МОБИЛЬНАЯ ТРЕХКООРДИНАТНАЯ РЛС ОБНАРУЖЕНИЯ

Полезная модель относится к радиолокации и может быть использована для обнаружения, опознавания, измерения координат, сопровождения и распознавания на малой и средней дальности (до 100 км) широкого класса воздушных объектов (ВО).
Известны современные зарубежные мобильные трехкоординатные радиолокационные обнаружители воздушных объектов, аналогичные по назначению, такие как РЛС AN/MPQ-64 и AN/UPS-3 (США), «Dagger» (Англия), Giraffe 50 AT (Швеция), RAC (Франция) [1], обеспечивающие обнаружение воздушных объектов (самолетов, вертолетов, беспилотных летательных аппаратов, крылатых ракет и других) с необходимыми дальностью обнаружения, точностью определения координат, темпом обновления информации, мобильностью и т.д..
Большинство этих радиолокационных средств работает в диапазоне частот более 2 ГГц, поэтому их эффективность при работе в непогоду (дождь, снег и др.) снижается из-за возрастания затухания радиоволн при распространении, приводящего к значительному уменьшению дальности обнаружения. Кроме того, в связи с тем, что большая часть имеющихся в настоящее время средств поражения, наводящихся на излучение, работает на частотах более 1,5 ГГц, существенно увеличивается вероятность поражения РЛС, работающих в этих же частотных диапазонах.
Другим существенным недостатком аналогов является то, что ни один из них не обеспечивает обзор пространства в угломестной плоскости в диапазоне больше чем от 0 до 55°, что при необходимости обнаружения воздушных объектов во всей верхней полусфере, в том числе на углах, близких к зенитным, ограничивает их применение.
Наиболее близким аналогом по назначению и ряду технических характеристик (мобильности, живучести, всепогодности) является РЛС AN/UPS-3, работающая в диапазоне частот (1215-1300) МГц, выбранная в качестве прототипа.
РЛС - прототип состоит из вращающейся в азимутальной плоскости фазированной антенной решетки (ФАР), установленной на опорно-поворотном устройстве (ОПУ), аппаратуры канала опознавания государственной принадлежности (ОГП) и расположенных на невращающейся части РЛС твердотельного приемопередатчика (ПП) локационного канала, процессора (ПР), индикатора (ИНД), систем навигации, электроснабжения, жизнеобеспечения, управления, контроля, синхронизации, связи и передачи данных потребителям. Прототип размещен на подвижном наземном носителе и обеспечивает работу на марше.
Недостатки прототипа те же, что и недостатки аналогов, однако, из-за работы в более низком частотном диапазоне, он более эффективен при использовании для всепогодного обнаружения воздушных объектов, а его уязвимость средствами нападения несколько ниже, чем у других аналогов.
Недостатком прототипа является также наличие высокочастотного токосъемника для передачи высокочастотных сигналов между ФАР и приемопередатчиком локационного канала, что снижает надежность РЛС.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является расширение функциональных возможностей РЛС за счет более эффективного обнаружения воздушных объектов (в том числе малозаметных и малоразмерных) в различных погодных условиях, повышения живучести и надежности, а также за счет увеличения пределов работы по углу места.
Указанный технический результат достигается благодаря тому, что РЛС, содержащая вращающуюся в азимутальной плоскости ФАР, установленную на ОПУ, приемопередатчик (ПП) локационного канала, процессор (ПР), индикатор (ИНД), автоматическую систему навигации (АСН), аппаратуру канала ОГП, электроснабжения, жизнеобеспечения, управления, контроля, синхронизации, связи и передачи данных потребителям, работает на частотах длинноволновой части UHF диапазона (300-1000 МГц) и в ней применена активная ФАР (АФАР), в которой в качестве ПП локационного канала использованы приемопередающие модули (ППМ)введенного блока ППМ, а также благодаря возможности поворота АФАР по углу места с помощью введенного угломестного привода (УП), размещенного вместе с АФАР, ПР и аппаратурой канала ОГП на вращающейся части ОПУ.
