ВТОРИЧНЫЙ РАДИОЛОКАТОР

Предлагаемый вторичный радиолокатор относится к области радиотехники, в частности, к радиолокации.
Известны зарубежные вторичные радиолокаторы, например, НРЗ AN/TPX-56 фирмы Raytheon (США) [1] и НРЗ AN/TPX-42A фирмы Hazeltine (США) [2]. Однако они не обеспечивают получение информации о воздушных объектах в системе радиолокационного опознавания (РЛО) "Пароль".
Наиболее близким по технической сущности, выполняемым функциям и конструктивному исполнению является вторичный радиолокатор 76Е6-1 (ЕФ 1.001.034) [3], разработанный в ОАО "НИИИП" (г. Новосибирск), предназначенный для опознавания государственной принадлежности обнаруживаемых радиолокационными станциями (РЛС) объектов и получения от них полетной информации в режимах системы РЛО "Пароль" при использовании в составе наземных обзорных РЛС и принятый за прототип. Структурная схема вторичного радиолокатора 76Е6-1 представлена на фиг. 1.
Однако такой вторичный радиолокатор имеет следующие недостатки:
- передающее устройство построено на электровакуумных приборах, имеющих ограниченный технический ресурс и требующих использования высоковольтных питающих напряжений;
- система цифровой обработки сигналов построена на элементах дискретной логики, что не позволяет гибко изменять алгоритмы работы и затрудняет сопряжение с РЛС с учетом ее конкретных параметров (дальность действия, параметры используемых антенн, метод кодирования текущего азимута и т.п.);
- невозможность длительной работы на излучение, что не позволяет использовать его для обнаружения и сопровождения воздушных объектов;
- отсутствие цифрового канала сопряжения с РЛС, что затрудняет сопряжение с автоматизированными РЛС и снижает качество получаемой информации;
- синхронная работа с сопрягаемой РЛС по получаемому от нее сигналу запуска, что затрудняет сопряжение с современными РЛС, имеющими переменный период повторения зондирующих импульсов;
- получение передаваемой с борта летательных аппаратов полетной информации (бортовой номер, барометрическая высота полета, запас топлива) возможно только при использовании дополнительной внешней аппаратуры;
- невозможность получения информации о воздушных объектах в системе РЛО Mk-XA и в международной системе вторичной радиолокации (ВРЛ)RBS.
Сущность предлагаемого вторичного радиолокатора заключается в том, что он содержит блок криптографии, приемо-передающий блок системы РЛО "Пароль", включающий в себя циркуляторы основного канала и канала подавления боковых лепестков(ПБЛ), приемники основного канала и канала ПБЛ, СВЧ коммутатор, передатчик и шифратор, и блок обработки, включающий в себя блок подавления приема по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны (ДНА), дешифратор, устройство управления и блок анализа ответных сигналов.
Выходы циркуляторов основного канала и канала ПБЛ подключены к входам приемников основного канала и канала ПБЛ, а входы циркуляторов подключены к выходам СВЧ коммутатора, один вход которого подключен через передатчик к выходу шифратора.
Управляющий вход блока подавления приема по боковым лепесткам ДНА подключен к первому выходу устройства управления, а его выходы - к входам дешифратора, один управляющий вход которого подключен к второму выходу устройства управления, другой управляющий вход - к выходу блока криптографии, а его выходы - к входу блока анализа ответных сигналов, управляющий вход которого подключен к третьему выходу устройства управления, к третьему входу которого подключен другой выход блока криптографии.
