ТРЕХДИАПАЗОННАЯ РАДИОЛОКАЦИОННАЯ СТАНЦИЯ

Полезная модель относится к радиолокации и может быть использована для радиолокационного обнаружения воздушных и наземных целей.
Со времени создания авиационных комплексов радиолокационного дозора и наведения (АК РЛДН), типичным представителем которого является комплекс E3 Sentry (на самолете Boeing) /1/, в значительной мере изменились стратегические, оперативно-тактические, экономические и технологические факторы, влияющие на облик АК РЛДН.
Необходимо отметить, что в существующих системах АК РЛДН применяются однодиапазонные РЛС, использующие сигналы в различных частях УКВ диапазона (P, X и S), каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки. В частности, в комплексе E3 Sentry используется S-диапазон, в палубном самолете E2 Hawkeye - P-диапазон и в комплексе E8 Joint STARS (США) - X-диапазон.
При этом в комплексах E-2 и E-3 используются надфюзеляжные антенны типа «гриб» с механическим сканированием, а в комплексе E-8 - подфюзеляжная антенна типа активной фазированной решетки (АФАР) с электронным сканированием.
Размеры всех этих антенн в горизонтальной плоскости примерно одинаковые (7 м) [1].
Наиболее близкой к описываемой системе является однодиапазонная РЛС (прототип, фиг.1, выделен серым [1]), содержащая первую антенную систему кругового вращения, фазовращатель, первый вход/выход которого соединен с первым выходом/входом первой антенной системы кругового вращения, вращающийся переход, первый вход/выход которого соединен со вторым входом/выходом фазовращателя, усилитель мощности, выход которого соединен со вторым входом вращающегося перехода, синтезатор частот, первый выход которого соединен с входом усилителя мощности, синхронизатор, вход которого соединен со вторым выходом синтезатора частот, систему первичной обработки сигнала в S-диапазоне, первый вход которой соединен со вторым выходом вращающегося перехода, а второй вход - с выходом синхронизатора, систему вторичной обработки, первый вход которой соединен с выходом системы первичной обработки сигнала в S-диапазоне, а второй вход - с выходом синхронизатора, автоматизированное рабочее место (АРМ), вход которого соединен с выходом системы вторичной обработки.
Цель полезной модели - повышение системных показателей АК РЛДН, включающих боевую эффективность, живучесть и информативность.
Поставленная цель достигается тем, что в радиолокационную систему, содержащую первую антенную систему кругового вращения, фазовращатель, первый вход/выход которого соединен с первым выходом/входом первой антенной системы кругового вращения, вращающийся переход, первый вход/выход которого соединен со вторым входом/выходом фазовращателя, усилитель мощности, выход которого соединен со вторым входом вращающегося перехода, синтезатор частот, первый выход которого соединен с входом усилителя мощности, синхронизатор, вход которого соединен со вторым выходом синтезатора частот, систему первичной обработки сигнала в S-диапазоне, первый вход которой соединен со вторым выходом вращающегося перехода, а второй вход - с первым выходом синхронизатора, систему вторичной обработки, первый вход которой соединен с выходом системы первичной обработки сигнала в S-диапазоне, а второй вход - с первым выходом синхронизатора, автоматизированное рабочее место (АРМ), вход которого соединен с выходом системы вторичной обработки дополнительно введены вторая и третья антенны кругового вращения, первые выходы/входы которых соответственно соединены с входами/выходами фазовращателя, а вторые входы - со вторым выходом синхронизатора, система первичной обработки сигнала в P-диапазоне, первый вход которой соединен с третьим выходом вращающегося перехода, а второй вход - с первым выходом синхронизатора, система первичной обработки сигнала в X-диапазоне, первый вход которой соединен с четвертым выходом вращающегося перехода, а второй вход - с первым выходом синхронизатора, а выходы обеих систем первичной обработки сигнала в P- и X-диапазонах соединены, соответственно, с третьим и четвертым входами системы вторичной обработки.
Сравнение с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых блоков и их связями между ними. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию «новизна».
Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что перечисленные элементы, используемые в блоках, являются известными, однако их введение в указанной связи с остальными элементами приводит к расширению функциональных возможностей системы.
Это подтверждает соответствие технического решения критерию «существенные отличия».
На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства, а на фиг.2 - расположение антенн кругового вращения P-, S- и X-диапазонов.
Устройство включает:
1, 2, 3 - антенны кругового вращения P, S и X диапазонов; 4 - фазовращатель; 5 - вращающийся переход; 6 - усилитель мощности; 7 - синтезатор частот; 8 - синхронизатор; 9, 10, 11 - системы первичной обработки сигнала в P, S и X диапазонах, соответственно; 12 - систему вторичной обработки сигнала; 13 - автоматизированное рабочее место (АРМ).
Устройство работает следующим образом.
Наиболее простым с технологической точки зрения является вариант размещения антенн кругового вращения трехдиапазонной РЛС по сторонам вращающегося равностороннего треугольника внутри надфюзеляжного обтекателя в виде гриба (фиг.2). Длина каждой антенны может быть ~6 м.