Дополнительным (технико-экономическим) результатом является большая экономичность предлагаемой РЛС, т.к. в более низкочастотном диапазоне для обеспечения необходимых рубежей обнаружения требуется меньший энергетический потенциал благодаря большей эффективной отражающей поверхности малоразмерных и малозаметных объектов, в том числе выполненных по технологии «Стелс».
На фигуре представлена структурная схема предлагаемого устройства, где обозначены:
1 - опорно-поворотное устройство (ОПУ);
2 - аппаратура канала опознавания государственной принадлежности (ОГП);
3 - активная фазированная антенная решетка (АФАР);
4 - угломестный привод (УП);
5 - процессор (ПР);
6 - индикатор (ИНД);
7 - автоматическая система навигации (АСН).
Мобильная трехкоординатная РЛС обнаружения содержит опорно-поворотное устройство (ОПУ) 1, аппаратуру канала опознавания государственной принадлежности (ОГП) 2, активную фазированную антенную решетку (АФАР) 3, угломестный привод (УП) 4 и процессор (ПР) 5, установленные на вращающейся части ОПУ, а также индикатор (ИНД) 6 и автоматическую систему навигации (АСН) 7. При этом n выходов АФАР 3 соединены с n входами ПР 5, 1-й, 2-й, 3-й и 4-й входы-выходы которого соединены, соответственно, с входом-выходом АФАР 3 (через аппаратуру канала ОГП 2), входами-выходами ОПУ 1, ИНД 6 и УП 4, выход которого механически соединен со входом 2 АФАР 3, выход АСН 7 соединен с (n+1)-м входом ПР 5, 1-й выход которого соединен с 1-м входом АФАР 3, а 2-й выход является выходом РЛС. Соединение ПР 5 с ИНД 6, АСН 7 и внешними потребителями производится через низкочастотный токосъемник, не показанный на фигуре.
РЛС содержит также аппаратуру электроснабжения, жизнеобеспечения, управления, контроля, синхронизации и передачи данных потребителям, которая для упрощения понимания работы РЛС также не показана на фигуре.
На вращающейся части ОПУ 1 установлены аппаратура канала ОГП 2, АФАР 3, УП 4 и процессор ПР 5, а также датчик угла поворота АФАР 3 по азимуту, не показанный на фигуре.
Аппаратура канала ОГП 2 является приемопередающим блоком стандартного радиозапросчика, антенна которого встроена в АФАР 3.
АФАР 3 представляет собой плоскую антенную решетку, содержащую n идентичных горизонтальных приемопередающих линеек вибраторов локационного канала, встроенную антенну канала ОГП 2 и блок ППМ.
Блок ППМ состоит из возбудителя, предварительного широкополосного усилителя мощности, делителя мощности на n, n аналоговых фазовращателей и аттенюаторов, n аналого-цифровых преобразователей (АЦП) и n ППМ. Каждый ППМ содержит усилитель мощности, антенный переключатель и малошумящий усилитель и соединен с одной из приемопередающих линеек вибраторов локационного канала.
УП 4 установлен на вращающейся части ОПУ 1 и содержит механизм поворота плоскости АФАР 3 по углу места.
ПР 5 реализует цифровую обработку радиолокационной информации, а также формирование диаграммы направленности и управление ею в угломестной плоскости.
ИНД 6 представляет собой рабочее место оператора, включающее устройство отображения информации и пульт управления работой РЛС.
АСН 6 состоит из антенны и вычислителя для ориентирования и топопривязки РЛС при ее работе как в стационарном положении, так и на марше, и может быть выполнена, например, в виде устройства, описанного в [2].
Предлагаемая РЛС размещена на подвижном наземном носителе и обеспечивает работу на марше.
РЛС работает следующим образом.
