ДРЛО

Еще несколько лет назад считалось, что для РЛС выбор поляризации излучения имеет существенное значение из-за многолучевого распространения сигналов и различий в уровнях и статистических свойствах МО при разных видах поляризации Однако в современных РЛС гибко используется поляризация передаваемых и принимаемых сигналов, так что поляризация служит одним из средств повышения помехозащищенности в условиях РЭП.

Сказанное выше позволяет выбрать тип антенны. Ниже приводятся соображения, касающиеся преимуществ плоской антенной решетки перед антенной с параболическим зеркалом В плоской антенной решетке (АР) можно выбирать амплитуды и фазы сигналов, излучаемых любыми элементами АР, что позволяет наилучшим обрезом формироветь ДН. На рис. 2 показана антеннйя решетка РЛС ломплекса AWACS на самолете Е-3А. Следует обратить внимание на полное отсутствие каких-либо препятствий перед апертурой антенны, в то время как у зеркальных антенн могут быть расположенные перед апертурой мешающие узлы, например вспомогательное зеркало, опорные стойки крепления этого зеркала и облучателя и сам облучатель. Форма ДН зеркальных антенн определяется главным образом функцией распределения облучения зеркала облучателем антенны (отсюда и граничения в выборе распределения облучения по апертуре). На рис. 3 показана антенна РЛС S-диапазона AN/ APS-20. У современных зеркальных антенн могут быть уменьшены или даже вовсе устранены указанные эффекты препятствий перед апертурой При выборе антенны РЛС следует учитывать три важных обстоятельства: форма ДН антенны в целом ухудшается из-за влияния обтекателя и самолета, характеристики антенны допжны сохраняться постоянными в пределах всей полосы рабочих частот РЛС, необходимо предусмотреть антенну системы радиолокационного опознавания (целесообразно, чтобы ее пелснгационное направление совпадало с пеленгационным направлением РЛС). Следует еще иметь в виду, что хотя плоская антенная решетка имеет лучшие показатели, чем зеркальная антенна, последняя значительно дешевле.

D. Мощность излучения

Необхоадмую мощность излучения РЛС можно paccчитать по уравнению радиолокации, одним из ключевых параметров которого является размер апертуры антенны. Апертура антенны определяет также ширину ДН антенны. Ниже нами принято, что ширина ДН в азимутальной плоскости равна 1° При такой ширине ДН обеспечивается достаточное для обработки сигналов время облучения цели, а также хорошая разрешающая способность и точность по азимуту. На частоте 6 ГГц такая ширина ДН получается при горизонтальном размере апертуры 3 м. Выбрав вертикальный размер несколько меньше, получим эффективную площадь апертуры 5 м2. Коэффициент шума приемника принят равным 3 дБ, так как в РЛС ДРЛО нецелесообразно применять приемник с меньшим коэффициентом шума из-за высокой шумовой температуры антенны, обусловленной попаданием МО от земной поверхности в ДН антенны. Должны также учитываться обычные потери, куда входят потери распространения, потери в ВЧ-элементах РЛС и потери при обработке сигнала. Источники потерь, свойственные РЛС ДРЛО, указаны в табл. 1 Расчеты показывают, что средняя мощность излучения, необходимая для обнаружения цель с ЭПО 10 м2 на расстоянии 300 км, составляет 2 кВт. Таким образом, средняя мощность передатчика РЛС ДРЛО может составить несколько киловатт.

Таблица 1. Пример учета потерь в РЛС
Виды и источники потерьКоэффициент потерь, ДБ
Распространение (плохая погода, несущая частота 6 ГГц) 6,3
Обтекатель0.8
Влияние формы ДН1,6
Ослабление в волноводе1,2
Потери в передатчике1,3
Потери в приемнике1,9
Удельное заполнение МО1,6
Затенение и перекрытие импульсов0,2
Рассогласование по полосе в УПЧ0,4
Перекрытие лучом ДН цели при обзоре1,4
Система стабилизации частоты ложных тревог0,7
Обработка сигнала2,0
Обработка сигнала2,0
Итого20,0

В рассмотренном случае высота зоны действия РЛС на расстоянии 300 км равна примерно 5 км. Однако этого может оказаться недостаточно. Увеличить высоту зоны действия можно с помощью введения- Дополнительных ДН в угломестной плоскости. Излучаемая в пределах каждого из лучей мощность должна быть приблизительно равна мощности излучения по горизонтально расположенной ДН. Однако такая мера может потребовать увеличения в несколько раз средней мощности передатчика, скажем, до 8 кВт. Мощность самолетного генератора первичного электроснабжения, требуемая для питания передатчика, будет значительно больше из-за малого КПД высоковольтных источников питания, регуляторов и СВЧ-ламп. Если считать, что общий КПД=20% (достаточно высокое значение), то необходимая мощность первичного источника питания составит 40 кВт и потребуется отвод тепла системой охлаждения, соответствующий потере мощности 32 кВт. Такую мощность первичного источника можно легко получить на современных реактивных самолетах. Как следует из табл. 2. заимствованной из справочника [1], на современных самолетах имеются более высокие уровни мощности первичного электроснабжения.

Таблица 2. Общая мощность генераторов современных самолетов
Самолет Мощность генератора, кВА
707-320160
Е-2С180
А-300В270
L1011360
DC-10360
Nimrod360
Е-3А600
E-4B1200

Средние мощности 8 кВт при импульсном излучении со скважностью от 50 до 100 являются обычными для усилителей мощности современных передатчиков РЛС. При скважности 50 импульсная мощность излучения равна 400 кВт. Такая мощность вполне соответствует стандартным волноводам при умеренном избыточном давлении в них.

Е. Длительность импульса

Излучаемый РЛС импульс может иметь (или не иметь) внутриимпульсную фазовую модуляцию, но будет всегда постоянным по амплитуде. В данной статье речь будет идти только об эффективной длительности импульса t при обработке сигнала. Когда внутриимпульсная модуляция отсутствует, t равняется длительности излучаемого импульса. При внутриимпульсной модуляции t меньше этой длительности на коэффициент сжатия импульса.

Максимальное возможное число элементов разрешения по дальности равно T/t, где Т - время облучения точечной цели. Желательно иметь максимальное число элементов разрешения при обработке сигналов в зоне обзора, так как это способствует повышению устойчивости РЛС к средствам РЭП и ее защите от МО. Увеличение числа элементов разрешения может быть достигнуто только за счет уменьшения t, так как значение Т определяется шириной ДН и скоростью вращения ДН антенны. Следует напомнить, что при постоянной средней мощности значение t не влияет на ограниченную внутренним шумом дальность обнаружения целей. Максимальное значение эффективной длительности импульса t определяется требуемой разрешающей способностью по дальности, а минимальное - перемещением цели за время облучения в пределах ДН или (при цифровой обработке сигналов) возможностью выполнения аналого-цифрового преобразования. Если принять, что скорость движения цели такова, что за время Т цель перемещается на половину элемента разрешения по дальности, то минимальная длительность импульса составит 0,75 мкс для целей со скоростью до 2000 км/ч и T=100 мс. При других значениях V и Т соответственно изменяется и минимальная длительность импульса.

При практической разработке РЛС можно принять значение t, близкое к минимуму, т. е. от 0,1 до 2 мкс.

F. Частота повторения импульсов и обработка сигналов

Выбор ЧПИ тесно связан с режекцией МО при обработке сигналов. Более того, обычно в РЛС предусмотрено более одной ЧПИ в целях уменьшения влияния слепых скоростей или для разрешения неоднозначностей по дальности. Рассмотрим представленный на рис. 4 спектр МО от земной поверхности в зависимости от расстояния для когерентной РЛС Уровень МО показан амплитудными значениями ординат над плоскостью "дальность - доплеровская частота", максимальная дальность РЛС опять-таки считается равной 300 км, а максимум ДН антенны РЛС выставлен перпендикулярно вектору скорости самолета-носителя РЛС. Путевая скорость самолета принята равной 370 км/ч. Интересной особенностью спектра при нулевом значении доплеровской частоты является простирающийся от близкой к нулевой до максимальной дальности "гребень", образованный МО большой амплитуды. Этот "гребень" известен под названием "МО по главному лучу ДН"; он обусловлен отражениями от участка земной поверхности, попа дающего в главный лепесток ДН, где высока интен сивность облучения. На участке от нулевой дальности до дальности, соответствующей высоте полета самолета, МО отсутствуют, а затем уровень МО возрастает в соответствии с формой ДН антенны в угломестной плоскости до максимального значения на средних дальностях. Далее уровень МО уменьшается из-за увеличения расстояния до точек поверхности-практически до максимальной прямой радиовидимости и, наконец, становится по существу равным нулю (на рис. 4 не показано). Следующая особенность, на которую следует обратить внимание, заключается в наличии еще одного "гребня" МО на расстоянии, близком к высоте полета носителя РЛС, и занимающего область доплеровских частот от -4 до 4 кГц. Эта область МО обусловлена отражениями от участков поверхности, расположенных непосредственно под 1 РЛС, и поэтому соответствует малым дальностям и характеру отражения, близкому к зеркальному. Протяженность этой области по доплеровской частоте связана с путевой скоростью носителя РЛС. Для принятой рабочей частоты, равной 6 ГГц, доплеровский сдвиг составляет около 11 Гц на 1 км/ч. Третьей отличительной особенностью распределения спектра МО по плоскости "дальность - доплеровская частота"; является отсутствие МО в зоне, лежащей вне двух указанных "гребней". При других углах положения, оси ДН антенны относительно траектории самолета будет наблюдаться соответствующий сдвиг положения MO по главному лучу ДН.

Copyright © ab, muxel, Сын советского программиста
Page made 16.10.2002
visits after ; average per day: