Обобщенная структурная схема первичного радиолокатора

Антенные системы большинства радиолокаторов имеют два облучателя, один из которых обеспечивает обнаружение ЛА под малыми углами места. Особен­ность ДН в вертикальной плоскости— резкий срез ее нижней части для умень­шения помех от местных объектов, расположенных вблизи от места установки антенной системы радиолокатора. Обычно в радиолокаторах имеется возможность изменения положения максимума ДН в вертикальной плоскости в пределах от нуля до нескольких градусов относительно горизонтальной плоскости. В антен­нах предусматривают устройства для изменения поляризации излучаемых и при­нимаемых колебаний. Применение круговой поляризации позволяет ослабить на 15—20 дБ сигналы, отраженные от метеообразований.

Отражатель антенны по форме близок к усеченному параболоиду вращения и выполнен из металлической сетки для уменьшения ветровой нагрузки. Иногда с этой же целью, а также для защиты антенных узлов от воздействия осадков ан­тенную систему помещают под радиопрозрачный купол (обтекатель). Наличие обтекателя приводит к потерям электромагнитной энергии и некоторому сниже­нию дальности действия радиолокатора. На отражателе антенны монтируют ан­тенну вторичного радиолокатора или предусматривают место для нее. Антен­ную систему радиолокатора поднимают по возможности выше над поверхностью земли (например, устанавливают на специальной вышке) для того, чтобы окру­жающие антенную систему объекты не препятствовали обзору под малыми угла­ми места.

Механизм привода антенны обеспечивает равномерное ее вращение с целью кругового обзора контролируемого радиолокатором воздушного пространства. Частота вращения антенны составляет 6 об/мин в ТРЛ и 12 об/мин в АРЛ. Уве­личением скорости обзора в АРЛ обусловлено необходимостью более частого об­новления информации о положении ЛА в аэродромной зоне.

Датчики угловых положений антенны предназначены для получения сигна­лов, несущих информацию о текущем положении ДН в горизонтальной плоско­сти. Они выдают дискретные или непрерывные сигналы, которые используются в простейшем случае для получения соответственно угловых меток и азимуталь­ной развертки в индикаторах кругового обзора (ИКО), а в более сложных выход­ных устройствах —для вычисления азимута ЛА. Датчики механически связаны с осью вращения АС радиолокатора.

Фидерный тракт служит для переключения антенны на излучение или при­ем сигналов, распределения высокочастотной энергии между облучателями антен­ны, потребителями и контрольно-измерительными устройствами.

Передатчик предназначен для получения высокочастотных импульсов дли­тельностью 1—3 мкс, питающих облучатели антенны. Частота, на которой рабо­тает передатчик, зависит от назначения радиолокатора. В ТРЛ для уменьшения влияния на дальность действия метеоусловий обычно используют частоты

~ 1, 3 ГГц (λ = ~ 23 см), а в АРЛ, дальность действия которых меньше, а следовательно, и меньше поглощение энергии на трассе распространения радиоволн, могут использоваться более высокие частоты, например, ~2, 8 ГГц λ = ~ 11см). Унификации высокоча­стотных элементов ТРЛ и АРЛ спо­собствует применение колебаний с ча­стотой ~ 1, 3 ГГц в обоих радиолокато­рах. Для уменьшения влияния флук­туаций отраженного сигнала на вероят­ность его обнаружения, а также увели­чения числа импульсов, отраженных от цели за один обзор, иногда применяют два передатчика, работающих одновре­менно на близких частотах, которые отличаются на 50 — 100 МГц. Это позво­ляет увеличить дальность обнаружения примерно на 25%.

Длительность и частота повторения зондирующих импульсов зависят от на­значения радиолокатора. В радиолокаторах с большой дальностью действия (ТРЛ) применяют импульсы длительностью ~ 3 мкс, следующие с частотой пов­торения 300—400 Гц, а в АРЛ — длительность импульсов может быть меньше 1 мкс при частоте повторения 1000 Гц. Мощность передатчиков составляет 0, 5—5 МВт.

