Рис 17 РЛС «НЕВА» Fig 17 RLS «NEVA»

Розглянуті первинні РЛС «УТЕС-Т», «УТЕС-А», АОРЛ-1АП, «АМУР», «НЕВА» при експлуатації на радіолокаційної позиції обєднують для спільної роботи з вторинним радіолокатором (радіолокатор з активним відповіддю), створюючи тим самим радіолокаційний комплекс (РЛК) До застосовуваним в ГА вторинним радіолокатором відносяться: «КОРІНЬ-АС», «ВЕСЕЛКА», «ВЕСЕЛКА-М», «КРОНА», «МВРЛ-СВК», «ЛІРА-В» Однією з труднощів, з якою стикаються розробники вторинних радіолокаторів, є необхідність забезпечення роботи РЛС в двох частотних діапазонах на ортогональних поляризаціях Для роботи вторинних радіолокаторів виділені: частота каналу запиту 1030 МГц і частота прийому відповідних сигналів 1090 МГц в міжнародному діапазоні (режим RBS) і частоти, близькі до 740 МГц, у вітчизняному діапазоні (режим УВС) При цьому в режимі RBS поляризація випроменених електромагнітних хвиль вертикальна, а в режимі УВС – горизонтальна Антенні системи вторинних радіолокаторів будують або у вигляді лінійних антенних решіток (АР) (наприклад, антена РЛС «КОРІНЬ-АС» (рис 18)), або у вигляді плоских АР з механічним обертанням по азимуту, що забезпечують віялову ДН косекансной форми у вертикальній площині

Антена радіолокатора «КОРІНЬ-АС» формує дві ДН: одна – спрямована використовується при випромінюванні (прийомі) сигналів запиту (відповіді), друга – ненаправленная застосовується для придушення бічних пелюсток ДН Рівень бічних пелюсток спрямованої антени складає – 24 дБ, ширина ДН в горизонтальній площині 3,0 ± 0,3 ° (режим УВС) і 2,0 ± 0,2 ° (режим RBS) По основному каналу система харчування випромінювачів забезпечує синфазное і оптимальне Дольф-чебишовських амплітудне розподіл струмів збудження По каналу придушення, крім АР, використовується додатковий випромінювач, призначений для формування електромагнітного поля в задньому півпросторі основний антени

Рис 18 РЛС «КОРІНЬ-АС»

Fig 18 RLS «KOREN-AS»

Антенна система МВРЛ-СВК створена у вигляді плоскої АР (рис 19) і являє собою дві лінійні антенні грати в горизонтальній площині з еквідистантно розташованими випромінювачами, кожен з яких виконаний у вигляді двох вкладених одна в іншу вертикальних грат плоских вібраторів, що складаються з 9 вібраторів горизонтальній поляризації та 8 вібраторів вертикальної поляризації Загальна кількість таких вертикальних елементів випромінювання 34 З них 33 елемента розташовані спереду і формують в передньому напівпросторі сумарну, разностную і ДН придушення, а 34-й елемент створює ДН придушення в задньому напівпросторі антени

Рис 19 РЛС «МВРЛ-СВК»

Fig 19 RLS «MVRL-SVK»

Обєднання первинних і вторинних РЛС дозволяє створювати як трасові, так і аеродромні РЛК з метою:

– забезпечення 100% дублювання всіх коштів, необхідних для управління повітряним рухом

– вирішення завдань подвійного призначення

Типовим представником таких РЛК є

комплекс «ЛІРА-Т» (рис 20), створений модернізацією РЛС П-37 (1РЛ139-2) шляхом вбудовування вторинного радіолокатора, запитувача держрозпізнавання (ЗГО) і апаратури первинної обробки інформації (АПОІ)

У процесі модернізації використовувалася приемопередающая кабіна РЛС П-37 і нижнє дзеркало антеною системи, при цьому вироблялося вбудовування нового опромінювача з каналом ЗГО Замість верхнього дзеркала встановлювалася двохдіапазонна антенна решітка вторинного радіолокатора Можна відзначити, що антенні системи первинного і вторинного радіолокаторів розташовані «спина до спини» (рис 20)

