Аэродромный радиолокатор АОРЛ-85

- динамический диапазон приёмных устройств по входу при соотношении сигналов «детектор С»/ «Детектор Р» равном 5:1, не менее 70 дБ.

2) в режиме передачи:

- выходная импульсная СВЧ мощность по каналам запроса и подавления не менее 0,7 кВт;

- контроль выходной импульсной СВЧ мощности по встроенному устройству БИМ с точностью не хуже ± 25%.

4.2 Структурная схема вторичного канала АОРЛ-85

В состав вторичного канала АОРЛ-85 входят (рис. 5.1.):

- блок передатчика;

- блок измерения мощности (БИМ);

- приёмник вторичного канала;

- элементы высокочастотного тракта:

аттенюатор плавный;

2 циркулятора;

фильтры - разделители;

нагрузки.

В режиме передачи шкаф АВК работает следующим образом.

Высокочастотная кодовая посылка с выхода блока передатчика поступает на вход 1 переключателя ЕЛ2.242.020. В этой посылке присутствуют импульсы кода запроса и один импульс подавления. На вход 4 переключателя с блока передатчика подается сигнал управления переключателем. Сигнал управления приходит синхронно с ВЧ импульсом подавления, в результате чего при отсутствии сигнала управления ВЧ сигнал коммутируется от входа 1 на выход 2, при наличии сигнала управления ВЧ сигнал коммутируется от входа 1 на выход 3. Таким образом осуществляется разделение ВЧ кодовых посылок в каналы «Запрос» и «Подавление».

Циркуляторы ТЖ2.238.007-03 пропускают с малыми потерями ВЧ сиг - нал передатчиков от разъёма 1 на разъем 2 и служат для развязки входов приемников от мощных ВЧ сигналов передатчика, Далее ВЧ сигнал передатчика по двум каналам поступает через блок БИМ на фильтры-разделители.

Блок БИМ измеряет мощность передатчика как в канале «Запрос» так и в канале «Подавление». Фильтры-разделители служат для согласования высокочастотных входов-выходов шкафа АВК с антенно-фидерным трактом изделия АОРЛ-85.

Аттенюатор плавный ЕЛ2.243.133, включенный в канал запроса, позволяет регулировать соотношение излучаемых мощностей по каналам запроса и подавления. Эта регулировка производится в случае появления ложных отметок от боковых лепестков диаграммы направленности антенны в режиме «Запрос».

В режиме приёма шкаф АВК работает следующим образом. На входы фильтров-разделителей поступают высокочастотные сигналы через вращающиеся переходы от антенны. Фильтры-разделители выделяют из всех поступающих на них сигналов в режиме приёма сигналы самолётных ответчиков частотой 740 МГц и 1090 МГц, а также выделяют сигналы приёма верхних углов первичного канала для дальнейшей их трансляции на приёмник ПК.

Рис. 4.1. Схема шкафа аппаратуры вторичного канала

Выделенные через фильтры-разделители сигналы частотой 740 МГц поступают непосредственно на входы «основной» и «подавление» приёмника УВД, где усиливаются, обрабатываются, детектируются, после чего выдаются на выход видеосигналами.

Выделенные фильтрами-разделителями сигнала частотой 1090 МГц поступают на входы приёмника RBS через блок БИМ и циркуляторы ТЖ2.238.007-03. Циркуляторы работают в качестве вентилей ВЧ сигналов. В режиме передачи циркуляторы пропускают ВЧ сигналы передатчиков с разъёма 1 на разъём 2, исключая их прохождение на разъём 3 и защищая тем самым входы приёмника. В режиме приёма циркуляторы пропускают ВЧ сигналы с разъёма 2 на разъём 3, исключая ответвление сигналов приёма на выход передатчика.

Приёмник RBS усиливает, обрабатывает, детектирует поступившие сигналы, после чего выделяет на выход видеоимпульсы сигналов самолётных ответчиков.

Управление шкафом ABК может осуществляться как дистанционно, так к в местном режиме. В местном режиме управление приёмниками, передатчиком и блоком БИМ производится устройствами коммутации, расположенными на передних панелях блоков приёмника передатчика и БИМ.

В схемах приёмников, передатчика и БИМ имеются устройства допускового контроля и контроля наличия необходимых для работы напряжений, данные устройства выдают сигналы «Норма» (корпусом) при включенном шкафе и нормированной величине контролируемого параметра, выдают сигнал «Авария» (корпусом) при изменений контролируемого параметра больше допустимых пределов.

