipacioni kapacitet svoje antene i TR modula da moze da grune na sve TR module maksimalnu snagu a da ne spali kompletnu antenu??? I ne zove se DON-2 ili FPS-108?
Nema je, mora da ima disipacioni limit, pregorevanje elemenata moze da izazove strujne udare (spike-ove), koji dalje mogu da ostete susedne module, tu je svaki modul drzava za sebe u pogledu zastita i ostalog sto treba da pouzdano radi. Ispadanje modula iz sistema ne znaci da ostali moduli dobijaju vecu snagu, ne, oni ostaju na svom maksimalno projektovanom kapacitetu. Zato daju obicno specifikaciju na kojoj daljini otkriva odredjeni cilj, za otkrivanje par ciljeva velicine lovca ti treba maksimalna snaga svih modula i to nije problem da tri lovca nadjes na 300km. Problem nastaje kada treba da predje na pracenje svih tih ciljeva, kada pocne snop da se deli, da moduli rade po grupama, deo prati, deo pretrazuje... Postaje prilicno haoticno na samoj anteni.
Pogledaj jedinicu za hladnjenje i napajanje TPY-2, oko 25000 TR modula ga deklarisu, cela prikolica za hladnjenje i cela prikolica za napajanje, ako se duze koristi na velikoj snazi, tada se kaci jos jedna prikolica za napajanje za ukupnih 2MW elektricne energije. Od 2020-e ga rade u GaN tehnologiji, od 2016-e ga prevode na GaN tehnologiju. Snaga agregata na prikolici je oko 1MW, nece da kazu tacno bas koliko je i ona je predvidjena za staru verziju koja je na GaAs, za koju se je pretpostavljalo da je maksimalno oko 400-450kW peak power na osnovu agregata i formule da je snaga izvora oko dva puta vrsne snage radara.
Nova verzija moze da bude do 600-700kW najvise, tesko da ce moci vise i zbog agregata i zbog hladjenja, koje se naravno uvek dizajnira tako da daje odredjene performanse u vrsnom opterecenju, dok napajanje moze takodje da se pojaca, ali i tu ima ogranicenje - ne moze agregat nesto mnogo da se udalji od radara iz razloga stabilnosti napona i prenosa velike kolicine elektricne energije do potrosaca, u ovom slucaju samog antenskog sistema.
Agregat moze da isporuci na primer 50kW snage pri naponu 380V/400 trofazni, oni su najcesci. Znaci vrsna struja koju moze da da je 130A. U praksi je manje ali ajde idemo na idealana slucaj od 100% iskoricenja svuda. Radar zahteva napajanje od recimo 30V za TR module i to u rezimu maksimalnog isijavanja sa maksimalnim iskoriscenjem, idealnim hladnjenjem i maksimalnim mogucim strujama koje mogu da podnesu (izbacicu iz jednacine sve ostale elemente, prijemni, racunarski deo, druge konvertore neophodnih napona koji su za racunar i logiku bilo koje vrste najcesce 12V, 5V, i 3,3V, znaci racunam samo TR module). U idealnom slucaju gde je konverzija sa 380 na 30 iskoriscena 100%, TR moduli bi mogli da racunaju na citavih 1600A struje, medjutim - sipak!!! Moras da se vratis u realnost...
Stepen iskoriscenja naponsko-strujnog pretvaraca (narodski - ispravljac) je oko 50-60%, te moze da racuna samo na oko 800A struje. U prevodu, TR moduli mogu da racunaju na jedva 24kW izlazne snage u vrsnom opreterecenju i to u idealnom slucaju svih elemenata u nizu. U realnosti, na agregatu racunaj na 80% deklarisane snage da moze da ispirucuje u kontinuitetu i 50% na pretvaracu, sto te vec dovodi na oko 650A posle ispravljaca, oduzmi jedno 150-200A na racunarski sistem, prijemne elemente i svu pratecu elektroniku i logiku i dolazis na oko 500A struje za TR module. Vec si radar sveo na 15kW maksimalne snage. Uzmi sada da je efikasnost pojacavaca snage u TR modulima trenutno na nekih izmedju 35 do 50%, vecina ima efikasnost TR modula oko 35% kao pojacavackog elementa sto znaci da od onih 15kw snage koju imaju moduli na raspolaganju u EM energiju spremnu za isijavanje u prostor imas spremno oko 5kW da iskoristis.
Ali ne lezi vraze!!! Nije ni 35% iskoriscenje TR modula, vec se sada uzima u obzir i njegov impulsni (prekidacki) rad koji pri duty cycle 10% iznosi jedva 20% iskoriscenja!!! U prevodu, na svaki kilovat snage na modulu, 4 kilovata se disipira na toplotu!!! Znaci nije ni 35% realno iskoriscenje, vec 20%, sto znaci da od nasih 15kW imas na raspolaganju jedva 3kW na anteni
E sad kada se uvedu oni pojmi poznati za radar sirina impulsa, vreme ponavljanja (valjda njihov odnos bese davao "duty cicle" - vreme aktivnog rada TR modula na predaji, neka me neko ispravi ako gresim) onda ide to jos dole... Ti imas 3kW na anteni koja ne radi non-stop vec samo deo vremena, u impulsima koji traji koju mikrosekundu i ponavljaju se opet na neku mikrosekundu, saberi, oduzmi, pomnozi, podeli - pa ti prosecna snaga isijane EM energije pada dalje - na red par stotina vati... I ti dodjes od agregata od 50kW na isijanih recimo 300-400W za detekciju necega...
Ali - posto je ta energija jako dobro usmerena u svakom trenutku vremena, on je u tom pogledu vrlo efikasan u odnosu na radar stare konstrukcije koji sija kao baterijska lampa sa ogledalom iza sijalice. na sve strane, u manjoj iil vecoj meri...
Sad napajanje - moze da trpi 100% opterecenja pri svojoj iskoriscenosti od na primer 50% ali odredjeni vremenski period, ne doveka. Ako se jako cesto koristi na 100% dolazi do brze degradacije komponenti u prekidackim kolima, prekidacka napajanja ne vole da se jako dugo koriste pri maksimalnim vrednostima. Problem je i disipacija ostalih 50%, napajanje ti daje 50% iskoriscenja, ali ostlaih 50% nije nestalo, pretvoreno je najcesce u toplotu... Primer je kucni kompjuter, imas napajanje od 500W, stepen iskoriscenja oko 50-60% za ono jeftino, komp u dnevnom radu u proseku ne trosi vise od 100-150W i tako radi godinama. Neka je napajanje kompa 500W, 60% je nekih 280W i ti koristis pola toga - 140W. Sto je vise knap potrosnja i snaga napajanja, pre ce napajanje da zvizne.
Ako hoces da koristi komp stalno na maksimumu, recimo oni koji renderuju videa i slicno - oni uzmu napajanje od 500-600 pa i vise vati. Zasto? Pa zato sto je pozeljno da ako se kontinualno opterecuje, snaga koja se vuce iz njega, ne prelazi nekh 30% njegovog kapaciteta da bi ono trajalo i stabilno radilo a komp bio stabilan.
Ista prica je i za AESA. Za dugotrajan i pouzdan rad, mora da se napaja izvorom koji moze da je nahrani a da ne predje nekih 30-40% svog kapaciteta tom prilikom ako se zele maksimalne performanse. Zato se na TPY radar kaci jos jedna agregat prikolica ako ce da radi punim kapacitetom od nekih 450kW a obe prikolice daju 2MW!!!
Rad AESA radara je jako uporediv sa radom kucnog racunara, radarski TR moduli mogu poput kucnog kompjutera na zahtev da povuku enormnu struju u delicu sekunde. Procesor radi sa 30W, klines neki render i on u delicu ode na 125W snage, bez i da pita moze li napajanje to da izdrzi, u trenutku cimne sa 2.5A na 10A, bukvalno u trenutku. A gde je ostali hardver, tipa grafike i memorije i maticne ploce... I pri tom naglom strujnom udaru, napon ne sme da padne!!!
Ista prica je i sa AESA - jedno jako paljenje antene na maksimumu, redom vuce drasticno povecanje potrosnje svih u njenom lancu, prijemnika, racunara, pratece logike i zato se uvek postavlja pitanje da li AESA zaista moze da prati sve sto se nadje u vazduhu?
Zemaljska moze. Don, Voronjez, Cobra, bilo sta zemaljsko i stacionarno - bez problema. Nakace na gradsku mrezu, energije koliko mu dusa iste + rezervna napajanja, vataju loptice po kosmosu sa njima, mocni racunari, da se izbezumis od demonstracije sirove tehnologije.
Sve mobilno i letece - veliki znak pitanja, od uslova do uslova, od situacije do situacije, od resenja do resenja...
|
