Корабельная трехкоординатная радиолокационная станция и антенное устройство для нее

Описание полезиой модели
Корабельная трехкоординатиая радиолокационная станция и антенное
устройство для нее.
Полезная модель относится к области радиолокации, в частности к корабельным радиолокационным станциям (РЛС). Предлагаемая РЛС может использоваться для обнаружения воздушных и надводных целей и выдачи целеуказания.
Известна корабельная РЛС (патент Великобритании № 2177566), в которой для увеличения числа отраженных от цели импульсов предлагается излучать два или несколько лучей, разнесенных в горизонтальной плоскости на угол, соизмеримый с шириной луча. Недостатком такого решения является то, что оно не приводит к увеличению темпа обновления информации.
Паиболее близким аналогом (прототипом) заявляемой полезной модели является корабельная трехкоординатная РЛС Военно-Морских сил США AN/SPS-48E По данным справочника The Naval Institute Guide to World Naval Weapons Sistems 1997-1998. РЛС AN/SPS-48E представляет собой одноканальную станцию, работающую только в одном участке диапазона частот. РЛС AN/SPS-48E осуществляет обзор пространства в вертикальной плоскости сканированием одного или группы лучей при круговом электромеханическом вращении антенны в горизонтальной плоскости. Антенное устройство представляет собой волноводную щелевую решетку. Стабилизация луча диаграммы направленности антенны по бортовой и килевой качкам осуществляется электронным способом. В зависимости от режима работы РЛС передающее устройство генерирует в соответствующих лучах высокую, среднюю или низкую излучаемз о мощность. Основными недостатками РЛС AN/SPS-48E являются относительно низкий темп обновления информации и наличие интерференционных провалов при обнаружении целей, летящих под малыми углами места. Указанные недостатки могут привести к снижению устойчивости сопровождения, снижению дальности и точности выдачи целеуказания.
Целью полезной модели является создание радиолокационной станции с повышенным темпом обновления информации, высокими точностями измерения координат цели и выдачи целеуказания, с повышенной дальностью обнаружения, в том числе малоразмерных низколетяш,их целей. Указанная цель достигается двухканальным, в отличие от прототипа, построением РЛС, при котором излучение зондирующих сигналов и прием отраженных от цели сигналов производится двумя самостоятельными каналами. Оба частотных канала идентичны по построению и работают в двух разнесенных поддиапазонах частот Б - диапазона при общем приемо-передающем тракте. Каждый канал имеет приемо-передающую антенну, передающее и приемное устройство высокочастотных сигналов. Независимая работа РЛС в двух разнесенных поддиапазонах частот обеспечивается за счет введения в ее состав двух устройств суммирования и разделения частотных каналов. Приемо-передающие антенны радиолокационных каналов развёрнуты относительно друг друга так, что излучаемые ими сигналы направлены во взаимно противоположенных направлениях, и установлены на общем стабилизированном корпусе вместе с антенной системы государственного опознавания. Полная механическая стабилизация оси вращения антенн радиолокационных каналов и системы государственного опознавания устраняет влияние качек корабля на характеристики РЛС. Высокая точность выдачи целеуказания достигаются за счёт формирования диаграмм направленности с низким уровнем боковых лепестков. Работа РЛС двумя частотными каналами позволяет исключить глубокие интерференционные провалы при обнаружении воздушных целей, летящих под малыми углами места и повысить в два раза темп обновления информации.
Обзор пространства осуществ.Г1яется двумя радиолокационными каналами путем электронного сканирования лучей в вертикальной плоскости и механического вращения антенн в горизонтальной плоскости. Сканирование в вертикальной плоскости осуществляется за счет изменения частоты излучаемых сигналов по специальным программам, соответствующим
установленным режимам работы. Профаммы сканирования задают очередность следования лучей и виды зондирующих сигналов. Для реализации необходимого энергетического потенциала и требуемой точности измерения дальности применяются сложные зондирующие сигналы с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ). Управление длительностью импульса, частотой повторения, мощностью и видом излучаемых сигналов, осуществляемое устройством отображения информации и управления режимами, позволяет оптимизировать распределение излучаемой энергии в пространстве и эффективно использовать средства помехозащиты в зависимости от пространственного расположения помех. Для повышения эффективности использования в РЛС автоматизировано большинство операций по включению, взаимодействию различных устройств, контролю работоспособности и поиску неисправностей, управлению сканированием, выбору вида сигнала и метода его обработки. С этой же целью, в зависимости от задачи, которую в текущее время решает станция, применяются различные режимы обзора пространства - алгоритмы перемещения лучей, формирования и обработки сигналов. Для проведения регулировки приемо-передающих устройств без излучения сигналов в эфир предусмотрена возможность отключения передающих устройств от антенн и подключение их к «эквиваленту.
Основные устройства РЛС и их взаимодействие показаны на фигуре 1.
РЛС состоит из следующих устройств в порядке, показанном на фиг. 1:
1- антенна первого канала;
2- антенна второго канала;
3- первое устройство суммирования и разделения частотных каналов;
4- антенна государственного опознавания;
5- многоканальное вращающееся сочленение;
6- волноводное поворотное сочленение;
9- второе устройство суммирования и разделения частотных каналов;
10-антенный нереключатель первого канала;
11- устройство автоматической регулировки усиления первого канала;
12- селектор движущихся целей;
13- устройство автоматической регулировки усиления второго канала;
14-антенный переключатель второго канала;
15- устройство защиты приемника первого канала;
16- передающее устройство первого канала;
17- устройство ограниченоня и согласованной фильтрации;
18- передающее устройство второго канала;
19- устройство защиты приемника второго канала;
20- сверхвысокочастотное приемное устройство первого канала;
21- аттенюатор первого канала;
22- устройство стробирования однозначных сигналов;
23- аттенюатор второго канала;
24- сверхвысокочастотное приемное устройство второго канала;
25- устройство бланкирования сигналов;
26- устройство формирования ЛЧМ сигналов;
27- устройство отображения информации и управления режимами;
28- устройство обработки информации;
29- устройство детектирования и размножения сигналов;
30- устройство управления приводами;
Антенное устройство представляет собой вращающийся в горизонтальной плоскости и механически стабилизированный по бортовой и килевой качке корпус, на котором размещены конструктивно аналогичные антенны первого 1 и второго 2 радиолокационных каналов, развернутые излучающими поверхностями в противоположенные стороны, и антенна системы госопознавания 3. На фиг. 1 устройство приводов и стабилизации показано в позиции 7.
Сигналы запуска поступают от устройства отображения и управления режимами 27 в устройство формирования ЛЧМ-сигнала 26. Сформированные в соответствии с заданной программой обзора ЛЧМ-сигналы поступают на устройства 20 и 24, состоящие из сверхвысокочастотного (СВЧ) приемника, гетеродина и устройства формирования сигнала сверхвысокой частоты, далее сигналы поступают в передающие устройства 16 и 18. Передающие устройства первого и второго частотных каналов идентичны по построению и представляют собой 3-х каскадные усилительные цепочки. В первом каскаде использована лампа бегущей волны, а во втором и третьем - амплитрон. СВЧсигналы усиливаются в усилительной цепочке при подаче на них импульсов высокого напряжения от высоковольтных модуляторов, входящих в состав передающего устройства. При отсутствии модулирующих импульсов амплитронные усилители второго и третьего каскадов передатчика пропускают СВЧ-сигналы с незначительным затуханием, что даёт возможность оперативно зшравлять излучаемой мощностью.
Зондирующие сигналы передающих устройств первого и второго каналов проходят через переключатели 10 и 14, суммируются в устройстве 9, проходят через переключатель 8 , поворотное сочленение 6, вращающиеся сочленение 5 и поступают в антенное устройство, где после разделения в устройстве 4 поступают на антенны 1 и 2. Плоские волноводно-щелевые антенны 1 и 2 состоят из волноводных линеек с излучающими щелями на узкой стенке, которые соединены с входящими в состав антенн волноводными делителями мощности, выполненными в виде синусоидальных волноводов с использованием волноводно-коаксиальных направленных ответвителей. Электронное сканирование лучей в зонах обзора по углу места обеспечивается за счет дискретного изменения несущей частоты каждого из каналов. Для проведения регулировочных работ без излучения сигналов в эфир предусмотрена возможность отключения передающих устройств от антенн и подключение их к «эквиваленту с помощью устройства 8, включающего в себя переключатель и «эквивалент.
Отраженные от целей радиолокационные сигналы принимаются антеннами 1 и 2, суммируются в устройстве 4, проходят через вращающиеся сочленение 5, поворотное сочленение 6, переключатель 8, устройство 9, переключатели 10 и 14 и устройства 15 и 19 поступает в приемные устройства 20 и 24. Для преобразования принятых сигналов на промежуточную частоту в приемнике используется тот же гетеродин, что и в преобразователе, осуществляющем перенос спектра промежуточной частоты в сигналы СВЧ диапазона на передачу. Из устройств 20 и 24 сигнал на промежуточной частоте поступает в устройства И и 13, в котором осуществляется временная регулировка усиления и автоматическая стабилизация уровня собственных щумов и помех. Далее сигналы поступают в устройство 12, в котором производится компенсация пассивных помех и выделение сигналов от подвижных целей на нижних лучах зоны обзора, с выхода которого сигналы подаются на вход устройства 17 для борьбы с щирокополосной импульсной помехой и согласованной фильтрации сложных сигналов. Сигналы отраженные от целей на верхних лучах зоны обзора непосредственно с выхода устройств 11 и 13 поступают на вход устройства 17. Затем сигналы поступают на устройства стробирования однозначных сигналов 22, и бланкирования сигналов 25. Для отображения надводной обстановки (нижние лучи зоны обзора) в оба канала введены аттенюаторы 21 и 23 на которые сигнал поступает с устройства 11 и далее передается на устройства 17 и 25. После этого сигналы поступают на устройство детектирования и размножения сигналов 29, и далее - на устройство обработки информации 28, устройство отображения информации и управления режимами станции 27 и к другим потребителям информации. Устройство 28 является автоматизированным рабочим местом оператора начального ввода и сопровождения целей. В состав устройства отображения и управления режимами РЛС 27 входят пульт управления и блок отображения информации. Управления режимами вращения и стабилизации осуществ.гаяется устройством 30.