Вертолетная радиолокационная станция
Полезная модель относится к области радиолокации и может быть использована на вертолетах. Технический результат заявляемого технического решения заключается в снижении влияния вибраций антенны радиолокационной станции (РЛС) на качество формируемого радиолокационного изображения при обзоре пространства. Результат достигается тем, что вертолетная радиолокационная станция содержит зеркальную антенну с облучателем, вход-выход которого соединен с входом-выходом антенного плеча циркулятора, выход которого соединен с первым входом приемника, а его вход соединен с выходом передатчика, вход которого соединен с первым выходом синхронизатора. Второй выход синхронизатора соединен со вторым входом приемника. Выход приемника соединен через аналого-цифровой преобразователь с входом процессора обработки сигналов, первый и второй выходы которого соединены, соответственно, с входом индикатора и с входом процессора данных. Выходы процессора данных соединены, соответственно, со вторым входом процессора обработки сигналов, входом синхронизатора и входом комплекса бортового радиоэлектронного оборудования. При этом вертолетная РЛС содержит блок управления лучом, измеритель амплитуды вибраций антенны, генератор шумоподобного сигнала блок управления амплитудой колебаний генератора шумоподобного сигнала. Причем второй управляющий вход блока управления лучом соединен с выходом генератора шумоподобного сигнала, вход которого соединен с выходом блока управления амплитудой колебаний генератора шумоподобного сигнала, вход которого соединен с выходом измерителя амплитуды вибраций антенны, вход которого соединен с выходом антенны, причем один из входов блока управления лучом соединен с выходом комплекса бортового радиоэлектронного оборудования вертолета.
Полезная модель относится к области радиолокации и может быть использована на вертолетах.
Из уровня техники известны радиолокационные станции (РЛС) обзора земной и водной поверхности, осуществляющие обзор при секторном или круговом движении луча в азимутальной или угломестной плоскостях.
Известные импульсные РЛС кругового или секторного обзора позволяют обнаруживать цели и определять их дальность и азимут в пределах зоны обзора, ограниченной максимальной дальностью и шириной ДНА в угломестной плоскости. По азимуту антенна вращается с постоянной скоростью. Принимаемые отраженные сигналы воспроизводятся на экране индикатора, развертка которого осуществляется синхронно с вращением антенны. Согласованная работа всех элементов РЛС обеспечивается синхронизатором, сигналы которого используются для формирования импульсов запуска передатчика и развертки дальности. Принятые антенной отраженные от цели сигналы, пройдя через циркулятор, усиливаются и детектируются в приемнике, после чего обрабатываются и отображаются на индикаторе.
Недостатком таких РЛС является искажение радиолокационного изображения при вибрации антенны, что связано с движением луча не по прямой линии при сканировании строки, в результате часть зоны обзора не облучается зондирующими импульсами и не отображается на индикаторе РЛС.
Известна, например, вертолетная радиолокационная станция (Патент RU 
2173864, опубликовано 20.09.2001 г., МПК: G01S 13/90), содержащая последовательно включенные синхронизатор и генератор строб-импульсов, переключатель сектора обзора, индикатор и четыре канала, каждый из которых состоит из последовательно подключенных к выходу синхронизатора передатчика, антенного переключателя, вход-выход которого соединен с приемно-передающей антенной, а управляющий вход подключен к выходу переключателя сектора обзора, приемника, управляющий вход которого соединен с выходом генератора строб-импульсов, блока обработки, синхронизирующий вход которого соединен с выходом синхронизатора, и индикатора, синхронизирующий вход которого соединен с выходом синхронизатора. Вертолетная радиолокационная станция также включает пятую и шестую приемные антенны, два ключа, пятый приемник и блок регистрации. При этом к выходу пятой (шестой) приемной антенны последовательно подключены первый (второй) ключ, управляющий вход которого соединен с выходом переключателя сектора обзора, пятый приемник, третий и четвертый входы которого соединены с выходом первого и третьего антенных переключателей соответственно, и блок регистрации. Пятая приемная антенна размещена над втулкой винта вертолета на его верхней части фюзеляжа, а шестая приемная антенна размещена на нижней части фюзеляжа вертолета.
