ТРЕХКООРДИНАТНАЯ РЛС СРЕДНИХ И БОЛЬШИХ ВЫСОТ

Предлагаемая РЛС относится к области радиотехники, в частности, к радиолокации, может быть использована в радиолокационных системах различного применения (в том числе в качестве мобильного резерва) и в системах управления воздушным движением (УВД) в качестве источника радиолокационной информации.
Известна трехкоординатная РЛС RAT-31S итальянского производства. Она имеет следующие недостатки:
- обзор в угломестной плоскости только до 21°;
- малый диапазон перестройки излучения в лучах от 3,7 до 2,5%;
- отсутствие автокомпенсатора активных помех;
- отсутствие пеленгации поставщиков активных помех;
- отсутствие выносного рабочего места оператора.
Из известных трехкоординатных РЛС средних и больших высот наиболее близкой по технической сущности, схемному решению, тактико-техническим и эксплуатационным характеристикам является РЛС П-37РМ (чертеж ЯБ 100001620) (фиг.1), содержащая антенную, аппаратную машины и машину автономного энергоснабжения.
Антенная машина содержит антенную систему, приемо-передающую аппаратуру, аппаратуру селекции движущихся целей, датчики, токосъемник, аппаратуру опознавания, аппаратуру синхронизации и управления.
Аппаратная машина содержит аппаратуру синхронизации, аппаратуру обработки сигнала, индикаторы кругового обзора, устройство автосъема координат, рабочее место оператора, устройство дистанционного управления, устройство сопряжения и имитации вращения.
Такая РЛС имеет следующие недостатки:
- слабая помехозащищенность от неорганизованных и организованных помех;
- определение высоты с помощью V луча;
- определение координат обнаруженных целей по указанию оператора наведения полуавтоматическим способом с последующим автоматическим сопровождением пяти трасс с рабочего места оператора;
- большое время (примерно 8 ч) развертывания (свертывания) станции;
- отсутствие возможности адаптивного управления энергией в пространстве.
Сущность предлагаемой РЛС заключается в том, что она содержит антенную и аппаратную машины, систему автономного энергоснабжения.
Антенная машина содержит антенную систему, приемо-передающую аппаратуру, датчики, токосъемник, устройство госопознавания и аппаратуру синхронизации.
Аппаратная машина содержит аппаратуру синхронизации и обработки сигнала, индикаторы кругового обзора, аппаратуру селекции движущихся целей, рабочее место оператора, устройство сопряжения и вращения.
Предлагаемая РЛС отличается тем, что антенная машина дополнительно содержит устройство управления лучом и антенну вспомогательных каналов. Антенная система выполнена в виде фазированной антенной решетки (ФАР), которая содержит диаграммо-образующие строки, устройство распределения мощности и фазирования, первичные и вторичные приемные каналы и размещена на верхней части антенной машины. Выходы вторичных приемных каналов подключены к блоку аналоговой обработки сигнала.
Вход устройства управления лучом подключен к блоку управления режимами антенной машины, а выходы - к устройству распределения мощности и фазирования, а также к первичным приемным каналам. Выход антенны вспомогательных каналов подключен через блок усилителей к вторичным приемным каналам. Аппаратная машина дополнительно содержит комплекс вычислительных средств, входы которого подключены к устройству цифровой обработки сигнала, к блоку анализа помеховой обстановки и к блоку управления режимами
аппаратной машины, а выходы - к рабочему месту оператора, к блоку документирования, к блоку передачи информации и к блоку функционального контроля. Связь между антенной и аппаратной машинами осуществляется при помощи волоконно-оптической линии связи. Аппаратура РЛС размещена на подвижном носителе (например, на автомобиле). Горизонтирование антенной машины на позиции осуществляется как автоматически, так и вручную. Передатчик выполнен на пакетированном клистроне.
Введение устройства управления лучом обеспечивает сканирование луча в пространстве и обзор пространства в угломестной плоскости электронным способом.
Введение антенны вспомогательных каналов позволяет компенсировать активные помехи.
Выполнение антенной системы в виде ФАР сокращает количество приемных каналов, обеспечивает адаптивное управление обзором РЛС.
Размещение аппаратуры на подвижном носителе, а ФАР на верхней части антенной машины обеспечивает мобильность и живучесть РЛС.
