Радиолокационный модуль
Предлагаемая полезная модель относится к области радиолокационной техники и может использоваться в радиолокационных станциях обзора воздушного пространства. Техническим результатом является повышение точности измерения угла места, помехозащищенности, темпа сопровождения целей, скорости вращения по азимуту и уменьшение времени завязки траектории. Радиолокационный модуль содержит первую ФАР 3, антенну 10 наземного радиозапросчика, передатчик 8, блок 7 формирования сигнала гетеродина и передатчика, блок 13 наземного радиозапросчика, блок 9 электропитания, блок 6 обработки сигналов и два приемника 5 и 14. Новым в радиолокационном модуле является введение второй ФАР 18, четырех компенсационных антенн 1, 2, 16 и 17, двух циркуляторов 4 и 15, второй антенны 11 наземного радиозапросчика, антенного переключателя 12 наземного радиозапросчика. При этом приемники 5 и 14 выполнены пятиканальными, а ФАР 3 и 18 - моноимпульсными с электронным сканированием по углу места и азимуту. Вновь введенные узлы и блоки соответствующим образом связаны с известными и между собой. 1 с. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Предлагаемая полезная модель относится к области радиолокационной техники и может использоваться в радиолокационных станциях обзора воздушного пространства.
Современные РЛС обзора воздушного пространства необходимы для быстрой и точной оценки изменяющейся воздушной обстановки. От них требуется обеспечение обзора пространства и обнаружения большого количества высокоскоростных, быстро маневрирующих объектов в условиях пассивных и активных помех. Наиболее перспективным является класс многофункциональных вращающихся радиолокационных систем с электронным сканированием, в которых электронное сканирование луча по азимуту и углу места осуществляется при одновременном механическом вращении антенной системы по азимуту.
Известна РЛС FLEXAR, включающая в себя радиолокационный модуль с фазированной антенной решеткой, установленный на поворотном основании. В состав РЛС входит антенна с электронным сканированием по азимуту и углу места, процессор обработки сигналов, процессор радиолокационных данных, ЭВМ управления формой диаграммы направленности (Д.А.Этингтон и др. «Многофункциональные вращающиеся РЛС с электронным сканированием для обзора воздушного пространства», ТИИЭР, т.73, 
2, февраль 1985, «Мир», Москва).
Недостатком этой РЛС является низкая помехозащищенность от активных шумовых помех и низкий темп сопровождения целей, определяемый скоростью вращения радиолокационного модуля, который в свою очередь ограничен временем, за которое РЛС может осуществить обзор пространства, что не позволяет с достаточной точностью отслеживать траектории высокоскоростных и маневрирующих целей.
Наиболее близким устройством к заявляемому является мобильная радиолокационная станция, структурная схема которой представлена на фиг.1. РЛС одержит фазированную антенную решетку с электронным сканированием по углу места, антенну наземного радиозапросчика, передатчик, приемники суммарного и разностного каналов, блок формирования сигналов гетеродина и передатчика, блок аппаратуры наземного радиозапросчика, блок электропитания, блок обработки сигналов (Свидетельство РФ на ПМ 38407, G01S 13/00, 2004).
РЛС предназначена для обнаружения, измерения координат и опознавания государственной принадлежности воздушных целей.
Недостатками мобильной радиолокационной станции являются малая точность измерения угла места, низкая помехозащищенность от активных шумовых помех, низкий темп сопровождения целей, ограниченный скоростью вращения по азимуту, большое время завязки траектории.
Перед авторами стояла задача улучшения характеристик радиолокационного модуля, применение которого в составе многофункциональных вращающихся радиолокационных систем с электронным сканированием позволит увеличить темп сопровождения целей.
Задача решена за счет того, что в известный радиолокационный модуль, содержащий фазированную антенную решетку (ФАР), антенну наземного радиозапросчика, передатчик, блок формирования сигналов гетеродина и передатчика, блок наземного радиозапросчика, блок электропитания, блок обработки сигналов и два приемника, введены вторая фазированная антенная решетка, четыре компенсационные антенны, два циркулятора, вторая антенна наземного радиозапросчика, антенный переключатель наземного радиозапросчика, причем первая и вторая фазированные антенные решетки направлены в противоположные стороны, первая и вторая компенсационные антенны расположены так, чтобы перекрывать боковые лепестки первой ФАР, третья и четвертая вторая компенсационные антенны расположены так, чтобы перекрывать боковые лепестки второй ФАР, первая антенна наземного радиозапросчика расположена так, чтобы ее ось совпадала с нормалью к первой ФАР, а вторая антенна наземного радиозапросчика расположена так, чтобы ее ось совпадала с нормалью ко второй ФАР, первый циркулятор одним входом подключен к передатчику, вторым к суммарному выходу первой фазированной антенной решетки, третьим к входу первого пятиканального приемника, второй циркулятор одним входом подключен к передатчику, вторым к суммарному выходу второй фазированной антенной решетки, третьим к входу второго пятиканального приемника, второй и третий входы первого приемника подключены к выходам разностного угломестного и азимутального каналов первой ФАР, четвертый и пятый входы первого приемника подключены к выходам первой и второй компенсационных антенн, второй и третий входы второго приемника подключены к выходам разностного угломестного и азимутального каналов второй ФАР, четвертый и пятый входы второго приемника подключены к выходам третьей и четвертой компенсационных антенн, причем все входящие в радиолокационный модуль блоки объединены в единую конструкцию, предназначенную для установки на опорно-поворотном механизме в составе радиолокационной станции с механическим вращением по азимуту.
Приемники выполнены пятиканальными.
Фазированные антенные решетки выполнены моноимпульсными с электронным сканированием по углу места и азимуту.
Это позволяет снизить потери при передаче мощности от передатчика к антеннам и от антенн к приемникам и повысить дальность обнаружения целей.
Введение второй ФАР, направленной в противоположную сторону от первой ФАР позволяет вдвое увеличить темп сопровождения целей при одинаковой скорости вращения РЛС по азимуту и за счет этого повысить точность сопровождения скоростных и быстро маневрирующих целей. Введение электронного отклонения луча в ФАР по азимуту позволяет дополнительно увеличить темп сопровождения целей и уменьшить время завязки траектории за счет сопровождения целей при вращении радиолокационного модуля отклоненным по азимуту и углу места лучом. Выполнение ФАР моноимпульсной с выходами разностного азимутального и разностного угломестного каналов позволяют повысить точность измерения угловых координат целей.
Введение четырех компенсационных антенн и дополнительных каналов в приемниках позволяет осуществить компенсацию до двух источников активных шумовых помех, что повышает помехоустойчивость радиолокационного модуля.
Введение второй антенны наземного радиозапросчика и антенного переключателя наземного радиозапросчика позволяют сократить время государственного опознавания обнаруженных целей.
Заявляемый радиолокационный модуль обладает совокупностью существенных признаков, не известных из уровня техники для изделий подобного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для полезной модели.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется структурной схемой, показанной на фиг.2.
Радиолокационный модуль состоит из первой компенсационной антенны 1, второй компенсационной антенны 2, первой ФАР 3, первого циркулятора 4, первого приемника 5, блока 6 обработки сигналов, формирователя 7 сигналов гетеродинов и передатчика, передатчика 8, блока 9 электропитания, первой антенны 10 наземного радиозапросчика, второй антенны 11 наземного радиозапросчика, антенного переключателя 12 наземного радиозапросчика, блок 13 наземного радиозапросчика, второй приемник 14, второй циркулятор 15, третья компенсационная антенна 16, четвертая компенсационная антенна 17, вторая ФАР 18.
Выходы первой компенсационной антенны 1 и второй компенсационной антенны 2 подключены к первому приемнику 5, выходы разносных каналов азимута и угла места первой ФАР 3 подключены к первому приемнику 5, выход суммарного канала первой ФАР 3 подключен к первому циркулятору 4, второй вывод которого подключен к первому приемнику 5, а третий вывод к выходу передатчика 8, выходы первого приемника 5 подключены к блоку 6 обработки сигналов, а вход гетеродина первого приемника 5 к выходу формирователя 7 сигналов гетеродинов и передатчика.
Выходы третьей компенсационной антенны 16 и четвертой компенсационной антенны 17 подключены ко второму приемнику 14, выходы разносных каналов азимута и угла места второй ФАР 18 подключены ко второму приемнику 14, выход суммарного канала второй ФАР 18 подключен ко второму циркулятору 15, второй вывод которого подключен ко второму приемнику 14, а третий вывод к выходу передатчика 8, выходы второго приемника 14 подключены к блоку 6 обработки сигналов, а вход гетеродина второго приемника 14 к выходу формирователя 7 сигналов гетеродинов и передатчика.
Первая антенна 10 наземного радиозапросчика и вторая антенна 11 наземного радиозапросчика подключены к выходам антенного переключателя 12 наземного радиозапросчика, вход которого подключен к выходу блока 13 наземного радиозапросчика.
Блок 13 наземного радиозапросчика подключен к блоку 6 обработки сигналов, к которому подключен блок 7 формирования сигналов гетеродинов и передатчика, выход которого подключен к передатчику 8.
Блок 9 электропитания подключен к первой ФАР 3, первому приемнику 5, блоку 6 обработки сигналов, блоку 7 формирования сигналов гетеродинов и передатчика, передатчику 8, второму приемнику 14, второй ФАР 18, блоку 13 наземного радиозапросчика.
Предлагаемый радиолокационный модуль работает следующим образом.
С блока 6 обработки сигналов на ФАР 3 и 18 поступают сигналы управления положением их диаграмм направленности, которые могут отклоняться от нормалей к ФАР по азимуту и углу места в секторах электронного сканирования. Положение диаграмм направленности вычисляется в блоке 6 обработки с учетом требований обзора пространства и сопровождения обнаруженных целей.
Зондирующий СВЧ сигнал из блока 7 формирования сигналов гетеродинов и передатчика поступает на вход передатчика 8, где происходит его усиление, и далее через первый циркулятор 4 и второй циркулятор 15, на входы суммарных каналов первой ФАР 3 и второй ФАР 14 соответственно. Циркуляторы 4 и 15 предназначены для развязки входов приемников 5 и 14 от сигнала передатчика 7.