У приемопередающей кабіні встановлювалися три приемопередающих каналу з системами СДЦ від РЛС «ЛІРА-1», апаратура вторинного радіолокатора і ЗГО Передача даних на АПОІ і прийом команд здійснювався за стандартному каналу передачі даних через високочастотний струмознімач

Аеродромний РЛК «ЛІРА-АЮ» (рис 21), працює в 10 см діапазоні довжин хвиль До складу РЛК входять: первинний радіолокатор з апаратурою обробки та обєднання РЛІ і вторинний радіолокатор

У складі первинного радіолокатора:

– антенний модуль, що складається з: двопроменевий антеною системи, опорно-поворотного пристрою, струмознімача, СВЧ обертових зчленувань приводів азимутального обертання, збірної вежі, набираемой секціями по 5 м залежно від радіолокаційної позиції і забезпечує висоту підйому фазового центру антеною системи до 18 м

– апаратний модуль, що складається з: передавального пристрою на клістроні, повністю твердотільного приймального пристрою, системи цифрової обробки луна-сигналів та первинної обробки інформації, головного процесора і допоміжних систем (електроживлення, охолодження, пожежогасіння і т п)

Антенна система, що містить дзеркальну антену, формує двухлучевую ДН веерного типу, що забезпечує перекриття зони огляду по куту місця до 45 ° Антена вторинного радіолокатора розміщується на одному поворотному пристрої з антеною первинного радіолокатора за принципом «спина до спини» (антени розгорнуті один щодо одного на 180)

Рис 20 РЛК «ЛІРА-Т» Fig 20 RLC «LIRA-Τ»

Рис 21 РЛК «ЛІРА-АЮ»

Fig 21 RLC «LiRA-AIO»

Схожі конструктивне виконання і технічні характеристики мають оглядові первинно-вторинні радіолокатори «АОРЛ-85МТА» (рис 22) і «АОРЛ-99МТА» (рис 23), що працюють в L-діапазоні (23 .. 24 см) з первинного каналу

Рис 23 РЛК «АОРЛ-99МТА» Fig 23 RLC «AORL-99MTA»

Рис 22 РЛК «АОРЛ-85МТА» Fig 22 RLC «AORL-85MTA»

В оглядовому первинно-вторинному радіолокаторі «ГРЛ-2003МТА» (рис 24) L-діапазону (23 .. 24 см) антена вторинного радіолокатора встановлена ​​над антеною первинного каналу на загальній основі На відміну від «АОРЛ-85МТА» і «АОРЛ-99МТА» первинний канал «ГРЛ-2003МТА» має твердотільний передавач

У розвитку техніки побудови посадкових радіолокаторів можна відзначити дві тенденції По-перше, це використання в якості антен фазованих антенних решіток, а по-друге, суміщення оглядових аеродромних РЛС з посадочними радіолокаторами

Радіолокаційні системи управління посадкою, розроблені як основні засоби забезпечення посадки військових літаків, набули широкого поширення в 50-60 роках, в першу чергу, через свою простоту, мобільності і слабкою оснащеності літаків бортовими системами забезпечення посадки Посадочні радіолокатори є також складовою частиною радіолокаційних систем управління, як правило, військового призначення, призначених не тільки для управління посадкою, але і для вирішення завдань управління польотами в районі аеродрому при злети й заходах на посадку

Рис 24 РЛК «ГРЛ-2003МТА»

Fig 24 RLC «ORL-2003MTA»

В даний час радіолокаційні системи посадки застосовуються як на військових аеродромах в якості основного засобу посадки, так і в якості допоміжного засобу на аеродромах ГА У сучасних системах зберігається керування посадкою по командам з землі, переданим з наземних засобів по лінії звязку і передачі даних При автоматичної посадки роль льотчика зводиться до візуального (або за допомогою спеціальних засобів) контролю правильності виконання команд посадки і втручанню, при необхідності, в процес управління Отримання одночасно інформації про повітряну обстановку в аеродромної зоні та інформації, забезпечує управління літаками, які перебувають на посадковій прямій, досягається використанням двох антен (кругового огляду і глісади) [5]