Недостатком данной вертолетной РЛС является искажение радиолокационного изображения при вибрации антенны.
Известна радиолокационная станция для вертолета (Патент RU 2206903, опубликовано 20.06.2003 г., МПК: G01S 13/00), состоящая из антенны, передающего устройства, циркулятора, приемного устройства, синхронизатора и индикатора. При этом вход-выход антенны через циркулятор соединен с первым входом приемного устройства, а выход передающего устройства через циркулятор соединен с входом-выходом антенны. Первый выход синхронизатора соединен с первым входом передающего устройства. Второй выход синхронизатора соединен со вторым входом передающего устройства. При этом антенна выполнена по структуре антенной решетки в L-диапазоне излучения волн из пленочного фольгированного диэлектрика с излучателем, в виде печатных вибраторов и размещена в лопасти вертолета в области максимального размера ее длины. РЛС также содержит цифровой процессор сигналов, цифровой процессор данных, задающий генератор и датчик угла. При этом третий выход синхронизатора соединен со вторым входом приемного устройства. Четвертый выход синхронизатора соединен с третьим входом приемного устройства. Пятый выход синхронизатора соединен с четвертым входом приемного устройства. Шестой выход синхронизатора соединен со вторым входом цифрового процессора сигналов. Седьмой выход синхронизатора соединен с первым входом цифрового процессора данных, второй вход которого соединен с выходом датчика угла. Выход цифрового процессора данных соединен с третьим входом цифрового процессора сигналов, первый вход которого соединен с выходом приемного устройства, а выход цифрового процессора сигналов соединен с входом индикатора.
Недостатком такой системы является влияние вибраций антенны РЛС, расположенной на лопастях несущего винта вертолета, на формирование радиолокационного изображения при обзоре пространства.
Наиболее близкой к заявляемой радиолокационной станции для вертолета является вертолетная импульсно-доплеровская радиолокационная система (Патент RU 2191401, опубликовано 20.10.2002 г., МПК: G01S 13/06), которая выбрана в качестве прототипа. Радиолокационная система содержит первую антенну, соединенную с антенным плечом первого циркулятора, выход которого связан с первым входом первого приемника. Вход первого циркулятора соединен с выходом первого передатчика, вход которого подключен к первому выходу синхронизатора. Второй выход синхронизатора соединен со вторым входом первого приемника, выход которого соединен через последовательно соединенные синхронный детектор и аналого-цифровой преобразователь с процессором обработки сигналов. Первый и второй выходы процессора обработки сигналов соединены, соответственно, с индикатором и с входом процессора данных, первый, второй и третий выходы которого соединены, соответственно, со вторым входом процессора обработки сигналов, входом синхронизатора и с комплексом бортового радиоэлектронного оборудования вертолета. Третий выход синхронизатора соединен со вторым входом синхронного детектора. РЛС содержит вторую антенну, вращение которой производят в круговой зоне по азимуту валом несущего винта вертолета. Вторая антенна соединена с антенным плечом второго циркулятора, вход которого подключен к выходу второго передатчика, вход которого подсоединен к четвертому выходу синхронизатора. РЛС содержит коммутатор сигналов, первый вход которого подключен к выходу первого приемника, второй вход подключен к четвертому выходу процессора данных, а выход подключен к входу синхронного детектора. В состав РЛС входит также второй приемник, вход которого подключен к выходу второго циркулятора, а выход подключен к третьему входу коммутатора сигналов. Пятый выход синхронизатора соединен со вторым входом второго приемника.
Существенным недостатком такой радиолокационной станции является влияние вибраций антенны, особенно с учетом ее надвтулочного расположения на вертолете, на формирование радиолокационного изображения при обзоре пространства.
