ПЕРЕНОСНАЯ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ РАДИОЛОКАЦИОННАЯ СТАНЦИЯ СЕКТОРНОГО ОБЗОРА ПРОСТРАНСТВА Российский патент 2025 года по МПК G01S13/04 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Предлагаемое изобретение относится к радиолокационной технике и может быть использовано при построении многофункциональных мобильных радиолокационных комплексов средств с электронным сканированием луча для обзора воздушного и наземного пространства с одновременным сопровождением множества обнаруживаемых объектов, корректирования огня артиллерии по результатам засечки разрывов снарядов (мин), разведки стреляющих орудий (минометов) противника, корректирования огня артиллерии по результатам засечки снарядов (мин) на траектории.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Из источника RU 2292563 C2 известно техническое решение, в котором использована фазированная антенная решетка, имеющая одномерное фазовое электронное сканирование по углу места, частотную чувствительность азимутального положения луча и осуществляющая механическое вращение по азимуту. Из источника RU 2577845 C1 известна активная фазированная антенная решетка, выполненная с возможностью двумерного электронного сканирования. Из источника RU 2274875 C2 также известен радиолокатор на двух быстровращающихся одномерных фазированных активных решетках с электронным управлением диаграммой в плоскости угла места, со ступенчатым обзором пространства и сигналом, обеспечивающим однозначное измерение скорости и дальности цели. Одна антенна выполняет функцию обзора пространства и обнаружения целей, а вторая - измерительные функции. Ее можно использовать не только для измерения ошибок сопровождения цели, но и для обзора наземной поверхности и наблюдения метеорологической обстановки. Одномерная ФАР с управлением лучом только в одной угломестной плоскости в десятки раз дешевле двухмерной.

В источнике RU 2714450 C1 описан радиолокационный обнаружитель, работающий на частотах длинноволновой части UHF диапазона и содержащий активную фазированную антенную решетку (АФАР) с возможностью сканирования лучом по углу места, процессор, автоматическую систему навигации, индикатор и еще три аналогичные АФАР, что обеспечивает повышенную надежность и скрытность радиолокационного обнаружителя, которые достигаются благодаря отсутствию механического вращения и наклона АФАР и полностью электронному сканированию.

Известно также построение двухдиапазонного радиолокационного комплекса (РЛК), в котором значительные зоны обнаружения малоразмерных и малозаметных целей, в том числе выполненных по технологии «Стелс», реализованы благодаря электронному сканированию и взаимодействию РЛС разного диапазона волн (патент RU 2346291 C2). В данном РЛК обзор пространства осуществляется РЛС метрового диапазона волн, а сопровождение целей возлагается на РЛС дециметрового диапазона волн при работе по целеуказанию от РЛС метрового диапазона волн.

Основными недостатками вышеупомянутых изобретений являются отсутствие возможности сканирования по трем координатам, низкие точность измерения угловых координат и угловая разрешающая способность, так как в мобильной РЛС метрового диапазона невозможно реализовать антенну с достаточными вертикальными и горизонтальными размерами, что не позволяет осуществить точное сопровождение цели. Другим недостатком является низкая надежность, так как наличие высокочастотного токосъемника сокращает время наработки на отказ. Кроме того, недостатком указанных изобретений является незащищенность боевого расчета от воздействия электромагнитного излучения и поражения высокоточным оружием, наводящимся по излучению РЛС, ввиду того, что рабочие места операторов этих РЛС располагаются на платформах с излучающими антеннами.

В качестве прототипа, то есть устройства, наиболее близкого к предлагаемому по технической сущности, выбрано изобретение, описанное в патенте RU 2729704 С1 «Мобильная радиолокационная станция», содержащее комбинацию из антенных секций, каждая из которых включает активную волноводно-щелевую антенную решетку; усилитель мощности; межсекционную волноводно-распределительную систему, работающую на прием и передачу; блок несущей частоты; блок формирования и обработки сигналов; узел сопряжения и преобразования; усилитель мощности. Недостатком прототипа является отсутствие возможности выбора плоскости электронного сканирования.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Техническим результатом предлагаемого изобретения является возможность выбора плоскости электронного сканирования в зависимости от решаемых задач, а также сочетание функций радиолокационного мониторинга (обнаружения, классификации и определения параметров движения) наземных, надводных и воздушных объектов (в том числе малоразмерных беспилотных летательных аппаратов) с радиолокационными измерительно-расчетными функциями корректирования огня артиллерии по результатам засечки разрывов снарядов (мин), разведки стреляющих орудий (минометов) противника, корректирования огня артиллерии по результатам засечки снарядов (мин) на траектории.

Технический результат достигается благодаря тому, что компонентами предлагаемой переносной многофункциональной радиолокационной станции секторного обзора пространства обеспечена возможность электронного «быстрого» сканирования в одной плоскости и механического «медленного» сканирования в другой. Сканирование в двух плоскостях позволяет определить три координаты при получении радиолокационного изображения местности.

Поставленная задача реализована в переносной многофункциональной радиолокационной станции секторного обзора пространства сантиметрового диапазона длин волн конструктивно за счет совмещения механического и электронного сканирования, что обеспечивает многофункциональность предлагаемого изобретения, работающего в режимах:

- радиолокационного мониторинга (обнаружения и определения параметров движения) наземных, надводных и воздушных объектов (в том числе малоразмерных беспилотных летательных аппаратов);

- корректирования огня артиллерии по результатам засечки разрывов снарядов (мин);

- разведки стреляющих орудий (минометов) противника;

- корректирования огня артиллерии по результатам засечки снарядов (мин) на траектории.

Для достижения технического результата переносная радиолокационная станция секторного обзора пространства состоит из блока приемо-передающего на механическом приводе, блок приемо-передающий содержит щелевую антенную решетку с электронным сканированием в одной плоскости, работающую на прием и передачу; распределенный усилитель мощности; блок несущей частоты; блок формирования и обработки радиолокационных сигналов. Осуществление механического сканирования реализовано при помощи редукторного привода качения по углу места или азимуту в зависимости от выбора плоскости механического сканирования. Выбор электронной и механической плоскостей сканирования осуществляется перед началом работы в зависимости от выполняемых текущих функций, что обеспечивает многофункциональность РЛС. Выбор режима работы, параметров излучения зондирующих импульсов и сектора сканирования осуществляется в процессе функционирования в режиме реального времени.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На Фиг. 1 представлена структурная схема переносной радиолокационной станции секторного обзора пространства, где:

1 - антенная решетка;

2 - блок формирования и обработки радиолокационного сигнала;

3 - блок несущей частоты;

4 - распределенный усилитель мощности;

5 - ферритовый циркулятор;

6 - редуктор угла места/азимута;

7 - узел управления приводом;

8 - датчик угла;

9 - источник питания привода;

10 - концевой выключатель;

11, 12 - внешние AC/DC-преобразователи;

13 - стабилизирующий диод.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Предлагаемая переносная многофункциональная радиолокационная станция секторного обзора пространства содержит блок приемо-передающий с вынесенными на кронштейн двумя внешними AC/DC преобразователями, качаемый при помощи механического привода. Блок приемо-передающий состоит из антенной решетки с электронным сканированием в одной плоскости, работающей на прием и передачу, распределенного усилителя мощности, блока несущей частоты, блока формирования и обработки радиолокационного сигнала.

На Фиг. 1 показано, что антенная решетка 1, подключаемая через ферритовый циркулятор 5 при помощи высокочастотных волноводов к распределенному усилителю мощности 4 и блоку несущей частоты 3, в совокупности с блоком формирования и обработки радиолокационного сигнала 2 объединены конструктивно в блок антенный приемопередающий. Питание 27 В к распределенному усилителю мощности 4, блоку несущей частоты 3, блоку формирования и обработки радиолокационного сигнала 2 подается от AC/DC преобразователя 12, подключенного к сети переменного тока 220 В, 50 Гц. Блок формирования и обработки радиолокационного сигнала 2 передает команды управления в антенную решетку 1 по шине SPI.

Из блока формирования и обработки радиолокационного сигнала 2 в блок несущей частоты 3 поступают электромагнитные импульсы запуска передатчика (ИЗП); бланкирующие импульсы (БИ); управляющие команды по одностороннему каналу связи ручной регулировки управления (РРУ); радиоимпульсный сигнал с частотой f_MC и непрерывный сигнал опорной частоты f_ОС по коаксиально-волноводному каналу. Сигнал «МС» представляет собой радиоимпульс с несущей частотой, равной промежуточной частоте f_ПЧ и с заданной внутриимпульсной модуляцией (ФКМ, ЛЧМ и т.п.). Конвертор из состава блока формирования и обработки радиолокационного сигнала 2 (на рисунке не показан) обеспечивает формирование радиоимпульсного сигнала с частотой f_НС=f_ОС×64+f_МС, который является зондирующим сигналом передатчика. Импульсная модуляция этого сигнала осуществляется импульсами запуска передатчика (ИЗП) и сигналами коммутатора ИЗП (КИЗП), поступающими из блока формирования радиоимпульсного сигнала 2 в распределенный усилитель мощности 4, также работающий в режиме импульсной модуляции. Модуляция осуществляется импульсом ИЗП. С выхода распределенного усилителя мощности 4 сигнал передатчика подается через волноводный ферритовый циркулятор «прием-передача» 5 в антенную решетку 1.

Сигнал, отраженный от цели и принятый антенной решеткой 1, проходит через циркулятор «прием-передача» 5 на вход приемного канала блока несущей частоты 3. Принятый сигнал поступает на управляемое устройство защиты, входящее в состав блока несущей частоты 3 и представляющее собой СВЧ выключатель, управляемый бланкирующим импульсом (БИ). Далее в приемном канале блока несущей частоты 3 осуществляется усиление входного сигнала, преобразование частоты входного сигнала f_НС в промежуточную частоту f_ПЧ, фильтрация и усиление сигнала промежуточной частоты, дискретное управление усилением с помощью сигналов ручной регулировки усиления (РРУ). С выхода приемного канала блока несущей частоты 3 сигнал промежуточной частоты подается на соответствующий вход блока блок формирования и обработки радиолокационного сигнала 2 для дальнейшей обработки. Алгоритм обработки сигнала для получения радиолокационного изображения местности по трем координатам заключается в аналого-цифровом преобразовании на промежуточной частоте принятого сигнала, что позволяет сочетать программную реализацию широкого спектра алгоритмов цифровой обработки сигналов с аппаратными возможностями выбора режимов и параметров предлагаемого изобретения.

Осуществление механического сканирования реализовано при помощи механического привода, конструктивно состоящего из редуктора угла места/азимута 6, который, в зависимости от выбора плоскости механического сканирования, управляет положением оси угла места/азимута места и имеет механическую связь с датчиком угла 8, питаемым от источника питания привода 9 и соединенного с узлом управления приводом 7 через концевой выключатель 10. Узел управления приводом 7 связан по CAN-шине с блоком формирования и обработки радиолокационного сигнала 2 и датчиком угла 8, имеет связь управления с редуктором угла места/азимута 6 в зависимости от выбора плоскости механического сканирования и подключен к внешнему AC/DC-преобразователю 11 совместно с источником питания привода 9 через стабилизирующий диод 13, выполняющий функцию сглаживания наводок, вызванных индуктивной нагрузкой AC/DC-преобразователя 11. Внешние AC/DC-преобразователи 11 и 12 подключаются к сети переменного тока 220 В 50 Гц и конструктивно вынесены на кронштейн.

Связь переносной многофункциональной радиолокационной станции секторного обзора пространства с внешней аппаратурой осуществляется по стандарту Ethernet для обмена информацией в мультиплексном канале информационного обмена.

В зависимости от тактики применения предлагаемая многофункциональная радиолокационная станция секторного обзора пространства может работать в режимах:

- радиолокационного мониторинга (обнаружения и определения параметров движения) наземных, надводных и воздушных объектов (в том числе малоразмерных беспилотных летательных аппаратов);

- корректирования огня артиллерии по результатам засечки разрывов снарядов (мин);

- разведки стреляющих орудий (минометов) противника;

- корректирования огня артиллерии по результатам засечки снарядов (мин) на траектории.

Изобретение относится к радиолокационной технике, а именно к переносной многофункциональной радиолокационной станции секторного обзора пространства. Технический результат - выбор плоскости электронного сканирования и сочетание функций радиолокационного мониторинга наземных, надводных и воздушных объектов с радиолокационными измерительно-расчетными функциями корректирования огня артиллерии. Результат достигается тем, что предложена переносная многофункциональная радиолокационная станция секторного обзора пространства, работающая в сантиметровом диапазоне длин волн, содержащая блок приемопередающий в составе антенной решетки с электронным сканированием в одной плоскости, работающей на прием и передачу, блока формирования и обработки радиолокационного сигнала, блока несущей частоты, распределенного усилителя мощности, механический привод с возможностью смены плоскости качания, состоящий из редуктора угла места/азимута, датчика угла, источника питания и узла управления приводом, кронштейн с двумя AC/DC-преобразователями. 1 ил.

Переносная многофункциональная радиолокационная станция секторного обзора пространства, работающая в сантиметровом диапазоне длин волн, содержащая кронштейн с двумя AC/DC-преобразователями, блок приемопередающий в составе антенной решетки с электронным сканированием в одной плоскости, работающей на прием и передачу, блока формирования и обработки радиолокационного сигнала, блока несущей частоты, распределенного усилителя мощности, подключенных для подачи питания к первому AC/DC-преобразователю, механический привод с возможностью смены плоскости качания, состоящий из редуктора угла места/азимута, датчика угла, источника питания и узла управления приводом, причем источник питания и узел управления приводом подключены для подачи питания ко второму AC/DC-преобразователю, при этом узел управления приводом связан посредством CAN-шины с блоком формирования и обработки радиолокационного сигнала и датчиком угла, а антенная решетка станции подключена к блоку формирования и обработки радиолокационного сигнала по шине SPI и подключена посредством волноводного ферритового циркулятора «прием-передача» к блоку несущей частоты и распределенному усилителю мощности.