Предлагаемый вторичный радиолокатор отличается тем, что он дополнительно содержит приемо-передающий блок систем РЛО/вторичной радиолокации (ВРЛ) Mk-XA/RBS, включающий в себя циркуляторы основного канала и канала ПБЛ, приемники основного канала, канала ПБЛ и разностного канала, передатчики основного канала и канала ПБЛ, шифратор, периферийный блок управления и коммутатор сигналов промежуточной частоты. В блоке обработки дополнительно установлены аналого-цифровой преобразователь, блок выделения полетной информации, блок расчета координат и блок цифрового сопряжения, а приемо-передающий блок системы РЛО "Пароль" снабжен периферийным блоком управления. Выходы циркуляторов основного канала и канала ПБЛ, входящих в блок систем РЛО/ВРЛ Mk-XA/RBS, подключены к входам приемников основного канала и канала ПБЛ, а их входы - соответственно к выходам передатчиков основного канала и канала ПБЛ, входы которых подключены к выходам шифратора, вход которого подключен к выходу периферийного блока управления. Вход-выход периферийного блока управления подключен к первому входу-выходу устройства управления, входящего в блок обработки, и к входу-выходу периферийного блока управления, входящего в приемопередающий блок системы РЛО "Пароль", а выходы периферийного блока управления подключены к управляющему входу СВЧ коммутатора и к управляющему входу шифратора. Выходы приемников основного канала, канала ПБЛ и разностного канала блока систем РЛО/ВРЛ Mk-XA/RBS подключены соответственно к второму, третьему и четвертому входам коммутатора сигналов промежуточной частоты, причем вход приемника разностного канала подключен к антенне разностного канала. Первый вход коммутатора сигналов промежуточной частоты подключен к другому выходу периферийного блока управления, другие его четыре входа подключены попарно к выходам приемников основного канала и канала ПБЛ приемо-передающего блока системы РЛО «Пароль», а его выходы - к входам аналого-цифрового преобразователя, выходы которого подключены к входам блока подавления приема по боковым лепесткам ДНА, причем выходы блока анализа ответных сигналов подключены к блоку выделения полетной информации и к блоку расчета координат, два других входа которого подключены к входу кода текущего азимута от РЛС и к входу запуска видео от РЛС, а выход - к выходу сигналов опознавания на РЛС. Другой выход блока расчета координат и выход блока выделения полетной информации подключены к входам блока цифрового сопряжения, выход которого подключен к второму входу устройства управления, а третий вход - к третьему выходу устройства управления, при этом его вход-выход подключен к каналу цифрового обмена с РЛС.
Введение во вторичный радиолокатор дополнительного блока систем РЛО/ВРЛ Mk-XA/RBS, установка в блоке обработки аналого-цифрового преобразователя, блока выделения полетной информации, блока расчета координат, блока цифрового сопряжения и снабжение блока системы РЛО "Пароль" периферийным блоком управления обеспечивает:
- получение за время контакта с воздушным объектом (ВО) информации в нескольких режимах различных систем РЛО/ВРЛ;
- уточнение координат ВО за счет наличия избыточной информации, включая бортовые данные различных систем РЛО/ВРЛ;
- повышение надежности опознавания государственной принадлежности ВО за счет реализации принципа дополнительности;
- снижение временных затрат на присвоение и подтверждение признака опознавания ВО за счет реализации управления чередованием режимов и систем РЛО;
- повышение надежности получения полетной информации за счет чередования соответствующих режимов различных систем, что улучшает качество выдаваемой информации, особенно в подразделениях двойного назначения;
- упрощение и повышение надежности обмена данными с сопрягаемой первичной РЛС за счет использования единого аналогового и цифрового интерфейса для всех систем РЛО/ВРЛ;
- высокую производительность при получении как высокоточной координатной, так и полетной информации;
- высокую устойчивость к внешним и внутрисистемным помехам;
- высокую надежность и стабильность функционирования;
- автоматизированный функционально-диагностический контроль с выдачей данных на сопрягаемую РЛС;
- упрощение конструктивного встраивания в сопрягаемую РЛС за счет возможности разноса приемо-передатчиков и блока обработки на расстояние до 100 м.
Сущность предлагаемого вторичного радиолокатора поясняется на чертеже фиг.2.
Предлагаемый вторичный радиолокатор состоит из четырех частей: приемо-передающий блок системы РЛО "Пароль" 1, приемо-передающий блок систем РЛО/ВРЛ Mk-XA/RBS 2, блок обработки 3, блок криптографии 4.
Приемо-передающий блок системы РЛО "Пароль" 1 включает в себя: циркуляторы основного канала 5 и канала ПБЛ 6, СВЧ коммутатор 7, передатчик 8, периферийный блок управления 9, шифратор 10, приемники основного канала 11 и канала ПБЛ 12.
Приемо-передающий блок систем РЛО/ВРЛ Mk-XA/RBS 2 включает в себя: циркуляторы основного канала 13 и канала ПБЛ 14, передатчики основного канала 15 и канала ПБЛ 16, шифратор 17, периферийный блок управления 18, приемники основного канала 19, канала ПБЛ 20 и разностного канала 21, коммутатор сигналов промежуточной частоты 22.
Блок обработки 3 включает в себя: аналого-цифровой преобразователь 23, блок подавления приема по боковым лепесткам ДНА 24, дешифратор 25, устройство управления 26, блок анализа ответных сигналов 27, блок выделения полетной информации 28, блок расчета координат 29 и блок цифрового сопряжения 30.
