СПОСОБ ЗАЩИТЫ ОБЗОРНОЙ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ СТАНЦИИ С ФАЗИРОВАННОЙ АНТЕННОЙ РЕШЕТКОЙ ОТ ПОМЕХ
METHOD OF PROTECTING SURVEILLANCE RADAR STATION WITH PHASED ANTENNA ARRAY FROM INTERFERENCE

Изобретение относится к области радиолокации, в частности к защите мобильных обзорных радиолокационных станций (РЛС) с фазированной антенной решеткой (ФАР) от активных и пассивных помех.
Как известно, в зоне обзора РЛС всегда существуют помехи: активные помехи - в виде радиоизлучений от различных радиоэлектронных средств, пассивные помехи - в виде радиолокационных сигналов, отраженных от земной поверхности, местных предметов, метеообразований (Теоретические основы радиолокации. Под ред. В.Е. Дулевича. - М.: Сов. радио, 1978, с. 415-416). В боевых условиях на РЛС воздействуют еще и специально организованные активные и пассивные помехи. Помехи затрудняют обнаружение целей, приводят к перегрузке системы обработки радиолокационной информации (РЛИ).
Известным способом защиты РЛС с ФАР от помех (активных и пассивных) является снижение уровня всех боковых лепестков диаграммы направленности антенны (ДНА) (Справочник по радиолокации. Под ред. М. Сколника, т. 1. - М.: Сов. радио, 1976, с. 91-94). Однако, поскольку уровень боковых лепестков ДНА связан с шириной ее главного лепестка (луча), с коэффициентом направленного действия (КНД) антенны, то произвольное снижение уровня всех боковых лепестков ДНА невозможно. При снижении уровня боковых лепестков расширяется главный лепесток ДНА, уменьшается КНД антенны, следствием чего является ухудшение таких технических характеристик РЛС, как точность измерения угловых координат, разрешающая способность по угловым координатам, дальность обнаружения, что, как правило, неприемлемо.
Наиболее близкий способ защиты обзорной РЛС с ФАР от помех включает формирование ДНА с положением луча в текущем направлении зоны обзора и с положениями «нулей» ДНА в направлениях на источники помех путем последовательной адаптации ФАР к помехам (Монзинго Р.А., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки. Введение в теорию. - М.: Радио и связь, 1986, с. 45-60).
«Нуль» ДНА - специально создаваемая область ДНА с относительно низким уровнем.
Упомянутая адаптация осуществляется в виде многократного циклического изменения параметров ФАР (амплитуд и/или фаз токов в элементах в зависимости от вида ФАР) по заданному алгоритму с анализом сигналов на ее выходе. По окончании процесса адаптации в ФАР устанавливается распределение амплитуд и/или фаз токов по ее элементам, обеспечивающее формирование ДНА с положением луча в текущем направлении зоны обзора и с узкими «нулями» в направлениях на источники помех.
Поскольку процесс адаптации ФАР занимает значительно больше времени, чем может быть выделено для этого в мобильных обзорных РЛС, то подавление помех в таких РЛС в достаточной мере не обеспечивается.
Решаемой задачей (техническим результатом) является увеличение защищенности мобильных обзорных РЛС с ФАР от помех.
Технический результат достигается тем, что в способе защиты обзорной РЛС с ФАР от помех, включающем формирование ДНА с положением луча в текущем направлении зоны обзора и с положениями «нулей» ДНА в направлениях на источники помех на основе установленного распределения амплитуд и/или фаз токов по элементам ФАР, согласно изобретению в заданной части зоны обзора определяют направления на источники помех, в процессе осмотра зоны обзора для текущего направления в заданной ее части из заранее рассчитанных распределений амплитуд и/или фаз токов по элементам ФАР выбирают и устанавливают в ФАР распределение, в котором положение луча соответствует текущему направлению зоны обзора, а положения «нулей» ДНА - направлениям на источники помех.
Суть заявляемого способа заключается в следующем.
