Пассивная радиолокационная станция

Полезная модель относится к радиопеленгации и пассивной радиолокации и может быть использована при построении устройств обнаружения, пеленгования, опознавания и сопровождения, например, воздушных целей по сигналам их радиотехнических систем, а также в режиме радиомолчания. Задачей полезной модели является обеспечение возможности слежения за воздушными целями, когда они в режиме радиомолчания преодолевают систему противовоздушной обороны. Пассивная радиолокационная станция, содержащая первую пеленгационную антенну и приемник, работающие в диапазоне частот (0,2...18) ГГц, вторую пеленгационную антенну и радиометр, работающие в ММ-диапазоне, электрический следящий привод, с помощью которого для антенной системы обеспечивается круговой, секторный поиск или сопровождение цели, низкочастотное и высокочастотное вращающиеся сочленения, устройство управления, устройство обработки сигналов. Совмещение в одной системе распознающего радиопеленгатора и радиотеплового локатора улучшает тактико-технические характеристики устройства. ИЛ.

Полезная модель относится к радиопеленгации и пассивной радиолокации и может быть использована при построении устройств обнаружения, пеленгования, опознавания и сопровождения, например, воздушных целей по сигналам их радиотехнических систем, а также в режиме радиомолчания.

Известна пассивная радиолокационная станция (РЛС) [Л1], содержащая направленные антенны, привод, приемное устройство, оконечное устройство, вращающийся переход низкой частоты, например контактный, вход которого подключен к выходу приемного устройства, расположенного вместе с антенной во вращающейся части, а выход подключен к оконечному устройству.

Недостаток устройства в том, что в оконечное устройство обработки сигналов передаются только продетектированные сигналы, то есть высокочастотная информация не анализируется.

Известна наиболее близкая к предлагаемой станция радиотехнической разведки [Л2], содержащая антенну с приводом вращения и азимутальным датчиком, приемник, низкочастотное вращающееся контактное устройство, высокочастотный вращающийся переход, устройство обработки сигналов, устройство управления, оконечное устройство, причем выход антенны соединен с первым входом приемника, второй вход которого через низкочастотное вращающееся контактное устройство соединен с первым выходом устройства управления, второй выход которого соединен со входом привода вращения, выход приемника через высокочастотный вращающийся переход соединен с первым входом устройства обработки сигналов, второй вход которого соединен с выходом азимутального датчика, а выход соединен с входом оконечного устройства.

Известная станция радиотехнической разведки обнаруживает, пеленгует и сопровождает воздушные цели, которые излучают в эфир СВЧ радио или радиолокационные сигналы.

На боевых самолетах для преодоления ПВО передатчики радиотехнических средств могут выключаться. Осуществлять контроль над воздушными целями, обнаруженными и опознанными с помощью радиопеленгатора по

характеристикам СВЧ излучения бортовых радиотехнических систем, когда эти цели сохраняют режим радиомолчания, известной станцией невозможно.

Для обнаружения воздушных целей в режиме радиомолчания применяют радиотепловой канал. Работа радиотеплового канала заключается в том, что принятый на фоне радиотеплового излучения дневного или ночного неба шумоподобный радиотепловой сигнал сравнивают с шумовым фоном, т.е. радиотепловым излучением того участка неба, в котором заведомо нет излучающих объектов.

Для пассивных радиотепловых локаторов (РТЛ), работающих в режиме обнаружения, характеристики фона неизвестны, так как неизвестны те участки неба, где нет воздушных целей.

Это обстоятельство вынуждает применять сложные адаптивные антенны, с помощью которых реализуется громоздкий алгоритм формирования компенсационного канала (т.е. канала, в котором подавляется полезный сигнал) [Л3, рис.3.2].

Кроме того чувствительность РТЛ пропорциональна коэффициенту усиления антенны и эффективной длительности принимаемого радиотеплового сигнала. Например, если длительность сигнала увеличивается в n раз, то дальность обнаружения РТЛ увеличивается в раз [Л4, стр.171]. То есть антенна РТЛ должна быть остронаправленной, а скорость обзора пространства небольшой.

Например, для обзора сектора пространства с телесным углом сект = 0,1 на дальности R=20 км современным РТЛ с однолучевой антенной требуется время tобз = 5 с [Л5, стр.404].

Для нужд ПВО - это много.

В качестве альтернативы однолучевому РТЛ рассматриваются многолучевые антенны с матричным приемником. Формируется сетка неподвижных радиометрических лучей, которые пересекаются движущейся целью [Л5, стр.404]. Направление на цель определяется направлением того луча, в котором мощность сигнала, превышает мощность радиотеплового фона, принимаемого остальными лучами.

Для мобильных РЛС - это сложно.