Предлагаемый вторичный радиолокатор работает следующим образом:
4
2
3
К входам-выходам приемо-передающего блока системы РЛО "Пароль" 1 подключены циркуляторы 5 и 6, обеспечивающие связь приемо-передающего блока системы РЛО "Пароль" 1 соответственно с антеннами основного канала и канала ПБЛ, а к входам циркуляторов 5 и 6 подключены выходы СВЧ коммутатора 7, на вход которого поступают запросные сигналы на несущей частоте f с выхода передатчика 8. В соответствии с сигналами управления, поступающими с выхода периферийного блока управления 9, СВЧ коммутатор 7 направляет выходные сигналы передатчика 8 либо на циркулятор 5 для излучения через антенну основного канала, либо на циркулятор 6 для излучения через антенну канала ПБЛ. Вход передатчика 8 соединен с выходом шифратора 10, который формирует последовательность импульсов запросного сигнала в соответствии с сигналами управления, поступающими с другого выхода периферийного блока управления 9. Выходы циркуляторов 5 и 6 соответственно соединены со входом приемника основного канала 11 и со входом приемника канала ПБЛ 12, которые обеспечивают усиление и фильтрацию ответных сигналов, принятых антеннами основного канала и канала ПБЛ на несущих частотах f и f, а также их перенос на промежуточную частоту и выдачу попарно на четыре выхода приемопередающего блока системы РЛО "Пароль" 1.
К входам-выходам приемо-передающего блока систем РЛО/ВРЛ Mk-XA/RBS 2 подключены циркуляторы 13 и 14, обеспечивающие связь приемо-передающего блока систем РЛО/ВРЛ Mk-XA/RBS 2 соответственно с антеннами основного канала и канала ПБЛ, а к входам циркуляторов 13 и 14 подключены соответственно выходы передатчика основного канала 15 и передатчика канала ПБЛ 16, на входы которых поступают с выходов шифратора 17 импульсы запросных сигналов, формируемые им в соответствии с сигналами управления, подаваемыми на вход шифратора 17 с выхода периферийного блока управления 18. Выходы циркуляторов 13 и 14 и третий вход приемо-передающего блока систем РЛО/ВРЛ Mk-XA/RBS 2, предназначенный для связи вторичного радиолокатора с антенной разностного канала, подключены соответственно к входам приемника основного канала 19, приемника канала ПБЛ 20 и приемника разностного канала 21, которые обеспечивают усиление, фильтрацию и перенос на промежуточную частоту ответных сигналов, принятых антеннами основного канала, канала ПБЛ и разностного канала. Выходы приемников 19, 20 и 21 подключены к входам коммутатора сигналов промежуточной частоты 22, к другим входам которого подключены четыре выхода приемо-передающего блока системы РЛО "Пароль" 1, а на управляющий вход подключен другой выход периферийного блока управления 18, с которого поступает сигнал управления, в соответствии с которым коммутатор 22 передает на выходы приемо-передающего блока систем РЛО/ВРЛ Mk-XA/RBS 2 либо три выходных сигнала приемников 19, 20, 21, либо четыре выходных сигнала приемников 11, 12 приемо-передающего блока системы РЛО "Пароль" 1.
