МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЙ РАДИОЛОКАТОР

Техническое решение (полезная модель) относится к области радиолокации, в частности, к системам метеорологического зондирования атмосферы с помощью запускаемого в свободный полет газонаполненного шара с радиозондом, измеряющим метеорологические параметры атмосферы (например, давление, влажность, температуру), и радиолокационной станции слежения за радиозондом, измеряющей координаты радиозонда (дальность, азимут и угол места, или часть из указанных, например, только угловые координаты - для радиолокатора) и принимающей по телеметрическому каналу метеорологические параметры, передаваемые радиозондом.
Известен радиолокатор, содержащий опорно-поворотное устройство, состоящее из неподвижного основания и подвижной антенной рамы, на которой размещены М подрешеток, каждая из которых состоит из N излучателей и N - канального сумматора, выход которого является выходом подрешетки, устройство выделения сигналов рассогласования, двухканальный приемник, содержащий пеленгационный и телеметрический каналы, управляющий процессор, датчик угол-код и электромеханический привод в азимутальной плоскости, размещенный на неподвижном основании, причем выходы подрешеток подключены к входам устройства выделения сигналов рассогласования, выходы которого подключены к входам пеленгационного и телеметрического каналов приемника, выход телеметрического канала является выходом радиолокатора, выход пеленгационного канала подключен к первому входу управляющего процессора, выход которого подключен к входу управления азимутальным электромеханическим приводом, а выход датчика угол-код подключен ко второму входу управляющего процессора. [1].
Недостатком данного радиолокатора являются ограниченные функциональные возможности и эффективность, обусловленные низкой чувствительностью приемного и передающего каналов, и значительной инерционностью электромеханического привода.
Наиболее близким техническим решением к заявленному является метеорологический радиолокатор, содержащий опорно-поворотное устройство, состоящее из неподвижного основания и подвижной антенной рамы, на которой размещены М подрешеток, каждая из которых состоит из N излучателей, N дискретных фазовращателей и N - канального сумматора, выход которого является выходом подрешетки, устройство выделения сигналов рассогласования, двухканальный приемник, содержащий телеметрический и пеленгационный каналы, управляющий процессор, электромеханический привод, размещенный на неподвижном основании и датчик угол-код, блок управления дискретными фазовращателями, при этом подрешетки соединены с устройством выделения сигналов рассогласования, которое соединено с телеметрическим и пеленгационным каналами приемника, выход телеметрического канала является выходом радиолокатора, пеленгационный канал соединен с управляющим процессором, который соединен с управляющим электромеханическим приводом, а датчик угол-код соединен с управляющим процессором, выход блока управления соединен с входами управления дискретных фазовращателей, причем азимутальный электромеханический привод механически соединен с антенной рамой таким образом, что обеспечивается ее вращение в азимутальной плоскости, а датчик угол-код размещен на антенной раме и его вал механически связан с основанием. [2].
Недостатком данного метеорологического радиолокатора является ограничение функциональных возможностей и эффективности, обусловленное низкой технологичностью и низкой чувствительности приемного канала, а также отсутствием передающего канала.
В основу заявленного технического решения положена задача создания такой конструкции метеорологического радиолокатора, которая позволит расширить функциональные возможности и повысить эффективность за счет повышения технологичности, повышения чувствительности приемного канала и дополнительного передающего канала повышенной мощности.
Сущность заявленного технического решения заключается в том, что в метеорологический радиолокатор, содержащий опорно-поворотное устройство, состоящее из неподвижного основания и подвижной антенной рамы, на которой размещены М подрешеток, каждая из которых состоит из N излучателей, N дискретных фазовращателей и N - канального сумматора, выход которого является выходом подрешетки, устройство выделения сигналов рассогласования, двухканальный приемник, содержащий телеметрический и пеленгационный каналы, управляющий процессор, электромеханический привод, размещенный на неподвижном основании и датчик угол-код, блок управления дискретными фазовращателями, при этом подрешетки соединены с устройством выделения сигналов рассогласования, которое соединено с телеметрическим и пеленгационным каналами приемника, выход телеметрического канала является выходом радиолокатора, пеленгационный канал соединен с управляющим процессором, который соединен с управляющим электромеханическим приводом, а датчик угол-код соединен с управляющим процессором, выход блока управления соединен с входами управления дискретных фазовращателей, причем азимутальный электромеханический привод механически соединен с антенной рамой таким образом, что обеспечивается ее вращение в азимутальной плоскости, а датчик угол-код размещен на антенной раме и его вал механически связан с основанием, дополнительно вводится передатчик, выход которого соединен с входом сумматора каждой подрешетки, излучатели выполнены в виде активных микрополосковых антенных элементов, соединенных с приемо-передающими модулями, каждый из которых состоит из выходного передающего усилителя мощности, вход которого соединен с сумматором каждой подрешетки через фазовращатели, и входного приемного малошумящего усилителя, причем на входе каждого приемо-передающего модуля установлен переключатель прием-передача, а дискретные фазовращатели в каждой подрешетке объединены с сумматором в единый технологический блок.