4.3 Принцип работы передатчиков запроса и подавления ВК по структурной схеме

Блок передатчика ВК предназначен для генерирования мощных СВЧ импульсов запроса и подавления на частоте 1030 МГц и выработки сигналов управления СВЧ переключателем, обеспечивающим разделение сигналов запроса и подавления по соответствующим каналам.

Структурная схема блока передатчика ВК приведена на рис. 5.2. Блок передатчика на выходе третьего каскада усиления обеспечивает импульсную мощность не менее 2,5 кВт, а длительность импульсов кода запроса 0,8 мкс.

В качестве задающего генератора частоты 1030 МГц (рис. 5.3.) используется возбудитель, содержащий кварцевый генератор, каскады умножения частоты и усиления мощности, выполненные на транзисторах. Импульсная модуляция в возбудителе осуществляется положительным импульсом с выхода модулятора и позволяет облегчить режим работы транзисторов трёхкаскадного усилителя мощности, диодов в варакторном утроителе частоты, а также снизить потребление по цепи питания +27 в. Вентиль служит для защиты выходных каскадов возбудителя и развязки его с входом лампового каскада.

Рис. 4.2. Передатчик ВК. Схема электрическая

В первых двух каскадах усилителя мощности использованы металлокерамические генераторные триоды, на аноды которых подаётся напряжение +1,5 кВ с высоковольтного выпрямителя. Коэффициент усиления каждого каскада по мощности - не менее 13 дБ. В третьем каскаде усиления (коэффициент усиления не менее 10 дБ) применён металлокерамический триод, питаемый от выпрямителя напряжением +4 кВ. Экранная сетка этого каскада запитывается импульсным напряжением от импульсного усилителя.

Модулятор, выполненный на транзисторах и микросхемах, при подаче на его вход импульсов запуска ВК от ШСС обеспечивает формирование импульсов катодной модуляции первых двух каскадов усиления мощности, импульсов запуска импульсного усилителя и импульсов запуска манипулятора. Модулятор обеспечивает выдачу сигнала «авария» в случае исчезновения импульсного сигнала на любом из его выходов при наличии импульсов запуска на входе или при пропадании напряжения +5 В.

Манипулятор формирует импульсы управления СВЧ переключателем.

Рис. 4.3. Возбудитель передатчика ВК. Схема электрическая структурная

Автоматика блока обеспечивает требуемый порядок включения и выключения передатчика, а также контроль параметров и аварийное отключение с сигнализацией о причине отключения при исчезновении высокого напряжения +4 кВ и напряжения -27 В.

4.4 Принцип подавления боковых ответов в приемном устройстве

Во вторичном канале АОРЛ-85 применён амплитудно-фазовый метод подавления ответных сигналов с направления боковых лепестков.

Амплитудно-фазовая система подавления сигналов боковых лепестков основана на создании фазовых различий сигналов, принимаемых основным и дополнительным каналами. В такой системе в качестве критерия принадлежности сигнала, принятого основным или боковыми лепестками ДНА, используется соотношение амплитуд этих сигналов. Однако, для исключения влияния различий коэффициентов передачи приемных трактов (основного и подавления) это соотношение амплитуд преобразуется в фазовые соотношения.

Принцип работы заключается в следующем. Сигналы, принятые основной антенной и антенной подавления, одновременно складываются и вычитаются. Образующиеся суммарный и разностный сигналы получают относительно друг друга определенные фазовые различия, которые в зависимости от направления приема будут иметь одно из двух возможных значений:

- при приеме с направления главного лепестка основной антенны угол между векторами суммарного и разностного сигналов будет острым (<90^о);

- при приеме сигналов с направления боковых лепестков угол между векторами суммарного и разностного сигналов будет тупым (>90^о).

Рис. 4.4. Векторные диаграммы при приеме в направлении главного (а) и бокового (б) лепестков

Вышерассмотренные ситуации показаны на рис. (5.4). При приеме с направления главного лепестка сигнал, поступающий от основной антенны, превышает сигнал от антенны подавления. Сдвиг фаз ц_г между векторами

суммарного Ы_У и разностного Ы_р сигналов будет 0 ? ц_г ? 90^о (рис. 5.4.а). При приеме с направления боковых лепестков сигнал, поступающий от основной антенны, будет всегда меньше сигналов, поступающих от антенны подавления. В этом случае (рис. 5.4.б) угол между векторами суммарного Ы_У и разностного Ы_р сигналов будет тупым: 90^о < ц_бл ? 180.

Суммарные и разностные сигналы, получившие фазовые различия в зависимости от направления приема, усиливаются в отдельных каналах промежуточной частоты, после чего фазовые соотношения вновь преобразуются в амплитудные. Суммарные и разностные сигналы сравниваются по фазе с помощью фазового детектора. При этом суммарные сигналы промежуточной частоты используются в качестве опорных и подаются на оба плеча детектора в фазе.

Разностные сигналы промежуточной частоты поступают на плечи фазового детектора в противофазе. При приеме сигналов с направления главного лепестка продетектированное напряжение во втором плече нагрузки фазового детектора будет всегда больше продетектированного напряжения первого плеча нагрузки. При приеме сигналов с направления боковых лепестков ситуация становится обратной.

Если теперь после фазового детектора включить схему амплитудного сравнения сигналов первого и второго плеч нагрузки, то на выходе ее останутся сигналы только от тех объектов, которые находятся в зоне действия главного лепестка ДНА основного канала.

Рис. 4.5. Схема подавления ложных ответов способом фазовых различий сигналов



Структурная схема приемника, осуществляющего подавление сигналов боковых лепестков амплитудно-фазовым методом, изображена на рис. 5.5.

Недостатком схемы является неэффективность подавления сигналов с направления задних лепестков ДН основной антенны. Это объясняется тем, что по энергетическим соображениям создавать с помощью одной антенны подавления единую диаграмму направленности, перекрывающую все без исключения боковые лепестки, нецелесообразно.

4.5 Приемные устройства ВК режима УВД и RBS

Приёмное устройство ВК предназначено для приёма сигналов самолётных ответчиков, работающих на частотах 1090 МГц (RBS) и 740 МГц (УВД), а также для подавления сигналов боковых лепестков диаграммы направленности (ДН) антенны.

Приёмники УВД и RBS структурно выполнены аналогично и отличаются рабочими частотами, а следовательно, настройкой входных фильтров и высокочастотных устройств.

Основные характеристики приёмных устройств вторичного канала:

- чувствительность приёмников УВД и RBS не хуже 110 дБ / Вт;

- динамический диапазон не хуже 70 дБ;

- глубина ВАРУ 23 дБ;

- глубина ШАРУ 23 дБ;

- длительность ВАРУ не менее 60 км.

Структурная схема приёмника ВК приведена на рис. (5.6). Для подавления сигналов боковых лепестков ДН по приёму используется амплитудно-фазовый метод.

Для его реализации сигналы основного канала и канала подавления поступают на входы кольцевого моста, где складываются и вычитаются, в результате чего векторы диаграммы суммы (U+) и разности (U-), образующиеся на его выходах, приобретают определённую фазовую окраску в зависимости от направления приёма.

Как следует из векторных диаграмм (рис. 5.4, а), при любом соотношении фаз входных сигналов ц в случае приёма в направлении основного лепестка ДН, когда U_осн > U_под, угол между сигналами U+ и U - будет острым, т.е. ц_г < 90^о, а в случае приёма в направлении боковых лепестков ДН, когда U_осн < U_под, угол ц_б будет тупым, т.е. ц_б > 90^о.

После кольцевого моста сигналы «суммы» и «разности» усиливаются в идентичных каналах приёмника и подаются на фазовый детектор, где фазовые соотношения вновь преобразуются в амплитудные. Как следует из векторных диаграмм (рис. 5.4, б), иллюстрирующих работу фазового детектора, при приёме в направлении основного лепестка, когда ц_осн < 90^о, на одном из выходов ФД амплитуда сигналов будет всегда больше, чем на другом, т.е. U1 > U2. При приёме в направлении боковых лепестков, когда ц_б > 90^о, на выходе ФД всегда будет выполняться противоположное соотношение, т.е. U1< U2.

Схема амплитудного дискриминатора выделяет сигналы основного луча ДН и подавляет сигналы боковых лепестков.

Рис. 4.6. Приёмное устройство ВК. Схема электрическая структурная



Устройство, высокочастотное, входящее в состав приёмного тракта ВК, предназначено для усиления высокочастотных сигналов, поступающих от основной антенны и антенны подавления, преобразования их в сигналы промежуточной частоты 60 МГц и предварительного усиления сигналов промежуточной частоты. Коэффициент усиления каналов суммы и разности составляет не менее 25 дБ, а полоса пропускания - не менее 14 МГц.

