Бортовая радиолокационная станция
ONBOARD RADAR STATION

Предлагаемое изобретение относится к области радиолокации, в частности, радиолокационным станциям, устанавливаемым на подвижных объектах.
Известна многоцелевая радиолокационная станция [В.Н. Ветлинский, Г.Н. Ульянов "Многоцелевые РЛС" Ордена Трудового Красного Знамени Военное издательство Министерства Обороны, СССР, г. Москва - 1975 г., стр. 31], содержащая антенную решетку, распределительное устройство, антенный переключатель, передатчик, приемники, устройство первичной обработки сигнала, устройство вторичной обработки сигнала, синхронизатор.
Многоцелевая радиолокационная станция работает с последовательным обзором по гибкой программе. При обнаружении цели антенная решетка формирует однолучевую диаграмму направленности, перемещение которой производится с помощью управляющих сигналов, вырабатываемых ЭЦВМ. Для обнаружения обычно используют процедуру усеченного последовательного анализа, при которой время принятия решения ограничено, т.е. если накопленный сигнал находится между порогами, то команда на поворот диаграммы направленности вырабатывается через определенный временной интервал. При превышении накопленным сигналом верхнего порога фиксируется наличие сигнала цели, производят измерение, съем параметров сигнала и вырабатывается команда на смещение диаграммы направленности. Если сигнал меньше нижнего порога, вырабатывается команда на смещение диаграммы направленности. В процессе сопровождения диаграмма направленности направляется на экстраполированные точки траекторий целей. С выхода устройства первичной обработки снимаются коды, пропорциональные величине дальности, скорости, смещения цели по азимуту, углу места. Недостатками этой радиолокационной станции является невозможность одновременно обнаруживать и сопровождать наземные цели и их комбинации с воздушными в просматриваемой зоне обзора, низкая помехозащищенность и высокая радиозаметность при включении излучения.
Наиболее близкой по технической сущности является бортовая радиолокационная станция для самолетной системы управления вооружением [SU 2188436 С1, опубл. 27.08.2002 г.] содержащая фазированную антенную решетку, антенно-волноводную систему, антенно-волноводный переключатель, приемник, передатчик, причем фазированная антенная решетка взаимосвязана с антенно-волноводной системой, которая в свою очередь взаимосвязана с антенно-волноводным переключателем, блок управления лучом ФАР, устройство ввода- вывода, блок управления режимами работы и синхронизации, коммутатор режимов воздух-воздух, воздух-поверхность, вычислитель скорости, дальности, пространственных углов цели режима воздух-воздух, вычислитель скорости, дальности, пространственных углов цели режима воздух-поверхность, вычислитель задачи боевого применения, формирователь сигналов для подвесок исполнительных элементов режима воздух-воздух, формирователь сигналов для подвесок исполнительных элементов режима воздух-поверхность, причем передатчик выполнен с возможностью функционирования как в режиме воздух-воздух, так и в режиме воздух-поверхность. Приемник выполнен с возможностью функционирования как в режиме воздух-воздух, так и в режиме воздух-поверхность, а фазированная антенная решетка выполнена с гидроприводом. Первый выход приемника соединен с первым входом устройства ввода-вывода, первый выход устройства ввода-вывода подключен к первому входу вычислителя скорости, дальности и пространственных углов цели режима воздух-поверхность, выход вычислителя скорости, дальности и пространственных углов цели режима воздух-поверхность соединен с первым входом вычислителя задачи боевого применения. Первый выход вычислителя задачи боевого применения подключен к входу формирователя сигналов для подвесок исполнительных элементов режима воздух-поверхность, выход которого является первым выходом бортовой радиолокационной станции для самолетной системы управления вооружением. Второй выход приемника подключен к первому входу блока управления лучом ФАР, первый выход блока управления лучом ФАР соединен с управляющим входом ФАР с гидроприводом, второй выход блока управления лучом ФАР соединен с третьим входом вычислителя скорости, дальности, пространственных углов цели режима воздух-поверхность. Второй вход блока управления лучом ФАР подключен к первому выходу блока управления режимами работы и синхронизации, второй выход блока управления режимами работы и синхронизации соединен со вторым входом вычислителя скорости, дальности и пространственных углов цели режима воздух-поверхность, третий выход блока управления режимами работы и синхронизации подключен к первому входу антенно-волноводного переключателя. Четвертый выход блока управления режимами работы и синхронизации соединен шиной с входом коммутатора режима воздух-воздух, воздух-поверхность, первый выход коммутатора режима воздух-воздух, воздух-поверхность подключен к третьему входу приемника, второй выход антенно-волноводного переключателя подключен к второму входу приемника, четвертый выход приемника соединен со вторым входом устройства ввода-вывода, второй выход устройства ввода-вывода подключен к первому входу вычислителя скорости, дальности, пространственных углов цели режима воздух-воздух. Пятый выход приемника соединен с третьим входом блока управления лучом ФАР, выход вычислителя скорости, дальности, пространственных углов цели режима воздух-воздух соединен со вторым входом вычислителя задачи боевого применения. Второй выход вычислителя задачи боевого применения подключен к входу формирователя сигналов для подвесок исполнительных элементов режима воздух-воздух, выход которого является вторым выходом бортовой радиолокационной станции для самолетной системы управления вооружением. Пятый выход блока управления режимами работы и синхронизации подключен ко второму входу вычислителя скорости, дальности, пространственных углов цели режима воздух-воздух, третий выход блока управления лучом ФАР подключен к третьему входу вычислителя скорости, дальности, пространственных углов цели режима воздух-воздух, второй выход коммутатора режима воздух-воздух, воздух-поверхность подключен к четвертому входу приемника. Третий выход коммутатора режима воздух-воздух, воздух-поверхность соединен с первым входом передатчика, первый выход передатчика подключен ко второму входу антенно-волноводного переключателя, четвертый выход коммутатора режима воздух-воздух, воздух-поверхность соединен со вторым входом передатчика, второй выход передатчика подключен к третьему входу антенно-волноводного переключателя. Первый выход антенно-волноводного переключателя соединен с первым входом приемника, третий выход приемника подключен к первому входу блока управления режимами работы и синхронизации, а шестой выход приемника соединен со вторым входом блока управления режимами работы и синхронизации.
Недостатками такой бортовой радиолокационной станции для самолетной системы управления вооружением являются малая помехозащищенность при работе в комбинированном режиме и высокая радиозаметность при включении излучения.
Технический результат предлагаемой бортовой радиолокационной станции состоит в достижении возможности проведения анализа помеховой обстановки и повышении скрытности работы, обеспечении ее живучести при обнаружении, захвате и сопровождении воздушных и наземных целей и их различных комбинаций в просматриваемой зоне обзора.
Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что бортовая радиолокационная станция содержит фазированную антенную решетку (ФАР) с гидроприводом, передатчик, приемник, синхронизатор. Новыми признаками заявляемой бортовой радиолокационной станции являются: введение компенсационной антенны, устройства предварительной обработки сигнала, преобразователя команд управления, пульта управления и индикаторного устройства. Первый выход ФАР гидроприводом соединен с первым входом приемника, второй выход ФАР с гидроприводом соединен со вторым входом приемника, выход компенсационной антенны соединен с третьим входом приемника. Выход приемника подключен к первому входу устройства предварительной обработки сигнала, выход устройства предварительной обработки сигнала соединен с входом индикаторного устройства, выход пульта управления подключен к входу преобразователя команд управления. Первый выход преобразователя команд управления соединен со вторым входом устройства предварительной обработки сигнала, первый выход синхронизатора подключен к первому входу ФАР с гидроприводом. Второй выход синхронизатора подключен к третьему входу устройства предварительной обработки сигнала, третий выход синхронизатора подключен к первому входу передатчика. Четвертый выход синхронизатора соединен с четвертым входом устройства предварительной обработки сигнала, второй выход пульта управления соединен с пятым входом устройства предварительной обработки сигнала. Второй выход преобразователя команд управления подключен ко второму входу передатчика, а выход передатчика соединен со вторым входом ФАР с гидроприводом.