В предлагаемом решении антенны представляют собой активные фазированные решетки (АФАР), преимущества которых по сравнению с параболическими антеннами очевидны. За счет использования достаточно разнесенных частотных диапазонов P, S и X, каждый из которых по сравнению друг с другом обладает определенными преимуществами при работе по воздушным и наземным объектам, повышается общая эффективность АК РЛДН, достигается качественное повышение уровня помехозащищенности, улучшается разрешающая способность и точность оценивания всех необходимых фазовых координат не только за счет использования X-диапазона, но и за счет комплексной обработки сигналов P-, S- и X-диапазонах.
АЗ
V
H
mах
ц
2
Для сравнения, относительные значения основных тактических показателей трехдиапазонной РЛС при одинаковых площадях антенн и средней мощности приведены в таблице 1, в которой δ и δ - разрешающая способность по азимуту и скорости, T - время облучения цели, G - коэффициент направленного действия, Д - максимальная дальность обнаружения цели с ЭПР σ=3 м и уровнем шума R=13 дБ с учетом затухания в атмосфере.
Таблица1
Относительные значения тактических показателей трехдиапазонной РЛС
P
S
X
δ<sub>АЗ</sub>/δ<sub>AЗS</sub>
7
1
0,3
δ<sub>V</sub>/δ<sub>VS</sub>
1
1
1
T<sub>H</sub>/T<sub>HS</sub>
7
1
0,3
G/G<sub>S</sub>
0,2
1
112
Дmax/Д<sub>maxS</sub>
0,7
1
1,04
Сигналы с АФАР (1-3) поступают на фазовращатель 4 и далее через вращающийся переход 5 на системы первичной обработки (СПО) сигналов в указанных диапазонах частот 9-11. После первичной обработки сигналы поступают в систему вторичной обработки 12 и далее в автоматизированное рабочее место (АРМ) 13, где осуществляются соответствующие алгоритмы обнаружения и наведения по совокупности полученных данных. Синхронизация систем первичной и вторичной обработки сигналов осуществляется через синхронизатор 8, тактируемый синтезатором частот 7 (второй выход). Первый выход синтезатора частот 7 поступает на усилитель мощности 6, сигнал с которого передается через вращающийся переход 5 на фазовращатель 4 и далее на активные фазированные решетки P-, S- и X-диапазонов, также синхронизированные по частоте вращения общей платформы, на которой они установлены, через синхронизатор 8 (выход 2).
Рассмотрим основные факторы, позволяющие оценить влияние трехдиапазонной РЛС на системные показатели АК РЛДН при условии, что выполняется поочередная обработка сигналов, поступающих от антенн Р-, S-и X-диапазонов (фиг.1) в единую систему вторичной обработки информации.
И
При поочередном поступлении сигналов P-, S- и X-диапазонов, определяемых принципом построения антенны (см. фиг.2), можно снизить интервалы их поступления до значений T≈3 с даже при механическом вращении антенны без учета возможностей АФАР. Такие интервалы поступления информации обусловливают существенное снижение ошибок экстраполяции и делают возможным использование алгоритмов оптимального оценивания, по сложным гипотезам движения.
Следует подчеркнуть, что существенное снижение интервалов поступления сигналов от одной цели дает возможность значительно улучшить один из важнейших показателей бортовой РЛС АК РЛДН - время завязки новых траекторий.
Кроме того, улучшение разрешающей способности по угловым координатам, обусловленное использованием X диапазона, предопределяет значительное увеличение числа раздельно сопровождаемых целей.
В свою очередь, использование сигналов в трех достаточно разнесенных диапазонах волн дает возможность более достоверно осуществлять группирование целей по тактическим признакам и более точно сопровождать группы целей как единое целое при проявлении эффекта «роя», когда количество целей превышает пропускную способность РЛС.
Повышение живучести АК РЛДН, под которой понимается ее способность функционировать в условиях внешних негативных воздействий различной физической природы и восстанавливать работоспособнорть при повреждениях, определено целым рядом специфических факторов. Использование трех достаточно разнесенных диапазонов волн в РЛС АК РЛДН позволяет:
- увеличить собственную безопасность за счет одновременного контроля и воздушной и наземной обстановки с существенно более высокой достоверностью выявления и оценки угроз, а также за счет существенного снижения размеров мертвых зон и зон доплеровской резекции;
- использовать методы скрытного наведения летательных аппаратов на базе полуактивных режимов совместной работы с наводимыми самолетами с их выводом непосредственно в область применения оружия;
- существенно повысить помехозащищенность АК РЛДН не только за счет использования трех каналов в достаточно разнесенных диапазонах волн, подавить которые одновременно средствами РЭБ практически невозможно, но и за счет целенаправленной манипуляции диапазонами излучения и режимами совместной работы с наземными системами ПВО и наводимыми летательными аппаратами (ЛА) с использованием принципов активной, полуактивной и пассивной радиолокации.
Само использование трех диапазонов позволяет повысить достоверность получаемой информации, использовать более эффективные комплексные алгоритмы обработки сигналов, обеспечивающие увеличение объема извлекаемых сведений, в том числе и за счет оценивания более высоких производных фазовых координат, используемых при распознавании целей и управлении АК РЛДН и наводимыми самолетами.
Таким образом, рассмотренные выше особенности использования трехдиапазонной РЛС дают возможность прийти к однозначному выводу о возможности одновременного улучшения всех системных показателей АК РЛДН: боевой эффективности, живучести и информативности.
Литература,
1. Верба В.С. Авиационные комплексы радиолокационного дозора и наведения. Состояние и тенденции развития. - М.: Радиотехника, 2008. - 431 с.