Файл: Верба В.С. - Авиационные комплексы радиолокационного дозора и наведения (Системы мониторинга) - 2008.pdf

Так, при наблюдении загоризонтных целей доплеровская фильтрация не ис­
пользуется, а измерение скорости проводится по изменению задержки сигнала. 

В режиме средней частоты повторения наблюдается неоднозначность 

одновременно и по дальности, и по скорости цели. 

Структурная схема БРЛС, характерная для комплексов АВАКС (РЛДН), 

представлена на рис. 2.1. Поскольку сведения об элементах структуры БРЛС и 
их технических характеристиках взяты из открытых опубликованных источни­
ков (книг, статей, рекламных проспектов), реальные данные комплексов могут 
отличаться от рассматриваемых далее. 

Рис. 2.1 

Когерентность радиолокационного тракта обеспечивается единым для 

всех сигналов высокостабильным задающим генератором 1. Обычно исполь­
зуют кварцевый генератор 60... 100 МГц с термостабилизацией и изоляцией от 
механических колебаний. Возможно применение нескольких генераторов раз­

личной частоты колебаний, охваченных обратной связью по фазе (фазовая ав­
топодстройка). Излучаемые сигналы, сигналы гетеродинов, промежуточных 
частот, частот модуляции, а также импульсы синхронизации работы всех бло­
ков, формируются путем умножения-деления частот задающих генераторов в 

блоках синтезатора сигналов 2 и синхронизатора 3. 

Зондирующий сигнал формируется путем усиления и модуляции сигнала 

синтезатора. После предварительного усиления сигнала малой мощности (блок 4), 
он подается через цифровой регулятор мощности (аттенюатор 5) на возбуди­

тель (усилитель средней мощности 6). Уровень сигнала возбудителя и, соответ­

ственно, мощность излучаемого зондирующего сигнала, регулируются в зави­
симости от угла места (дальности) зоны обзора. 

Импульсный модулятор 7 и выходной усилитель мощности 8 обеспечива­

ют требуемую импульсную мощность излучаемого сигнала. В качестве выход­
ного усилителя мощности используют клистроны импульсной мощностью 

до 1 мВт при средней мощности до 15 кВт. 

Блок 9 формирует высоковольтное напряжение питания (до 90 кВ) с ма­

лым уровнем пульсаций для исключения паразитной фазовой модуляции зон­
дирующего сигнала. 

Сформированный высокочастотный импульс через вращающийся переход 

коаксиального типа поступает на группу работающих на передачу и прием фа­
зовращателей 10, обеспечивающих фазовое управление положением диаграм­
мы направленности антенны по углу места (сканирование и стабилизацию при 
маневре носителя). 

Обычно используется антенна волноводно-щелевого типа. Волноводы 

длиной 7...8 м (в S-диапазоне) обеспечивают узкую (~1°) диаграмму направ­
ленности по азимуту. В вертикальной плоскости антенны размещаются 28 та­
ких волноводов, образуя апертуру антенны по углу места размером 1,5 м и 

формируя диаграмму направленности шириной 5°. Каждый волновод питает­
ся от своего фазовращателя. Главное требование к диаграмме направленности 
антенны - низкие максимальный и интегральный уровни боковых лепестков, 

так как они определяют мощность сигнала фона, на котором ведется обнару­
жение сигналов низколетящей цели. Так, средний уровень боковых лепестков 
может быть -40 дБ, а минимальный - до 55 дБ. Для обеспечения такого низ­
кого уровня используют специальное амплитудное распределение по аперту­
ре антенны. 

Прием отраженных сигналов ведется той же антенной, что и передача. 

Система фазовращателей 10 обеспечивает одинаковое положение луча на пере­

дачу и прием. При быстром сканировании по углу места и большой дальности 

обзора отраженные сигналы запаздывают и приходят тогда, когда приемная 
диаграмма направленности оказывается смещенной относительно направления 
облучения и, соответственно, прихода отраженной волны. Для компенсации 
этого смещения положение приемной диаграммы направленности управляется 
дополнительной системой фазовращателей 11. Сигналы управления формиру­
ются в блоке 12. 

Отраженные от целей и фона электромагнитные волны принимаются ан­

тенной и высокочастотные сигналы через систему фазовращателей 10, 11 

поступают на вход приемника 14. Мощное излучение передатчика и импульс­
ных источников помех бланкируется системой защиты 13, имеющей до пяти 
ступеней для подавления помех различного уровня мощности. 

Главной особенностью высокочастотного приемника является использо­

вание на входе малошумящего усилителя с коэффициентом шума 3...5 дБ, что 
обеспечивает прием всех типов сигналов целей: низколетящих и загоризонт-

ных воздушных целей, надводных целей, а также помеховых сигналов в диапа­
зоне работы БРЛС. 

Сигналы с выхода СВЧ-приемника через вращающийся переход разделя­

ются и поступают на три различных супергетеродинных приемника с двойным 
преобразованием частоты. 

Импульсно-доплеровский приемник 15 формирует на выходе усилителя 

промежуточной частоты sin- и cos-составляющие сигнала (фазовый детектор). 

Стробы, определяющие длительность импульса (0,5...1,5 мкс), разделяют 

сигналы по каналам задержки (дальности). В каждом канале проводится преоб­

разование аналоговых sin- и cos-сигналов в цифровую форму (АЦП), которые 
поступают для дальнейшей обработки в сигнальный процессор 16. Система 
слежения за сигналом фона 17, принимаемого по основному лепестку диаграм­
мы направленности антенны, обеспечивает необходимыми данными для обра­
ботки сигналов процессор. 