На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемой бортовой радиолокационной станции.
На фиг. 2 изображен пример выполнения приемника.
На фиг. 3 изображен пример выполнения передатчика.
На фиг. 4 изображен пример выполнения устройства предварительной обработки сигнала.
На фиг. 5 изображен пример выполнения синхронизатора.
Бортовая радиолокационная станция, блок-схема которой приведена на фиг. 1, состоит из ФАР с гидроприводом 1, компенсационной антенны 2, приемника 3, передатчика 4, индикаторного устройства 5, устройства предварительной обработки сигнала 6, синхронизатора 7, преобразователя команд управления 8, пульта управления 9. Первый выход фазированной антенной решетки (ФАР) с гидроприводом 1 соединен с первым входом приемника 3, второй выход фазированной антенной решетки с гидроприводом 2 подключен ко второму входу приемника 3. Выход компенсационной антенны 2 соединен с третьим входом приемника 3. Выход приемника 3 подключен к первому входу устройства предварительной обработки сигнала 6. Первый выход синхронизатора 7 соединен с первым входом фазированной антенной решетки с гидроприводом 1. Третий выход синхронизатора 7 соединен с первым входом передатчика 4. Выход передатчика 4 подключен ко второму входу фазированной антенной решетки с гидроприводом 1. Второй выход синхронизатора 7 соединен с третьим входом устройства предварительной обработки сигнала 6. Четвертый выход синхронизатора 7 соединен с четвертым входом устройства предварительной обработки сигнала 6. Первый выход пульта управления 9 соединен с входом преобразователя команд управления 8, первый выход преобразователя команд управления 8 подключен ко второму входу устройства предварительной обработки сигнала 6. Выход устройства предварительной обработки сигнала 6 подключен к индикаторному устройству 5. Второй выход преобразователя команд управления 6 подключен ко второму входу передатчика 4. Второй выход пульта управления 9 соединен с пятым входом устройства предварительной обработки сигнала 6.
Приемник 3, блок-схема которого приведена на фиг. 2, состоит из аналогово-цифрового преобразователя суммарного канала 3-1, вход которого является первым входом приемника 3, а выход аналогово-цифрового преобразователя суммарного канала 3-2 соединен с входом усилителя суммарного канала 3-2, выход усилителя суммарного канала 3-2 подключен к первому входу сумматора 3-7.
Аналогово-цифровой преобразователь разностного канала 3-3, вход которого является вторым входом приемника 3, а выход аналогово-цифрового преобразователя разностного канала 3-3 соединен с входом усилителя разностного канала 3-4, выход усилителя разностного канала 3-4 подключен ко второму входу сумматора 3-7.
Аналогово-цифровой преобразователь компенсационного канала 3-5, вход которого является третьим входом приемника 3, а выход аналогово-цифрового преобразователя компенсационного канала 3-5 соединен с входом усилителя компенсационного канала 3-6, выход усилителя компенсационного канала 3-6 подключен к третьему входу сумматора 3-7, выход сумматора 3-7 является выходом приемника 3.
Передатчик 4, блок-схема которого приведена на фиг. 3, состоит из задающего генератора 4-1, вход которого является первым входом передатчика 4, а выход подключен к первому входу усилителя мощности 4-2, выход усилителя мощности 4-2 является выходом передатчика 4. Второй вход усилителя мощности 4-2 подключен к выходу блока управления уровнем мощности излучаемого сигнала 4-3, вход блока управления уровнем мощности излучаемого сигнала 4-3 является вторым входом передатчика 4.
Устройство предварительной обработки сигнала 6, блок-схема которого приведена на фиг. 4, состоит из умножителя 6-1, первый вход которого является входом устройства предварительной обработки сигнала 6, выход умножителя 6-1 подключен к входу накопителя 6-2, выход накопителя 6-2 подключен к первому входу порогового устройства 6-3, выход порогового устройства 6-3 является выходом устройства предварительной обработки сигнала 6, второй вход порогового устройства 6 является вторым входом устройства предварительной обработки сигнала 6. Ко второму входу умножителя 6-1 подключен выход коммутатора 6-4. Первый вход коммутатора 6-4 является третьим входом устройства предварительной обработки сигнала б.Второй вход коммутатора 6-4 является четвертым входом устройства предварительной обработки сигнала 6, третий вход коммутатора 6-4 является пятым входом устройства предварительной обработки сигнала 6.