Задачей полезной модели является обеспечение возможности слежения за воздушными целями, когда они в режиме радиомолчания преодолевают систему противовоздушной обороны.

Для достижения этого технического результата в пассивную радиолокационную станцию, содержащую первую пеленгационную антенну с приводом вращения и азимутальным датчиком, приемник, низкочастотное вращающееся контактное устройство, высокочастотный вращающийся переход, устройство обработки сигналов, устройство управления, оконечное устройство, при этом выход первой антенны соединен с первым входом приемника, второй вход которого через первый вход низкочастотного вращающегося контактного устройства соединен с первым выходом устройства управления, а выход через высокочастотный вращающийся переход соединен с первым входом устройства обработки сигналов, второй вход которого соединен с выходом азимутального датчика, а выход соединен с первым входом оконечного устройства, второй выход устройства управления соединен со входом привода вращения, введены вторая пеленгационная антенна и радиометр, выход которого соединен через второй вход низкочастотного вращающегося контактного устройства со вторым входом оконечного устройства, вход соединен с выходом второй пеленгационной антенны.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства.

Пассивная РЛС содержит первую 1 и вторую 2 пеленгационные антенны с приводом вращения 3 и азимутальным датчиком 4, приемник 5, радиометр 6, низкочастотное вращающееся контактное устройство (ВКУ) 7, устройство управления 8, высокочастотный вращающийся переход (ВП) 9, устройство обработки сигналов 10, оконечное устройство 11.

Выход первой 1 антенны соединен с первым входом приемника 5, второй вход которого через первый вход ВКУ 7 соединен с первым выходом устройства управления 8, а выход через (ВП) 9 соединен с первым входом устройства обработки сигналов 10, второй вход которого соединен с выходом азимутального датчика 4, а выход соединен с первым входом оконечного устройства 11, второй выход устройства управления соединен со входом привода вращения. Выход радиометра 6 соединен через второй вход ВКУ 7 со вторым входом оконечного устройства 11, а вход соединен с выходом второй пеленгационной антенны 2.

Антенны 1, 2, радиометр 6, приемник 5 расположены на вращающейся части привода вращения 2.

Пассивная РЛС состоит из двух радиоканалов.

Первый канал - распознающий радиопеленгатор, включающий первую антенну 1, приемник 5, ВКУ 7, ВП 9, устройство управления 8, устройство обработки сигналов 10, оконечное устройство 11. Радиопеленгатор предназначен для обнаружения, пеленгования и распознавания радио и радиолокационных СВЧ сигналов, которые излучают работающие радиотехнические системы, расположенные на воздушных судах.

Второй канал - радиотепловой. Он содержит вторую антенну 2 и радиометр (приемник шумовых радиоизлучений) 6. Радиотепловой канал предназначен для обнаружения шумоподобных радиотепловых сигналов, которые излучают мощные газотурбинные двигатели и нагретые, в результате трения о воздух, корпуса воздушных судов, на фоне шумоподобного радиотеплового излучения дневного или ночного неба.

Устройство работает следующим образом.

Вначале включается режим кругового обзора. СВЧ сигналы принимаются первой антенной 1, усиливаются в приемнике 5, а также подвергаются в нем гетеродинированию. С выхода приемника 5 высокочастотные сигналы промежуточной частоты через высокочастотный вращающийся переход 9 по гибким коаксиальным кабелям передаются в устройство обработки сигналов 10. Здесь определяются азимутальные направления, с которых были приняты СВЧ сигналы, а также измеряются их параметры: несущая частота, длительность импульсов, период повторения, вид внутриимпульсной модуляции и другие.

Измеренные параметры сравниваются с хранящимися в каталоге устройства обработки сигналов 10, при этом распознаются типы работающих радиотехнических систем.

Если воздушные цели идентифицированы как опасные, то РЛС может перейти в режим секторного поиска.

Дальнейшие события определяются тактикой атакующих штурмовиков.

Весьма вероятно, что на какое-то время для преодоления ПВО на боевых самолетах выключат передатчики радиотехнических устройств.

Применение радиотеплового канала пассивной РЛС дает возможность предотвратить преждевременное включение «высокого» на передатчиках активных РЛС ПВО.

В предложенной пассивной РЛС применен способ «двух рупоров» [Л4, стр.177]. В фокусе зеркальной остронаправленной антенны 2 установлены два идентичных рупора. При относительно небольшом расстоянии между этими рупорами обеспечивается значительный угловой разнос лучей, что позволяет сравнивать сигналы, от двух дискретных участков неба.

Благодаря сравнительно близко расположенным идентичным лучам в отсутствие источника радиотеплового излучения, два сигнала оказываются хорошо сбалансированными. На работу системы почти не оказывает влияния движение антенны, а также облачность и атмосферные изменения.

