Рлс с последовательным секторным круговым электромагнитным сканированием пространства, неподвижными фазированными антенными решётками



Владельцы патента RU 2648691:

Головко Константин Иванович (RU)

Изобретение относится к радиолокационным станциям с последовательным сканированием пространства неподвижными фазированными антеннами решетками, разнонаправленными в пространстве по секторам, и может быть использовано для обнаружения, измерения координат и определения свойств космических и воздушных объектов. Достигаемый технический результат – обнаружение воздушных и космических объектов, уменьшение габаритных размеров приемопередающего модуля, уменьшение энергопотребления, отсутствие зависимости от погодных условий, уменьшение стоимости. Указанный результат достигается за счет того, что круговое электромагнитное сканирование пространства осуществляют на необходимой высоте и дальности двумя и более неподвижными фазированными антенными решетками, разнонаправленными в пространстве по секторам и последовательно согласованными сверхвысокочастотной нагрузкой с одним приемопередающим каналом.

 

1. Предназначение.

Радиолокационная станция с последовательным секторным круговым электромагнитным сканированием пространства (далее РЛС с ПСКЭСП), неподвижными фазированными антенными решетками (далее НФАР), разнонаправленными в пространстве по секторам, предназначена для обнаружения, измерения координат и определения свойств космических и воздушных объектов.

Радиолокационная станция с круговым электромагнитным сканированием пространства, неподвижными фазированными антенными решетками, разнонаправленными в пространстве по секторам, относится к области науки и техники, объединяющей методы и средства локации (обнаружения и измерения координат) и определяющей свойства различных объектов с помощью радиоволн.

Является изобретением двойного предназначения.

Возможно применение в военной и гражданской областях.

2. Уровень техники.

В настоящее время радиолокационные станции подразделяют на активную, полуактивную, активную с пассивным ответом и пассивную радиолокацию.

Для просмотра окружающего пространства РЛС используют различные способы обзора за счет перемещения направленного луча антенны РЛС: круговой, секторный, обзор по винтовой линии, конический, по спирали, «V» обзор, линейный обзор.

В соответствии с видом излучения РЛС делятся на РЛС непрерывного излучения и импульсные РЛС.

Для кругового просмотра пространства используют два варианта обзора. В подавляющем большинстве РЛС используют механическое вращение антенны. Во втором варианте, неподвижные антенные плоскости с ФАР (от 4 и более) создают по секторальною, постоянную, круговую диаграмму направленности.

Примером кругового просмотра пространства, неподвижными ФАР является РЛС дальнего обнаружения «Дон-2Н».

Каждая антенна с ПФАР или АФАР имеет свой приемопередающий, преобразующий канал и блок управления, то есть РЛС с 4 неподвижными антеннами с ФАР имеет 4 приемопередающих, 4 преобразующих и 4 блока управления, что делает такую РЛС штучным, очень дорогим изделием.

РЛС с механическим круговым вращением ФАР на несколько порядков дешевле, но уступает по своим функциональным и информационным возможностям РЛС с неподвижными ФАР.

3. Сущность изобретения.

Сущность изобретения заключается в возможности кругового обзора пространства, путем: последовательным, секторным, круговым, электромагнитным сканированием пространства, используя один аналого-цифровой преобразователь (АЦП), один цифро-аналоговый преобразователь, один приемопередающий канал, один блок управления режимами работы РЛС с 4 и более неподвижными ФАР.

Так же, как и в существующих РЛС с неподвижными антеннами с ФАР, в создании кругового радиолокационного поля участвуют четыре и более неподвижные антенны с ФАР, размещенные по внешнему периметру РЛС. Для достижения эффекта кругового вращения диаграммы направленности неподвижных ФАР в изобретении используется коммутатор последовательного переключения приемопередающего сигнала на один из секторов обзора. При этом оптимальный вариант размещения коммутатора или коммутаторов в схеме приемопередающего канала или каналов зависит от вида ФАР (активная, пассивная), диапазона применяемых СВЧ частот и т.д.

Использование одного приемопередающего канала на 4 и более антенные плоскости с ФАР позволит:

минимум в три раза уменьшить стоимость, по сравнению с РЛС постоянного кругового обзора с четырьмя неподвижными ФАР, классического построения с 4 приемопередающими и 4 преобразующими каналами;

приравнять по стоимости к РЛС с ФАР кругового механического вращения, повысив информационные возможности.

4. Принципы устройства и функционирования РЛС с ПСКЭСП неподвижными фазированными антенными решетками.

Основные составляющие РЛС с ПСКЭСП, неподвижными фазированными антенными решетками:

- четыре и более плоскости с ФАР;

- один приемопередающий модуль с одним аналого-цифровым и одним цифро-аналоговым преобразователями;

- блок управления и отображения полученной цифровой информации.