Сигнальный процессор детектирует по частоте помеховые сигналы фона, 

принимаемого по главному лучу диаграммы направленности антенны. Полоса 
фильтра определяется шириной спектра сигнала фона в основном луче и со­
ставляет обычно несколько килогерц. Уровень сигнала фона по отношению к 

уровню внутреннего шума приемника (динамический диапазон фона) зависит 
от многих факторов (типа подстилающей поверхности, вида зондирующего 
сигнала, формы диаграммы направленности антенны) и обычно составляет ве­

личину 70...80 дБ. Для подавления такого уровня фона иногда применяют сис­
тему из двух ступеней: сначала в аналоговом виде при помощи кварцевых 

фильтров, а затем в цифровом виде процессором. 

Наряду с сигналом фона происходит подавление и сигналов целей, летя­

щих с небольшой радиальной скоростью. Граница частот фильтра режекции 
определяет минимальную радиальную скорость обнаруживаемых воздушных 
целей на фоне отражений от земной поверхности. 

Вне зоны режекции фильтра уровень мощности спектра фона определяет­

ся уровнем боковых лепестков частотной характеристики фильтра и диаграм­

мы направленности антенны, а вне полосы спектра фона - уровнем внутренне­
го шума приемника. Выбирая параметры сигнала (частоты повторения), харак­
теристики фильтра и формируя сверхнизкий уровень боковых лепестков 
диаграммы направленности антенны, стараются обеспечить прием сигналов 
цели во всем частотном диапазоне сигналов целей (скоростей целей). 

Дальнейшая обработка сигнальным процессором сводится к доплеровской 

фильтрации и формированию матрицы сигналов «задержка - доплеровская 

частота», формированию порога с постоянным уровнем ложных тревог и обна­

ружению сигналов по превышению порога сигналами в каналах матрицы. Дан­

ные обнаруженных сигналов «задержка-частота» передаются через интерфейс 
в процессор данных 18, который определяет координаты и состояние целей для 
передачи в центральный процессор комплекса. 

Приемник сигналов загоризонтных целей 19 выполняет в аналоговом ви-

,де сжатие импульсов обычно при помощи ультразвуковой линии задержки, 

детектирует и сравнивает выходной сигнал с порогом, определяемым уров­
нем внутреннего шума приемника и внешними помехами. Порог регулирует­
ся для обеспечения постоянства вероятности ложной тревоги. После преобра­
зования в цифровую форму информация об обнаруженных целях передается в 
процессор данных. 

Приемник надводных целей 20 осуществляет сжатие импульсов при по­

мощи линии задержки для получения высокого разрешения по дальности, что 
позволяет обнаруживать малоразмерные надводные цели при большой степени 
волнения моря. Обнаружение сигнала проводится после детектора огибающей 
по превышению порога, регулируемого в зависимости от уровня отражений от 
морской поверхности для обеспечения постоянства ложных тревог. АЦП и 
микропроцессор 21 обеспечивают режекцию сигналов суши с использованием 
цифровой карты 22. Сигналы обнаруженных целей поступают через интерфейс 
в процессор данных. 

Структурная схема содержит также глубокую встроенную систему диаг­

ностики и поддержания работоспособности за счет дублирования основных 
блоков (на рисунке не показана). 

2.2. Энергетический потенциал 

бортовой радиолокационной системы 

Эффективность решения всех задач радиолокационного наблюдения: об­

наружения целей, определения их координат, распознавания, идентификации 
функционального состояния и сопровождения, в значительной мере зависит от 
энергии принимаемого сигнала и спектральной плотности шумов. 

Энергия сигнала Е

с

 зависит от средней мощности принимаемого сигнала 

Р

с

 с учетом всех потерь в тракте РЛС а

п

 и от времени когерентного накопления 

сигнала в системе обработки Т

с 

где Р

ср

 - средняя мощность излучения передатчика; G - коэффициент усиле­

ния передающей антенны; - плотность потока мощности излу­

чения у цели на расстоянии Д

ц

 ; - плотность потока мощности от­

раженного сигнала у антенны; - мощность переизлучения цели с 

эффективной поверхностью рассеивания (ЭПР) - мощность прини­
маемого сигнала антенной, имеющей апертуру площадью S

a

. 

Суммарные потери мощности сигнала а

п

 формируются составляющими 

потерь во всех элементах тракта РЛС (рис. 2.2). 

Рис. 2.2 

Время когерентного накопления сигнала определяется временем обзора 

Т

обз

 заданного углового сектора Ω: 

где Θ

0

Φ

0

 - угловой размер диаграммы направленности антенны по азимуту 

Θ

0

 и углу места Ф

0

 ( Θ

0

Φ

0

Ω - в стерадианах). 

С учетом того, что энергия сигнала 

Отношение сигнал/шум при согласованной обработке сигнала равно от­

ношению сигнал/шум на выходе линейной части системы обработки при рав­
номерной спектральной плотности шумов в пределах спектра сигнала 

N

0

 = const. При учете только внутреннего шума приемника N

0

 = kTF

m

 , где 

κΤ = 4·10 Вт/Гц, F

m

 - фактор шума приемника. 

В этом случае отношение сигнал/шум