В радиометре 6 принятый в первом луче радиотепловой сигнал сравнивается с сигналом, который принимается во втором луче, направленном «в небо», (см. например, блок-схему [Л4, стр.5.26]).

Опасные атакующие воздушные цели сопровождаются в секторном режиме радиопеленгатором. При этом направление, в котором прекращается прием радиосигналов, определяется мгновенно. В этом направлении продолжается поиск в секторном режиме уже антенной 2 радиотеплового локатора. Если один из лучей антенны РТЛ 2 направлен на цель (источник радиотеплового излучения), то другой в этот момент направлен в тот участок неба, в котором имеет место только фоновый радиотепловой сигнал, так как излучающий объект (штурмовик) или группа объектов (звено бомбардировщиков) локализованы в пространстве и представляют собой точечную цель.

Направление, в котором мощность радиотеплового сигнала в первом луче превышает мощность фонового радиотеплового сигнала во втором луче, является направлением на цель.

Радиотепловой канал пассивной РЛС работает в ММ-диапазоне на волне 3,3 или 8,6 мм. На этих волнах достигается максимальный радиотепловой контраст излучающего объекта, а также минимальное влияние облаков и атмосферных изменений на радиотепловой контраст [Л5, стр.445, табл.12, 13].

СВЧ радиопеленгатор пассивной РЛС работает в диапазоне (0,2...18) ГГц (рабочий диапазон, занятый радиотехническими системами воздушных судов).

Частотный диапазон (0,2...18) ГГц разбит на 36 частотных поддиапазонов с полосой 500 МГц каждый. Режим работы приемника 5 в каждый момент времени

определяется кодом номера частотного поддиапазона. Двоичный параллельный код, поступающий из устройства управления 8 через ВКУ 7 на второй вход приемника 5, определяет номер частотного поддиапазона, сигналы которого в данный момент времени обрабатываются в приемнике 5.

Также через ВКУ 7 с выхода радиометра 6 видеосигналы поступают в оконечное устройство 11.

В устройстве управления 8, кроме кодов номера поддиапазона, формируются также команды, задающие режим работы привода вращения 3: круговой поиск, секторный поиск, сопровождение выбранной цели.

Эти режимы успешно реализуются, например, в следящем приводе с асинхронным электрическим двигателем, электромагнитными порошковыми муфтами и соответствующими электронными узлами формирования сигнала ошибки [Л6, стр.32, 196].

В устройство обработки сигналов 10, кроме напряжений промежуточных частот, поступает код азимута антенны с выхода азимутального датчика 4. Здесь определяются пеленги принятых сигналов, а также измеряются их параметры.

В оконечном устройстве 9 регистрируется полученная информация.

Таким образом, совмещение в одной системе распознающего радиопеленгатора и радиотеплового локатора позволяет осуществлять слежение над обнаруженными воздушными целями и в тот период, когда они сохраняют режим радиомолчания.

В этом технический результат, который достигается заявленным устройством.

Литература

1. Центральный научно-исследовательский институт "Румб". Изобретения по тематике отрасли. Серия IV: Радиолокационная техника. Выпуск 6, 1984 г., стр.3. G01S 3/02, заявка 2269021, арх. № - П21953 с.

2. Патент РФ №54211 на полезную модель «Станция радиотехнической разведки».

3. Караваев В.В., Сазонов В.В. "Статистическая теория пассивной локации" - М.: Радио и связь, 1987.

4. Николаев А.Г., Перцов С.В. "Радиотеплолокация (пассивная радиолокация). Под редакцией проф. А.А.Красовского. - М.: Советское радио, 1964.

5. Вопросы перспективной радиолокации. Коллективная монография (Под ред. А.В.Соколова). - М.: Радиотехника, 2003.

6. Смирнова В.И. и др. "Основы проектирования и расчета следящих систем." - М.: Машиностроение, 1983.

Пассивная радиолокационная станция, содержащая первую пеленгационную антенну с приводом вращения и азимутальным датчиком, приемник, низкочастотное вращающееся контактное устройство, высокочастотный вращающийся переход, устройство обработки сигналов, устройство управления, оконечное устройство, при этом выход первой антенны соединен с первым входом приемника, второй вход которого через первый вход низкочастотного вращающегося контактного устройства соединен с первым выходом устройства управления, а выход через высокочастотный вращающийся переход соединен с первым входом устройства обработки сигналов, второй вход которого соединен с выходом азимутального датчика, а выход соединен с первым входом оконечного устройства, второй выход устройства управления соединен со входом привода вращения, отличающаяся тем, что в нее введены вторая пеленгационная антенна и радиометр, выход которого соединен через второй вход низкочастотного вращающегося контактного устройства со вторым входом оконечного устройства, вход соединен с выходом второй пеленгационной антенны.