вторичный модуль радиолокатор
Характерной особенностью всех современных вторичных моноимпульсных ОРЛ, используемых в качестве источника информации о воздушной обстановке в системах УВД, является наличие трех каналов: суммарного S, разностного D и ненаправленного канала подавления сигналов боковых лепестков W. В этом отношении структурные схемы всех моноимпульсных радиолокаторов похожи друг на друга. В то же время между структурными схемами радиолокаторов различных фирм-производителей есть и существенные различия. Для примера рассмотрим структурные схемы некоторых наиболее распространённых моноимпульсных радиолокаторов.
Радиолокатор Condor 2 MSSR фирмы Raytheon имеет несколько модификаций. Наибольший интерес представляет вариант Condor Мк 2S, обеспечивающий работу в режиме S второго уровня ICAO с возможностью передачи удлинённых сообщений ELM (Extended Length Message). Радиолокатор может работать как в обычном режиме RBS, так и в режиме S и смешанном режиме RBS+S. Для этого в состав его аппаратуры включены два генератора режимов (RBS и S), которые связаны между собой и управляются от единого блока управления и контроля.
С генераторов режимов импульсы Р1, Р2, Р3, Р4, Р5 и Р6 поступают на возбудитель передатчика, в котором генерируется синусоидальное напряжение частоты 1030 МГц. Приходящие с генераторов режимов импульсы модулируют несущую частоту 1030 МГц, а в случае использования режима S радиочастотный импульс Р6 модулируется ещё и по фазе. Относительная фазовая модуляция импульса Р6 используется при передач сообщений по линии «земля – борт». Необходимая для этого информация поступает на генератор режимов S через блок управления и контроля по каналам связи, связывающим радиолокатор с центром УВД и наземными пунктами передачи данных (НППД).
После возбудителя модулированные сигналы подаются на выходные усилители мощности, выполненные на СВЧ – транзисторах. В режиме RBS один из усилителей предназначен для передачи запросных сигналов Р1 и Р3, а другой – для передачи сигналов Р2, предназначенных для подавления сигналов боковых лепестков ДНА по запросу. В режиме S по каналу S передаются сигналы Р1, Р2 и Р6, а по каналу подавления W – сигналы Р5. В смешанном режиме по каналу S передаются все запросные сигналы, а по каналу W – все сигналы подавления.
После усилителей сигналы через устройство сопряжения, выполняющее функцию антенного переключателя, поступают на антенну, формирующую три ДН: суммарную S, разностную D и ненаправленную W. Запросные сигналы излучаются с помощью суммарной ДН, а сигналы подавления – с помощью ненаправленной. Ответные сигналы, приходящие на несущей частоте 1090 МГц, принимаются той же антенной и по трём каналам через устройство сопряжения поступают на три приёмные устройства. Приёмные устройства, кроме обычных функций селекции сигналов по частоте, преобразования на промежуточную частоту fпр = 60 МГц, усиления и амплитудного детектирования, выполняют дополнительные функции логарифмирования, фазового сравнения сигналов разностного и суммарного каналов, определения угловой поправки положения цели по азимуту и подавления ложных сигналов, принимаемых боковыми лепестками суммарной ДНА. Азимутальная поправка определяется с помощью амплитудного углового дискриминатора, а знак поправки – с помощью ФД, на который подаются сигналы суммарного и разностного каналов. В процессе обработки радиочастотных сигналов принимают участие отдельные устройства, расположенные в интерфейсе приёмников и блоке видеосигналов. Окончательная обработка сигналов производится в дешифраторах ответов отдельно для режимов RBS и S, а также в экстракторе, аппаратура которого включает в себя специально разработанные для этих целей сверхбольшие интегральные схемы (СБИС).
Обработка сигналов в экстракторе производится, в основном, программным способом. При этом весь процесс обработки может быть представлен в виде трёх этапов:
– первичная обработка импульсных сигналов и декодирование ответов;
– корреляция ответных сигналов в пределах одного обзора пространства;
– межпериодная обработка ответов.
На первом этапе решаются следующие задачи;
– выделение фронтов принимаемых импульсов;
– декодирование ответных сигналов;
– устранение «фантомов», т.е. сигналов ложных целей;
– управление коэффициентом усиления приемников для выравнивания динамического диапазона сигналов в зависимости от дальности до цели;
– разделение на группы «наложенных» кодов (до четырёх наложений);
– генерация для каждого принимаемого импульса признака его достоверности.
На втором этапе обработки ответных сигналов решаются следующие задачи:
– подавление сигналов несинхронных ответов;
– выделение и маркировка ответов, которые с определённой степенью вероятности вызваны переотражениями сигналов от местных предметов;
– создание «матрицы доверия» ко всем принимаемым кодовым сигналам;
– определение точного азимутального положения цели методами, принятыми в моноимпульсной радиолокации;
– определение точной дальности для всех целей;
– выделение истинных целей среди всех целей, сигналы которых получены при многопутном распространении радиоволн.
