ΝΑΥΤΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ: Μέρος 1, Ραντάρ ηλεκτρονικής σάρωσης

Του Αρχιπλοιάρχου ε.α. Ευσταθίου Νικολάου Π.Ν., Αεροναυπηγού-Ηλεκτρολόγου Μηχανικού

Το Naval Defence ξεκινά τη δημοσίευση μιας σειράς 5 άρθρων, με κεντρικό θέμα το“Διαδικασίες και Αλγόριθμοι Οπλικών Συστημάτων Πλοίων”, τα οποία θα αναδείξουν σταδιακά τον τρόπο λειτουργίας των σύγχρονων πολεμικών σκαφών. Η σειρά των άρθρων θα έχει ως εξής: 

• Ι: Ραντάρ Ηλεκτρονικής Σαρώσεως – Electronically Scanning Array Radar – ESA
• ΙΙ: Διαδικασίες Παρακολούθησης Πολλαπλών Στόχων – Multi Target Tracking – ΜΤΤ
• ΙΙΙ: Σύντηξη Ιχνών Στόχων – Fusion
• ΙV: Τακτικά Συστήματα – Tactical Systems
• V: Ηλεκτρονικός Πόλεμος σε περιβάλλον ΜΤΤ

Σε γενικές γραμμές τα ραντάρ ηλεκτρονικής σαρώσεως και οι άλλοι αισθητήρες μιας πολεμικής πλατφόρμας, εντοπίζουν τους στόχους οι οποίοι παρακολουθούνται από τις διαδικασίες ΜΤΤ και της Σύντηξης, οι οποίες με την σειρά τους παρέχουν τα στοιχεία των στόχων στα Τακτικά Συστήματα για περαιτέρω επιθετική, αμυντική ή απλά πληροφοριακή εκμετάλλευση. Εννοείται ότι λόγω της πολυπλοκότητας των εννοιών στα κείμενα που θα δημοσιευθούν έχουν γίνει σημαντικές απλοποιήσεις, ενώ η πλήρης ανάλυση με μαθηματικές λεπτομέρειες υπάρχει στο  βιβλίο «Παρακολούθηση Πολλαπλών Στόχων – Multi Target Tracking», του Αρχιπλοιάρχου ε.α. Ε. Νικολάου, έκδοση 2009.

Άρθρο Ι: Ραντάρ Ηλεκτρονικής Σαρώσεως

Τα πρώτα ραντάρ που εµφανίσθηκαν στην δεκαετία 1940 ήταν κατά βάση µε δυνατότητα εκπομπής και λήψης προς και από σταθερή κατεύθυνση. Η τοποθέτηση της κεραίας γινόταν χειροκίνητα. Αρκετά αργότερα έκανε την εµφάνισή της η περιστρεφόμενη σάρωση και στην δεκαετία του 1960 εµφανίσθηκε η ηλεκτρονική σάρωση (Electronically Scanning Array – ESA) η οποία επικάλυψε τις δύο προηγούμενες.

Τα περιστρεφόμενα ραντάρ περιστρέφουν την κεραία και την δέσµη εκπομπής τους 360° προκειμένου να αποκτήσουν εικόνα του περιβάλλοντος χώρου. Ο ρυθμός αποκτήσεως στοιχείων ενός στόχου (Data Rate) είναι συνάρτηση της ταχύτητας περιστροφής της κεραίας (RPM ή RPS), της συχνότητας επαναλήψεως παλµών (PRF) και του εύρους της δέσµης θ°. Έτσι για παράδειγμα ο αριθµός των παλµών m που δέχεται ένα στόχος από ένα ραντάρ µε εύρος δέσµης θ=2°, PRF=3600 και RPM=60 (ή 1 RPS) ισούται µε:
m = {2 X 1 X 3600}/{360)= 20  παλμούς