IV Напрями розвитку оглядових РЛС третього покоління

Оцінюючи вдосконалення РЛС цілевказівки третього покоління, що почалося з середини 80-х років, можна відзначити еволюцію просторової і тимчасової обробки сигналів

в якості антенних систем отримали належне розвиток активні фазовані решітки, здійснюють оптимальну просторову обробку сигналів за рахунок роздільного управління амплітудою і фазою в кожній точці розкриву антени До достоїнств АФАРСЬКА належать [6]:

– можливість багатофункціональної роботи РЛС з гнучким управлінням просторовими характеристиками і високим енергетичним потенціалом (можливість формувати: провали в ДН в напрямку постановника перешкод кілька променів ДН незалежні ДН на передачу і прийом і ефективно поєднувати режими виявлення і супроводу цілей)

– адаптація до швидкозмінних умов і складною помеховой обстановці

8 . висока надійність, що забезпечується наявністю великої кількості випромінювачів і їх функціональними можливостями (напрацювання на відмову твердотільних підсилювачів складає 10 ‘… 10 ® год АФАРСЬКА 12 Ю ® год передавача на ЛБХ – 300 .. 500 год причому, можна відзначити, що відмова в твердотільному передавачі не настає миттєво, і несправності накопичуються поступово)

– простота експлуатації твердотільних АФАРСЬКА внаслідок відсутності високої напруги (живлять напруги активних модулів досить низькі-24 .. 30 В)

– відсутність необхідності регулювання підсилювачів в процесі експлуатації внаслідок їх високої фазової стабільності

– малі масогабаритні характеристики твердотільних приймально-передавальних модулів (ППМ) АФАРСЬКА

– робота в широкій смузі робочих частот і секторі сканування з керованою поляризацією, що дозволяє виявляти малорозмірні цілі і здійснювати ідентифікацію обєктів

Як додаткові достоїнств АФАРСЬКА перед антенами з механічним скануванням в частині обробки РЛІ можна відзначити відсутність додаткової модуляції сигналів в часі і зміна коефіцієнта посилення антени внаслідок її механічного обертання, що дозволяє спростити когерентну обробку радіолокаційних сигналів

Основою перспективних РЛС є застосування для ФАР (або АФАРСЬКА) технології цифрового діаграммообразованія (ЦЦО) [4,6] Хоча цифрове формування променя застосовно як в режимі передачі, так і прийому, основні свої переваги воно реалізує в режимі прийому Технологія ЦДО і повномірна цифрова обробка сигналів (ЦОС) дають РЛС наступні переваги По-перше, РЛС здатна сприйняти всю інформацію просторово-часових полів у розкриві АР По-друге, цифрові частотні фільтри, характеристики яких відрізняються високою повторюваністю, забезпечують практично повну компенсацію перешкод У поєднанні з розширенням динамічного діапазону при накопиченні сигналу в процесі просторово-часової обробки це дає високу перешкодозахищеність РЛС Придушення перешкод у модульній АФАРСЬКА можна виробляти двічі: при обробці в модулі і при міжмодульних обробці [6] Крім цього, просторова обробка в модулі проводиться по всьому амплітудно-фазового просторовому розподілу АФАРСЬКА, а не тільки по фазового розподілу, як у аналогової АР При цьому результуючий рівень придушення перешкод складає-50 .. -60 дБ при низькому рівні бічних пелюсток ДН По-третє, при ЦДО в АФАРСЬКА може бути реалізований принцип інтегрованої апертури, під яким розуміється обєднання антеною системи і високочастотних блоків всіх типів в єдину структуру, що зменшує побічну випромінювання і втрати Наприклад, перехід до застосування ЦДО в АФАРСЬКА систем GPS дозволяє довести рівень придушення перешкод до 90 . 100 дБ [4] Доречно зазначити, що існуючі засоби GPS навігації втрачають працездатність при впливі одиночного джерела перешкод потужністю всього лише 0,25 Вт з дальності 4 км