Введение в аппаратную машину комплекса вычислительных средств обеспечивает автоматизацию обработки информации и адаптивное управление станцией, автозахват и сопровождение целей, а также распознавание классов целей без участия оператора.
Введение волоконно-оптической линии связи между антенной и аппаратной машинами позволяет сократить время свертывания-развертывания РЛС.
Выполнение передатчика на пакетированном клистроне снижает массо-габаритные характеристики станции и обеспечивает повышение помехозащищенности.
Сущность предлагаемой РЛС поясняется структурной схемой станции (фиг.2).
Предлагаемая мобильная трехкоординатная радиолокационная станция средних и больших высот конструктивно выполнена на трех транспортных
единицах: антенной машине 1, аппаратной машине 2 и машине автономного энергоснабжения 3.
Антенная машина 1 содержит ФАР 4, которая включает в себя диаграммо-образующие строки 5, устройство распределения мощности и фазирования 6, первичные приемные каналы 7, вторичные приемные каналы 8, антенну госопознавания 9, устройство госопознавания 10, антенну вспомогательных каналов 11, блок усилителей 12, датчик азимутального кода 13, блок аналоговой обработки сигнала 14, токосъемник 15, устройство управления лучом 16, волно-водный тракт 17, передатчик 18, блок синхронизации антенной машины 19, блок управления режимами антенной машины 20, волоконно-оптическую линию связи 21 антенной машины 1.
Аппаратная машина 2 содержит устройство цифровой обработки сигнала 22, блок объединения информации основных каналов 23, рабочее место оператора 24, блок анализа помеховой обстановки 25, блок передачи информации 26, комплекс вычислительных средств 27, блок документирования 28, блок функционального контроля 29, блок имитации и тренажа 30, блок управления режимами аппаратной машины 31, блок синхронизации аппаратной машины 32, волоконно-оптическую линию связи 33 аппаратной машины 2. Кроме того, РЛС может дополнительно иметь выносное рабочее место оператора 34.
Половина диаграммо-образующих строк 5 подключена непосредственно к первичным приемным каналам 7, а вторая половина диаграммо-образующих строк 5 подключена через устройство распределения мощности и фазирования 6 к первичным приемным каналам 7, выходы которых подключены к входам вторичных приемных каналов 8. Другие входы вторичных приемных каналов 8 подключены через блок усилителя 12 к антенне вспомогательных каналов 11 и к выходу передатчика 18. Выходы вторичных приемных каналов 8 подключены через блок аналоговой обработки сигнала 14 к входу токосъемника 15, другие входы которого подключены к датчику азимутального кода 13, к устройству госопознавания 10, вход «е» - к выходу блока синхронизации антенной машины
19, а выход токосъемника 15 - к входу волоконно-оптической линии связи 21 антенной машины 1. Второй вход линии волоконно-оптической связи 21 антенной машины 1 подключен к блоку управления режимами антенной машины 20, а выход «к» - к входу «к» линии волоконно-оптической связи 33 аппаратной машины 2. Выходы блока управления режимами антенной машины 20 подключены к входам передатчика 18, блока синхронизации антенной машины 19 и устройства управления лучом 16. Другие выходы передатчика 18 подключены к блоку синхронизации антенной машины 19 и к волноводному тракту 17, выход которого подключен к устройству распределения мощности и фазирования 6. Выходы устройства управления лучом 1 б подключены к устройству распределения мощности и фазирования 6 и к первичным приемным каналам 7.
Выходы линии волоконно-оптической линии связи 33 аппаратной машины 2 подключены к входу блока управления режимами аппаратной машины 31, к входу устройства цифровой обработки сигнала 22, выход «и» - к блоку анализа помеховой обстановки 25 и блоку синхронизации аппаратной машины 32, выходы которого подключены к входу устройства цифровой обработки сигнала 22 и к входу блока управления режимами аппаратной машины 31.
Другие входы устройства цифровой обработки сигнала 22 подключены к выходу блока управления аппаратной машины 31 и к выходу блока имитации и тренажа 30, вход которого подключен к выходу блока управления режимами аппаратной машины 31. Выходы устройства цифровой обработки сигнала 22 подключены к входу комплекса вычислительных средств 27, к входу блока анализа помеховой обстановки 25, выход «а» которого подключен к блоку управления режимами аппаратной машины 31 и к блоку объединения информации основных каналов 23, выходы которого подключены к рабочему месту оператора 24 и к блоку передачи информации 26.