Ένα ραντάρ µε ηλεκτρονική σάρωση (ESA ή Phased Array Radar – PAR) χρησιμοποιεί συνήθως 4 επίπεδες σταθερές κεραίες, μία ανά τεταρτημόριο, για να έχει κάλυψη 360°. Με δεδομένο του ότι έχει την δυνατότητα να τοποθετεί ακαριαία την δέσµη εκπομπής και λήψης σε οιοδήποτε κατεύθυνση στον χώρο, καθώς και την δυνατότητα αλλαγής της κυµατοµορφής µε κάθε εκπομπή, ο ρυθμός αποκτήσεως στοιχείων ενός στόχου εξαρτάται από το PRF και τον χρόνο που το ραντάρ ESA διατηρεί την δέσµη πάνω στον στόχο ο οποίος καλείται dwell time T_D. Έτσι για παράδειγμα ο αριθµός των παλµών m που δέχεται ένας στόχος από ένα ραντάρ µε dwell time T_D=0,0055 sec και PRF=3600 ισούται µε:
m = T_D X PRF = 0,0055 X 3600 = ~20 παλμούς

Συγκριτικά λοιπόν ένα περιστρεφόμενο ραντάρ μέσα σε 1 δευτερόλεπτο μπορεί να εκπέμψει 20 παλμούς προς ένα στόχο και να περιμένει άλλο ένα δευτερόλεπτο για να εκπέμψει άλλους 20 παλμούς στον ίδιο στόχο. Αντίστοιχα ένα ραντάρ με την επιλεκτική δυνατότητα της ηλεκτρονικής σάρωσης μπορεί να εκπέμψει από μία κεραία (η οποία καλύπτει 90^° του περιβάλλοντος χώρου) ~20 παλμούς προς ένα στόχο μέσα σε 0,0055 sec ή 5,5 msec.

Αυτή η επιλεκτική δυνατότητα των ραντάρ ηλεκτρονικής σαρώσεως έδωσε ώθηση στην εκτέλεση πολλών λειτουργιών και παρακολούθηση πολλών στόχων ταυτόχρονα. Έτσι ένα σύγχρονο ραντάρ ηλεκτρονικής σαρώσεως έχει την δυνατότητα παρακολούθησης τουλάχιστον 1000 στόχων με ακρίβεια τακτικού συστήματος από τους οποίους τουλάχιστον 100 με ακρίβεια διευθύνσεως βολής (Track Quality 1, 2) και κατά συνέπεια έχει και την δυνατότητα της διευθύνσεως βολής.

Τύποι Ραντάρ Ηλεκτρονικής Σαρώσεως

Η πλέον εξελιγμένη μορφή  ραντάρ ηλεκτρονικής σαρώσεως είναι τα Active Phased Array Radars – APAR ή Active Electronically Scan Antenna – AESA. Η σχετικά παλαιώτερη τεχνολογία ραντάρ με Passive Electronically Scan Antenna – PESA έχει την δυνατότητα εκπομπής μιας μόνο δέσμης σε μία συχνότητα αλλά με πολύ υψηλή ισχύ. Εντούτοις έχει και την δυνατότητα εκπομπής πολλών δεσμών σε διαφορετικές συχνότητες αλλά με καταμερισμό της ισχύος εξόδου (τεχνική Butler).

Σε αντιδιαστολή ένα ραντάρ AESA έχει την δυνατότητα εκπομπής πολλαπλών δεσμών, χαμηλώτερης όμως ισχύος εκπομπής, σε πολλές συχνότητες ταυτόχρονα. Έτσι έχει την δυνατότητα να «απλώνει» τις εκπομπές του σε ένα ευρύ ηλεκτρομαγνητικό φάσμα, γεγονός που το κάνει δύσκολα να ανιχνευθεί από ένα ESM καθώς και ανθεκτικό σε παρεμβολές από εχθρικά ηλεκτρονικά μέσα ECM.  Βέβαια η εκπομπή πολλών δεσμών διαφορετικής συχνότητας από το ίδιο γεωγραφικό σημείο προσφέρουν στα εχθρικά ESM εύκολο εντοπισμό και θετική αναγνώριση του φορέα ενός AESA.