Четыре выхода приемо-передающего блока систем РЛО/ВРЛ Mk-XA/RBS 2 подключены к соответствующим входам блока обработки 3, которые соединены с четырьмя входами аналого-цифрового преобразователя 23, производящего фазовое детектирование сигналов промежуточной частоты, преобразование полученных квадратурных видеочастотных сигналов в многоразрядные цифровые коды, вычисление амплитуд сигналов и их передачу на соответствующие входы блока подавления приема по боковым лепесткам ДНА 24, обеспечивающего сравнение амплитуд сигналов, принятых антеннами основного канала и канала ПБЛ, и бланкирование сигналов основного канала (и сигналов разностного канала при работе в системе ВРЛ RBS), которые имеют амплитуду меньшую, чем соответствующие сигналы канала ПБЛ, с учетом порога, значение которого поступает на управляющий вход блока подавления приема по боковым лепесткам ДНА 24 с выхода устройства управления 26. Выходы блока подавления приема по боковым лепесткам ДНА 24 подключены к входам дешифратора 25, обеспечивающего выделение ключевых и кодовых групп ответных сигналов в основном канале на частотах f2 и f3 при работе в системе РЛО "Пароль" и в основном и разностном каналах при работе в системах РЛО/ВРЛ Mk-XA/RBS в соответствии с управляющими сигналами, поступающими на его управляющий вход с другого выхода устройства управления 26, и признаками ответных кодов, поступающими на его другой управляющий вход от блока криптографии 4 при работе в режиме 2 системы РЛО "Пароль". Выходы дешифратора подключены к входу блока анализа ответных сигналов 27, который производит критерийную обработку ответных сигналов для формирования признаков начала и конца азимутальной пачки ответных сигналов, моноимпульсную обработку сигнала (при работе в системах РЛО/ВРЛ Mk-XA/RBS с подключенной антенной разностного канала), выделение признаков "Тревога" и "Бедствие" и исправление ошибок в кодовых группах ответных сигналов, содержащих полетную информацию. Выход блока анализа ответных сигналов 27 подключен к входу блока выделения полетной информации 28, обеспечивающего прием кодовых групп ответных сигналов, содержащих полетную информацию, декодирование данных о барометрической высоте полета, бортовом номере и остатке топлива (при работе в системе РЛО "Пароль") или барометрической высоте полета, бортовом номере и виде бедствия на борту (при работе в системах РЛО/ВРЛ Mk-XA/RBS). Другой выход блока анализа ответных сигналов 27 подключен к входу блока расчета координат 29, который вычисляет значения дальности источника ответного сигнала и его азимута с учетом кода текущего азимута антенн вторичного радиолокатора, поступающего от РЛС на другой вход блока расчета координат 29, формирует видеосигналы опознавания и выдает их на выход блока обработки 3 для отображения на индикаторах сопрягаемой РЛС. При этом выдача видеосигналов синхронизируется сигналами запуска видео, поступающими от РЛС на третий вход блока расчета координат 29, а данные об азимуте и дальности источника ответного сигнала передаются в цифровом виде с другого выхода блока расчета координат 29 на вход блока цифрового сопряжения 30, на другой вход которого подключен выход блока выделения полетной информации 28. Блок цифрового сопряжения 30 на основе полученных данных формирует выходные кодограммы вторичного радиолокатора, содержащие полный набор информации об источниках ответного сигнала, передает их на РЛС через стандартный дуплексный канал цифрового обмена с РЛС, принимает от РЛС по этому же каналу кодограммы управления вторичным радиолокатором, содержащие информацию о конфигурации аппаратуры вторичного радиолокатора и параметрах сопрягаемой РЛС, о подлежащих использованию режимах работы вторичного радиолокатора в каждой из поддерживаемых систем РЛО/ВРЛ, о последовательности и моментах включения вторичного радиолокатора в заданных режимах и о текущих кодах опознавания. Информация из кодограмм управления после декодирования передается с другого выхода блока цифрового сопряжения 30 на вход устройства управления 26, на другой вход которого поступают запросные коды при работе в режиме 2 системы РЛО "Пароль" от блока криптографии 4. Устройство управления 26 обеспечивает привязку команд управления к внутреннему такту работы вторичного радиолокатора, выделяет и передает команды управления на устройства блока обработки 3, формирует и передает через магистральный последовательный интерфейс, подключенный к первому входу-выходу устройства управления 26, кодограммы управления приемо-передающим блоком системы РЛО "Пароль" 1 и приемо-передающим блоком систем РЛО/ВРЛ Mk-XA/RBS 2 соответственно на периферийные блоки управления 9 и 18, а также получает от них через тот же интерфейс результаты контроля технического состояния аппаратуры приемопередающих блоков 1 и 2 и передает их со своего четвертого выхода на вход блока цифрового сопряжения для выдачи на РЛС.
Предлагаемый вторичный радиолокатор прошел государственные испытания, которые подтвердили его преимущества, и принят к серийному изготовлению.
Перечень информации, использованной при оформлении заявки
1 AN/TPX-56 Identification Friend-or-Foe (IFF) interrogator (United States). Identification friend-or-foe (IFF) and secondary surveillance radar (SSR) systems. Jane's Radar And Electronic Warfare Systems, HIS Inc., London, Jun 29, 2010.
2 AN/TPX-42 PIDP IFF equipment (United States). Intelligence systems - Direction-finding. Jane's C4I Systems, HIS Inc., London, Sep 01, 2005.
3 ЕФ 1.001.034 ТО. Изделие 76Е6-1. Техническое описание. ННИИИП, Новосибирск, 1980.