Основой обнаружения воздушных, наземных объектов являются 4 и более плоскостные антенны с ФАР. Антенные плоскости с ФАР размещаются по внешнему периметру РЛС. Основной режим работы антенной плоскости с ФАР: вертикальное сканирование сектора обзора, что позволяет с первого полученного сигнала определять высоту цели и указать на ее приоритет в дальнейшем сопровождении.

Конструктивной особенностью антенных плоскостей с ФАР является возможность создания горизонтальной плоскостной диаграммы направленности в секторе до 100 градусов, что позволит перекрыть четырьмя антеннами все круговое пространство.

Одним приемопередающим каналом при помощи коммутатора или коммутаторов обеспечивается последовательное переключение приемопередающего сигнала на антенные плоскости с ФАР по кругу. Период сканирования одного сектора обзора должен позволять произвести минимум один проход горизонтальной диаграммы направленности по всему углу места.

5. Преимущество РЛС с ПСКЭСП неподвижными фазированными антенными решетками.

- в три раза дешевле по сравнению с РЛС с четырьмя неподвижными антеннами с ФАР постоянного кругового просмотра пространства;

- уменьшенные габаритные размеры приемопередающего модуля позволяют создать высокомобильную РЛС (для сухопутных войск ПВО);

- при разработке длиннофидерной или длинноволноводной схемы подключения возможен подъем антенной системы на мачту (для войск ПВО);

- уменьшенное на порядок энергопотребление;

- применение вертикального сканирования, сжатого по сектору приемопередающего радиолокационного луча, увеличивает дальность обнаружения воздушных объектов, т.к. в основном все летательные объекты вытянуты в длину и совершают горизонтальный полет, максимальная отражающая поверхность летательного объекта;

- нет демаскирующих факторов вращения антенны;

- не зависит от метеоусловий, скорости ветра, обледенения;

- не требуется отдельная РЛС или перестройка ФАР для определения высоты цели;

- возможность одновременного, двойного применения как в военной, так и в гражданской области.

6. Принципиальные отличия РЛС с ПСКЭСП НФАР от существующих систем РЛС.

Существующие РЛС используют круговое или секторальное механическое вращение антенн с набором ФАР. Круговое вращение антенны требует значительных пространственных и энергетических затрат.

Наличие одного общего приемопередающего канала для 4 и более антенн с ФАР позволяет сделать малоразмерную РЛС с ПСКЭСП НФАР, относительно не дорогую в производстве и эксплуатации.

Возможна маскировка ФАР под антенные излучатели сотовых операторов, а также маскировка антенных систем радиопрозрачными маскировочными сетями.

РЛС с ПСКЭСП НФАР позволяет обеспечивать обнаружение и сопровождение не только маловысотных целей, а также высотных целей до 350 км, что позволяет использовать ее информационное поле в средствах ПКО.

Базовые проектные характеристики РЛС с ПСКЭСП НФАР предполагают проектирование и создание автономной, малогабаритной, максимально эффективной, несложной и надежной в эксплуатации, при ограниченной стоимости, современной РЛС для войск ПВО и ПКО.

7. Осуществление изобретения.

Основная задача при осуществлении изобретения состоит в возможности создания максимально эффективной, при ограниченной стоимости, автономной РЛС с ПСКЭСП НФАР, предназначенной для войск ПВО и подразделений раннего обнаружения ПКО.

По своему предназначению РЛС с ПСКЭСП НФАР является разведывательной РЛС обнаружения и цели указания средствам уничтожения.

В зависимости от необходимой дальности обнаружения, требуемого качества РЛИ, выбирается оптимальный частотный диапазон волн.

Используются все современные наработки в области проектирования и строительства РЛС с ПФАР и АФАР.

Возможно полное копирование действующих РЛС с ПФАР и АФАР со следующими доработками:

обязательное условие, наличие 4 и более ФАР, для создания кругового электромагнитного сканирования пространства;

построение РЛС с одним приемопередающим трактом с последовательной СВЧ- нагрузкой на 4 и более антенны с ФАР, для чего использовать СВЧ-коммутатор или коммутаторы, согласованные с ФАР;

конструирование СВЧ фидерных и волновых трактов для удаленных от коммутаторов антенн с ФАР.

Предполагается основное использование РЛС с ПСКЭСП НФАР осуществить в войсках ПВО и подразделениях раннего обнаружения ПКО. Это должна быть единая система РЛС с СПКЭСП НФАР, с необходимым покрытием воздушного и космического пространства, что позволит беспровально отслеживать спуск орбитальных объектов, вплоть до касания земли.