Σε ένα άτυπο αγώνα εμπορικής σύγκρισης τα μεν AESA προβάλλουν τα παραπάνω χαρακτηριστικά, τα δε PESA προβάλλουν ως πλεονέκτημα την υψηλή ισχύ εκπομπής των η οποία εγγυάται υψηλές πιθανότητες εντοπισμού των στόχων σε μεγάλες αποστάσεις. Όμως τα πλέον σύγχρονα AESA (όπως π.χ. το SPY-6), αν και έχουν χαμηλώτερη συνολική ισχύ εξόδου, λόγω του ότι έχουν μεγαλύτερη ευαισθησία (~15db) από τα PESA, θεωρητικά εντοπίζουν στόχους με την μισή ανακλαστική επιφάνεια στη διπλάσια απόσταση από ένα PESA. Συνοπτικά τα βασικά χαρακτηριστικά του κάθε τύπου είναι:

Passive Electronically Scanned Array (PESA)

• Είναι τεχνικά πιο απλή και φθηνότερη τεχνολογία απ’ αυτή των AESA.
• Υπάρχει ένας μόνο πομπός του οποίου η εκπεμπόμενη ισχύς (~ 600KW) διαμοιράζεται στα εκπέμποντα στοιχεία της κεραίας τα οποία μέσω μετατοπιστών φάσεως (phase shifters) κατευθύνουν την δέσμη στην επιθυμητή διόπτευση και ύψωση.
• Έχουν μια μόνο δέσμη εκπομπής (αλλά και την δυνατότητα περισσοτέρων με την τεχνική Butler).
• Υπάρχει ένας μόνο δέκτης.
• Είναι πιο εύκολο να παρεμβληθεί απ’ ότι τα AESA.

Active Electronically Scanned Array (AESA)

• Έχουν πολλά διακεκριμένα στοιχεία εκπομπής (π.χ. το APAR έχει 3.420 στοιχεία με 0,8 Watt το ένα), με ενσωματωμένους ενισχυτές ισχύος, μετατοπιστές φάσεως και δέκτες σε κάθε ένα από αυτά. Στην ουσία κάθε στοιχείο εκπομπής της κεραίας τους είναι ένα μικρό PESA. Τα πλέον σύγχρονα AESA χρησιμοποιούν τεχνολογία Gallium Nitride (GaN) η οποία επιτρέπει τουλάχιστον 30πλάσια ισχύ εξόδου από το κάθε στοιχείο, απαιτεί μικρότερο χώρο και μικρότερη ψύξη.
• Έχουν την δυνατότητα διαιρέσεως των στοιχείων σε ομάδες (antenna partition) με την δυνατότητα η κάθε μια ομάδα να εκπέμπει την δική της δέσμη με την δική της κυµατοµορφή προς ένα στόχο. Στην ουσία, σε ένα AESA ενυπάρχουν πολλά ραντάρ τα οποία χρησιμοποιούν τμήματα της ίδιας κεραίας.
• Η διαδικασία της λήψης γίνεται από τα στοιχεία της διαιρεμένης κεραίας του αλλά όλα τα σήματα που επιστρέφουν συγκεντρώνονται και επεξεργάζονται όπως σε ένα δέκτη PESA.
• Είναι πιο ανθεκτικά σε παρεμβολές και βλάβες απ’ ότι τα PESA.