Другие входы комплекса вычислительных средств 27 подключены к блоку анализа помеховой обстановки 25 и к блоку управления режимами аппаратной машины 31, а выходы - к блоку передачи информации 26, к блоку функционального
контроля 29 и к входу блока документирования 28, другой вход которого подключен к блоку передачи информации 26. Входы «в», «д», «б» рабочего места оператора 24 подключены соответственно: «в» - к комплексу вычислительных средств 27, «д» - к блоку функционального контроля 29, «б» - к блоку управления режимами аппаратной машины 31. Два других выхода блока передачи информации 26 подключены соответственно «ж» к выносному рабочему месту оператора 34 и к потребителю.
Предлагаемая РЛС работает следующим образом.
Зондирующий импульс малой мощности вырабатывается в формирователе сигналов гетеродина передатчика 18 и после усиления поступает в волно-водный тракт 17, где осуществляется защита от пробоев, контроль мощности передатчика, согласование с нагрузкой, фильтрация гармонических составляющих. Через волноводный тракт 17 зондирующий сигнал поступает на устройство распределения мощности и фазирования 6 на передачу. Равноамплитудное деление мощности передатчика 18 по диаграммо-образующим строкам 5 осуществляется с помощью волноводного делителя.
Управление фазой излучаемого сигнала при сканировании в вертикальной плоскости осуществляется с помощью фазовращателей от устройства управления лучом 16. Волноводный делитель и фазовращатели входят в состав устройства распределения мощности и фазирования 6.
Безинерционное переключение прием-передача сигнала осуществляется с помощью устройства распределения мощности и фазирования 6. На передачу используется половина диаграммо-образующих строк 5. При приеме используются все диаграммо-образующие строки 5. Эхо-сигналы с каждой диаграммо-образующей строки 5 поступают на первичные приемные каналы 7, где осуществляется защита от воздействия мощных сигналов, полосовая фильтрация, усиление малошумящим усилителем, управление фазой эхо-сигнала, взвешенное суммирование сигналов первичных каналов с помощью трех основных вертикальных диаграммо-образующих сумматоров и одного вспомогательного
сумматора, на который поступают сигналы с антенны вспомогательных каналов 11 для подавления боковых лепестков в вертикальной плоскости. С выхода первичных приемных каналов 7 сигналы поступают на соответствующие три входа втооричных приемных каналов 8, а на другие три входа сигналы поступают с блока усилителей 12.
Во вторичных приемных каналах 8 осуществляется регулировка динамического диапазона сигнала, фильтрация, однократное преобразование сигнала в промежуточную частоту и усиление на этой частоте, формирование канала разведки, коммутация и распределение пилот-сигнала.
С выхода вторичных приемных каналов 8 сигналы поступают на блок аналоговой обработки сигнала 14, состоящий из семи идентичных каналов (три основных, три вспомогательных и канал разведки), в каждом из которых осуществляется усиление, фильтрация сигналов на промежуточной частоте, фазовое детектирование и кодирование квадратурных составляющих, поддержание номинального уровня шумов тракта амплитудноцифрового преобразователя с помощью устройства регулировки, усиления и автоподстройки постоянной составляющей.
С выхода блока аналоговой обработки сигнала 14 сигналы поступают на токосъемник 15, обеспечивающий передачу сигналов на волоконно-оптическую линбию связи (ВОЛС-1) 21.
Принятые антенной госопознавания 9 ответные сигналы воздушных объектов поступают на устройство госопознавания 10. После обработки (прием и декодирование) сигналы опознавания и квитанции о включенных режимах через токосъемник 15 поступают на ВОЛС-1 21 и далее на ВОЛС-233.
Поступающие с блока управления режимами антенной машины 20 команды обеспечивают сканирование и формирование зондирующих импульсов в антенной машине.
Синхронизация функционирования во времени устройств антенной машины 1 и аппаратной машины 2 на интервале одного тракта работы РЛС обеспечивается
блоком синхронизации антенной машины 19 и блоком синхронизации аппаратной машины 32.
Блок датчика азимутального кода 13 преобразует угол поворота вращающейся части антенно-поворотного устройства в двоичный последовательный код, который через токосъемник 15 поступает на ВОЛС-1 21. С ВОЛС1 21 код азимута, сигналы основных и вспомогательных каналов и канала госопознавания 10 поступают через ВОЛС-2 33 в аппаратную машину 2 на дальнейшую обработку.