Для РТВ ПВО, на антенных мачтах высотой от 20 до 30 м устанавливаются модули с фазированными антенными решетками, приемо-передающей СВЧ-аппаратурой, аналоговым преобразователем и средствами связи.

Количество неподвижных ФАР на антенной мачте рассчитывается исходя из требований, предъявляемых к получаемой радиолокационной информации от одной ФАР - обнаружение факта нарушения охраняемой границы до четырех ФАР на каждой антенной мачте, обеспечивающие создание последовательного кругового электромагнитного РЛ поля.

При необходимости обнаружения летательных объектов в ближнем космосе на расстоянии до 2000 км и высоте полета до 300 км ряд ФАР оборудовать мощными излучателями, что позволит обнаруживать и сопровождать космические объекты над территорией страны.

Радиолокационная станция с последовательным круговым электромагнитным сканированием пространства неподвижными фазированными антенными решетками, отличающаяся тем, что круговое электромагнитное сканирование пространства, на необходимой высоте и дальности, для обнаружения воздушных и космических объектов, осуществляется двумя и более неподвижными фазированными антенными решетками, разнонаправленными в пространстве по секторам, последовательно согласованными сверхвысокочастотной нагрузкой с одним приемопередающим каналом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области спутниковой связи и может быть использовано для компенсации неидеальной поверхности рефлектора в системе спутниковой связи. Предложен способ, который включает измерение амплитуды и фазы сигналов, отраженных от рефлектора спутника, причем эти амплитуды и фазы формируют первую совокупность результатов измерения.

Изобретение относится к области спутниковой связи и может быть использовано для компенсации неидеальной поверхности рефлектора в системе спутниковой связи. Предложен способ, который включает измерение амплитуды и фазы сигналов, отраженных от рефлектора спутника, причем эти амплитуды и фазы формируют первую совокупность результатов измерения.

Изобретение относится к области радиотехники СВЧ и КВЧ диапазонов. Определяют амплитудно-фазовое распределение в раскрыве фазированной антенной решетки, при котором заданная диаграмма направленности ориентирована в направлении u0, выбирают пространственные положения парциальных лучей только в области главного луча заданной диаграммы направленности.

Изобретение относится к области антенной техники. Осуществляют прием или излучение сигналов фазированной антенной решеткой.

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может быть использовано в системах радиосвязи, функционирующих в сложной помеховой обстановке. Осуществляют прием сигналов с известного направления четным числом модулей, расположенных симметрично относительно фазового центра модульной фазированной антенной решетки с симметричным относительно фазового центра раскрыва амплитудным и комплексно сопряженным фазовым распределением.

Изобретение относится к области активных антенн с регулировкой фазы. Предложен способ калибровки фазового центра активной антенны (20), содержащей множество субэлементов (21), способных принимать полезный сигнал, испускаемый спутником (25).

Способ формирования многолучевой диаграммы направленности самофокусирующейся адаптивной антенной решетки, заключающийся во взвешенном суммировании сигналов, принятых элементами антенной решетки весовым вектором, являющимся главным вектором пучка эрмитовых форм, соответствующим максимальному характеристическому числу пучка, причем в качестве второй эрмитовой формы пучка выбирается среднее значение ДН по мощности, при этом при определении главного вектора пучка эрмитовых форм, соответствующего максимальному характеристическому числу пучка, используются оценки амплитудно-фазового распределения формируемого сигнала источников излучения на элементах самофокусирующейся адаптивной антенной решетки, а в качестве первой эрмитовой формы пучка выбирается взвешенная сумма значений средней диаграммы направленности по мощности, вычисленная на основе оценок векторов амплитудно-фазовых распределений, создаваемых сигналами источников излучений на элементах самофокусирующейся адаптивной антенной решетки.

Изобретение относится к области антенной техники. Особенностью заявленного способа определения диаграммы направленности фазированной антенной решетки является то, что задают набор направлений луча, охватывающий область видимости фазированной антенной решетки, плоскость раскрыва фазированной антенной решетки, электрические длины от элементов которой до входа измерительной аппаратуры произвольны, располагают под углом относительно фронта плоской электромагнитной волны, изменяя с помощью фазовращателей сдвиги фаз сигналов, проходящих через элементы фазированной антенной решетки, устанавливают луч фазированной антенной решетки в одно из направлений набора, измеряют амплитуду и фазу сигнала, затем операции повторяют, каждый раз устанавливая луч фазированной антенной решетки последовательно в остальные направления, амплитуды сигнала, измеренные при каждом направлении луча, умножают на заранее определенные для этих направлений амплитуды сигнала от одного элемента в составе фазированной антенной решетки, а фазы сигнала, измеренные при каждом направлении луча, складывают с заранее определенными для этих направлений фазами сигнала от одного элемента в составе фазированной антенной решетки.

