Трехкоординатная радиолокационная станция средних и больших высот

Трехкоординатная РЛС средних и больших высот содержит антенную машину, включающую в себя фазированную антенную решетку, антенну и устройство госопознавания, антенну вспомогательных каналов, блок усилителей, датчик азимутального кода, блок аналоговой обработки сигналов, токосъемник, устройство управления лучами, волноводный тракт, передатчик, блок синхронизации РЛС, блок управления режимами работы РЛС, блок сопряжения антенной машины с волоконно-оптической линией связи, аппаратную машину, включающую в себя рабочие места операторов, блок передачи информации, блок сопряжения аппаратной машины с волоконно-оптической линией связи и систему автономного энергоснабжения.

Аппаратура антенной машины выдает информацию на аппаратную машину и получает команды управления от последней по волоконно-оптической линии связи. Система автономного энергоснабжения с помощью силовых кабелей подключена к аппаратуре антенной и аппаратной машин.

Отличается тем, что антенная машина дополнительно содержит блок формирования сигналов гетеродинов и передатчика, дополнительный вторичный приемный канал, антенны и блок обработки сигналов спутниковых радионавигационных систем ГЛОНАСС и GPS, генератор отбора мощности и в ней установлены устройство цифровой обработки сигналов, блок объединения информации основных каналов, блок анализа помеховой обстановки, устройство цифровой обработки информации и тренажа, блок функционального контроля.

Введение в антенную машину блока формирователя сигналов гетеродинов и передатчика повышает подавление отражений от местных предметов с 40 до 50 дБ.

Введение дополнительного вторичного приемного канала обеспечивает расширение зоны обзора по углу места с 30 до 45 град. и по высоте с 30 до 40 км и снижение ошибок измерения азимута и угла места с 25 до 15 угловых минут.

Введение в антенную машину антенн и блока обработки сигналов спутниковых радионавигационных систем ГЛОНАСС и GPS для автоматического ориентирования и топопривязки РЛС, генератора отбора мощности для питания электроэнергией устройства развертывания ФАР обеспечивают сокращение времени развертывания-свертывания станции с 40 до 20 минут.

Установка в антенной машине устройства цифровой обработки сигналов, блока объединения информации основных каналов, устройства цифровой обработки информации и тренажа, блока анализа помеховой обстановки, блока функционального контроля повышает надежность работы станции.

Предлагаемая РЛС относится к области радиотехники, в частности, к радиолокации, и может быть использована в качестве источника информации о воздушных объектах в радиолокационных системах различного назначения.

Известны зарубежные трехкоординатные: РЛС средних и больших высот: HADR (США), AR-320-тип 93 (Великобритания), TRS-2230 (Франция), RAT-31SL (Италия) [1].

Однако эти РЛС имеют недостатки:

- сектор обзора по углу места не превышает 30 град;

- верхняя граница зон обнаружения по высоте не превышает 36 км;

- коэффициенты подавления отражений от местных предметов не превышают 45 дБ;

- время свертывания/развертывания станций составляет от 1 до 2 час.

Из известных трехкоординатных РЛС средних и больших высот наиболее близкой по технической сущности, схемному и конструктивному решению является РЛС «Гамма-С1» [2], принятая за прототип.

Однако РЛС «Гамма-С1» имеет недостатки:

- сектор обзора по углу места не превышает 30 град., а верхняя граница зоны обнаружения по высоте - не более 30 км;

- коэффициент подавления отражений от местных предметов не более 40 дБ;

- ошибки измерения азимута и угла места составляют 25 угловых минут;

- время свертывания/развертывания составляет 40 мин.;

- из-за нерационального распределения аппаратуры обработки информации по машинам надежность работы станции не превышает 200 час. наработки на отказ.

Сущность предлагаемой трехкоординатной РЛС средних и больших высот заключается в том, что она содержит антенную и аппаратную машины и систему автономного энергоснабжения.

Антенная машина содержит фазированную антенной решетку (ФАР), включающую в себя диаграммо-образующие схемы строк [3, 4], устройство распределения мощности и фазирования, первичные и вторичные приемные каналы и устройство развертывания ФАР, антенну и устройство госопознавания, антенну вспомогательных каналов для подавления сигналов, принятых по боковым лепесткам ФАР, блок усилителей, датчик азимутального кода, блок аналоговой обработки сигналов, токосъемник, устройство управления лучами, волноводный тракт, передатчик, блок синхронизации РЛС, блок управления режимами РЛС, блок сопряжения с волоконно-оптической линией связи (ВОЛС).

Аппаратная машина содержит рабочие места операторов, блок передачи информации, блок сопряжения с ВОЛС.

При этом одна половина диаграммо-образующих схем строк подключена к первичным приемным каналам, выходы которых подключены к вторичным приемным каналам, а выходы вторичных приемных каналов подключены к блоку аналоговой обработки сигналов. Вход-выход другой половины диаграммо-образующих схем строк подключены к устройству распределения мощности и фазирования, выход которого подключен к первичным приемным каналам, а входы подключены к волноводному тракту и устройству управления лучами. Другой выход устройства управления лучами подключен к первичным приемным каналам, а вход - к выходу блока управления режимами РЛС, вход которого подключен к выходу токосъемника. Другой вход вторичных приемных каналов подключен к выходу блока усилителей, вход которого - к антенне вспомогательных каналов. Вход-выход устройства госопознавания подключен к антенне госопознавания. Входы блока передачи информации подключены к рабочим местам операторов и выходу блока сопряжения с ВОЛС, причем вход рабочих мест операторов подключен к другому выходу блока сопряжения с ВОЛС, а его выход подключен к входу блока сопряжения с ВОЛС, причем выход блока передачи информации подключен к потребителям информации.

Аппаратура антенной машины выдает информацию на аппаратную машину и получает команды управления от последней по ВОЛС.

Система автономного энергоснабжения с помощью силовых кабелей подключена к аппаратуре антенной и аппаратной машин.

Отличается тем, что антенная машина дополнительно содержит блок формирования сигналов гетеродинов и передатчика (ФСГП), дополнительный вторичный приемный канал, обеспечивающий перекрытие более широкого сектора и сокращение времени обзора по углу места, антенны и блок обработки сигналов спутниковых радионавигационных систем ГЛОНАСС и GPS, предназначенных для автоматического ориентирования и топопривязки РЛС, генератор отбора мощности, обеспечивающий электропитанием устройство развертывания ФАР до подключения к аппаратуре РЛС системы автономного энергоснабжения. В ней установлены устройство цифровой обработки сигналов, блок объединения информации основных каналов, устройство цифровой обработки информации и тренажа, блок анализа помеховой обстановки, блок функционального контроля.

Входы блока ФСГП подключены к выходу блока управления режимами РЛС и к выходу блока синхронизации РЛС, а выходы - к входу блока аналоговой обработки сигналов и передатчику. Вход дополнительного вторичного приемного канала подключен к выходу первичных приемных каналов, а выход - к входу блока аналоговой обработки сигналов, выход которого подключен к устройству цифровой обработки сигналов.

Выходы устройства цифровой обработки сигналов подключены к входу устройства цифровой обработки информации и тренажа и к входу блока объединения информации основных каналов, выход которого подключен к входу токосъемника, а вход-выход устройства цифровой обработки сигналов подключен к блоку анализа помеховой обстановки. Другие входы устройства цифровой обработки информации и тренажа подключены соответственно к датчику азимутального кода, устройству госопознавания, блоку обработки сигналов спутниковых радионавигационных систем ГЛОНАСС и GPS, при этом вход-выход устройства цифровой обработки информации и тренажа подключен к блоку функционального контроля, а выход - к токосъемнику.

Вход блока обработки сигналов спутниковых радионавигационных систем ГЛОНАСС и GPS подключен к антеннам, принимающих сигналы этих систем. Генератор отбора мощности в процессе свертывания-развертывания радиолокационной станции подключается к устройству развертывания ФАР.

Введение в антенную машину блока ФСГП повышает подавление отражений от местных предметов с 40 до 50 дБ.

Введение в антенную машину дополнительного вторичного приемного канала обеспечивает расширение зоны обзора по углу места с 30 до 45 град. и по высоте с 30 до 40 км, а также снижение ошибок измерения азимута и угла места с 25 до 15 угловых минут.

Введение в состав антенной машины антенн и блока обработки сигналов спутниковых радионавигационных систем ГЛОНАСС и GPS для автоматического ориентирования и топопривязки РЛС, генератора отбора мощности обеспечивают сокращение времени разверывания-свертывания станции с 40 до 20 минут.

Установка в антенной машине устройства цифровой обработки сигналов, блока объединения информации основных каналов, устройства цифровой обработки информации и тренажа, блока анализа помеховой обстановки, блока функционального контроля повышает надежность РЛС с 200 до 400 час. наработки на отказ.

Сущность предлагаемой РЛС поясняется структурной схемой, приведенной на фиг.1.

Предлагаемая трехкоординатная РЛС средних и больших высот выполнена на двух машинах - антенной машине 1, аппаратной машине 2 и прицепе 3 системы автономного энергоснабжения.