В даний час, завдяки досягненням в області НВЧ електроніки, монокристальной електроніки АЦП і ЦАП виникни нові можливості створення цифрових АФАРСЬКА Досягнутий рівень технології АЦП дає можливість проводити аналого-цифрове перетворення сигналів з частотою дискретизації fa> 200 МГц з вісьмома і більше розрядами, що дозволяє ефективно обробляти сигнали з смугою 10 .. 20 МГц Проведений в [6] аналіз необхідної продуктивності цифрових обчислювачів для АФАРСЬКА дозволяє зробити наступні висновки Для АФАРСЬКА, що має близько 2000 елементів, з числом формованих променів 10 при смузі оброблюваних сигналів в кожному промені 1 МГц для просторової обробки сигналів потрібно продуктивність: в дійсних операціях Пд = 16-10”’ оп / с при частотновременной обробці ПЧВ = 8-10′ ° Таким чином, середня продуктивність для просторової і частотно-часової обробки сигналів становить 10 ^ \ . 10 ^ оп / с дійсних операцій Незважаючи на такі високі вимоги при здійсненні паралельної цифрової обробки в модулях і обчислювачі АР, ці вимоги можуть бути реалізовані на базі серійно випускаються сигнальних процесорів, наприклад Tiger Shark (Analog Device), TMS (Texas Instruments) і Power PC (Motorola) Можна також відзначити можливість використання готових виробів фірми Bit Ware, призначених для вбудовування у відповідні шини при організації обміну даними (Compact PCI, PMC, PCI, VME)

Серед вітчизняних процесорів можна виділити комірки багатоканальних АЦП і сигнальних процесорів на базі порого-логічних інтегральних схем (ПЛІС) фірми Xilins, що реалізують алгоритм попередньої просторової і частотновременной обробки сигналів Можливе застосування осередків обчислювача на базі вітчизняних ній-ро-матричних сигнальних процесорів NM 6403 і NM 6404, чіпів DSM, що містять чотири канали швидкодіючих АЦП і ЦАП і скалярний процесор Можна відзначити, що нейрочип NM 6404 дозволяє виконати векторно-матричні операції з розмірністю 64 х 64 з тактовою частотою

100 . 200 МГц

В даний час однієї з нових технологій, застосовуваної в АФАРСЬКА, є використання «аналогової фотоніки» [8] Термін «аналогова фо-тоніка» характеризує сукупність оптоелектронних приладів і оптичних інтегральних схем, обєднаних волоконно-оптичними лініями звязку Аналогова фотоніка застосовується в АФАРСЬКА для:

– створення фазостабільной розводки сигналів гетеродинов, опорних сигналів, сигналів контролю фазового фронту і фазової синхронізації рознесених АФАРСЬКА

– передачі прийнятого сигналу від модулів АФАРСЬКА для подальшого посилення і обробки

– формування та управління ДН АФАРСЬКА та синтезу багатопроменевих ДН

– адаптації

– передачі потужних фазованих сигналів на модулі АФАРСЬКА і їх заміни на оптоелектронні модулі

– ідентифікації цілей (використання аналогових оптичних процесорів і нелінійної фільтрації з голографічним памяттю)

– побудови повністю оптичних РЛС з АФАРСЬКА

Застосування аналогової фотоніки дозволяє отримати багаторазовий виграш за такими параметрами РЛС як:

– смуга, тривалість імпульсів (до трьох порядків)

– точність фазирования (до двох порядків)

– швидкодія (до трьох порядків)

– енергоспоживання (в кілька разів)

– габарити, вага, металоємність (до двох порядків)

Крім цього, фотоніка дозволяє отримати нову якість при обробці сигналів РЛС – миттєве перетворення Фурє та ідентифікацію цілей [8]

Прикладами РЛС з 14ДО служать наступні станції

У РЛС 55Ж6У (рис 25) цифрове формування ДН здійснено в метровому діапазоні хвиль [4]

Рис 25 РЛС «55Ж6У»

Fig 25 RLS «55ZH6U»

АФАРСЬКА трьохкоординатної РЛС «67Н6Е» («ГАММА-ДЕ») з розмірами 8 х 5,2 м, що працює в дециметровому діапазоні хвиль, наведена на рис 26 Антена містить 1024 випромінювача, кожен з яких порушується окремим підсилювачем У вихідному каскаді підсилювача використовували два транзистора типу 2Т979А, включені паралельно Вихідна середня потужність кожного підсилювача дорівнює 20 Вт, а імпульсна – 100 Вт Втрати в согласующей ланцюга підсилювача і в самому підсилювачі зменшують випромінену імпульсну потужність одного каналу АФАРСЬКА до 55 Вт, а середню – до 10 Вт При повністю справних підсилювачах середня випромінювана потужність