Λειτουργίες Ραντάρ Ηλεκτρονικής Σαρώσεως

Λόγω της δυνατότητας να τοποθετεί ακαριαία την δέσµη ή τις δέσμες του στον χώρο αλλά και της λογικής ότι «δεν υπάρχει λόγος να χάνεται πολύτιµος χρόνος και ενέργεια για εκπομπή σε σημεία του χώρου όπου δεν υπάρχουν στόχοι» ένα ραντάρ ESA είναι δυνατόν να εκτελεί «σχεδόν ταυτόχρονα» αρκετές αποστολές (tasks). Οι βασικές αποστολές των ραντάρ ESA, κατά βάση οι αποστολές για τις οποίες σχεδιάσθηκαν, είναι:

• H έρευνα επιφανείας – αέρος (surface and volume search task)
• H επιβεβαίωση ενός ίχνους (track confirmation task) και
• H παρακολούθηση πολλών στόχων (multi target tracking task),

Λειτουργίες οι οποίες παλαιότερα χρειαζόταν πολλά περισσότερα εξειδικευμένης χρήσεως ραντάρ, κατάσταση προς την οποία τείνουν σήμερα τα AESA με την διαφορά ότι χρησιμοποιούν τμήματα της ίδιας κεραίας. Επιπλέον αυτών των λειτουργιών έχει και την δυνατότητα διευθύνσεως βολής και υπό ορισμένες προϋποθέσεις και διακοπτόμενο φωτισμό (Interruptive Continuous Wave Illumination – ICWI) στόχων στην τελική κατεύθυνση των ημι-ενεργών κατευθυνόμενων βλημάτων (Κ/Β). Υπό ορισμένες προϋποθέσεις διότι όταν ένα ραντάρ ηλεκτρονικής σάρωσης εκπέμπει συνεχή κύματα (CW Mode), δεν έχει την δυνατότητα εκτελέσεως άλλης αποστολής χωρίς να δημιουργούνται δισεπίλυτα θέματα EMI/EMC όπως παρεμβολές από πλευρικούς λοβούς, ESM blanking κλπ.  Για τον λόγο αυτό οι κατασκευαστές συστημάτων συνήθως αναθέτουν την εκπομπή CW (ή ICW) σε άλλους κανονικούς ή ειδικούς phased array φωτιστές.

ΣΗΜ: ESM blanking είναι η απενεργοποίηση των δεκτών του ESM όταν γίνεται εκπομπή RF από ένα ραντάρ του πλοίου.

Φυσιολογικά η έρευνα είναι µία περιοδικά εκτελούμενη αποστολή σε τακτές χρονικές περιόδους. Όταν η έρευνα εντοπίσει ένα στόχο, το ραντάρ ESA εκτελεί την αποστολή της επιβεβαίωσης ενός ίχνους η οποία είναι µία εφ’ άπαξ αποστολή πάνω σε κάθε στόχο. Στην συνέχεια το ραντάρ μεταπίπτει στην αποστολή της παρακολούθησης η οποία είναι µία περιοδική αποστολή για όσο χρόνο διαρκεί. Η περίοδος παρακολούθησης (target revisit) αλλάζει µόνο όταν διαφοροποιούνται τα κινητικά στοιχεία του στόχου (δηλαδή πορεία, ταχύτητα, επιτάχυνση) ή όταν ο στόχος εισέρχεται στον φάκελλο εμπλοκής. Στα χρονικά διάκενα της παρακολούθησης, το ραντάρ εκτελεί την αποστολή της έρευνας η οποία είναι πλέον μία όχι περιοδικά αλλά ευκαιριακά εκτελούμενη αποστολή.

Θεωρώντας ότι οι αποστολές της έρευνας και της επιβεβαίωσης ενός ίχνους είναι αποστολές σχετικά εύκολα προγραμματιζόμενες στον χρόνο, εξετάζονται παρακάτω µόνο οι λεπτομέρειες προγραμματισμού των αποστολών παρακολούθησης. Μία αποστολή παρακολούθησης θεωρείται ως µία αυτοτελής αποστολή (end to end task) και η οποία εκτελείται σε δύο (2) μέρη:

