Недостатки существующих неселективных систем вторичной радиолокации

Более чем тридцатилетний опыт эксплуатаций классических неселективных систем вторичной радиолокации в гражданской авиации выявил ряд их существенных недостатков, особенно сильно проявившихся в последнее время. С ростом количества вторичных радиолокаторов (ВРЛ) и повышением интенсивности воздушного движения возрастает уровень внутрисистемных помех, снижая тем самым эффективность применения ВРЛ в автоматизированных и неавтоматизированных системах УВД. С увеличением интенсивности воздушного движения стал все сильнее проявляться такой недостаток неселективных систем, как малая информативность, особенно в части максимально возможного количества используемых индивидуальных кодов опознавания целей, объемов и видов получаемой от бортовых ответчиков информации. Кроме того, на качество функционирования вторичных систем непосредственное влияние оказывает сам принцип их построения и способы технической реализации этого принципа.

К числу недостатков традиционных вторичных радиолокационных систем и возникающих при их эксплуатации проблем следует отнести следующие.

Низкая по сравнению с первичными системами разрешающая способность и точность определения координат ВС по азимуту и дальности. Низкая разрешающая способность и точность по азимуту определяется недостаточно высокой частотой повторения ответных сигналов и тем обстоятельством, что остронаправленные свойства диаграммы направленности антенны (ДНА) наземного запросчика определяют азимутальную протяженность отметки цели не при передаче и приеме сигналов, а только при приеме сигналов. В результате пачка принимаемых сигналов будет содержать малое количество импульсов и характер огибающей пачки будет определяться не квадратичным законом изменения коэффициента усиления антенны запросчика по азимуту G² (φ), а зависимостью первой степени G (φ). Следствием этого будет ухудшение разрешающей способности по азимуту из-за увеличения азимутальной протяженности отметок цели и ухудшение точности определения азимута цели в традиционных запросчиках из-за увеличения протяженности азимутальных дискретов отсчета начала и конца пачки принимаемых сигналов.

Снижение точности и разрешающей способности по дальности обуславливается потерями, которые имеют место при декодировании ответного сигнала с относительно большой временной базой (20,3 мкс для всех режимов RBS и 14, 11, 18 мкс для различных режимов УВД).

1.2. Моноимпульсный метод

Представляет собой метод, который позволяет измерять азимут цели по одному импульсу любого ответа приемоответчика. В результате можно значительно уменьшить частоту повторения импульсов(PRF), что позволяет улучшить работу ВОРЛ и снизить помехи. К тому же моноимпульсный метод является более точным, особенно при наличии помех. Моноимпульсный метод базируется на суммарно-разностном методе пеленгования.

При этом фактически объединяются два метода: метод максимума, когда имеем сумму синфазных сигналов разнесенной пары вибраторов и метод минимума. Известно что набег фазы при наличии разности расстояний в пробных точках пространства расположенных на расстоянии (d - база) равен 2pd/lsinq

Где q отсчитывается от нормали восстановленной к середине базы.

1.2.1. Метод максимума:

производится сложение синфазных сигналов.

U₁ =U℮^jj/2 и U₂ = U℮^-jj/2

Тогда амплитуда суммарного сигнала:

US =U₁ +U₂

US =2U(℮^jj/2 +e ^-jj/2)/2 = 2 Ucosj/2 = 2 U cos (p d/l sin q).

У метода низкая угловая чувствительность так как при малых q зависимость амплитуды от угла носит квадратичный характер. Высокая точность возможна только при использовании антенн с широкой базой (раскрывом), что обеспечивает формирование узкой диаграммы направленности.

d

US

1.2.2. Метод минимума:

производится вычитание сигналов пробных антенн.

Up =(U1 –U2) = 2jU(e^jj/2 – e^-jf/2)/2j = 2 U sin (pd/lsinq)

При этом моменту пеленга соответствует минимум амплитуды приходящего сигнала.

В суммарно-разностном методе который являеться основой моноимпульсного метода испльзуется отношение Uр к US тогда пеленгационная характеристика

П(q) =Up/US = tg(pd/lsinq)

1.2.3. Достоинства суммарно-разностного метода:

a) Исключается влияние амплитуды входных сигналов.

b) Определяется сторона отклонения так как tg нечетная функция.

c) Высокая крутизна пеленгационной характеристики в рабочей области (q» 0)

П(q) = (pdq/l)

Sq = ½d П(q)/dq½ = pd/l

Крутизна растет с увеличением базы d и уменьшением длинны волны.

В результате суммарный сигнал обеспечит наблюдение объекта в момент пеленгования и измерение его дальности, а разностный обеспечивает высокоточное определение пеленга.

Рис 1.1

Рис 1.2

Рис 1.3.

1.2.3 Моноимпульсный приемник (в соответствии с Doc 9684-AN/951)

Поскольку моноимпульсный приемник должен иметь широкий динамический диапазон, для сигналов, обрабатываемых с целью обнаружения цели и выделения кода, рекомендуется использовать приемник с логарифмическим усилителем сигнала. Для обеспечения точности измерений приемник должен иметь два тщательно согласованных канала (суммарный) и разностный, характеризующихся постоянным коэффициентом усиления и стабильными фазовыми характеристиками не только во всем динамическом диапазоне, но и также в возможной полосе частот принимаемых сигналов (по крайней мере +/- 3 Мгц). Для ограничения ширины луча, в пределах которой осуществляется обработка сигналов, необходимо обеспечить подавление боковых лепестков в режиме приема (RSLS), что требует использования третьего канала в приемнике (управляющий канал).

1.2.4. Моноимпульсный процессор.

Выходной сигнал моноимпульсного приемника подается на моноимпульсный процессор, который определяет азимут ВС путем расчета угла прихода сигнала относительно оси диаграммы направленности антенны (OBA) и суммирования его с азимутом антенны. Рис 1.4. показывает возможную техническую реализацию моноимпульсной системы.

Рис 1.4

На Рис1.4 блок – схема возможной реализации моноимпульсного процессора, который обрабатывает половину угла и выдает однозначную функцию во всем диапазоне отношений суммарного и разностного сигналов. Выходной сигнал процессора приближенно описывается следующим выражением:

F(D,S) = 2arctg (D/S).

Рис 1.5