Антенная машина 1 содержит ФАР 4, которая включает в себя диаграммо-образующие схемы строк 5, устройство распределения мощности и фазирования 6, первичные 7 и вторичные 8 приемные каналы, дополнительный вторичный приемный канал 9. устройство 10 развертывания ФАР, антенну госопознавания 11, устройство госопознавания 12, антенну вспомогательных каналов 13, блок усилителей 14, датчик азимутального кода 15, блок аналоговой обработки сигналов 16, устройство цифровой обработки сигналов 17, блок объединения информации основных каналов 18, устройство цифровой обработки информации и тренажа 19, токосъемник 20, устройство управления лучами 21, волноводный тракт 22, передатчик 23, ФСГП 24, блок синхронизации РЛС 25, блок анализа помеховой обстановки 26, блок функционального контроля 27, блок управления режимами РЛС 28, антенны 29 и блок обработки сигналов 30 спутниковых радионавигационных систем ГЛОНАСС и GPS, генератор отбора мощности 31, блок сопряжения 32 с ВОЛС.

Аппаратная машина 2 содержит рабочие места операторов 33, блок передачи информации 34, блок сопряжения 35 с ВОЛС.

Предлагаемая РЛС работает следующим образом.

Зондирующие линейно-частотно-модулированные сигналы с различной длительностью и частотой повторения вырабатываются в формирователе сигналов гетеродинов и передатчика 24 и с его выхода поступают в передатчик 23. После усиления мощные зондирующие сигналы по волноводному тракту 22 подаются в устройство распределения мощности и фазирования 6, а с его выхода - на диаграммо-образующие схемы строк 5 ФАР 4, работающие как на излучение, так и на прием. Управление лучами диаграмм направленности ФАР на передачу и прием осуществляется с помощью сигналов от устройства управления лучами 21 по командам, поступающим от блока управления режимами РЛС 28.

Отраженные сигналы принимаются диаграммо-образующими схемами строк 5 ФАР 4. Принятые сигналы поступают в первичные приемные каналы 7 с одной половины строк непосредственно, а с другой - через устройство распределения мощности и фазирования 6. В первичных приемных каналах 7 осуществляется защита входных устройств от мощных сигналов соседних РЛС и сигналов собственного передатчика, усиление, полосовая фильтрация.

С выходов первичных приемных каналов 7 принятые сигналы поступают во вторичные приемные каналы 8 и 9, в которых осуществляется регулировка динамического диапазона, усиление и двукратное преобразование СВЧ-сигналов на промежуточную частоту. На входы этих каналов через блок усилителей 14 поступают также сигналы, принятые антенной вспомогательных каналов 13, предназначенной для подавления сигналов, принятых по боковым лепесткам антенны. С выходов вторичных приемных каналов 8 и 9 сигналы поступают в блок аналоговой обработки 16, куда также подаются гетеродинные сигналы с ФСГП 24.

В блоке аналоговой обработки 16 осуществляется шумовая автоматическая регулировка усиления и аналого-цифровое преобразование напряжения промежуточной частоты в цифровой код. После усиления и оцифровки в блоке аналоговой обработки 16 принятые сигналы поступают в устройство цифровой обработки сигналов 17. Устройство цифровой обработки сигналов 17 обменивается информацией с блоком анализа помеховой обстановки 26. С одного из выходов устройства цифровой обработки сигналов 17 сигналы поступают в блок объединения информации основных каналов 18, затем через токосъемник 20, ВОЛС 32 и 35 - на рабочие места операторов 33. С выхода устройства цифровой обработки сигналов 17 сигналы подаются на один из входов устройства цифровой обработки информации и тренажа 19. В этом устройстве осуществляется первичная и вторичная обработка информации, формирование команд управления режимами обзора и средствами помехозащиты, формирование информации для потребителей, обработка результатов функционально-диагностического контроля аппаратуры РЛС, а также осуществляется имитация воздушно-помеховой обстановки для тренировки операторов.

На вход устройства цифровой обработки информации и тренажа 19 поступает информация с выхода блока обработки сигналов 30 спутниковых радионавигационных систем ГЛОНАСС и GPS. Цифровая сигнальная и координатная информация с выхода устройства цифровой обработки информации и тренажа 19 поступает через токосъемник 20, ВОЛС 32-35 на рабочие места операторов 33. С выхода рабочих мест операторов информация передается в блок передачи информации 34. С его выходов информация по линиям связи поступает потребителям. От операторов с рабочих мест поступают команды управления режимами работы станции, которые передаются через ВОЛС 35-32, токосъемник 20 на блок управления режимами 28.

Электропитание на аппаратуру антенной 1 и аппаратной 2 машин и подается от системы автономного энергоснабжения 3 по силовым кабелям. Для питания устройства 10 автоматического развертывания фазированной антенной решетки до подключения к аппаратуре основной системы энергоснабжения используется генератор отбора мощности 31.

Предлагаемая мобильная трехкоординатная РЛС средних и больших высот прошла испытания и принята к серийному производству.

Источники информации, использованные при оформлении заявки

1 Перунов Ю.М., Мацукевич В.В., Васильев А.А. Зарубежные радиоэлектронные средства. / Под ред. Ю.М.Перунова. Кн.1. Радиолокационные системы. - М.: Радиотехника, 2010.

2 Патент 49285.

3 В.В.Демидов, А.Д.Егоров, М.В.Инденбом. Антенны, вып.9 (55), 2001, стр.3-8, «Печатно-полосковые вибраторные фазированные решетки L и S диапазонов».

4 История отечественной радиолокации. - М: «Издательский дом Столичная энциклопедия», 2011, стр.54-55.

5 Радиолокационные системы аэропортов. Л.Т.Переверзенцев, А.В.Зеленков, В.М.Огарков. - М: «Транспорт», 1981, стр.103.

6 Электрооборудование и автоматика бронетанковой техники. Под. ред. В.А.Белоновского, Воениздат, ч.1, 1972

Трехкоординатная радиолокационная станция средних и больших высот, содержащая антенную машину, включающую в себя фазированную антенную решетку, содержащую диаграммо-образующие схемы строк, устройство распределения мощности и фазирования, первичные и вторичные приемные каналы и устройство развертывания фазированной антенной решетки, антенну госопознавания, устройство госопознавания, антенну вспомогательных каналов, блок усилителей, датчик азимутального кода, блок аналоговой обработки сигналов, токосъемник, устройство управления лучами, волноводный тракт, передатчик, блок синхронизации РЛС, блок управления режимами РЛС, блок сопряжения с волоконно-оптической линией связи, аппаратную машину, включающую в себя рабочие места операторов, блок передачи информации, блок сопряжения с волоконно-оптической линией связи, систему автономного энергоснабжения, при этом одна половина диаграммо-образующих схем строк подключена к первичным приемным каналам, выходы которых подключены к вторичным приемным каналам, а выходы вторичных приемных каналов подключены к блоку аналоговой обработки сигналов, причем вход-выход другой половины диаграммо-образующих схем строк подключены к устройству распределения мощности и фазирования, выход которого подключен к первичным приемным каналам, а входы подключены к волноводному тракту и устройству управления лучами, другой выход которого подключен к первичным приемным каналам, а вход - к выходу блока управления режимами РЛС, вход которого подключен к выходу токосъемника, при этом другой вход вторичных приемных каналов подключен к выходу блока усилителей, вход которого - к антенне вспомогательных каналов, причем вход-выход устройства госопознавания подключен к антенне госопознавания, при этом входы блока передачи информации - к рабочим местам операторов и выходу блока сопряжения с волоконно-оптической линией связи, причем вход рабочих мест операторов подключен к другому выходу блока сопряжения с волоконно-оптической линией связи, а его выход - ко входу блока сопряжения с волоконно-оптической линией связи, причем выход блока передачи информации подключен к потребителям информации, отличающаяся тем, что антенная машина дополнительно содержит блок формирования сигналов гетеродинов и передатчика, вторичный приемный канал, антенны и блок обработки сигналов спутниковых радионавигационных систем ГЛОНАСС и GPS, генератор отбора мощности, в ней установлены устройство цифровой обработки сигналов, блок объединения информации основных каналов, устройство цифровой обработки информации и тренажа, блок анализа помеховой обстановки, блок функционального контроля, при этом входы блока формирователя сигналов гетеродинов и передатчика подключены к блоку управления режимами РЛС и к блоку синхронизации РЛС, а выходы - к блоку аналоговой обработки сигналов и передатчику, причем вход дополнительного вторичного приемного канала подключен к выходам первичных приемных каналов, а выход - к входу блока аналоговой обработки сигналов, выход которого подключен к устройству цифровой обработки сигналов, причем выходы устройства цифровой обработки сигналов подключены к устройству цифровой обработки информации и тренажа и к блоку объединения информации основных каналов, выход которого подключен к токосъемнику, при этом вход-выход устройства цифровой обработки сигналов подключен к блоку анализа помеховой обстановки, а другие входы устройства цифровой обработки информации и тренажа подключены соответственно к устройству госопознавания, датчику азимутального кода, блоку обработки сигналов спутниковых радионавигационных систем ГЛОНАСС и GPS, вход которого подключен к антеннам, принимающим сигналы этих систем, причем вход-выход устройства цифровой обработки информации и тренажа подключен к блоку функционального контроля, а его выход - к токосъемнику, причем вход-выход токосъемника подключены к блоку сопряжения с волоконно-оптической линией связи антенной машины, вход-выход которого подключены к входу-выходу блока сопряжения с волоконно-оптической линией связи аппаратной машины, при этом генератор отбора мощности подключен к устройству развертывания фазированной антенной решетки.