Синхронизатр 7, блок-схема которого приведена на фиг. 5, состоит из генератора опорной частоты 7-1, первый выход генератора опорной частоты подключен к последовательно соединенным первому стробирующему устройству 7-2, первому умножителю частоты 7-3 и формирователю импульсов фазирования 7-4, выход которого является первым выходом синхронизатора 7. Второй выход генератора опорной частоты 7-1 подключен к последовательно соединенным второму стробирующему устройству 7-5, второму умножителю частоты 7-6, формирователю импульсов режима воздух-поверхность 7-7, выход которого является вторым выходом синхронизатора 7. Третий выход генератора опорной частоты 7-1 подключен к последовательно соединенным третьему стробирующему устройству 7-8, третьему умножителю частоты 7-9 и формирователю импульса запуска передатчика 7-10, выход которого является третьим выходом синхронизатора 7. Четвертый выход генератора опорной частоты 7-1 подключен к последовательно соединенным четвертому стробирующему устройству 7-11, четвертому умножителю частоты 7-12 и формирователю импульсов режима воздух-воздух 7-13, выход которого является четвертым выходом синхронизатора 7.
Бортовая радиолокационная станция (БРЛС) имеет несколько режимов работы, в частности режим воздух-воздух, воздух-поверхность и комбинированный режим.
БРЛС работает следующим образом: управление работой БРЛС осуществляется оператором с пульта управления 9, команды с которого преобразуются в цифровую форму в последовательном коде в преобразователе команд управления 8. По этим командам определяются режимы работы бортовой радиолокационной станции. В зависимости от выполняемой самолетом задачи в преобразователе команд управления 8 последовательно включаются режимы поиска и сопровождения, формируя общую временную диаграмму работы БРЛС.
При поиске и обнаружении воздушных и наземных целей и их комбинаций, БРЛС излучает мощный зондирующий импульсный сигнал, принимает отраженные от воздушных целей и земной поверхности радиосигналы и выделяет информацию о параметрах излучаемых объектов. Излучение зондирующего сигнала производится через ФАР с гидроприводом 1 бортовой радиолокационной станции, сканирующую в заданной преобразователем команд управления 8 области пространства.
Импульсный зондирующий сигнал представляет собой выборки из непрерывного сигнала высокостабильного задающего генератора 4-1 передатчика 4, усиленные в усилителе мощности 4-2 передатчика 4.
В режимах поиска воздушных целей сканирование производится фазированной антенной решеткой (ФАР) с гидроприводом 1 остронаправленным лучом по нескольким азимутальным строкам, отстоящих друг от друга по углу места примерно на половину ширины диаграммы направленности ФАР с гидроприводом 1 по углу места. Используя практическую безинерционность луча фазированной антенной решетки и возможность установки луча антенны в любое положение, в каждом такте работы бортовой радиолокационной станции обеспечивается сохранение сканирования луча в заданной зоне обзора при непрерывном сопровождении цели.
Для проведения боевых операций по наземным целям с одновременной возможностью осуществлять работу по воздушным целям реализуется сопровождение наземных и воздушных целей одновременно по команде от пульта управления 9. При этом в синхронизаторе 7 реализуется временная диаграмма комбинированного режима, в которой осуществляется временное разделение циклов обзора в режимах «Воздух-воздух» и «Воздух-поверхность» с возможностью быстрой перестройки диаграммы направленности ФАР с гидроприводом 1 при сопровождении воздушных и наземных целей. В устройстве предварительной обработки сигналов 6 происходит первичная обработка информации, поступившей с приемника 3, включающая в себя умножение сигналов, их накопление и сравнение с заданным порогом. В случае превышения обрабатываемого сигнала над порогом, в индикаторном устройстве формируется отметка о наличии цели. БРЛС одновременно осуществляет радиолокационную разведку источников излучения без использования бортовой станции разведки станции в рабочем диапазоне частот с индикацией источника активной помехи на индикаторном устройстве 5.