Гетеродин вырабатывает колебания частоты 1030 МГц (RBS) и 680 МГц (УВД) и включает задающий кварцевый генератор, каскады умножения частоты и усиления мощности. В первом случае частота кварцевого генератора умножается на 12, во втором - на 8.

Все узлы, входящие в состав ВЧ - устройства, выполнены на микро-полосковых линиях с применением тонкоплёночной технологии и бескорпусных полупроводниковых приборов. После настройки ВЧ - устройство герметизируется, воздух из корпуса откачивается, а объём заполняется чистым аргоном.

Тракт УПЧ обеспечивает основное усиление сигналов промежуточной частоты по каналам суммы и разности и преобразование фазовых различий на входе в амплитудные на выходе.

Коэффициент усиления тракта - не менее 70 дБ, полоса пропускания - 10 МГц. В тракте УПЧ осуществляется два вида регулировок усиления: АРУ и ШАРУ.

Для осуществления временной автоматической регулировки усиления на входе УПЧ используется аттенюатор ВАРУ на полевых транзисторах, обеспечивающий глубину регулировки не менее 23 дБ. Аналогично выполнен аттенюатор ШАРУ.

С нагрузок фазового детектора видеосигналы поступают на амплитудный дискриминатор, выполненный в виде дифференциального сумматора на операционном усилителе. На выходе последнего появляется положительный видеоимпульс только в том случае, когда, на неинвертирующем входе, амплитуда сигнала будет больше, чем на инвертирующем.

Сигналы «контроль С (Р)» используются для контроля выходного напряжения ФД.

4.6 Принцип работы устройств адаптации приемного тракта ВК

Устройства адаптации приемных устройств вторичного канала представляют собой схемы ШАРУ и ВАРУ. ШАРУ реализована в УПЧ, а ВАРУ в УПЧ и, для основного канала, в тракте ВЧ.

Регулирующие напряжения «ВАРУ ВЧ» и «ВАРУ НЧ» вырабатываются с приходом импульса «Запуск ВАРУ» и регулируются по длительности до 60 км.

Применение ВАРУ (рис. 5.7.) уменьшает коэффициент усиления приёмника при приёме сигналов ответчика в ближней зоне, что устраняет ложные ответы за счёт сигналов, переотражённых местными предметами, а также ответы, принятые боковыми лепестками ДН в ближней зоне.

Рис. 4.7. Структурная схема ВАРУ ВК



Детекторы ШАРУ (рис. 5.8.) вырабатывают постоянные напряжения, пропорциональные среднеквадратичному значению напряжения шумов в каналах приёма, которые используются для формирования управляющих напряжений ШАРУ. На схемы ШАРУ поступает напряжение «Бланк ШАРУ», которое запирает последнее на время действия напряжения ВАРУ.

Рис. 4.8. Структурная схема ШАРУ ВК

На платах ШАРУ расположены устройства допускового контроля, которые выдают сигнал «норма» при включенных приёмниках и уровне шумов, находящимся в допустимых пределах. При отклонении уровня шумов в ту или другую сторону от допустимых пределов выдаётся сигнал «Авария». Контроль усиления приёмника производится с двухсторонним допуском ±25%.

4.7 Эксплуатационные проверки и регулировки приемных устройств ВК

В приёмных устройствах вторичного канала производятся измерения следующих эксплуатационных параметров:

- чувствительность основного канала приёмника УВД;

- чувствительность дополнительного канала приёмника УВД;

- чувствительность основного канала приёмника RBS;

- чувствительность дополнительного канала приёмника RBS;

- динамический диапазон приёмников УВД и RBS;

- напряжения вторичных источников питания.

Основные регулировки приёмных устройств вторичного канала:

- регулировка усиления каналов суммы и разности в режимах РРУ и ШАРУ;

- фазировка каналов суммы и разности;

- установка допускового контроля приёмников в режиме ШАРУ;

- регулировка глубина и длительности ВАРУ.

Регулировка усиления каналов суммы и разности в режиме ШАРУ производится резисторами R17, R18 платы ШАРУ-ВАРУ до достижения равенства собственных шумов в каналах сумма и разность величине примерно (0,5…0,7) В. Контроль ведётся по осциллографу, подключенному к контактам 21 и 22 платы ШАРУ - ВАРУ. В режиме РРУ используются резисторы R26 и R28.

