Приемная антенна радиолокационной станции

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ПРИЕМНАЯ АНТЕННА РАДИОЛОКАЦИОННОЙ СТАНЦИИ(71) Заявитель Открытое акционерное общество АЛЕВКУРП(72) Авторы Папушой Виталий Иванович Шаляпин Сергей Валентинович Маркевич Виталий Эдмундович Пучило Александр Викентьевич Потоцкий Марат Константинович Фирсаков Александр Анатольевич Булаш Максим Михайлович(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество АЛЕВКУРП(57) 1. Приемная антенна радиолокационной станции (РЛС), содержащая набор изантенных элементов и М диаграммообразующих схем (ДОС) навходов каждая, выходы которых являются выходами устройства, отличающаяся тем, что к выходу каждого антенного элемента подключены последовательно соединенные радиолокационный приемник (РПр), аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и цифровой фильтр одиночных сигналов (ЦФОС), а цифровые выходы каждого из ЦФОС соединены с соответствующими входами М 2 цифровых ДОС (ЦДОС), причем гетеродинные входы РПр объединены и подключены к местному гетеродину, входы тактирования АЦП объединены и подключены к тактовому выходу синхронизатора РЛС. 96722013.10.30 2. Приемная антенна РЛС по п. 1, отличающаяся тем, что каждая ЦДОС содержитцифровых комплексных перемножителей (ЦКП), входы которых являются входами ЦДОС, а выходы ЦКП подключены ко входам цифрового сумматора, выход которого является выходом ЦДОС, вторые входы ЦКП соединены с соответствующими выходами блока формирования весовых коэффициентов (ФВК),входов которого объединены с входами соответствующих ЦКП, (1)-й вход блока ФВК подключен к выходу цифрового сумматора, а блоки ФВК ЦДОС с номерами от 1 до 2 имеют также (2)-й цифровой вход, являющийся (1)-м входом такой ДОС и соединенный с соответствующим следящим измерителем РЛС по направлению./ Под ред. А.Е. Охрименко. - М. Воениздат, 1983. 4. Лосев Ю.И., Бердников А.Г., Гойхман Э.Ш., Сизов Б.Д. Адаптивная компенсация помех в каналах связи / Под ред. Ю.И. Лосева. - М. Радио и связь, 1988. 5. Воскресенский Д.И. Устройства СВЧ и антенны. Проектирование фазированных антенных решеток Учебное пособие. - М. Радиотехника, 2003. 6. Справочник по расчету и конструированию СВЧ полосковых устройств / Под ред. В.И. Вольмана. - М. Радио и связь, 1982. 7. Гельман М.М. Аналого-цифровые преобразователи для информационно-измерительных систем. - М. Изд-во стандартов, 2009. 8. Стешенко В.В. Алгоритмы цифровой обработки сигналов реализация на ПЛИС. 9. Блейхут Р. Быстрые алгоритмы цифровой обработки сигналов Пер. с англ. - М. Мир, 1989. Заявляемый объект относится к элементам радиолокационных станций (РЛС), в частности к антенным системам, имеющим не менее двух диаграмм направленности, и предназначен для использования в составе РЛС точного сопровождения воздушных целей для повышения их защищенности от активных помех и повышения качества радиолокационного наблюдения. Известны приемные антенны станций наведения зенитных ракет, например антенна УВ-11 станции СЫР-125 1. Данная антенна имеет в составе вращающуюся электродвигателем головку сканирования, сканер типа улитка с апланатической металловоздушной линзой и параболоцилиндрический рефлектор. Такая антенна циклически, с периодом ТОБЗ, осуществляет последовательный обзор пространства в заданном секторе (ОБЗ 15) приемной диаграммой направленности (ДН), узкой в плоскости обзора (11) и широкой в ортогональной плоскости (10). Подобная антенна в составе РЛС точного сопровождения характеризуется рядом недостатков при обзоре пространства в секторе ОБЗ время радиолокационного контакта с целью ТЦ однозначно связано с шириной диаграммы направленности 1 и периодом обзора ТОБЗ ТЦТОБЗ 1/ОБЗ, что определяет противоречие при стремлении иметь длительный контакт с целью и малое время обзора 2 96722013.10.30 потребность высокой точности при изготовлении механических элементов антенны(сканер с апланатической линзой, параболоцилиндрический рефлектор), что