В заявляемом способе формирование ДНА осуществляется в соответствии с распределением амплитуд и/или фаз токов по элементам ФАР, выбранным из множества заранее рассчитанных распределений для заданной части зоны обзора, в которых главный лепесток ДНА (луч ФАР) занимает все возможные положения в соответствии с программой обзора, а «нули» ДНА охватывают все возможные направления на источники помех.
Для работы заявляемого способа требуется предварительное определение направлений на источники помех (угловых координат источников помех). Эта операция может осуществляться как средствами РЛС, работающей в пассивном режиме, так и придаваемыми средствами пассивной локации. Для определения положения источников пассивных помех могут применяться различные известные способы выделения скоплений источников отраженных сигналов.
Часть зоны обзора, в которой требуется обеспечить защиту от помех, задается в окрестности главного лепестка ДНА и может быть установлена, например, размером 30-40° с каждой стороны от главного лепестка ДНА (фиг. 1).
Рассчитанные распределения амплитуд и/или фаз токов по элементам ФАР хранятся в памяти вычислителя - бортовой электронной вычислительной машины (ЭВМ).
Указанные расчеты могут осуществляться на этапе проектирования РЛС, вводиться в память бортовой ЭВМ на этапе изготовления РЛС и периодически уточняться в процессе ее эксплуатации.
Поскольку время поиска распределения из заранее рассчитанных распределений не может превышать заданную в РЛС величину, то количество заранее рассчитанных распределений ограничено, оно определяется производительностью бортовой ЭВМ и размерами заданной части зоны обзора. Исходя из указанных ограничений угловые размеры «нулей» ДНА целесообразно устанавливать в пределах 5-30° по каждой угловой координате.
Поскольку расчеты распределений проводятся заранее, то они не ограничены по времени и могут быть осуществлены достаточно точно, обеспечивая требуемые достаточно низкие уровни «нулей» ДНА, а следовательно, и соответствующее подавление помех.
Таким образом достигается заявляемый технический результат.
Изобретение иллюстрируется следующими чертежами.
Фиг. 1 - ДНА по углу места с «нулем» в направлении на активную помеху.
Фиг. 2 - функциональная схема РЛС, реализующей заявляемый способ.
РЛС, реализующая заявляемый способ (фиг. 2), содержит антенну 1, устройство управления лучом 2, выход которого соединен с управляющим входом антенны 1, последовательно соединенные передатчик 3, антенный переключатель 4, приемник 5 и вычислитель 6, а также синхронизатор 7, при этом сигнальный вход/выход антенны 1 соединен со входом/выходом антенного переключателя 4, а координатный ее выход - со вторым входом вычислителя 6, первый выход вычислителя 6 является выходом РЛС, второй его выход соединен с первым входом устройства управления лучом 2, выходы с первого по четвертый синхронизатора 7 соединены соответственно со вторым входом устройства управления лучом 2, входом передатчика 3, вторым входом приемника 5 и с третьим входом вычислителя 6.
РЛС может быть выполнена с использованием следующих функциональных элементов.
Антенна 1 - ФАР с электронным управлением лучом по углу места и механическим вращением по азимуту (Справочник по радиолокации. Под ред. М. Сколника, т. 2. - М.: Сов. радио, 1977, с. 138).
Устройство управления лучом 2 - устройство для преобразования цифровых значений амплитуд и фаз токов по элементам ФАР в электрические сигналы, управляющие видом ДНА (Интегральные микросхемы. Справочник под ред. Б.В. Тарабрина. - М.: Радио и связь, 1984).
Передатчик 3 - многокаскадный импульсный передатчик на клистроне (A.M. Педак и др. Справочник по основам радиолокационной техники. Под редакцией В.В. Дружинина. - М.: Военное издательство МО, 1967, с. 278-279, рис. 7.2).
Антенный переключатель 4 - балансный антенный переключатель на базе циркулятора (A.M. Педак и др. Справочник по основам радиолокационной техники. Под редакцией В.В. Дружинина. - М.: Военное издательство МО, 1967, с. 166-168).
