Трехкоординатный гомодинный радиолокатор Российский патент 2025 года по МПК G01S13/72 H04B1/30 

Изобретение относится к области радиолокации, а именно к гомодинному радиолокатору. В настоящее время широкий круг боевых задач возлагается на беспилотные летательные аппараты (БЛА), высокая эффективность применения которых достигается их групповым применением [1, 2], значительно усложняющим противодействие им. Как указано в [2], при формировании групп БЛА обосновывают интервалы между соседними беспилотниками не только в горизонтальной, но и в вертикальной плоскости, то есть по высоте.

На дальних и средних дистанциях по отношению к защищаемому объекту значительная часть атакующих БЛА будет уничтожена средствами ПВО, однако останется некоторое количество неуничтоженных БЛА, каждый из которых будет продолжать движение на своей маршевой высоте, на которой он двигался в составе группы и которая неизвестна, а на определенном расстоянии от объекта высота будет резко сброшена в результате пикирования, что усложняет задачу противодействия таким аппаратам.

В таких ситуациях наиболее подходящими средствами целеуказания системам активной защиты являются гомодинные радиолокаторы вследствие относительной простоты их технической реализации и возможности обеспечения минимального, по сравнению с импульсными РЛС, радиуса «мертвой» зоны (единицы: доли метра), что упрощает экстраполяцию траектории атакующего боеприпаса до точки ее пересечения с поверхностью защищаемого объекта. Однако известные гомодинные радиолокаторы имеют недостатки, не позволяющие применять их в качестве целеуказателей системам активной защиты объектов от атакующих БЛА противника.

Основными недостатками гомодинного радиолокатора по патенту [5] являются большой радиус «мертвой» зоны, низкое быстродействие, а главное - отсутствие не только электронного, но даже электромеханического сканирования диаграммы направленности антенны. Такой же недостаток характерен для технического решения [6]. Этот недостаток частично устранен в работе [7] путем введения в состав гомодинного радиолокатора приемно-передающей антенны с управляемой диаграммой направленности, однако предусмотрено только электромеханическое управление, что не обеспечивает выполнение одного из основных требований к гомодинному радиолокатору как к целеуказателю в условиях противодействия БЛА при их групповом применении - высокий темп обзора пространства.

В работе [8] предложен вариант гомодинного радиолокатора с повышенной пропускной способностью, обеспечивающего высокий темп обзора пространства на основе комбинированного (электромеханического и электронного) сканирования пространства диаграммой направленности антенны по азимуту. Однако этого оказалось недостаточно в условиях группового применения БЛА. В такой ситуации от целеуказателя требуется информация об угловых положениях отдельных БЛА не только по азимуту, но и по углу места. В данной работе предлагается вариант гомодинного целеуказателя, удовлетворяющего данному требованию.

В качестве прототипа принято техническое решение по патенту [8], недостаток которого состоит в том, что он не обеспечивает систему противодействия атакующим БЛА противника информацией об угловом положении цели на нисходящем участке ее траектории и, тем более, при пикировании БЛА в направлении на защищаемый объект, когда он движется с постоянной скоростью по наклонной прямой, а при этом резко падает высота полета БЛА и, следовательно, его угол места.

В соответствии с изложенным цель данного предложения состоит в разработке трехкоординатного гомодинного радиолокатора-целеуказателя, обеспечивающего систему противодействия атакующим БЛА противника в ближней зоне на нисходящем участке их траектории, и прежде всего - при пикировании БЛА, информацией не только по азимуту и дальности, но и по углу места.

Указанная цель достигается тем, что в состав трехкоординатного гомодинного радиолокатора, содержащего в своем составе циркулятор, вход которого соединен с выходом генератора зондирующих сигналов, а вход-выход подключен к первому входу-выходу вращающегося перехода и смесителя, выход которого подключен к последовательно соединенным усилителю, амплитудному модулятору, второй вход которого соединен с выходом генератора функции временного окна, усилителю с квадратичной амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ), анализатору спектра и блоку первичной и вторичной обработки радиолокационной информации, выход которого подключен к информационному входу устройства сканирования и является выходом предлагаемого трехкоординатного гомодинного радиолокатора, согласно предлагаемому техническому решению в качестве его приемо-передающей антенны применена двумерная активная фазированная антенная решетка (АФАР) с комбинированным управлением диаграммой направленности - с электромеханическим при круговом обзоре и поиске новых целей, а при секторном обзоре и автоматическом сопровождении ранее обнаруженных целей с электронным строчно-столбцовым способом формирования и управления ее диаграммой направленности как по азимуту, так и по углу места, причем АФАР связана с устройством сканирования, состоящим из двух независимых каналов, формирующих амплитудно-фазовое распределение поля на апертуре АФАР, первая группа выходов устройства сканирования подключена ко входам приемно-передающих модулей (ППМ) АФАР, образующих столбцы излучателей на ее апертуре, а вторая группа выходов устройства сканирования подключена ко входам ППМ, образующих строки излучателей.

Технический результат изобретения заключается в создании трехкоординатного гомодинного радиолокатора, обеспечивающего систему противодействия в условиях группового применения БЛА противника в ближней зоне на нисходящем участке их траектории информацией по азимуту, дальности и по углу места, а также повышенную точность измерения координат целей и разрешающую способность по углу места на основе использования двумерной АФАР.

При этом не исключается возможность подключения радиолокатора к типовому рабочему месту оператора (РМО), на дисплее которого поддерживается изображение целевой обстановки в верхней полусфере относительно локатора по аналогии с индикатором кругового обзора (ИКО).

Таким образом, отличия предлагаемого технического решения от его прототипа обеспечивают достижение поставленных перед изобретением целей.

В соответствии с изложенным в состав предлагаемого гомодинного радиолокатора входят (фиг. 1): 1 - АФАР; 2 - устройство сканирования; 3 -вращающийся переход; 4 - циркулятор; 5 - генератор зондирующего сигнала; 6 - смеситель; 7 - усилитель; 8 - генератор с функцией временного окна; 9 - амплитудный модулятор; 10 - усилитель с квадратичной амплитудно-частотной характеристикой; 11 - устройство параллельного спектрального анализа; 12 - блок первичной и вторичной обработки радиолокационной информации.

Предлагаемый трехкоординатный гомодинный радиолокатор работает следующим образом.

Генератор 5 формирует непрерывный зондирующий сигнал линейной частотной модуляцией (ЛЧМ-сигнал), который через циркулятор 4 и вращающийся переход 3 поступает на вход устройства сканирования 2, первая группа выходов которого подключена к входам ППМ АФАР 1, которые образуют столбцы излучателей на апертуре АФАР 1, а вторая группа указанных выходов подключена к входам ППМ, образующих строки излучателей. Одновременно с другого выхода циркулятора 4 ослабленный сигнал в качестве гетеродинного поступает на вход смесителя 6, на второй вход которого поступает принятый сигнал с выхода АФАР 1. Сформированный таким образом сигнал биений поступает на вход усилителя 7 и после усиления - на вход амплитудного модулятора 9, ко второму входу которого подключен выход генератора «окно». Далее сигнал поступает на вход усилителя с квадратичной АЧХ 10 и после усиления - на вход анализатора спектра 11, который преобразует сигнал биений в их спектр, амплитудные выбросы которого представляют собой отметки от целей, несущие информацию об их дальности. Эта информация поступает на вход блока 12 первичной и вторичной обработки радиолокационной информации, который по результатам анализа этой информации формирует траектории всех обнаруженных БЛА в ближней зоне по отношению к защищаемому объекту, по которым обеспечиваются целеуказания средствам активной защиты.

Электронное управление диаграммой направленности АФАР осуществляется устройством сканирования 2 строчно-столбцовым методом, подробно описанным в [9].

Предложенный вариант трехкоординатного гомодинного радиолокатора, отличается от известных аналогичных технических решений и позволяет использовать его в качестве целеуказателя системам активной защиты объектов от атакующих БЛА противника, преодолевших зону ПВО и оказавшихся в непосредственной близости

Список литературы

1. Моисеев B.C. Групповое применение беспилотных летательных аппаратов. Монография. Казань, 2017.

2. Ростопчин В.В. Групповое применение беспилотных летательных аппаратов.

3. Макаренко С.И. Тимошенко А.В. Василенко А.С. Анализ средств и способов противодействия беспилотным летательным аппаратам.

4. Ефанов В.Н., Мизин С.В., Неретина В.В. Управление полетом БПЛА в строю на основе координации взаимодействия группы летательных аппаратов // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. 2014. Т. 18. №1(62). С. 1-10.

5. Кошуринов Г.И. Приемно-передающее устройство гомодинного радиолокатора. Патент №2189055 (Россия), МПК G01S 13/00, Опубл. 10.09.2002.

6. Ананенков А.Е., Коновальцев А.В., Нуждин В.М., Расторгуев В.В., Соколов П.В. Гомодинный радиолокатор. Патент №2626405 (Россия), G01S 13/00, Опубл. 03.07.2017.

7. Ананенков А.Е., Коновальцев А.В., Нуждин В.М., Расторгуев В.В., Соколов П.В. Гомодинный радиолокатор со сканированием диаграммы направленности антенны, Патент №2702190 (Россия), МПК G01S 13/08, Опубл. 07.10.20.

8. Голик A.M., Шишов Ю.А., Одегов А.Е., Гармаш В.В., Сахнов С.А. Гомодинный радиолокатор со сканированием диаграммы направленности антенны, Патент №28G15335 (Россия). МПК G01S 13/04, Опубл. 13.03.2024.

9. Самойленко В.И., Шишов Ю.А. Управление фазированными антенными решетками, 1983 г. Радио и Связь, 287 с.

Изобретение относится к области радиолокации, а именно к гомодинному радиолокатору. Техническим результатом изобретения является создание трехкоординатного гомодинного радиолокатора, обеспечивающего систему противодействия в условиях группового применения беспилотных летательных аппаратов противника в ближней зоне на нисходящем участке их траектории информацией по азимуту, дальности и по углу места, а также повышенную точность измерения координат целей и разрешающую способность по углу места на основе использования двумерной активной фазированной антенной решетки (АФАР). В трехкоординатном гомодинном радиолокаторе в качестве антенны применена двумерная АФАР с комбинированным управлением диаграммой направленности – с электромеханическим при круговом обзоре и поиске новых целей, а при секторном обзоре и автоматическом сопровождении ранее обнаруженных целей с электронным строчно-столбцовым способом формирования и управления ее диаграммой направленности как по азимуту, так и по углу места. АФАР связана с устройством сканирования, состоящим из двух независимых каналов, формирующих амплитудно-фазовое распределение поля на апертуре АФАР. Вход устройства сканирования соединен с вращающимся переходом. Первая группа выходов устройства сканирования подключена к входам приемно-передающих модулей АФАР, образующих столбцы излучателей на ее апертуре, а вторая группа выходов устройства сканирования подключена к входам приемно-передающих модулей, образующих строки излучателей. 1 ил.

Трехкоординатный гомодинный радиолокатор, содержащий в своем составе последовательно соединенные циркулятор, вход которого соединен с выходом генератора зондирующих сигналов, а вход-выход подключен к первому входу-выходу вращающегося перехода, и смеситель, выход которого подключен к последовательно соединенным усилителю, амплитудному модулятору, второй вход которого соединен с выходом генератора функции временного окна, усилителю с квадратичной амплитудно-частотной характеристикой, анализатору спектра и блоку первичной и вторичной обработки радиолокационной информации, выход которого подключен к информационному входу устройства сканирования и является выходом предлагаемого трехкоординатного гомодинного радиолокатора, отличающийся тем, что в качестве его антенны применена двумерная активная фазированная антенная решетка с комбинированным управлением диаграммой направленности – с электромеханическим при круговом обзоре и поиске новых целей, а при секторном обзоре и автоматическом сопровождении ранее обнаруженных целей с электронным строчно-столбцовым способом формирования и управления ее диаграммой направленности как по азимуту, так и по углу места, причем активная фазированная антенная решетка связана с устройством сканирования, состоящим из двух независимых каналов, формирующих амплитудно-фазовое распределение поля на апертуре активной фазированной антенной решетки, причем вход устройства сканирования соединен с вращающимся переходом, первая группа выходов устройства сканирования подключена к входам приемно-передающих модулей активной фазированной антенной решетки, образующих столбцы излучателей на ее апертуре, а вторая группа выходов устройства сканирования подключена к входам приемно-передающих модулей, образующих строки излучателей.