определяет высокие трудозатраты и себестоимость антенны громоздкость и металлоемкость антенны, высокий коэффициент собственных шумов уязвимость и подверженность внешним воздействиям проблематичность защиты от активных помех, особенно при быстром обзоре. В значительной степени от указанных недостатков свободны приемные фазированные антенные решетки (ФАР) 2, которые способны формироватьвзаимно рассовмещенных по направлению ДН, обеспечивающих параллельный обзор в заданном секторе. Такая антенна является наиболее близким аналогом заявляемого объекта - прототипом. Антенна-прототип (фиг. 1) содержит набор 1 изантенных элементов, выходы каждого из которых подключены к соответствующимвходамдиаграммообразующих схем (ДОС) 2. При этом каждая их ДОС содержитфазовращателей (ФВ) 3, входы которых являются входами ДОС, а выходы ФВ соединены с соответствующими входами сумматора 4, выход которого подключен ко входу соответствующего радиолокационного приемника (РПр). Такая антенна обеспечивает на прием формирование одновременновзаимно рассовмещенных ДН шириной 1, перекрывающих сектор ОБЗ, как показано на фиг. 2,что позволяет РЛС иметь длительный радиолокационный контакт с целью при параллельном (одновременном) обзоре в реальном масштабе времени. Вместе с тем антенна-прототип не лишена ряда недостатков защищенность от преднамеренных активных помех ограничена в многоцелевой ситуации точность определения направлений на цели ограничена величиной 1 в точках подключения ФВ к выходам антенных элементов имеет место деление энергии сигнала и его ослабление, что снижает возможности по обнаружению целей и количество формируемых ДН ограниченные функциональные возможности. Технической задачей, на решение которой направлен заявляемый объект, является устранение указанных недостатков. Заявляемая приемная антенна (фиг. 2) содержит набор 1 изантенных элементов иДОС навходов каждая, выходы которых являются выходами устройства, и отличается тем, что к выходу каждого антенного элемента подключены последовательно соединенные радиолокационный приемник (РПр) 5, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 6,цифровой фильтр одиночных сигналов (ЦФОС) 7, цифровые выходы которых соединены с соответствующими входамиДОС, которые выполнены в цифровом виде (ЦДОС) 8,выходы ЦДОС являются цифровыми выходами устройства, и дополнительно введены 2 ЦДОС, причем гетеродинные входы РПр 5 объединены и подключены к местному гетеродину, входы тактирования АЦП 6 объединены и подключены к тактовому выходу синхронизатора, при этом каждая ЦДОС 8 (фиг. 3) содержитцифровых комплексных перемножителей (ЦКП) 9, входы которых являются входами ЦДОС 8, а выходы подключены ко входам цифрового сумматора 10, выход которого является выходом ЦДОС 8,вторые входы ЦКП 9 соединены с соответствующими выходами блока формирования весовых коэффициентов (ФВК) 11,входов которого объединены с входами соответствующих ЦКП 9, (1)-й вход блока ФВК подключен к выходу цифрового сумматора 10, а блоки ФВК 11 ДОС с номерами от 1 до 2 имеют также (2)-й цифровой вход, соединенный с соответствующим следящим измерителем по направлению(СИ)РЛС. По сравнению с прототипом заявляемый объект характеризуется следующими преимуществами 96722013.10.30 лучшими массогабаритными показателями, обусловленными построением на современной элементной базе и с использованием цифровых узлов отсутствием неоправданных потерь полезных сигналов за счет формирования ДН в цифровой форме после приема и фильтрации одиночных сигналов и возможностью практически неограниченного наращивания количества ДОС возможностью формирования дополнительныхпар ДН для точного сопровождения в секторе ОБЗцелей методами мгновенного сравнения 3, с. 405 с использованием данных от соответствующих СИ повышенной защищенностью от преднамеренных активных помех благодаря возможности формирования провалов ДН в направлении источника активных помех за счет формирования весовых коэффициентов