РАДИОЛОКАЦИОННЫЙ ЗАПРОСЧИК ПЕРЕНОСНОЙ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ СТАНЦИИ

Полезная модель относится к вторичной радиолокации и может быть использована в составе переносной радиолокационной станции (РЛС) в системе опознавания воздушных объектов, снабженных радиолокационными ответчиками, для передачи кодированного запросного сигнала в различных режимах работы бортовым ответчикам и приема активного кодированного ответа от них.
При проектировании переносных РЛС, в условиях повышенных эксплуатационных требований, таких как высокая мобильность РЛС и транспортируемость, требуется радиолокационный запросчик минимальной массы и габаритов с сохранением тактико-технических характеристик и способный работать при воздействии различных климатических и механических факторов.
Известен наземный радиолокационный запросчик дециметрового диапазона волн [1], предназначенный для комплектации боевой машины, содержащий устройство индикации, автономную антенную систему, устройство хранения соответствий «запрос-ответ» и запросное устройство, состоящее из источника вторичного электропитания, устройства приемного, устройства передающего и устройства импульсного. Недостатком данного радиолокационного запросчика являются большие массогабариты, что не позволяет использовать его в переносных радиолокационных станциях.
Известен также мобильный радиолокационный запросчик [2], содержащий антенно-фидерное устройство (АФУ), шифратор, передатчик, приемник, дешифратор, блок соответствий «запрос-ответ», блок индикации, устройство управления, блок вторичного электропитания, устройство задания режимов и кодов, а также устройство оценки ответных сигналов. Недостатками данного радиолокационного запросчика являются недостаточная функциональность из-за отсутствия импульса подавления боковых лепестков (ПБЛ) и низкая ремонтопригодность ввиду выполнения составных частей радиолокационного запросчика в виде моноблока.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является радиолокационный запросчик переносного комплекса [3], выполненный моноблоком и состоящий из устройства согласования, шифратора, передатчика, приемника, дешифратора, устройства оценки ответных сигналов, устройства управления, блока соответствий «запрос-ответ», распределительного блока вторичного электропитания и антенно-фидерного устройства (АФУ) с соответствующими связями.
Недостатком данного радиолокационного запросчика являются низкие технико-эксплуатационные характеристики, а именно малая зона опознавания, вследствие низкой чувствительности приемника и малой мощности передатчика, недостаточная помехозащищенность, информативность и функциональность из-за отсутствия канала ПБЛ в передатчике (отсутствие импульса ПБЛ в запросном сигнале), устройства вычисления координат опознанных воздушных объектов и устройства согласования с мультиплексным каналом информационного обмена (МКИО) с РЛС, малое число режимов работы и необходимость установки требуемого режима работы переключением многопозиционного переключателя из-за отсутствия управляемого шагового аттенюатора (УША) в приемнике, а также низкая ремонтопригодность из-за выполнения составных частей радиолокационного запросчика в виде моноблока.
Техническим результатом полезной модели является повышение технико-эксплуатационных характеристик, а именно увеличение зоны опознавания за счет увеличения чувствительности приемника и мощности передатчика, повышение помехозащищенности введением канала ПБЛ в передатчике (импульса ПБЛ в запросном сигнале), увеличение информативности запросчика за счет вычисления координат и получения полетной информации, опознанных воздушных объектов, расширение функциональности путем увеличения количества режимов работы и обеспечения управления запросчиком по каналу МКИО и введения УША в приемник, а также улучшение ремонтопригодности радиолокационного запросчика, при сохранении минимальных габаритных размеров и массы устройства для применения в составе переносных РЛС.
Указанный технический результат достигается тем, что в известный радиолокационный запросчик переносного комплекса, содержащий последовательно соединенные устройство управления, шифратор, передатчик, приемник, дешифратор и устройство оценки ответных сигналов, а также АФУ, соединенное посредством основного (в прототипе - суммарного) канала (ОК) с передатчиком, и индикатор, дополнительно введены устройство согласования МКИО, соединенное первым входом-выходом с пультом управления РЛС, а выходом -с входом устройства управления, устройство вычисления координат, вход которого соединен с устройством оценки ответных сигналов, а выход - с первым входом устройства согласования МКИО, устройство контроля, подключенное первым входом к третьему выходу передатчика, вторым входом - ко второму выходу приемника, вторым выходом - к входу индикатора, а первым выходом - ко второму входу устройства согласования МКИО. При этом передатчик подключен вторым входом-выходом, посредством канала ПБЛ ко второму входу-выходу АФУ, и вторым выходом при помощи канала ПБЛ - ко второму входу приемника, содержащего УША, также устройство управления, подключено вторым выходом ко второму входу передатчика, входом-выходом к входу-выходу дешифратора, а третьим выходом - к третьему входу приемника. Кроме того, радиолокационный запросчик выполнен в виде трех функционально-законченных частей: передатчика, приемника и ячейки управления, включающей в себя шифратор, устройство управления, устройство согласования МКИО, устройство вычисления координат, устройство оценки ответных сигналов, дешифратор, устройство контроля, кроме того в каждую функционально-законченную часть запросчика включен миниатюрный источник вторичного электропитания (ИВЭП).
Структурная схема предлагаемого радиолокационного запросчика представлена на фигуре 1, где обозначено:
1 - ячейка управления
9 - устройство оценки ответных
2 - передатчик
сигналов
3 - приемник
10 - дешифратор
4 - ИВЭП
11 - устройство контроля
5 - шифратор
12 - ИВЭП
6 - устройство управления
13 - УША
7 - устройство согласования
14 - ИВЭП;
МКИО
15 - индикатор
8 - устройство
16 - АФУ
вычисления координат
На фигуре 1 в целях упрощения не показаны пульт управления переносной станции, подключения электропитания бортовой сети к ИВЭП 4, 12, 14 и индикатору 15.
Радиолокационный запросчик переносной станции содержит последовательно соединенные устройство согласования МКИО 7, устройство управления 6, шифратор 5, передатчик 2, приемник 3, содержащий УША 13, дешифратор 10, устройство оценки ответных сигналов 9, устройство вычисления координат 8, последнее выходом соединено с первым входом устройства согласования МКИО 7, а также устройство контроля 11, соединенное первым входом с третьим выходом передатчика 2, вторым входом со вторым выходом приемника 3, соединенное первым выходом со вторым входом устройства согласования МКИО 7, ко второму выходу устройства контроля 11 входом подсоединен индикатор 15, вход-выход дешифратора 10 соединен с входом-выходом устройства управления 6, которое подключено вторым выходом ко второму входу передатчика 2, а также третьим выходом к третьему входу приемника 3. Первый выход передатчика 2 соединен OK с первым входом приемника 3, а второй выход передатчика 2 соединен каналом ПБЛ со вторым входом приемника 3. Внешнее управление радиолокационным запросчиком осуществляется при помощи МКИО, соединяющего пульт управления переносной станции с первым входом-выходом устройства согласования МКИО 7. Ячейка управления 1 включает в себя: ИВЭП 4, шифратор 5, устройство управления 6, устройство согласования МКИО 7, устройство вычисления координат 8, устройство оценки ответных сигналов 9, дешифратор 10, и устройство контроля 11. АФУ 16 закреплено на переносной станции и подключено первым входом-выходом ОК к первому входу-выходу передатчика 2 и вторым входом-выходом канала ПБЛ ко второму входу-выходу передатчика 2. В ячейку управления 1, передатчик 2, приемник 3 введены ИВЭП 4, 12, 14.
Передатчик 2 содержит непоказанные в целях упрощения на фиг. 1: антенный коммутатор, выходной усилитель мощности канала ПБЛ, устройство защиты и эквивалент антенны. Приемник 3 содержит непоказанные в целях упрощения на фиг. 1: полосовые фильтры на поверхностных акустических волнах, смеситель ОК и канала ПБЛ, сумматор, широкополосный усилитель-ограничитель промежуточной частоты и полосовой фильтр частотного сигнала.
Предложенный радиолокационный запросчик переносной радиолокационной станции работает по принципу активного запросно-ответного радиолокационного опознавания воздушных объектов следующим образом. ИВЭП 4, 12, 14 ячейки управления 1, передатчика 2 и приемника 3 соответственно постоянно подключены входами через линию электропередачи к источнику электропитания переносной станции.
При обнаружении переносной станцией опознаваемой цели в пределах зоны действия радиолокационного запросчика на пульте управления переносной станции устанавливается один из режимов работы запросчика: 1, 2, 3/А, С, а также код ожидаемого ответного сигнала (при необходимости), и активизируется кнопка «Вкл. З». При этом по МКИО передается пакет команд управления на устройство согласования МКИО 7, где преобразуются из командного слова в команды управления TTL логики.
С выхода устройства согласования МКИО команды управления поступают на вход устройства управления 6, с первого выхода которого соответствующие команды поступают на вход шифратора 5 и формируют запросный сигнал, соответствующий установленному режиму работы радиолокационного запросчика. С выхода шифратора 5 запросный код поступает на первый вход передатчика 2. Одновременно со второго выхода устройства управления 6 на второй вход передатчика 2 поступают сигналы «Разрешение» и «Запуск ПБЛ», а с входа-выхода устройства управления 6 передается на вход-выход дешифратора 10 признак кода ответного сигнала, установленный на текущий момент времени. Передатчик 2 формирует пакет запросных сверхвысокочастотных (СВЧ) сигналов в заданном режиме опознавания объектов и передает их с первого входа-выхода по ОК двухсторонней связи на первый вход-выход АФУ 16, установленное на переносной станции, для излучения в направлении опознаваемого объекта. При получении сигнала «Запуск ПБЛ» передатчик 2 формирует СВЧ сигнал ПБЛ диаграммы направленности антенны (ДНА) и передает его со второго входа-выхода по каналу ПБЛ на второй вход-выход АФУ 16 для излучения в направлении опознаваемого объекта.
В случае нахождения опознаваемого объекта оснащенного соответствующим ответчиком в основном луче ДНА радиолокационного запросчика ответчик излучает ответные сигналы, соответствующие заданному режиму работы.
Прием ответных сигналов от опознаваемого объекта осуществляется АФУ 16. Ответные сигналы передаются с первого входа-выхода АФУ 16 по ОК на первый вход-выход передатчика 2, и со второго входа-выхода АФУ 16 по каналу ПБЛ на второй вход-выход передатчика 2. Затем через антенный коммутатор с первого выхода передатчика 2 ответные сигналы передаются на первый вход приемника 3, и со второго выхода передатчика 2 - на второй вход приемника 3. Сигналы в приемнике 3 проходят входные полосовые фильтры на поверхностных акустических волнах, усиливаются и поступают на смеситель ОК и канала ПБЛ, где преобразуются в разнесенные сигналы промежуточных частот. Преобразованные сигналы поступают на сумматор. С сумматора сигналы поступают на широкополосный усилитель-ограничитель промежуточной частоты. Далее сигналы поступают на полосовой фильтр частотного канала, который осуществляет частотную селекцию, детектирование и усиление. Далее происходит сравнение уровней сигналов ОК и канала ПБЛ на промежуточных частотах. В случае нахождения опознаваемого объекта в основном луче диаграммы направленности антенны радиолокационного запросчика происходит превышение сигнала в ОК над сигналом в канале ПБЛ и на первом выходе приемника 3 формируются видеоимпульсы ответного сигнала. В противном случае происходит подавление ответных сигналов поступивших по боковым лепесткам ДНА.
Видеоимпульсы ответного сигнала с первого выхода приемника 3 передаются на второй вход дешифратора 10. В последнем поступивший ответный сигнал декодируется и сравнивается с признаком ответного кода, установленным на текущий момент времени, поступившим на вход-выход дешифратора 10 с входа-выхода устройства управления 6. При положительном результате сравнения в дешифраторе 8 формируются импульсы дешифрации, которые с выхода дешифратора 10 поступают на вход устройства оценки ответных сигналов 9.
В устройстве оценки ответных сигналов 9 происходит обработка по заданному алгоритму и суммирование импульсов дешифрации. В случае соответствия результата суммирования заложенному критерию устройство оценки ответных сигналов 9 формирует импульсы опознавания и выдает их на вход устройства вычисления координат 8.
В устройстве вычисления координат 8 производится вычисление дальности и азимута опознаваемого объекта, формирование двоичного кода сигнала «Дальность» и двоичного кода сигнала «Центр азимутального пакета», выделение полетной информации опознаваемого объекта. С выхода устройства вычисления координат 8 сигналы поступают на первый вход устройства согласования МКИО 7, где преобразуются из двоичных кодов в информационное слово и по первому входу-выходу передаются на пульт управления переносной станции.
В свою очередь, встроенная система контроля работоспособности обеспечивает проверку исправности составных частей запросчика, а встроенное устройство контроля 11 выдает комплексный сигнал исправности с первого выхода на второй вход устройства согласования МКИО 7 и одновременно со второго выхода на вход индикатора 15, расположенного на панели радиолокационного запросчика. Устройство согласования МКИО 7 передает комплексный сигнал исправности по каналу МКИО на пульт управления переносной станции.
Для демонстрации внутренней компоновки радиолокационного запросчика на фигурах 2 и 3 изображена конструкция брызгозащищенного блока радиолокационного запросчика, закрепляемого на переносной радиолокационной станции, внутри которого размещены функционально-законченные части: ячейка управления 1, передатчик 2 и приемник 3, где:
фигура 2 - в случае с закрытой крышкой;
фигура 3 - в случае с открытой крышкой.
Благодаря такой модульной конструкции улучшается ремонтопригодность устройства.
Блок с приемопередающей аппаратурой конструктивно выполнен в виде корпуса 19 и откидывающейся на петлях 20 крышки 17 с уплотнением в виде прокладки 18 из силиконовой резины, а аппаратура внутри блока выполнена в виде быстросъемных ячейки управления 1, передатчика 2 и приемника 3, электрически соединенных между собой при помощи СВЧ и низкочастотных разъемов. В крышку 17 встроено устройство индикации 15, позволяющее визуально контролировать наличие питания бортовой сети и наличие исправности радиолокационного запросчика. Ячейка управления 1 конструктивно выполнена в виде многослойной печатной платы, функционально объединяющей в себе шифратор 5, устройство управления 6, устройство согласования МКИО 7, устройство вычисления координат 8, устройство оценки ответных сигналов 9, дешифратор 10, устройство контроля 11, а также ИВЭП 4, что позволило снизить количество проводных связей.
Таким образом, благодаря тому, что в известное устройство, содержащее устройство управления, шифратор, передатчик, приемник, дешифратор, устройство оценки ответных сигналов, индикатор, а также АФУ, введены канал ПБЛ, УША, устройство согласования МКИО, устройство вычисления координат и устройство контроля с соответствующими связями и при том, что радиолокационный запросчик выполнен в виде трех функционально-законченных частей, в каждую из которых введен ИВЭП: ячейки управления, передатчика и приемника, повысились технико-эксплуатационные характеристики, а именно, увеличилась зона опознавания, повысилась помехозащищенность, увеличилась информативность, расширилась функциональность и улучшилась ремонтопригодность радиолокационного запросчика, при сохранении минимальных габаритных размеров и массы устройства для применения в составе переносных РЛС с низким уровнем энергопотребления.
Список использованных источников информации:
1 Наземный радиолокационный запросчик. Изделие 1Л227: Учебное пособие / А.Б. Салихов. - Казань: Изд-во Казан. Гос. Тех. ун-та, 2012.
2 Патент РФ №2420757 на изобретение «Мобильный радиолокационный запросчик», МПК G01S 13/75, 2011 опубл. 10.06.2011.
3 Патент РФ №2420758 на изобретение «Радиолокационный запросчик переносного комплекса», МПК G01S 13/75, опубл. 10.06.2011 - прототип.