На фиг 1 изображен метеорологический радиолокатор. Радиолокатор содержит опорно-поворотное устройство, состоящее из неподвижного основания 1 и подвижной антенной рамы 2, М подрешеток 3, N*М излучателей 4, N*М дискретных фазов-ращателей 5, М N -канальных сумматоров 6, устройство выделения сигналов рассогласования 7, двухканальный приемник 8, телеметрический 9 и пеленгационный 10 каналы, управляющий процессор 11, электромеханический привод 12, датчик угол-код 13, блок управления 14, передатчик 15, N*М приемо-передающих модулей 16.
Пример конкретного выполнения.
Метеорологический радиолокатор, содержит опорно-поворотное устройство, состоящее из неподвижного основания 1 и подвижной антенной рамы 2, на которой размещены М подрешеток 3, каждая из которых состоит из N излучателей 4, N дискретных фазовращателей 5 и N -канального сумматора 6, выход которого является выходом подрешетки 3. Содержит устройство выделения сигналов рассогласования 7, двухканальный приемник 8, содержащий телеметрический 9 и пеленгационный 10 каналы, управляющий процессор 11, электромеханический привод 12, размещенный на неподвижном основании 1 и датчик угол-код 13, блок управления 14 дискретными фазовращателями 5. Подрешетки 3 соединены с устройством выделения сигналов рассогласования 7, которое соединено с телеметрическим 9 и пеленгационным 10 каналами приемника 8, выход телеметрического канала 9 является выходом радиолокатора, пеленгационный канал 10 соединен с управляющим процессором 11, который соединен с управляющим электромеханическим приводом 12, а датчик угол-код соединен с управляющим процессором 11. Выход блока управления 14 соединен с входами управления дискретных фазовращателей 5, причем азимутальный электромеханический привод 12 механически соединен с антенной рамой 2 таким образом, что обеспечивается ее вращение в азимутальной плоскости, а датчик угол-код 13 размещен на антенной раме 2 и его вал механически связан с основанием 1. В радиолокатор дополнительно вводится передатчик 15, выход которого соединен с входом сумматора 6 каждой подрешетки. Излучатели 4 выполнены в виде активных микрополосковых антенных элементов, соединенных с приемо-передающими модулями 16, каждый из которых состоит из выходного передающего усилителя мощности, вход которого соединен с сумматором 6 каждой подрешетки 3 через фазовращатели 5, и входного приемного малошумящего усилителя, причем на входе каждого приемопередающего модуля 16 установлен переключатель (коммутатор) прием-передача, а дискретные фазовращатели 5 в каждой подрешетке 3 объединены с сумматором 6 в единый технологический блок.
Из изложенного следует, что антенное устройство метеорологического радиолокатора выполнено в виде приемо-передающей микрополосковой активной фазированной антенной решетки (АФАР).
Предложенная конструкция метеорологического радиолокатора обеспечивает быстродействие и эффективность при слежении за радиозондом путем совмещения электромеханического и электронного сканирования, при этом обеспечивается высокая чувствительность приемного канала, в котором излучатели 4 совмещены с приемными малошумящими усилителями. Дополнительный передатчик 15 совместно с выходными передающими усилителями мощности позволяет посылать пилот сигнал на радиозонд. Высокая эффективность радиолокатора обеспечивается печатными микрополосковыми излучателями 4, единой технологической конструкцией приемопередающего модуля 16 и единой технологической конструкцией блока подрешетки, состоящей из дискретных фазовращателей 5 и сумматоров 6.
Таким образом, предложенная конструкция позволяет расширить функциональные возможности и повысить эффективность метеорологического радиолокатора.
Источники информации.
1. RT Sounding System. VAISALA Radiotheodolite and MARWIN. - VAISALA - Helsinki, Finland - Apr. 1993. (с.10-11)
2. Свидетельство на полезную модель №13704 по заявке №2000100101 от 05.01.2000 г. - прототип.