• Μέρος #1: Εκτελείται από τον υπολογιστή του ραντάρ (τα φίλτρα παρακολουθήσεως) ο οποίος επεξεργάζεται την προηγούμενη επιστροφή παλμών από τον στόχο, υπολογίζει την επόμενη εκτιμώμενη θέση του και εκδίδει την διαταγή τοποθετήσεως της δέσµης στην επόμενη εκτιμώμενη μέλλουσα θέση του στόχου.
• Μέρος #2: Εκτελείται από την κεραία του ραντάρ η οποία αφού τοποθετηθεί στην διατασσόμενη θέση, εκπέμπει την καθορισμένη κυµατοµορφή, λαµβάνει τις επιστροφές από τον στόχο και τις οποίες διαβιβάζει εκ νέου στο μέρος #1.

Τα δύο αυτά μέρη μιας αποστολής πρέπει  να είναι συγχρονισμένα μεταξύ τους και βεβαίως να έχουν ολοκληρωθεί στο χρονικό διάστηµα μεταξύ δύο μετρήσεων το οποίο καλείται «end to end task deadline».  

Ο σχεδιασµός του Μέρους #1 της αποστολής παρακολούθησης είναι κατά βάση στα πλαίσια των υπολογισµών της διαδικασίας Παρακολούθησης Πολλαπλών Στόχων – Multi Target Tracking – MTT (δηλαδή ο υπολογισµός της εκτιμώμενης θέσης του στόχου) ενώ ο σχεδιασµός του Μέρους #2 είναι ιδιαίτερη διαδικασία τα βασικά σημεία της οποίας παρουσιάζονται παρακάτω. Το Μέρος #2, το οποίο αποκαλείται αποστολή τοποθετήσεως της δέσµης του ραντάρ (Radar dwell task) περιλαμβάνει τρεις παραμέτρους {J, p, d}, ως Σχήμα 1, ήτοι:

• Το σχέδιο της τοποθετήσεως “J” (dwell pattern) το οποίο θα εκτελέσει η κεραία
• Την περίοδο δειγματοληψίας “p” (sampling period) και
• Τον χρόνο εντός του οποίου πρέπει να εκτελεστεί “d” (deadline) η αποστολή.

Η βασικότερη από τις παραπάνω παραμέτρους, το σχέδιο τοποθετήσεως της κεραίας “J” περιγράφεται περαιτέρω από άλλες πέντε επιμέρους παραμέτρους {T, W, R, PT , PR} ήτοι

• Τον χρόνο εκπομπής της δέσµης “T”
• Τον χρόνο λήψεως της επιστροφής “R”
• Τον χρόνο αναµονής της επιστροφής “W” και
• Τα επίπεδα ισχύος «P_T , P_R» για την εκπομπή και την λήψη της δέσµης

Αυτές οι παράμετροι καθορίζονται από τους σχεδιαστές των ραντάρ οι οποίοι λαµβάνουν υπόψη τους τόσο τις φυσικές διαστάσεις των στόχων όσο και ακρίβεια παρακολουθήσεως ανάλογα µε την απόσταση εντοπισμού τους. Οι αποστολές τοποθετήσεως της δέσµης του ραντάρ ESA προγραμματίζονται προκειμένου να επιτευχθεί η μέγιστη δυνατή εκμετάλλευση των δυνατοτήτων του. Ένα ενδεικτικό παράδειγμα εκμετάλλευσης των δυνατοτήτων ενός ραντάρ ESA µέσω του προγραμματισμού των radar dwells παρουσιάζεται στο παρακάτω Σχήμα 2.

Το αποτέλεσµα και στις δύο περιπτώσεις του Σχήματος 2 είναι το ίδιο, µόνο που στην δεύτερη περίπτωση το ραντάρ είναι ελεύθερο μετά τον χρόνο t₇ να επιτελέσει άλλες λειτουργίες.

Προγραμματισμός της αποστολής παρακολουθήσεως των ραντάρ ESA

Η αποτελεσματικότητα ενός ραντάρ ηλεκτρονικής σαρώσεως ESA καθώς και η βέλτιστη εκμετάλλευση των δυνατοτήτων του εξαρτάται απόλυτα από τον προγραμματισμό των αποστολών (radar dwell tasks). Προκειμένου να επιτευχθεί αυτό οι σχεδιαστές των ραντάρ ESA διαχωρίζουν τους στόχους σε κατηγορίες. Έστω για παράδειγμα ότι έχουν κατηγοριοποιήσει τους στόχους σε τρεις (3) κατηγορίες:

• Εχθρικά αεροσκάφη
• Φίλια αεροσκάφη και
• Κατευθυνόμενα βλήµατα

Παράλληλα ορίζουν και κατηγοριοποιούν την απαιτούμενη ακρίβεια παρακολουθήσεως. Η κατηγοριοποίηση γίνεται σε σχέση µε την απόσταση του στόχου. Έστω για παράδειγμα ότι έχουν διαμοιράσει την απόσταση των στόχων σε τρεις ζώνες ακρίβειας (Σχήμα 3):

• κανονική ακρίβεια παρακολουθήσεως
• υψηλή ακρίβεια παρακολουθήσεως
• υπέρ υψηλή ακρίβεια παρακολουθήσεως (π.χ. ακρίβεια διευθύνσεως βολής)

ΣΗΜ.: Στην πράξη τόσο οι κατηγορίες των στόχων όσο και οι ζώνες ακρίβειας είναι αρκετά περισσότερες. Στο παράδειγμα η κατηγοριοποίηση αυτή δημιουργεί εννέα (9) οµάδες στόχων (groups),ως Σχήμα 3:

Οµάδα #1: Εχθρικά αεροσκάφη στην ζώνη κανονικής ακρίβειας

Οµάδα #2: Εχθρικά αεροσκάφη στην ζώνη υψηλής ακρίβειας

Οµάδα #3: Εχθρικά αεροσκάφη στην ζώνη υπέρ υψηλής ακρίβειας

Οµάδα #4: Φίλια αεροσκάφη στην ζώνη κανονικής ακρίβειας

Οµάδα #5: Φίλια αεροσκάφη στην ζώνη υψηλής ακρίβειας

Οµάδα #6: Φίλια αεροσκάφη στην ζώνη υπέρ υψηλής ακρίβειας

Οµάδα #7: Βλήµατα στην ζώνη κανονικής ακρίβειας

Οµάδα #8: Βλήµατα στην ζώνη υψηλής ακρίβειας

Οµάδα #9: Βλήµατα στην ζώνη υπέρ υψηλής ακρίβειας

Για κάθε µία οµάδα (#1 έως #9) αντιστοιχεί ένα σετ παραµέτρων {J, p, d} και {T, W, R, PT , PR} οι οποίες καθορίζουν τις αποστολές τοποθετήσεως της δέσµης ραντάρ. Αυτό σηµαίνει ότι το ραντάρ γνωρίζει τις διάφορες αποστολές τοποθετήσεως της δέσµης (radar dwells tasks) οι οποίες απαιτούνται για την παρακολούθηση των στόχων μέσα σε κάθε µία ομάδα και τις οποίες ενεργοποιεί µε κάποιες προτεραιότητες προκειμένου να επιτελέσει όλες τις ανατεθείσες αποστολές. Στα ραντάρ AESA η αποστολή της έρευνας επιφανείας/αέρος μπορεί να γίνεται παράλληλα με τις αποστολές παρακολούθησης χρησιμοποιώντας κάποια τμήματα της ενεργού στοιχειοκεραίας.

Με δεδομένη όµως την δυναµική εµφάνισή και απώλεια των στόχων μέσα σε κάθε οµάδα αλλά και την πιθανή μετάπτωση ενός στόχου από την µία ζώνη εντοπισμού στην άλλη (zone crossing), ο προγραμματισμός των αποστολών τοποθετήσεως της δέσµης του ραντάρ (radar dwell tasks) είναι µία εξαιρετικά δύσκολη και δυναµικά εξελισσόμενη διαδικασία.

• Είναι δύσκολη διότι πρέπει συνεχώς να μεγιστοποιεί την χρήση των διαδοχικών radar dwells μέσα σε κάποια φυσικά περιθώρια όπως ο κύκλος λειτουργίας (duty cycle) του ποµπού και η εκπεμπόμενη ενέργεια μέσα σε κάποιο χρονικό διάστηµα.
• Είναι δυναµική διότι αλλάζει συνεχώς ανάλογα µε την εµφάνιση και διαγραφή των αποστολών. Επιπλέον αυτών πρέπει να υπάρχει και η ευελιξία εισαγωγής και κάποιων αποστολών από τον ίδιο τον χειριστή, όταν και εάν αυτός το κρίνει απαραίτητο.

Διαπιστώνεται ότι στον συνολικό προγραμματισμό των radar dwells, εκτός από τον χρονικό προγραμματισμό, υπάρχουν και κάποιοι περιορισµοί όπως π.χ. ο κύκλος λειτουργίας (duty cycle) του ποµπού, η εκπεμπόμενη ενέργεια καθώς και ο διαμοιρασμός της κεραίας (partition) στα ραντάρ AESA.

Συνεπώς τα ραντάρ ΑESA και PESA διαθέτουν κάποιο προϋπολογισµό χρόνου και εκπεμπόμενης ενέργειας (Time and Energy Budget) καθώς και διαμοιρασμού της κεραίας στα AESA που πρέπει να κατανεµηθούν µε κάποιο βέλτιστο τρόπο προκειμένου να επιτελεστούν επιτυχώς οι ανατεθείσες αποστολές. Η έκφραση αυτή είναι επιπλέον και μια ασφαλιστική δικλείδα για τους κατασκευαστές διότι βάζει κάποιο όριο στις ταυτόχρονα εκτελούμενες αποστολές, δηλαδή ένα ραντάρ AESA ή PESA έχει την δυνατότητα να κάνει πολλές αποστολές ταυτόχρονα αλλά υπάρχει κάποιο πάνω όριο που περιορίζεται από το Time and Energy Budget και το Antenna Partition.

 Αποτελεσματικότητα ραντάρ ESA

Η αποτελεσματικότητα ενός ραντάρ ESA δεν εξαρτάται µόνο από τον σωστό προγραμματισμό των αποστολών αλλά και από άλλους παράγοντες ο κυριώτερος των οποίων είναι η συχνότητα εκπομπής. Στην έννοια «αποτελεσματικότητα» περιλαμβάνεται και το «πόσο καλά παρακολουθείται ένας στόχος από δύο ραντάρ ηλεκτρονικής σαρώσεως το ένα εκ των οποίων λειτουργεί σε υψηλές συχνότητες π.χ. μεγαλύτερες από 8 GHz και το άλλο σε χαµηλές π.χ. μικρότερες από 2 GHz». Από την θεωρία ραντάρ είναι γνωστό ότι:

• Η βέλτιστη περιοχή συχνοτήτων για εντοπισμό εναέριων στόχων σε μεγάλες αποστάσεις είναι οι χαµηλές συχνότητες περί τα 0,6 µε 2 GHz (C & D– Bands).
• Αντίστοιχα η εγγύς αντιαεροπορική άμυνα εναντίον χαµηλά ιπταμένων και pop-up στόχων καθώς και η κατεύθυνση βλημάτων απαιτούν λειτουργία σε συχνότητες περί τα 6 µε 10 GHz (H, I & J – Bands)
• Τέλος ο έλεγχος οπλικών συστημάτων γίνεται σε περιοχές μέσων συχνοτήτων 4 με 6 GHz (F & G –Bands).

Κατά συνέπεια ένα ραντάρ ηλεκτρονικής σαρώσεως ESA που θα σχεδιασθεί να λειτουργεί σε µία από τις παραπάνω περιοχές συχνοτήτων θα αναγκασθεί να κάνει σημαντικούς συμβιβασμούς προκειμένου να έχει την δυνατότητα πολλαπλών λειτουργιών ταυτόχρονα και συγκεκριμένα:

• Ένα ραντάρ ηλεκτρονικής σαρώσεως το οποίο λειτουργεί σε υψηλές συχνότητες θα έχει πολύ καλή απόδοση στην παρακολούθηση των στόχων σε μικρές αποστάσεις αλλά θα υστερεί στις αποστολές έρευνας σε μεγάλες αποστάσεις.
• Αντίστοιχα ένα ραντάρ ηλεκτρονικής σαρώσεως το οποίο λειτουργεί σε χαµηλές συχνότητες θα έχει πολύ καλή απόδοση στις αποστολές έρευνας σε μεγάλες αποστάσεις αλλά θα υστερεί στις αποστολές παρακολούθησης στόχων σε μικρές αποστάσεις.

Ένας κοινής λογικής συμβιβασμός είναι η επιλογή της περιοχής μέσων συχνοτήτων (F & G –Band στα 4 έως 6 GHz) όπου τα ραντάρ ESA έχουν ικανοποιητική απόδοση τόσο για τις αποστολές έρευνας σε μεσαίες αποστάσεις, όσο και για τις αποστολές της παρακολούθησης στόχων και της διεύθυνσης βολής. Πέραν αυτού τα ραντάρ ESA που λειτουργούν περί τα 6 GHz έχουν πολύ καλλίτερη απόδοση σε κακές καιρικές συνθήκες.

Μία καλύτερη επιλογή, όταν το κόστος δεν είναι πρόβλημα, εφαρμόζεται στα πλέον σύγχρονα AESA όπως το SPY-6  όπου ολοκληρώνονται σε ένα οι λειτουργίες και οι δυνατότητες δύο ραντάρ ήτοι ενός S–band για έρευνα χώρου, παρακολούθηση στόχων, άμυνα εναντίον βαλλιστικών Κ/Β, επικοινωνία με τα Κ/Β καθώς και ενός X–Band για έρευνα ραδιορίζοντα, παρακολούθηση στόχων με μεγάλη ακρίβεια, επικοινωνία με τα Κ/Β καθώς και ICWI. Επιπλέον τα δύο ραντάρ έχουν κοινή λειτουργικότητα σε θέματα ναυτιλίας, εντοπισμού περισκοπίων, κατεύθυνση Κ/Β, επικοινωνίες και ηλεκτρονικό πόλεμο.

Στην ουσία τα σύγχρονα AESA – από τα στοιχεία που έχουν δοθεί στην δημοσιότητα – εκτιμάται ότι δυνατόν να είναι δύο ραντάρ παρακολουθήσεως σε συχνότητες S και X Bands, πομπός CW, πομπός ECM, πομποδέκτης up/down link και πομποδέκτης επικοινωνιών. Όλοι αυτοί οι πομποί απλά χρησιμοποιούν τμήματα (partitions) της ίδιας κεραίας.

Συνδυασμός λειτουργικά ελκυστικός, εργονομικά τέλειος διότι όλα τα RF μηχανήματα εκπέμπουν από μία μόνο κεραία, εντυπωσιακός αλλά πολύπλοκος και δαπανηρός. Νέα εποχή, νέες τεχνολογίες, νέες εφαρμογές που απαιτούν όλο και περισσότερο εξειδικευμένη γνώση τόσο για την λειτουργία τους όσο και την συντήρησή τους αλλά και νέα unique και ακριβά ανταλλακτικά. Τυχόν τεχνικά προβλήματα θα εμφανιστούν στην δημοσιότητα – εάν εμφανιστούν – στο άμεσο μέλλον.

Συνεχίζεται…