Изобретение относится к области радиотехники и связи. Особенностью заявленного способа обработки сигналов в модульной адаптивной антенной решетке при приеме коррелированных сигналов и помех является то, что сигналы, соответствующие ответвленной части мощности, преобразуют в М сигналов, в которых исключена составляющая полезного сигнала, выполняют с учетом информации о диаграммах направленности модулей такое изменение М преобразованных сигналов в Ма помеховых сигналов, чтобы комплексные амплитуды составляющих помех в них приближались к комплексным амплитудам помех в выходных сигналах соответствующих модулей, а с помощью полученных Ма сигналов формируют ковариационную матрицу помех А размером Ма×Ма, находят оптимальный для модульной адаптивной антенной решетки по критерию максимума отношения сигнал/(помеха+шум) вектор комплексных весовых коэффициентов, сигналы, соответствующие прошедшей части мощности, суммируют в Ма модулях с заданными комплексными весовыми коэффициентами.

Антенна // 2605944
Изобретение относится к области техники сверхвысоких частот. Особенностью заявленной антенны является то, что в нее дополнительно введен идентичный отрезок коаксиальной линии, расположенный перпендикулярно той же широкой стенке волновода и соединенный с ним идентично первому отрезку, при этом для обеспечения согласования с волноводом оба отрезка смещены от оси симметрии его широкой стенки к его узкой стенке, расстояние между погруженными во внутриволноводное пространство нижними концами внутренних проводников отрезков равно половине длины волны в волноводе, а удаленные концы излучающих проводников соединены гальванически с верхними концами внутренних проводников отрезков, верхние концы наружных проводников которых разомкнуты.

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в радиолокационных станциях (РЛС). Достигаемый технический результат - обеспечение электронного сканирования лучом фазированной антенной решетки (ФАР) в азимутально-угломестном секторе для РЛС с одномерным электронным сканированием при остановке вращения антенны в азимутальной плоскости.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при разработке и изготовлении статичных антенных систем спутниковых и радиорелейных линий связи, а также приемных антенных систем радиолокационных станций.

Изобретение относится к области радиолокации и предназначено для использования на летательных аппаратах. Техническим результатом изобретения является разработка средств многофункциональной бортовой радиолокационной станции, обеспечивающих обнаружение малоразмерных неподвижных наземных и надводных целей на фоне отражений от подстилающей поверхности.

Использование: радиотехника, области антенной техники в диапазоне СВЧ-КВЧ, и предназначено для использования в системах радиосвязи, радиопеленга, радионаблюдения и радиомониторинга.

Изобретение относится к радиоэлектронным системам сопровождения, в частности к следящим системам по направлению (измерителям углов и угловых скоростей линии визирования), в которых используется инерционный привод антенны, и может быть использовано для эффективного управления инерционными следящими системами по направлению в режиме сопровождения различных воздушных объектов, включая интенсивно маневрирующие.

Изобретение относится к радиотехнической промышленности и может использоваться в СВЧ-антенной технике в составе радиолокационных систем и комплексов. Технический результат состоит в расширении мгновенной полосы, увеличении разрешающей способности и возможности одновременного формирования до 8+2·2n (где n=1, 2, 3…) независимо управляемых лучей.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в приемных и радиолокационных системах. Техническим результатом является сокращение скорости вращения облучателей.

Изобретение относится к устройствам, обеспечивающим управление шириной главного лепестка диаграммы направленности антенны без механического манипулирования антенной или ее частями.

Изобретение относится к антенной технике для систем радиосвязи в диапазоне коротких волн (KB). .

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в базовой станции беспроводной системы связи с интеллектуальной антенной. .

Изобретение относится к антенной технике. Способ включает вычисление сигнала F0 по формуле: .

Изобретение относится к радиолокационным станциям с последовательным сканированием пространства неподвижными фазированными антеннами решетками, разнонаправленными в пространстве по секторам, и может быть использовано для обнаружения, измерения координат и определения свойств космических и воздушных объектов. Достигаемый технический результат – обнаружение воздушных и космических объектов, уменьшение габаритных размеров приемопередающего модуля, уменьшение энергопотребления, отсутствие зависимости от погодных условий, уменьшение стоимости. Указанный результат достигается за счет того, что круговое электромагнитное сканирование пространства осуществляют на необходимой высоте и дальности двумя и более неподвижными фазированными антенными решетками, разнонаправленными в пространстве по секторам и последовательно согласованными сверхвысокочастотной нагрузкой с одним приемопередающим каналом.

Наверх