При этом БРЛС по команде оператора осуществляет поиск мощного сигнала активной помехи в рабочем диапазоне частот. Нормировка и обработка суммарного, разностного и компенсационного сигналов осуществляется в аналогово-цифровых преобразователях 3-1,3-2, 3-5, усилителях 3-2, 3-4, 3-6, сумматоре 3-7 приемника 3. При этом БРЛС осуществляет анализ помеховой обстановки без использования собственного излучения, что повышает скрытность работы БРЛС.
Кроме того, для повышения скрытности работы БРЛС, по команде оператора в блоке управления уровня мощности излучаемого сигнала 4-3 передатчика 4 устанавливается пониженный уровень мощности излучаемого сигнала БРЛС, в результате чего значительно уменьшаются дальности обнаружения собственного излучения БРЛС радиотехническими средствами разведки противника.
С целью дополнительного повышения помехозащищенности БРЛС от активных и пассивных помех в БРЛС применяется компенсация сигналов, поступающих по боковым лепесткам диаграммы направленности. В компенсационном канале используется дополнительная компенсационная антенна 2 с широкой диаграммой направленности, перекрывающей боковые лепестки диаграммы направленности ФАР с гидроприводом 1. Сигналы, принимаемые ФАР с гидроприводом 1, и компенсационной 2 антеннами обрабатываются в идентичных каналах приемника 3 и после преобразования в цифровую форму поочередно поступают в устройство предварительной обработки сигнала 6, где производится логическое сравнение сигналов основного и компенсационного каналов с выдачей сигнала цели на индикаторное устройство 5. Взаимная синхронизация блоков БРЛС осуществляется в синхронизаторе 7, в котором из сигнала опорной частоты задающего генератора передатчика 4 формируются импульсы и стробы, необходимые для синхронной работы БРЛС в различных режимах. Основными сигналами, вырабатываемыми синхронизатором являются тактовые импульсы, обеспечивающие временную привязку преобразователя команд управления 8, импульсы запуска передатчика 4, определяющие частотно-временные параметры обрабатывающего сигнала.
В задающем генераторе 4-1 передатчика 4 вырабатывается сигнал опорной частоты. Сигналы литерных частот, обзора и подсвета, усиливаются до требуемого уровня, в усилителе мощности 4-2 передатчика 4 и поступают в ФАР с гидроприводом 1 для излучения в пространство. Излучение сигнала в пространство ФАР с гидроприводом 1 для расширения углов прокачки производится игольчатым (по воздушным целям) и расширенным по углу места (по наземным целям) по командам от преобразователя команд управления 8 с пульта управления 9. Во время приема излученного сигнала обеспечивается формирование суммарной и двух разностных по азимуту и по углу места диаграмм направленности. Обработка суммарного, разностного и компенсационного каналов осуществляется аналогичным образом.
Преобразователь команд управления 8 осуществляет управление работой блоков БРЛС в разных режимах работы, осуществляет выдачу информации в индикаторное устройство 5.
Для повышения живучести самой БРЛС дополнительно формируется и излучается в направлении на цель помеховый сигнал. Этот режим задается с пульта управления в виде разовой команды, поступая на преобразователь команд управления 8, переключает режим работы передатчика 4. По этой команде задающий генератор 4-1 формирует помеховый сигнал, который усиливается в усилителе мощности 4-2, излучается ФАР с гидроприводом 1, имеющей значительный коэффициент усиления, мощный сигнал в направлении на цель.
Таким образом, в бортовой радиолокационной станции осуществляется возможность проведения анализа помеховой обстановки и повышение скрытности работы, кроме того, обеспечивается живучесть бортовой радиолокационной станции и ее носителя при обнаружении, захвате и сопровождении воздушных и наземных целей и их различных комбинаций в просматриваемой зоне обзора.