Технический результат заявляемого технического решения заключается в снижении влияния вибраций антенны радиолокационной станции (РЛС) на качество формируемого радиолокационного изображения при обзоре пространства.
Технический результат достигается тем, что вертолетная радиолокационная станция содержит зеркальную антенну с облучателем, вход-выход которого соединен с входом-выходом антенного плеча циркулятора, выход которого соединен с первым входом приемника, а его вход соединен с выходом передатчика, вход которого соединен с первым выходом синхронизатора. Второй выход синхронизатора соединен со вторым входом приемника. Выход приемника соединен через аналого-цифровой преобразователь с входом процессора обработки сигналов, первый и второй выходы которого соединены, соответственно, с входом индикатора и с входом процессора данных. Выходы процессора данных соединены, соответственно, со вторым входом процессора обработки сигналов, входом синхронизатора и входом комплекса бортового радиоэлектронного оборудования. При этом вертолетная РЛС отличается от прототипа тем, что в нее введены блок управления лучом, измеритель амплитуды вибраций антенны, генератор шумоподобного сигнала блок управления амплитудой колебаний генератора шумоподобного сигнала,. Причем второй управляющий вход блока управления лучом соединен с выходом генератора шумоподобного сигнала, вход которого соединен с выходом блока управления амплитудой колебаний генератора шумоподобного сигнала, вход которого соединен с выходом измерителя амплитуды вибраций антенны, вход которого соединен с выходом антенны, причем один из входов блока управления лучом соединен с выходом комплекса бортового радиоэлектронного оборудования вертолета.
Сущность изобретения поясняется рисунками Фиг.1-Фиг.3.
На Фиг.1 представлена блок-схема предлагаемой вертолетной РЛС.
На Фиг.2 показан вариант радиолокационного контакта с исследуемой поверхностью при вибрации антенны с амплитудой вибраций, равной ширине диаграммы направленности антенны.
На Фиг.3 показано движение луча по поверхности земли при вибрации антенны РЛС при использовании высокочастотного качания луча.
Предлагаемая вертолетная РЛС (Фиг.1) содержит зеркальную антенну (А) 1 с облучателем (О) 2, соединенным с блоком управления лучом (БУЛ) 3, вход-выход которого соединен с входом-выходом антенного плеча циркулятора (Ц) 4, выход которого соединен с входом приемника (ПРМ) 5. Вход циркулятора 4 соединен с выходом передатчика (ПРД) 6, вход которого соединен с первым выходом синхронизатора (С) 7, по которому в передатчик 6 подаются сигналы запуска. Второй выход синхронизатора 7, по которому передается гетеродинное напряжение, соединен со вторым входом приемника 5. Выход приемника 5 соединен с входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 8, выход которого соединен с первым входом процессора обработки сигналов (ПОС) 9. Первый и второй выходы процессора обработки сигналов 9 соединены, соответственно, с входом индикатора (И) 11 и с входом процессора данных (ПД) 10. По первому выходу процессора данных 10, соединенному со вторым входом процессора обработки сигналов 9, передаются сигналы управления процессором обработки сигналов 9. По второму выходу процессора обработки сигналов 10, соединенному с комплексом бортового радиоэлектронного оборудования вертолета, передаются данные о координатах и скорости цели.
Вертолетная РЛС содержит также измеритель амплитуды вибраций антенны (ИАВ) 12, вход которого соединен с антенной 1, а его выход соединен с входом блока управления амплитудой колебаний (УАК) 13, выход которого соединен с входом генератора шумоподобного сигнала (ГШС) 14, выход которого соединен со вторым управляющим входом блока управления лучом 3.
Антенна размещается на подвесе под радиопрозрачным обтекателем и устанавливается на втулке несущего винта вертолета. Там же размещается приемник и передатчик РЛС.
Предлагаемая вертолетная радиолокационная станция работает следующим образом.