Фазировка каналов суммы и разности проводится по контрольному сигналу от ВЧ генератора, подключаемого на вход приёмника. Регулировкой ФАЗА, R13 в УВД и R14 в RBS, добиваются максимальной разности между выходными сигналами С и Р при изменении амплитуды контрольного сигнала в 2 раза.

Установка допускового контроля приёмников в режиме ШАРУ заключается в регулировании нижнего и верхнего порогов схемы контроля. При U_ш = 0,6 В, устанавливаются пороги 0,45 В и 0,75 В.

Регулировка глубины и длительности ВАРУ производится резисторами платы ШАРУ-ВАРУ с учётом следующих соображений и рекомендаций таблицы (4.1).



Табл. 4.1

Длительность участка 2 (рис. 5.9.) ВАРУ ВЧ и НЧ устанавливается резистором R14 «Длит. макс. ВАРУ». Длительность участка 3 ВАРУ ВЧ и НЧ устанавливается резистором R36 (СПАД ВАРУ). Глубина ВАРУ ВЧ и НЧ устанавливается соответствующими резисторами R39, R42 для ВАРУ НЧ и R47, R57 для ВАРУ ВЧ с учётом рекомендаций таблицы (5.1).

Рис. 4.9. Напряжения ВАРУ в основном и канале подавления



5. Аппаратура первичной обработки информации ПРИОР

5.1 Задачи обработки радиолокационной информации

Для обеспечения работы РЛС в составе автоматизированных систем УВД в её составе имеется аппаратура первичной обработки информации ПРИОР, с помощью которой решаются следующие задачи:

- прием от РЛС аналоговых сигналов амплитудного и СДЦ каналов и преобразование их в цифровой код;

- автоматическое обнаружение сигналов от целей по первичному каналу на фоне естественных пассивных помех (с применением межобзорной обработки, адаптивных порогов обнаружения и средств адаптации) и определение координат ВС;

- выделение и обработку сигналов, отраженных от метеообразований, из суммарного сигнала амплитудного канала РЛС;

- автоматическое обнаружение и декодирование ответных сигналов ВРЛ в режимах УВД и RBS и определение координат ВС;

- обработку координатной, полетной информации и повышение ее достоверности за счет межобзорной обработки;

- объединение информации, полученной по первичному и вторичному каналам;

- ввод в сопровождение и траекторную обработку информации о всех ВС в зоне действия РЛС;

- передачу информации потребителю через контроллер аппаратуры передачи данных либо по физической линии, либо через модемы по стандартным телефонным каналам связи. Сопряжение с модемом по стандартному протоколу по стыку RS-232. Номенклатура цепей связи, параметры сигналов, кодограммы данных и алгоритмы обмена конкретизируются в протоколах сопряжения;

- сопряжение с системами отображения информации «Символ», «Комета», «НОРД», «КАРМ ДРУ», АС УВД «Трасса», «Стрела».

Технические характеристики АПОИ ПРИОР:

АПОИ «ПРИОР» сохраняет свои параметры при следующих внешних условиях:

- температура окружающей среды от + 50 С до + 400 С;

- относительная влажность воздуха до 80% при температуре ? 250 С;

- атмосферное давление не ниже 450 мм. рт. ст.

Функциональный состав АПОИ ПРИОР:

- процессор обработки информации первичного радиолокатора (ПОИ ПРЛ);

- процессор обработки информации вторичного радиолокатора (ПОИ ВРЛ);

- процессора траекторных данных (ПТД).

Технические данные ПОИ ПРЛ:

- ПОИ ПРЛ обеспечивает обработку радиолокационной информации по всей дальности действия РЛС;

- ПОИ ПРЛ устраняет несинхронные помехи;

- Максимальное количество ложных тревог (плотов) за обзор от всех видов помех, исключая преднамеренные, не превышает 30;

- точность определения координат цели:

по азимуту не более 1.2 угловых дискрета;

по дальности не более 0,5 ф_и;

- разрешающая способность по координате:

по азимуту не более 6-ти зондирующих импульсов между пакетами;

по дальности не более 600 м;

- Вероятность дробления не более 0.005.

ПОИ ПРЛ сопрягается с ПТД по стандартному протоколу по стыку RS-

232.

Технические данные ПОИ ВРЛ:

ПОИ ВРЛ обеспечивает обработку информации по всей дальности действия ВРЛ.