Устройство автоматической подстройки частоты предназначено для под­держания постоянной частоты генерируемых магнетроном колебаний с точностью, обеспечивающей нормальную работу устройства СДЦ. В качестве источника опорных колебаний в устройствах АПЧ используют стабильный местный гетеро­дин приемника. Точность автоподстройки составляет несколько сот килогерц. Снижения влияния автоподстройки частоты на работу устройства СДЦ дости­гают уменьшением скорости автоподстройки до единиц мегагерц в секунду.

Приемник выполняет функции усиления и преобразования принятых сигна­лов, а также вырабатываемых передатчиком колебаний для обеспечения работы устройства АПЧ и фазирования когерентного гетеродина устройства СДЦ. Особенность приемников ПРЛ — наличие усилителя высокой частоты на мало- шумящих транзисторах или лампе бегущей волны (ЛБВ), позволяющего снизить коэффициент шума приемника и тем самым увеличить дальность действия радио­локатора. Средний коэффициент шума приемников 2—4 дБ, а чувствительность около 140 дБ/Вт. Приемник выполняют по супергетеродинной схеме с однократ­ным преобразованием частоты. Промежуточная частота обычно равна 30 МГц, коэффициент усиления УПЧ не менее 25 дБ. В некоторых радиолокаторах для борьбы с флуктуациями принимаемых сигналов, отрицательно влияющими на ра­боту СДЦ, применяют усилители с ограничением сигналов по амплитуде или с ло­гарифмической амплитудно-частотной характеристикой.

Для сужения динамического диапазона сигналов, поступающих на аппара­туру первичной обработки, в приемниках используют АРУ с дискретной или плавной регулировкой, а также ВАРУ, повышающую коэффициент усиления УПЧ на больших дальностях. Вследствие этого зависимость амплитуды выдава­емых приемником сигналов от дальности уменьшается.

С выхода УПЧ сигналы идут по каналу амплитудного детектирования для получения обычного видеосигнала и по каналу фазового детектирования (т. е. по каналу СДЦ).

Аппаратура выделения сигналов выполняет функцию обнаружения полезного отраженного от ЛА сигнала на фоне различных помех. Наибольшей интенсивно­стью обладают помехи от неподвижных наземных объектов в радиусе 35—40 км от радиолокатора. Аппаратурные средства борьбы с этими помехами включают устройства управления ДН, формирующие при соответствующей комбинации сиг­налов, принятых по облучателям антенной системы, «провалы» в ДН; ВАРУ, уменьшающее усиление на малых дальностях; устройства запирания приемного тракта на время приема сигналов, приходящих с указанных дальностей, и др.

Эффективным средством выделения сигналов движущихся целей (ЛА) на фоне отражений от неподвижных объектов являются устройства СДЦ.

Они выполняются как по простейшей аналоговой схеме череспериодного од­нократного вычитания, так и по более сложной и эффективной цифровой схеме с квадратурными каналами, содержащими двухкратные устройства череспериодной компенсации. Коэффициент подавления помех от неподвижных объектов в сов­ременных устройствах СДЦ достигает 40 дБ. Для борьбы со слепыми скоростями применяют смену частот повторения, позволяющую вывести первую слепую ско­рость за пределы диапазона возможных радиальных скоростей ЛА. Устройства СДЦ способствуют также подавлению помех от метеообразований. Однако пере­мещение этих образований не позволяет получить при СДЦ коэффициент подав­ления отраженных от них сигналов более 15 дБ. Другим средством борьбы с от­ражениями от метеообразований является применение круговой или эллиптичес­кой поляризации. Однако при этом уменьшается мощность полезных сигналов на б—8 дБ, а следовательно, дальность действия радиолокатора сокращается примерно на 30%.

Для борьбы с помехами в ПРЛ применяют адаптивные устройства, которые определяют распределение помех в зоне действия радиолокатора и управляют ДН, коэффициентом усиления приемника и стробированием последнего в зависимости от наличия и интенсивности помехи в данном элементе разрешения радиолокатора, а также определяют области целесообразного использования СДЦ

Кроме того, в ЛВС входят устройства для борьбы с несинхронными помехами. В таких устройствах используют корреляционные методы, когда достоверность сигнала определяется по совпадению временных положений импульсов, напри­мер в смежных периодах повторения.

Выходными устройствами ABC являются обнаружители сигналов часто со схемами, позволяющими стабилизировать вероятность ложной тревоги на уров­не ю-*.