в блоках ФВК по соответствующим алгоритмам. На фиг. 1 представлена блок-схема прототипа, диаграмма фиг. 2 поясняет возможности прототипа, фиг. 3 - блок-схема заявляемого объекта, на фиг. 3 - блок-схема цифровой ДОС, диаграмма на фиг. 4 поясняет возможности заявляемого объекта. Заявляемый объект (фиг. 2) содержит набор 1 изантенных элементов иДОС навходов каждая, выходы которых являются выходами устройства, и отличается тем, что к выходу каждого антенного элемента набора 1 подключены последовательно соединенные радиолокационный приемник (РПр) 5, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 6 и цифровой фильтр одиночных сигналов (ЦФОС) 7, цифровые выходы которых соединены с соответствующими входами М ДОС, реализованных как цифровые ДОС (ЦДОС) 8, и дополнительно введены 2 ЦДОС, причем гетеродинные входы РПр 5 объединены и подключены к местному гетеродину, входы тактирования АЦП 6 объединены и подключены к тактовому выходу синхронизатора, при этом каждая ЦДОС 8 (фиг. 3) содержитцифровых комплексных перемножителей (ЦКП) 9, входы которых являются входами ЦДОС 8,а выходы подключены ко входам цифрового сумматора 10, выход которого является выходом ЦДОС 8, вторые входы ЦКП 9 соединены с соответствующими выходами блока формирования весовых коэффициентов (ФВК) 11,входов которого объединены с входами соответствующих ЦКП 9, (1)-й вход блока ФВК подключен к выходу цифрового сумматора 10, а блоки ФВК 11 ДОС с номерами от 1 до 2 имеют также (2)й цифровой вход, являющийся (1)-м входом такой ДОС и соединенный с соответствующим СИ РЛС. Заявляемая приемная антенна работает следующим образом. Радиолокационные сигналы, принятые антенными элементами набора 1, поступают в соответствующие РПр, которые селектируют по частоте, усиливают, преобразуют на промежуточную частоту (ПЧ). Принятые радиолокационные сигналы на ПЧ поступают в соответствующие АЦП, которые преобразуют сигналы в цифровую форму. Следует отметить, что процедуры приема и преобразования в цифровую форму во всех приемных каналах осуществляют синфазно и синхронно за счет использования общего гетеродинного колебания и сигнала тактирования, а также с идентичными частотными характеристиками. Радиолокационные сигналы в цифровом виде поступают в соответствующие ЦФОС 7, в которых осуществляют процедуру их внутрипериодной обработки 3 путем реализации в цифровом виде алгоритмов фильтрации одиночных сигналов 3, с. 143. Выходные сигналы каждого изЦФОС поступают на соответствующие входы каждой ЦДОС 8, которые в цифровой форме осуществляют следующие операции суммирование в реальном масштабе времени отсчетов радиолокационных сигналов с заданными весовыми коэффициентами и формирование цифрового радиолокационного сигнала в каждой соответствующей ДН антенны в случае воздействия помехи с направления, соответствующего некоторой ДН, корректировку весовых коэффициентов, формируемых блоком ФВК в соответствии с алгоритмами, описанными в 4, и формирование провала ДН в этом направлении, как показано на фиг. 4 4 96722013.10.30 формирование с использованием данных от соответствующих СИ дополнительно 2 ДН для точного сопровождения в секторе обзорацелей путем совмещения с направлением на цель равносигнального направления соответствующей пары взаимно рассовмещенных ДН, как показано на фиг. 4. Таким образом, заявляемый объект характеризуется новизной и обладает положительным эффектом. Все каскады, блоки и узлы заявляемого объекта могут быть реализованы с использованием известных комплектующих элементов или по известным правилам набор антенных элементов создается в соответствии с правилами 5 радиолокационные приемники - известные устройства, выполняются с использованием известных элементов по микрополосковым технологиям 6 АЦП - известные, серийно выпускаемые устройства 7 ЦФОС, блоки ФВК, цифровые перемножители и сумматоры строятся по известным правилам на основе ПЛИС 8, 9. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6