- максимальное количество ложных тревог (плотов) за обзор от всех видов помех, исключая преднамеренные, не превышает 5;

- вероятность обнаружения цели при P_л.т.= 10Е(-6) не менее 0.9;

- точность определения координат цели:

по азимуту более 0,25 град.

по дальности не более 250 м.

- разрешающая способность по координате:

по азимуту не более ширины ДН +0,5 град.;

по дальности не более 1000 м;

- вероятность дробления не более 0.005;

- вероятность получения дополнительной полетной информации при нахождении двух ВС на одном азимуте не менее 0,9;

- вероятность искажения или перепутывания полетной информации не более 10 (-6) при расстоянии между целями более величины разрешающей способности РЛС.

5.2 Анализ структуры и алгоритмов системы обработки радиолокационной информации

В РЛК АОРЛ-85 для обработки радиолокационной информации используется АПОИ ПРИОР.

Первичная обработка РЛИ решает следующие задачи:

- обнаружение радиолокационных сигналов;

- измерение координат ВС;

- декодирование ответных сигналов и дополнительной полётной ин - формации (для ВРЛ);

- объединение информации от первичных и вторичных РЛС с единой зоной обзора.

Обнаружение состоит в принятии решения о наличии или отсутствии воздушного объекта в каждом выделенном участке пространства с минимально допустимыми вероятностями ошибочных решений.

Измерение сводится к выработке оценок координат и параметров движения воздушного объекта с минимально допустимыми погрешностями.

Структура аппаратуры первичной обработки информации (АПОИ) приведена на рис. (5.1).

Рис. 5.1. Структурная схема АПОИ

Обнаружение радиолокационных сигналов

Обнаружение радиолокационных сигналов - статистическая задача, в ходе решения которой с определённой вероятностью принимается решение о наличии радиолокационной цели. Задача решается путём анализа смеси сигнала и шума (помехи), мгновенные значения которой распределены по случайному закону.

В качестве вероятностных характеристик обнаружения используются условные вероятности правильного обнаружения D и ложной тревоги F.

Вероятность правильного обнаружения F - вероятность того, что выбросы смеси сигнала и шума, соответствующие одному и тому же разрешаемому объему зоны действия, превысят порог обнаружения.

Вероятность ложной тревоги D - это вероятность того, выбросы шума (помехи) превысят порог обнаружения в одном и том же разрешаемом объеме зоны действия.

От значения вероятности ложных тревог зависит нагрузка диспетчера УВД, вынужденного отсеивать ложные отметки ВС, и загрузка вычислительных средств АС УВД (КСА), пытающихся завязать и построить траекторию несуществующей цели.

Вероятности D и F связаны между собой следующим образом:

(1)

где q - отношение сигнал-шум по мощности.

, (2)

где U₀ - порог обнаружения;

- среднеквадратическое значение шума на выходе линейной части приемника.

Для формирования требований к порогу обнаружения в радиолокации используется (в большинстве случаев) критерий Неймана-Пирсона.

Критерий Неймана-Пирсона, требует поддерживать в процессе обнаружения постоянство заданного уровня ложной тревоги F.

Для обнаружения радиолокационного сигнала на фоне шумов и помех используют обнаружители в виде порогового устройства (рис. 6.2.) с задаваемым порогом U_пор.



Рис. 5.2. Обнаружитель - пороговое устройство

Величина порога обнаружения U_пор может зависеть от случайных характеристик смеси полезного сигнала и помехи (закона распределения мгновенных значений и его числовых характеристик).

Обнаружители с таким порогом называют параметрическими. Параметрические обнаружители максимально эффективны для конкретного распределения радиолокационного сигнала.

Обнаружители, не зависящие от вида распределения называют непараметрическими. Они уменьшают зависимость вероятности ложной тревоги от статистического характера сигнала на входе обнаружителя и полезны в более широком кругу реальных ситуаций, чем параметрический обнаружитель. Примером является ранговый обнаружитель, используемый в современных АПОИ ПРИОР.

Обнаружение пачки радиолокационных сигналов производится путем определения её импульсов, последующего счёта числа импульсов К и сравнения этого значения с установленным порогом К_пор (рис. 6.3.).

Во входном пороговом устройстве видеосигналы с РПрУ нормируются по амплитуде и длительности и, как бинарные сигналы «1» или «0», поступают на регистр сдвига РС и, одновременно, на реверсивный счётчик РСИ.



Рис. 5.3. Дискретный обнаружитель пачки радиолокационных сигналов

Число разрядов РС и РСИ равно ожидаемому числу импульсов в пачке М. Реально фиксируемое в них количество импульсов может изменяться по времени из-за флюктуации импульсов пачки по амплитуде и не превышения отдельными импульсами порога входного ПУ. Функции входного ПУ выполняет бинарный квантизатор или аналого-цифровой преобразователь, а уровень входного порога U_пор выбирается относительно собственных шумов приёмника.

При записи в РСИ К_пор импульсов с выходного ПУ снимется первый импульс обнаружения. Импульсы, поступившие в РС, сдвигаются на один разряд синхросигналами ИС в каждом периоде работы РЛС. После М тактов сдвига импульсы с РС поступают на вычитающий вход РСИ, где число записанных импульсов начинает уменьшаться. Как только оно станет меньше К_пор, на выходном ПУ перестанет формироваться импульс обнаружения.

Измерение координат ВС

Измерение дальности

Дальность R в РЛС определяется по времени запаздывания отраженного (ответного) сигнала относительно зондирующего (ответного) следующим образом:

, (3)



где с - скорость распространения света.

В аппаратуре первичной обработки реализуется метод автоматического измерения дальности.

Дальность в АПОИ определяется по порядковому номеру дискрета дальности n_R, в котором обнаруживается цель: R = ДR n_R. Номер дискрета находится путем счета тактовых импульсов, которыми дискретизируется дальность за время периода повторения Т_п зондирующих импульсов (рис. 5.5).

Рис. 5.5. Принцип измерения дальности

Импульс запуска ИЗ радиолокационной станции включает генератор импульсов строба и сброса ГСС. Строб-импульс подается на временной селектор (ВС) и открывает его на время длительности строба Т_п, равное периоду повторения сигналов РЛС. Генератор тактовых импульсов ГТИ непрерывно вырабатывает последовательность импульсов И с периодом tДR. Эта последовательность идет через ВС на счетчик импульсов СчИ. Результаты счета в виде двоичного кода поступают на выходные ячейки СчИ. Так как импульсы ГТИ имеют период tДR, соответствующий дискрету дальности ДR, то на выходах ячеек СчИ будет код текущей дальности, который необходимо снять в момент обнаружения цели. Для этого каждый разряд счетчика подключен к одному из входов своей схемы совпадений - схеме «И». Вторые входы этих схем подключены к генератору импульсов считывания ГИС, который вырабатывает их при поступлении на него импульса обнаружения цели от схемы «движущееся окно». Импульс считывания ИСч открывает все ячейки схемы «И» и на выходах схемы будет параллельный двоичный код дальности обнаружения цели.

Каждый цикл работы схемы заканчивается обнулением счетчика импульсом сброса (ИС), вырабатываемым по заднему фронту строб-импульса.

Измерение азимута ВС

При измерении азимута ВС в АПОИ ПРИОР используется амплитудный метод максимума и его разновидности.

Пеленгация методом максимума (рис. 6.6.) осуществляется путем совмещения направления максимума диаграммы направленности антенны в с направлением на пеленгуемый объект в₀ в результате плавного вращения антенны со скоростью ?. Пеленг (азимут) отсчитывается в тот момент, когда напряжение на выходе приемника становится максимальным.

Рис. 5.6. Принцип пеленгации методом максимума

Вторичная обработка РЛИ

Радиолокационная информация, полученная при первичной обработке, из-за влияния помех может содержать ложные отметки, а часть целей может быть пропущена. Вторичная обработка решает задачи устранения ложных отметок и восстановления пропущенных, уменьшения ошибок измерения координат и определения скоростей и курсов.

Вторичная обработка радиолокационной информации включает следующие этапы:

- обнаружение траекторий;

- завязка траектории;

- сопровождение траектории;

Результатом первичной обработки сигнала от ВС является координатная метка с характеристиками обзоре R₁ и и, которая может быть началом траектории или являться ложной (рис. 6.7.а.).

Выявление координатной метки следующего обзора в окрестностях первой осуществляется на основе анализа попадания её внутрь назначенного строба. Под стробом понимается область неопределённости вокруг первой метки.

Обнаружение траектории заключается в выявлении факта попадания в строб хотя бы одной координатной метки k во втором и последующих обзорах. Обычно в качестве критерия обнаружения выбирают значение k=2 и m=3…4. Процедуру обнаружения траектории иногда называют автозахватом.

Рис. 5.7. К пояснению вторичной обработки РЛИ

После обнаружения траектории, по двум координатным меткам вычисляется скорость и направление движения предполагаемой цели, а также предсказывается (экстраполируется) положение метки на следующий (третий) обзор (рис. 6.7.б). Количество экстраполированных меток зависит от количества меток в первичном стробе S1. Вокруг экстраполированных меток формируются стробы S2, размеры которых определяются возможными ошибками предсказания. Если в какой-либо строб в третьем обзоре попала метка, то она считается принадлежащей к обнаруженной траектории и происходит её завязка. При завязке траектория движения ВС принимается линейной.

В процессе последующих обзоров пространства от АПОИ поступает множество координатных меток, из которых только одна принадлежит завязанной траектории. Сопровождение заключается в отборе отметок для продолжения траектории и проводится на основе сравнения координат и параметров новых отметок с экстраполированными координатами и характеристиками сопровождаемых траекторий. Для упрощения процедур сравнение координат и экстраполированных отметок производится в стробах сопровождения (рис. 6.8.), размеры которых постепенно уменьшаются.

При сопровождении траекторий проводится сглаживание параметров траектории. Операция сглаживания необходима для повышения точности прогнозирования ожидаемых координат цели на последующий обзор. Для сопровождения используются стробы трёх размеров:

- узкий строб для сопровождения не маневрирующих объектов при отсутствии пропусков отметок;

- средний строб для сопровождения сильно маневрирующих объектов при отсутствии пропусков отметок;

- широкий строб или набор стробов для сопровождения объектов при пропусках отметок.



Рис. 5.8. Сопровождение траектории ВС

5.3 Контрольный индикатор РЛС

Аппаратура КИКО предназначена для контроля по экрану ЭЛТ радиолокационной информации первичного и вторичного каналов, декодирования координатных кодов самолетных ответчиков, работающих в режиме УВД и управления работой РЛС.

Рабочий диаметр экрана КИКО - 400 мм, масштабы изображения 50, 100 и 200 км. На экране ЭЛТ отображается масштабная сетка, образованная метками дальности 2, 10 и 50 км и метками азимута 10⁰ и 30⁰. Отображение видеоинформации возможно по семи независимым каналам.

В состав аппаратуры КИКО входят собственно ИКО БИ-45, блок сигналов и пульт КИКО.

Структурная схема тракта отображения информации КИКО представлена на рис. (6.9.) и включает:

- электронно-лучевую трубку (ЭЛТ) с отклоняющей системой и элементами управления лучом;

- две платы предварительных координатных усилителей (ПКУ);

- выходные каскады координатных усилителей (ВКУ);

- плату видео-усилителя и подсвета (ПВП);

- плату управления и видеосмесителя (ПУ и В);

- генератор пилообразных напряжений (ГПН);

- дешифратор УВД.

ЭЛТ 45ЛМ5В с электрической фокусировкой и магнитным отклонением луча имеет длительное послесвечение и повышенную яркость. Развертывающие напряжения по обеим осям отклонения формируются платой ГПН. Их длительность определяется длительностью сигнала «Импульс дистанции» или «Запуск ПК», а амплитуда пропорциональна синусу и косинусу угла поворота антенны РЛС или напряжению с АРП.

Длительность сигнала «Импульс дистанции» зависит от выбранного масштаба дальности и составляет 330 мкс для масштаба 50 км, 660 мкс для масштаба 100 км и - 1320 мкс для масштаба 200 км. Усиление пилообразных напряжений идет по двум независимым каналам.

Координатные усилители предназначены для преобразования развертывающих напряжений в пропорциональные им токи. Выходные каскады работают на отклоняющие катушки горизонтального и вертикального отклонения.

Плата управления и видеосмесителя (ПУ и В) предназначена для формирования сигналов управления, меток азимута и дальности, а также для объединения видеосигналов с различных источников.

аэродромный радиолокатор обзорный

Рис. 5.9. Упрощенная структурная схема КИКО



Плата видео-усилителя и подсвета служит для усиления видеосигналов до величины, необходимой для модуляции луча по яркости и формирования импульсов подсвета.

Дешифратор содержит два идентичных комплекта аппаратуры и служит для декодирования координатной информации, поступающей от самолетных ответчиков, работающих в режиме УВД. Эта информация может отображаться на КИКО и подается в ШСС для трансляции на КДП.

В состав пульта КИКО входит панель управления РЛС для управления работой РЛС в местном и дистанционном режиме и панель управления для управления режимов отображения на КИКО.

Размещено на Allbest.ru

...