Синхронизатор 7 обеспечивает согласованную работу составных частей вертолетной радиолокационной станции. Он содержит задающий генератор и устройства формирования высокостабильных колебаний для запуска передатчика 6, а также опорных колебаний приемника 5. С выхода передатчика 6 высокочастотные импульсы через циркулятор 4, блок управления лучом 3 и облучатель 2 подаются на зеркало антенны 1 и излучаются через нее. Облучатель 2 и зеркало антенны 1 обеспечивают формирование луча.
Момент излучения зондирующего импульса при каждом положении антенны 1 определяет начало шкалы отсчета дальности.
Отраженные от цели сигналы принимаются антенной 1 и через циркулятор 4 подаются на вход приемника 5, усиливаются, преобразуются на промежуточную частоту и поступают в аналого-цифровой преобразователь 8. С выхода аналого-цифрового преобразователя 8 сигналы в цифровом виде поступают на процессор обработки сигналов 9, где производится цифровая обработка и подготовка к виду, удобному для отображения на индикаторе 11. С другого выхода процессора обработки сигналов 9 цифровые данные о параметрах цели, полученные в каждом обзоре, передаются на процессор данных 10 для слежения за трассами их движения по нескольким периодам обзора. Процессор данных 10 управляет работой синхронизатора 7 и процессора обработки сигналов 9 в различных режимах работы РЛС, передает в процессор обработки сигналов 9 информацию об угломестном положении луча РЛС, соответствующем частоте зондирующего сигнала. Процессор данных 10 обеспечивает также информационные связи РЛС с комплексом (К) бортового радиоэлектронного оборудования вертолета.
На Фиг.2 показан вариант радиолокационного контакта с исследуемой поверхностью при вибрации антенны с амплитудой вибраций, равной ширине диаграммы направленности антенны.
Движение луча по облучаемой поверхности при включении устройства принудительного качания диаграммы направленности приведено на Фиг.3.
Таким образом, в данной вертолетной радиолокационной станции при появлении вибраций антенны с углом отклонения, соизмеримым или превышающим ширину диаграммы направленности антенны в плоскости вибрации, включается устройство принудительного качания диаграммы направленности антенны в плоскости вибраций со случайной частотой отклонения, которая в два или более раз выше максимальной частоты вибрации антенны. При этом все участки сектора обзора облучаются зондирующей энергией радиолокационной станции, а отраженный от них сигнал принимается и обрабатывается для формирования радиолокационного изображения.
Вертолетная радиолокационная станция, содержащая зеркальную антенну с облучателем, циркулятор, выход которого соединен с первым входом приемника, а его вход соединен с выходом передатчика, вход которого соединен с первым выходом синхронизатора, второй выход синхронизатора соединен со вторым входом приемника, выход приемника соединен через аналого-цифровой преобразователь с входом процессора обработки сигналов, предназначенного для обработки данных о параметрах цели, полученных в каждом обзоре, и подготовке к отображению на индикаторе, при этом первый и второй выходы процессора обработки сигналов соединены соответственно с входом индикатора и с входом процессора данных, предназначенного для слежения за трассами движения целей по нескольким периодам обзора, управления работой синхронизатора и процессора обработки сигналов, при этом выходы процессора данных соединены соответственно со вторым входом процессора обработки сигналов, входом синхронизатора и входом комплекса бортового радиоэлектронного оборудования, отличающаяся тем, что в нее введены блок управления лучом, измеритель амплитуды вибраций антенны, генератор шумоподобного сигнала, блок управления амплитудой колебаний генератора шумоподобного сигнала, при этом облучатель зеркальной антенны соединен с блоком управления лучом, вход-выход которого соединен с входом-выходом антенного плеча циркулятора, управляющий вход блока управления лучом соединен с выходом генератора шумоподобного сигнала, вход которого соединен с выходом блока управления амплитудой колебаний генератора шумоподобного сигнала, вход которого соединен с выходом измерителя амплитуды вибраций антенны, вход которого соединен с выходом антенны, причем один из входов блока управления лучом соединен с выходом комплекса бортового радиоэлектронного оборудования вертолета.