АФАРСЬКА дорівнює приблизно 10 кВт Задана для РЛС «67Н6Е» дальність виявлення цілі забезпечується при випромінюванні не менше 8 кВт середньої потужності, внаслідок цього АФАРСЬКА допускає відмову до 20% підсилювачів без порушення основних технічних характеристик станції При модернізації АФАРСЬКА у вихідному каскаді підсилювача транзистори були замінені більш потужними типу А885А Така заміна дозволила підняти вихідну імпульсну потужність підсилювача з 100 до 200 Вт, що створило запас енергетичного потенціалу РЛС Крім того, так як транзистор А885А має більш високий ККД, то був полегшений температурний режим передавального модуля

АФАРСЬКА встановлювалася на обертається платформі в робочому положенні (рис 26) На платформі крім системи дільників, підсилювачів потужності, фазовращателей і випромінювачів розташовані джерела живлення підсилювачів потужності і система їх повітряного охолодження Згортання та розгортання антени, що транспортується на причепі тягача, здійснюється протягом 5-и хвилин власним механізмом До складу РЛС «67Н6Е» входять причіп з апаратурою обробки інформації і робочими місцями операторів, а також електростанція

Рис 26 АФАРСЬКА РЛС «67Н6Е» («ГАММА-ДЕ») Fig 26 RLS «67Ν6Ε» («GAMMA-DE»)

Основні технічні характеристики РЛС «67Н6Е» [6]:

– зона виявлення: по дальності 10 .. 360 км по азимуту 360 ° по куту місця 30 ° (40 °) по висоті 30 км (60 км)

– дальність виявлення по цілі з ЗЦ = 2 м ^ – 350 км (360 км)

– період оновлення інформації 10 с

– коефіцієнт придушення відображень від місцевих предметів 45 дБ

– кількість супроводжуваних цілей 100 .. 200

– точність вимірювання координат: дальності 100 м азимута 10 . 15 ; кута місця 15 . 20 ; висоти 600 м

V                                   Висновок

Розвиток електроніки призвело до скорочення радіоапаратури і включенню її до складу антенного комплексу, створенню повністю твердотільних, інтегрованих з випромінювачем антенних модулів, що містять елементи харчування, підсилювач, фазообертач, систему термостабілізації [7]

Монтаж перспективної РЛС четвертого покоління полягає в розміщенні антенних модулів на опорній металоконструкції антенного комплексу та їх зєднанні з апаратурою, що розташовується поза – це апаратура формування необхідних для роботи РЛС сигналів і синхронізації, що включає: багатоканальне приймальний пристрій, обчислювач, що забезпечує адаптивне формування ДН, первинну і вторинну обробку радіолокаційного сигналу і функціональний контроль Однак, завдяки постійному розвитку елементної бази і ця апаратура може бути поєднана і інтегрована в єдиному модулі

Розвиток аналогової фотоніки безсумнівно зробить свій вплив на структуру антенних модулів, і в XXI столітті оглядові РЛС цілевказівки перетворяться на своєрідний технічний аналог ока, що забезпечує радіовіденіе [8]

VI Список літератури

1 Питання перспективної радіолокації Под ред д т м, проф А В Соколова, М, Радіотехніка, 2003, 508 с

2 Пєтухов С І, Шестов І В Історія створення і розвитку озброєння і військової техніки ППО сухопутних військ Росії, М, міжакадемічного вид-во «Озброєння Політика Конверсія », 2003, 610 с

3 Нечаєв Е Е, Большаков Ю П Ретроспективний огляд створення та розвитку наземних радіолокаційних станцій цілевказівки в Росії (Частина 1) Науковий вісник МГТУГА, сер Радіофізика і радіотехніка, № 98, 2006, 108-131 с

4 Логвин А І, Нечаєв Е Е, Большаков Ю П, Лисе В А Стан та перспективи розвитку антенних систем РЛС засобів УВС Науковий вісник МГТУГА, сер Радіофізика і радіотехніка, № 51, 2002, 7-21 с