В аппаратной машине 2 осуществляется цифровая обработка сигналов, поступающих из антенной машины 1.
Аппаратура цифровой обработки сигналов состоит из устройства цифровой обработки сигнала 22 и блока объединения информации основных каналов 23. Устройство цифровой обработки сигнала 22 включает в себя три основных канала обработки сигнала, три вспомогательных канала обработки сигнала, канал радиоразведки и канал обработки сигнала госопознавания 10.
Каждый основной канал устройства цифровой обработки сигнала содержит три подканала обработки эхо-сигналов и помех: амплитудный, когерентный и пеленгационный. Разделение на когерентный и амплитудный осуществляется после фильтра сжатия линейно-частотных модулированных сигналов. В общую часть каждого основного канала входит также аппаратура выравнивания задержек и коэффициентов передач, коррекции взаимного фазового сдвига квадратурных составляющих, автокомпенсации помех.
В амплитудных подканалах после фильтра сжатия осуществляется стабилизация уровня ложных тревог (нормирование сигнала) и некогерентное накопление сигнала.
Амплитудные значения сигналов сжатия подаются в пеленгационные подканалы, на входах которых формируется пеленг на помехоноситель.
В когерентных подканалах используется восьмиканальная корректируемая доплеровская фильтрация. При воздействии организованных пассивных
помех в амплитудно-скоростной характеристике фильтра, кроме режекции на нулевых доплеровских частотах, формируется зона режекции, соответствующая частоте доплеровского смещения пассивной помехи. На выходе каждого фильтра осуществляется амплитудное нормирование для стабилизации ложных тревог и некогерентное накопление сигнала.
Вспомогательные каналы предназначены для подавления ответных помех, принимаемых по боковым лепесткам основной антенны. Их построение аналогично амплитудным подканалам.
В блоке объединения информации основных каналов 23 осуществляется объединение сигналов амплитудных и когерентных подканалов с последующей передачей в виде кодов на рабочее место оператора 24 и блок передачи информации 26.
Сигналы от устройства госопознавания 10 и пеленгационных подканалов также поступают на рабочее место оператора 24 и блок передачи информации 16.
Для обеспечения работы РЛС в условиях естественных и преднамеренных помех предусмотрен блок анализа помеховой обстановки 25, в котором по данным основных каналов и канала радиоразведки производится выбор частот излучения, определяются области, пораженные пассивными помехами, оперативно регулируется динамический диапазон приемных каналов, бланкируются сигналы амплитудных подканалов. Информация с блока анализа помеховой обстановки 25 поступает на комплекс вычислительных средств 27.
Сигналы с устройства цифровой обработки сигнала 22 поступают на комплекс вычислительных средств 27. Сюда же поступает информация от устройства госопозннавания 10, сигналы кода, азимута, времени и т.д.
Комплекс вычислительных средств 27 осуществляет первичную обработку информации, поступающей от устройства цифровой обработки сигнала 22 для вычисления координат целей (азимут, дальность, высота), пеленгов помехоносителей, координат от устройства госопознавания 10, а также осуществляет
автоматический и полуавтоматический (по указанию оператора) захват цели, сопровождение трасс целей и пеленгов помехоносителей с привязкой данных устройства госопознавания 10 и распознавание типов целей с привязкой признака типа цели.
По информации, полученной из блока обработки сигнала 22, и данным блока анализа помеховой обстановки 25 осуществляется управление режимами работы РЛС. Сигналы с блока управления режимами аппаратной машины 31 поступают на блок управления режимами антенной машины 20.
Кроме того, комплекс вычислительных средств 27 управляет функциональным контролем работы систем РЛС и РЛС в целом, обрабатывает полученные данные и результаты направляет в блок функционального контроля 29.
Блок передачи информации 26 обеспечивает обмен информацией между РЛС и потребителями, телефонную и громкоговорящую связь.
В аппаратной машине 2 размещены: блок документирования 28, обеспечивающий документирование РЛС и действия обслуживающего персонала, и блок имитации и тренажа 30, обеспечивающий проверку работы РЛС и тренировку обслуживающего персонала.
Вращение аппаратного контейнера и антенн антенной машины 1 по азимуту осуществляется силовым приводом.
Электропитание РЛС осуществляется от дизельной электростанции 3.
Предлагаемая РЛС прошла государственные испытания и принята к серийному выпуску.