Передатчик 7 может быть выполнен двухканальным на основе отдельных усилителей мощности, или одноканальным с делителем мощности на выходе.
Первая ФАР 3 и вторая ФАР 18 одновременно излучают зондирующие сигналы и принимают отраженные сигналы, формируя на прием суммарные и разностные по азимуту и углу места диаграммы направленности.
Принятые сигналы суммарного канала первой ФАР 3 через первый циркулятор 4 поступают на вход первого приемника 5. Сигналы разностных каналов азимута и угла места первой ФАР 3 и сигналы с выходов компенсационных антенн 1 и 2 непосредственно поступают на входы первого приемника 5.
Принятые сигналы суммарного канала второй ФАР 18 через второй циркулятор 15 поступают на вход второго приемника 14. Сигналы разностных каналов азимута и угла места второй ФАР 18 и сигналы с выходов компенсационных антенн 16 и 17 непосредственно поступают на входы второго приемника 14.
Поступившие на входы приемников 5 и 14 сигналы усиливаются, преобразуются по частоте, фильтруются и передаются на входы блока 6 обработки сигналов. Сигналы гетеродинов поступают на соответствующие входы приемников 5 и 14 с выходов блока 7 формирования сигналов гетеродинов и передатчика.
В блоке 6 обработки сигналов происходит аналого-цифровое преобразование сигналов, поступивших с приемников 5 и 14, их согласованная фильтрация, когерентное накопление, выделение целей на фоне активных и пассивных помех, распознавание классов целей, пеленгация постановщиков активных помех, решение задач первичной и вторичной обработки информации, а также выдача данных потребителям информации по цифровым каналам связи.
При необходимости опознавания государственной принадлежности обнаруженной цели блок 6 обработки сигналов выдает запрос на блок 13 наземного радиозапросчика, который через антенный переключатель 12 наземного радиозапросчика выдает запросный сигнал на одну из антенн 10 или 11 наземного радиозапросчика в зависимости от того, какая из антенн ближе к цели с учетом вращения радиолокационного модуля по азимуту.
Принятый антеннами 10 или 11 наземного радиозапросчика ответный сигнал поступает через антенный переключатель 12 наземного радиозапросчика на блок 13 наземного радиозапросчика, где происходит его обработка с целью государственного опознавания цели. Результаты опознавания передаются в блок 6 обработки сигналов.
В блоке 9 электропитания из напряжений первичной сети вырабатываются вторичные напряжения электропитания и выдаются на передатчик 8, блок 7 формирования сигналов гетеродина и передатчика, ФАР 3 и 18, приемники 5 и 14, блок 13 наземного радиозапросчика, блок 6 обработки сигналов.
На предприятии-заявителе разработана конструкторская документация предлагаемого радиолокационного модуля, по которой изготовлен макетный образец, прошедший испытания, которые подтвердили его преимущества по сравнению с известными, в т.ч. с прототипом.
1. Радиолокационный модуль, содержащий фазированную антенную решетку (ФАР), антенну наземного радиозапросчика, передатчик, блок формирования сигналов гетеродина и передатчика, блок наземного радиозапросчика, блок электропитания, блок обработки сигналов, два приемника, отличающийся тем, что введены вторая фазированная антенная решетка, четыре компенсационные антенны, два циркулятора, вторая антенна наземного радиозапросчика, антенный переключатель наземного радиозапросчика, причем первая и вторая фазированные антенные решетки направлены в противоположные стороны, первая и вторая компенсационные антенны расположены так, чтобы перекрывать боковые лепестки первой ФАР, третья и четвертая, вторая компенсационные антенны расположены так, чтобы перекрывать боковые лепестки второй ФАР, первая антенна наземного радиозапросчика расположена так, чтобы ее ось совпадала с нормалью к первой ФАР, а вторая антенна наземного радиозапросчика расположена так, чтобы ее ось совпадала с нормалью ко второй ФАР, первый циркулятор одним входом подключен к передатчику, вторым - к суммарному выходу первой фазированной антенной решетки, третьим - к входу первого пятиканального приемника, второй циркулятор одним входом подключен к передатчику, вторым - к суммарному выходу второй фазированной антенной решетки, третьим - к входу второго пятиканального приемника, второй и третий входы первого приемника подключены к выходам разностного угломестного и азимутального каналов первой ФАР, четвертый и пятый входы первого приемника подключены к выходам первой и второй компенсационных антенн, второй и третий входы второго приемника подключены к выходам разностного угломестного и азимутального каналов второй ФАР, четвертый и пятый входы второго приемника подключены к выходам третьей и четвертой компенсационных антенн, при этом все входящие в радиолокационный модуль блоки объединены в единую конструкцию, предназначенную для установки на опорно-поворотном механизме в составе радиолокационной станции с механическим вращением по азимуту.
2. Радиолокационный модуль по п.1, отличающийся тем, что приемники выполнены пятиканальными.
3. Радиолокационный модуль по п.1, отличающийся тем, что фазированные антенные решетки выполнены моноимпульсными с электронным сканированием по углу места и азимуту.