5 Большаков Ю П, Нечаєв Е Е Посадочні радіолокатори цивільної авіації та тенденції розвитку техніки їх побудови Науковий вісник МГТУГА, сер Радіофізика і радіотехніка, № 96 (11), 2005, 97-102 с

6 Активні фазовані антенні грати / Под ред

Д І Воскресенського, А І Канащенкова М, Радіотехніка, 2004, 488 с

7 Сінані А І, Алексєєв О С, Винярский В Ф Активні ФАР Концепція побудови та досвід розробки Антени, вип2 (93), М, 2005, 64-68 с

8 Зайцев Д Ф Застосування фотоніки в активних ФАР Антени, вип5 (72), М, 2003, 34-40

CREATION AND DEVELOPMENT OF GROUND SURVEILLANCE RADARS IN A CIVIL AVIATION OF RUSSIA

Nechaev E E

Moscow State Technical University of Civil Aviation GSP-3, Moscow, 125993, Russia

Abstract – An analytical review of publications reflecting development of ground surveillance radars in civil aviation of Russia is presented

I                                       Introduction

The radars of the 21st century are characterized: by a complete coherence of single radar and by a territorially distributed radar net as a whole: by application of active phased array antennas (APAA): by wide-bandness of probing signals (linearly – frequency, phase and intra-pulse modulation): by application of digital signal processing: by use of solid-state engineering for construction the radar modules: by usage of power vacuum devices with high reliable and composite cathodes for meter wave radar [1] It is possible to consider surveillance radars used in a civil aviation as radars of the second generation In the paper the basic phases and development directions of surveillance radars engineering are considered

II Main Part

The creation history of the first radars starts with 1936 In this section of report the characteristics of such radars of meter waves band as: «Burya», «Reven», «Redut», «Enisej», «Terek», «Lena» are considered The merits and shortages of these radars are analyzed Investigation of ranges decimeter and centimeter waves has allowed to develop radars for these ranges The performances of such radars as: P-15, P-19, P-35, P-40 are given In the early sixties together with the measures of range the measures of altitude also are designed The performance of such measures of altitude as: PRV-11, PRV-1 Sis considered

The development of second generation radars was promoted by reaching a science in the field of development of phased array antennas, power broadband transmission devices and high-sensitive receivers of radar signals The creation of digital signal processing systems has reduced to appearance of new methods of radars protection from active and passive interference The typical representative of radars with the phased array antenna is radar «Nebo-SV» of a meter wave’s band For an air traffic management (ATM) system the primary radars containing mirror antennas are used Under such radars it is possible to classify «LIRA-1» and «UTES-T»

In secondary radars the phased array antennas with a mechanical azimuth scanning are used Under such radars it is possible to classify «KOREN-AS», «RADUGA», «KRONA», «MVRL-SVK», «LIRA-V» A distinctive singularity of these radars is a work in two frequency ranges (international and domestic) with two orthogonal linear polarizations of signal With the purpose of 100 % duplicating of all tools ATM the join of secondary and primary radars both route and airfield radars is made Typical representatives of this radars class are «LIRA-Τ», «LIRA-АЮ», «AORL-85MTA», «AORL-99MTA», «ORL-2003ΜΤΑ» Concerning landing radars it is possible to say the next On civil aerodromes the landing radars are applied as auxiliary tools

As antennas for the third generation radars began to apply APAA realizing optimum space signal processing by separate control of amplitude and phase at each point of antenna aperture From known virtues APAA it is possible to select high reliability and simplicity of exploitation of solid-state APAA for lack of high supply voltages A basis of perspective APAA is the application of digital diagram-shaping technology Under such radars it is possible to classify «55ZH6U» and «GAMMA-DE» By one of new technology used in modern radars it is a technology with usage of analogue photonics

III                                       Conclusion

Development of analog photonics will actively effect on the structure of APAA units of surveillance radars Permanent perfection of electronic industry decreases the volume of radio equipment and inserts this equipment into an antenna complex during mounting phase and also creates completely solid-state units integrated with radiators containing feed units, amplifier, phase switcher, system of thermo-stabilization

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2006р