Приемник 5 - супергетеродинный приемник (A.M. Педак и др. Справочник по основам радиолокационной техники. Под редакцией В.В. Дружинина. - М.: Военное издательство МО, 1967, с. 343-344, рис. 8.1).
Вычислитель 6 - цифровой вычислитель (ЭВМ), выполняющий операции определения направлений на помехи, выбора распределения, в котором положение луча соответствует текущему положению луча, а положения «нулей» ДНА охватывают все возможные положения источников помех в заданной части зоны обзора (Интегральные микросхемы. Справочник под ред. Б.В. Тарабрина. - М.: Радио и связь, 1984).
Синхронизатор 7 - выполнен на основе задающего генератора и последовательно соединенной с ним цепочки делителей частоты (Радиолокационные устройства (теория и принципы построения). Под ред. В.В. Григорина-Рябова. - М.: Сов. радио, 1970, с. 602-603).
Рассмотрим работу РЛС, реализующей заявляемый способ (фиг. 2).
Заранее рассчитанные распределения амплитуд и/или фаз токов по элементам ФАР для всех положений луча антенны и для всех возможных положений «нулей» ДНА в заданной части зоне обзора хранятся в памяти вычислителя 6. Поскольку время, имеющееся в РЛС для выбора требуемого распределения из заранее рассчитанных распределений, ограничено, то указанные расчеты проводят для угловых размеров «нулей» ДНА, установленных исходя из имеющегося в РЛС времени и быстродействия бортовой ЭВМ (в пределах 5-30° по каждой угловой координате).
По команде от синхронизатора 7 передатчиком 3 формируется высокочастотный зондирующий сигнал, который через антенный переключатель 4 подается в антенну 1 и излучается. Отраженный сигнал, принятый антенной 1, через антенный переключатель 4 поступает в приемник 5, преобразуется на видеочастоту и подается на первый вход вычислителя 6, где сравнивается с порогом обнаружения, при превышении которого принимается решение об обнаружении цели. Угловые координаты луча с координатного выхода антенны 1 поступают на второй вход вычислителя 6.
Одновременно с излучением зондирующего сигнала с четвертого выхода синхронизатора 7 на третий вход вычислителя 6 подается сигнал, от которого отсчитывается величина задержки зондирующего сигнала, отраженного от цели, и по известным формулам (Теоретические основы радиолокации. Под ред. Я.Д. Ширмана. - М.: Сов. Радио, 1970, с. 221) определяется дальность до цели. С первого выхода вычислителя 6 информация о целях выдается потребителю.
Определение направлений на источники активных помех (пеленгов) осуществляется в пассивном режиме работы РЛС. Излучение активной помехи принимается антенной 1, через антенный переключатель 4 поступает на вход приемника 5, где сравнивается с порогом, при превышении которого принимается решение об обнаружении помехи. Признаки наличия активных помех и угловые координаты источников помех с выхода приемника 5 и с координатного выхода антенны 1, подаются соответственно на первый и второй входы вычислителя 6, записываются в его память и обновляются в течение всего времени действия помех. По измерениям пеленгов в вычислителе 6 вычисляются направления на помехи.
В вычислителе 6 из заранее рассчитанных распределений амплитуд и/или фаз по элементам ФАР выбирается распределение, в котором положение луча соответствует текущему направлению зоны обзора, а положения «нулей» ДНА - направлениям на источники помех.
Значения амплитуд и/или фаз токов элементов ФАР выбранного распределения поступают в устройство управления лучом 2, где преобразуются в электрические сигналы, которые по команде с синхронизатора 7 передаются в антенну 1. В результате формируется ДНА, луч которой устанавливается в текущем направлении зоны обзора РЛС, «нули» ДНА - в направления на помехи.
Таким образом в РЛС, реализующей заявляемый способ, достигается заявляемый технический результат.