Зондирующий импульс с требуемыми характеристиками формируется в АФАР 3. По команде ПР 5 (выход 1), управляющей зоной обзора РЛС в угломестной плоскости, импульс, сформированный возбудителем и усиленный по мощности широкополосным усилителем блока ППМ, при помощи делителя мощности на n, аналоговых аттенюаторов и фазовращателей распределяется по величине и фазе между входами n ППМ, которые усиливают по мощности эти входные импульсы и через антенные переключатели подают их на "свои" приемопередающие линейки вибраторов АФАР 3 для излучения в пространство.
Эхосигналы, принятые линейками вибраторов АФАР 3, проходят через антенные переключатели и малошумящие уселители "своих" ППМ и подаются в АЦП блока ППМ, где аналоговый сигнал преобразуется в цифровую форму, и поступают на n входов ПР 5. В режиме приема формирование диаграммы направленности по углу места и сканирование луча происходит в результате цифровой обработки эхосигналов.
На ПР 5 поступает также информация о государственной принадлежности ВО (вход-выход 1) с АФАР 3 через ОГП 2 по запросу ПР 5, об азимутальном положении АФАР 3 (вход-выход 2) с ОПУ 1, о курсе, крене и дифференте РЛС (вход n+1) с АСН 7 и о положении плоскости АФАР 3 по углу места (вход-выход 4) с УП 4.
На основании полученных данных ПР 5 производит пространственно-временную обработку отраженных сигналов [3, стр.21-130], осуществляя защиту от пассивных и активных помех, обнаружение, опознавание и измерение координат ВО [3, стр.131-182], сопровождение траекторий ВО [3, стр.183-330] и распознавание типов ВО [3, стр.331-370], автоматическое управление работой РЛС [3, стр.371-405] и ее устройств (ОПУ 1, ОГП 2, АФАР 3, УП 4), а также выдачу необходимой информации на ИНД 6 (вход-выход 3) и потребителям (выход 2).
На ИНД 6 отображается информация, выдаваемая ПР 5. Пульт управления позволяет оператору управлять работой РЛС и ее устройств через ПР 5 (например, скоростью вращения АФАР 3 - через ОПУ 1, угломестным наклоном АФАР 3 - через УП 4).
Обзор пространства по азимуту осуществляется путем кругового вращения АФАР 3, а по углу места - путем механической установки АФАР на заданный угол угломестным приводом УП 4 и электронного сканирования луча по командам с ПР 5, обеспечивая угломестный обзор от 0 до 90°.
Размещение высокочастотных устройств РЛС на вращающейся части ОПУ 1 позволило исключить необходимость использования высокочастотного токосъемника, являющегося одним из самых ненадежных устройств высокочастотного тракта.
Реализация приемопередатчика локационного канала в виде n ППМ также повышает надежность РЛС, так как выход из строя одного или нескольких ППМ не приводит к отказу работы РЛС.
Использование в предлагаемой РЛС длинноволновой части UHF частотного диапазона позволило более эффективно обнаруживать воздушные объекты в сложных погодных условиях, а также повысить ее живучесть из-за отсутствия в этом диапазоне противорадиолокационных ракет.
Таким образом, использование для работы РЛС длинноволновой части UHF частотного диапазона, использование в качестве приемопередатчика локационного канала приемопередающих модулей, размещение высокочастотных устройств РЛС на вращающейся части ОПУ, введение в РЛС угломестного привода АФАР позволило расширить функциональные возможности РЛС в части более эффективного обнаружения воздушных объектов в сложных погодных условиях, повышения живучести и надежности, а также увеличения пределов работы по углу места.
Источники информации
1 Журнал JANE'S RADAR AND ELECTRONIC WARFARE SYSTEMS, 2002-2003, США.
2 «Глобальная спутниковая навигационная система ГЛОНАСС» под ред. В.Н.Харисова, А.И.Перова, В.А.Болдина, Москва: ИМПЖР, 1998 г.
3 С.З.Кузьмин Цифровая радиолокация. Введение в теорию. - Киев: КВИЦ, 2000, - 428 с: илл.