Третий период обработки сигналов предусматривает траекторную обработку получаемой информации за несколько периодов обзора пространства. Дополнительными функциями на этом этапе являются:
– сглаживание траекторий;
– устранение расщепления отметок целей;
– режекция многократно повторяющихся несинхронных ложных ответов;
– формирование окончательного сообщения о цели и передача его в каналы связи;
– передача команд и сообщений о состоянии всех элементов аппаратуры радиолокатора.
Как уже указывалось выше, радиолокатор может работать в режимах RBS, S и в смешанном режиме. В последнем случае запрос самолётных ответчиков производится в два этапа.
Сначала посылаются запросы RBS и запросные сигналы режима S общего вызова (All – Call). На это отводится приблизительно 138 мкс в начале каждого периода повторения импульсов TП. Затем станция переходит в режим ожидания ответов общего вызова. Этот период, обозначенный на рисунке ТАС, длится приблизительно 3 мс. За это время все самолёты, оснащённые дискретно-адресными ответчиками, передают на землю свои адреса, а самолётные ответчики, работающие в режиме RBS, сообщают свои индивидуальные номера. После этого передатчики радиолокатора генерируют запросные сигналы режима S адресного наблюдения (Roll – Call). На этот процесс отводится приблизительно 140 мкс. После окончания этого времени и до конца периода повторения импульсов ТП радиолокатор переходит в режим ожидания ответных сигналов режима S. Этот период, обозначенный на рисунке ТRC, длится приблизительно 6 мс. В качестве дескриптора запросных сигналов в этом случае принимается UF = 4 или UF = 5, а в качестве дескрипторов ответных сигналов DF = 4 или DF =5. Наклонная дальность до цели определяется по моменту прихода на землю ответного сигнала, азимут цели определяется обычным моноимпульсным методом. Дополнительная информация в блоке данных ответа содержит статус полёта, сведения о наличии на борту сообщений, ожидающих передачи по линии связи «борт – земля», тип сообщения, идентификатор запросчика, зарезервированного для связи, и данные об абсолютной барометрической высоте, передаваемой или в футах, или в метрах. В случае использование дескриптора DF = 5 на землю, кроме всего прочего, может передаваться индивидуальный номер ВС, присваиваемый ему в случае необходимости в соответствии с правилами, определяемыми режимом А RBS.
Вариант соответствует случаю, когда запросы адресуются ответчиком, способным работать в режимах RBS. По линии «борт – земля» в этом случае передаются индивидуальные номера и абсолютные барометрические высоты ВС. Вариант б предполагает общий вызов всех самолётов, оснащённых дискретно-адресными ответчиками, а также всех самолётов, способных ответить на запросы RBS. В этом случае в импульсе Р6 используется дескриптор DF = 11, а поле адреса АР содержит единицы на всех двадцати четырёх битах, отведённых для сообщения об адресе ВС. Ответный сигнал, содержащий дескриптор DF = 11, несёт в себе информацию об адресе ВС (24 бита), но только в том случае, если ответчик не обнаружил сигналы общего вызова в режимах А/С RBS (импульсы Р1 и Р3). Вариант в аналогичен варианту б с той лишь разницей, что короткий импульс Р4 (tИ = 0,8 мкс), следующий за запросным импульсом Р3, блокирует ответы дискретно-адресных ответчиков на запросы радиолокаторов, работающих в режиме RBS. Вариант г предполагает общий вызов всех ВС, способных отвечать на запросы А/С RBS, кроме бортов, оснащённых дискретно-адресными ответчиками. При использовании варианта д длинный импульс Р4 (tИ = 1,6 мкс) снимает это ограничение.
Совмещение комбинированных запросов общего вызова и запросов адресного наблюдения в пределах каждого периода повторения импульсов TП возможно при большой дальности действия радиолокатора только в том случае, если период повторения импульсов достаточно большой, т.е. составляет несколько миллисекунд. В рассматриваемом нами радиолокаторе это стало возможным благодаря использованию режима S и моноимпульсного способа определения азимутального положения целей. Для радиолокатора Condor Мk 2 S типичными значениями периода повторения импульсов TП при скорости вращения антенны 5; 12 и 15 об./мин. являются, соответственно, 12; 8 и 6,9 мс.
Устройством, непосредственно определяющим режимы работы радиолокатора и временную расстановку запросных сигналов, является блок управления и контроля, связанный с генераторами режимов RBS и S. Команды на переключение режимов могут вырабатываться местным или удалённым пультами управления, входящими в состав оборудования радиолокатора. При наличии авиационной автоматической сети связи такие команды могут поступать на радиолокатор от наземного процессора передачи данных.