Вероятность правильного обнаружения в рассматриваемых радиолокаторах составляет 0, 8—0, 9. Кроме обработки сигналов, ABC часто выполняет функцию выделения из обрабатываемых сигналов информации о метеообразованиях и преобразования ее в двоичный код для передачи в центр УВД. Аппаратура выде­ления сигналов в современных первичных радиолокаторах представляет собой специализированный цифровой процессор.

Синхронизатор предназначен для запуска в определенной очередности ос­новных устройств радиолокатора: передатчика, устройства ВАРУ в приемнике, индикатора, а также для соответствующих переключений режимов радиоло­катора, например смены частот повторения.

Элементы синхронизатора могут входить в аппаратуру первичной обра­ботки информации АПОИ или быть связанными с ее устройствами, что, в частности, необходимо для поддержания периода повторения равным времени задержки сигналов в устройстве СДЦ.

Тракт трансляции сигналов преобразует входные сигналы ABC в форму, удобную для передачи на КДП для индикации или дальнейшей обработки в ап­паратуре АПОИ в центре УВД. В простейшем случае в состав этого тракта вхо­дят сумматоры, где объединяются некоторые сигналы перед их трансляцией, и усилители сигналов, включенные на входе кабельной линии связи. В радиоло­каторах, входящих в состав АС УВД, в таких устройствах информация преобра­зуется в цифровой код. Эти устройства могут схемно или конструктивно входить в ABC.

Контрольный индикатор служит для наблюдения радиолокационного изоб­ражения при наладке и во время эксплуатации радиолокатора и является сред­ством визуального контроля функционирования последнего.

Система встроенного контроля предназначена для непрерывной автоматиче­ской проверки основных параметров радиолокатора, сигнализации об отказе от­дельных его элементов и указания места отказа. В наиболее совершенных радио­локаторах встроенным контролем охвачены все элементы радиолокационного тракта, за исключением антенной системы.

Вторичные ОРЛ служат для определения наклонной дальности и азимута ЛА а также для получения с ЛА дополнительной информации (бортовой номер, высота полета, остаток топлива и др.) для служб УВД методом активной радиолокации с активным ответом, используя сигнал бортового ответчика, генерируемый каждый раз, когда ответчик принимает сигнал запроса наземного радиолокатора. Вторичные ОРЛ отличаются, в основном, только дальностью действия, составляющей для ТРЛ — 400, а для АРЛ — 100 км.

Вторичные ОРЛ, применяемые в СССР и странах СЭВ, излучают сигналы запроса на частотах 835; 837, 5; 840 и 1030 МГц и принимают сигналы ответа на частотах 730; 740; 750 и 1090 МГц. Частоты 1030 и 1090 МГц соответствуют международным нормам ICAO и являются обязательными. Остальные частоты используют в зависимости от конкретных требований к данному радиолокатору.

Структурная схема системы вторичной радиолокации (СВРЛ) состоит из вторичного радиолокатора ВРЛ и самолетных ответчиков СО (рис, 2), совокупность которых и образует рассматриваемую систему. В такой системе ВРЛ выполняет функцию запросчика. Сигналы запросов и ответов отличаются кодами и несущими частотами, что позволяет уменьшить влияние отраженных от окружающих ВРЛ местных объектов сигналов на работу ВРЛ.

 

Состав оборудования ВРЛ и его функциональные связи с устройствами первичного радиолокатора зависят от степени автономности ВРЛ. Последний может использоваться как в автономном режиме, так и совместно с ПРЛ.

Автономная работа ВРЛ заключается в следующем. Синхронизирующий сигнал, вырабатываемый в устройстве управления и сихронизации УУС, запускает шифратор Ш, который выдает код запроса. Формат кода определяется типом и видом СВРЛ и режимом работы СВРЛ. Полученный код используется для модуляции передатчика Прд. Модулированные колебания Прд через фидерный тракт ФТ поступают в антенную систему АС и излучаются в пространство. Поскольку ВРЛ применяется не только для получения дополнительной информации с ЛА, но и для определения координат последнего, антенна ВРЛ имеет остро направленную ДН. Обзор воздушного пространства осуществляется при вращении антенны ВРЛ.

 

Рис.2 Структурная схема системы вторичной радиолокации.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: