Способы подавления сигналов боковых лепестков ВРЛ

Активный метод радиолокации позволяет избавиться от воздействия различных пассивных отражателей, увеличить отношение сигнал-шум на выходе приемника, однако при этом заметно возрастает влияние на работу ВРЛ других мешающих факторов.

Существенным источником внутрисистемных помех являются боковые лепестки ДНА запросчика. Сформировать строго однолепестковую ДНА практически невозможно. Мощность, излучаемая боковыми лепестками, оказывается достаточной для запуска самолетных ответчиков, которые находятся в зоне действия ВРЛ. С уменьшением расстояния между запросчиком и ответчиком число «ложных» запросов, поступающих на вход ответчика, может быть достаточно велико.

Современные отечественные ВРЛ обеспечивают подавление сигнала боковых лепестков как по каналу запроса «земля - борт», так и по каналу ответа «борт - земля». В первом случае предотвращаются запуски ответчика боковыми лепестками ДНА, во втором - предохраняется тракт обработки ответных сигналов наземной аппаратуры от несинхронных помех.

Наибольшей эффективностью подавления боковых лепестков обладает метод, основанный на сравнении по амплитуде сигналов направленной антенны ВРЛ и дополнительной ненаправленной в горизонтальной плоскости антенны подавления. Несмотря на сравнительную сложность, этот метод используется в отечественных ВРЛ по каналам запроса и ответа. В наземной аппаратуре сравнение сигналов проводится после их фазового преобразования. Амплитудный метод подавления боковых лепестков с непосредственным усилением сигналов по основному каналу и каналу подавления требует сохранения амплитудных соотношений в динамическом диапазоне 70 дБ и сравнения сигналов в этом диапазоне, что осуществить на современных полупроводниковых приборах практически невозможно, а применение логарифмического усилителя в УПЧ требует высокочувствительных схем сравнения с уровнем порога по мощности Р_мин £ 50 мВ.

Подавление сигналов боковых лепестков по запросу.

При трехимпульсном кодовом запросе в направлении главного лепестка основной антенны амплитуда излучаемого импульса подавления (Р₂) всегда меньше амплитуды запросных импульсов (Р₁, u P₃).

В остальных направлениях имеет место обратное соотношение. Импульсы запроса и подавления сравниваются по величине на выходе приемника-ответчика. В случае, если

,

где U_p1, U_p2 U_p3- - амплитуды импульсов P₁, P₂ и Рз,

сигнал запроса не пропускается устройством подавления на дешифратор ответчика. Запуск передатчика ответчика не происходит.

Нормами ИКАО допускается применение двухимпульсных систем подавления, когда запросный импульс Р₁ излучается антенной подавления, а импульс Р₃ - основной антенной. В ответчике проводится сравнение соотношения амплитуд импульсов P₁ и Р₃. Этот метод требует большой мощности передатчика импульса подавления (из-за слабой направленности A_под), менее помехоустойчив и не применяется в нашей стране.

Подавление сигналов боковых лепестков по ответу.

Принцип подавления ответных сигналов, принятых боковыми лепестками ДНА ВРЛ, основан на сравнении амплитуд сигналов (U_осн, U_под), поступающих по двум независимым, идентичным каналам приемника от основной антенны А_осн и антенны подавления А_под. В случае, если А_осн < А_под, что соответствует приходу ответной посылки по боковому лепестку основной антенны, ключевая схема запрета запирает выход приемника, реализуя режим подавления. Если А_осн > А_под ответная посылка, принятая главным лепестком А_оси, после усиления проходит в аппаратуру обработки.

Для. улучшения условий прохождения сигналов в обоих трактах приемника в современных ВРЛ амплитудные соотношения на входе преобразуются в фазовые. На выходе приемника соотношение фаз сигналов U_осн и U_под с помощью фазового детектора вновь преобразуются в амплитудные.

Вид и содержание информации передаваемой бортовыми ответчиками ВРЛ в стандарте УВД

Как уже указывалось, основным источником информации в автоматизированных системах оперативного УВД являются средства вторичной радиолокации. АС УВД с помощью ВРЛ обеспечивает автоматический сбор и обработку координатной и дополнительной информации, автоматическое сопровождение самолетов, автоматическое отображение дополнительной информации. По каждому самолету, оборудованному ответчиком, вырабатываются следующие виды сообщений:

· координаты самолета;

· бортовой номер;

· высоты полета;

· запас топлива;

· служебная информация.

Эти сообщения передаются в АС УВД по узкополосным линиям связи с использованием унифицированных кодограмм обмена информацией о воздушной обстановке.

Рис. 1.8. Структура ответного кода УВД

Структура ответных сигналов в режиме УВД представлена на рис. 1.8,а. Ответ бортового передатчика включает два импульса координатного кода (рис. 1.8,6), три импульса ключевого кода (рис. 2.23, в), двадцать информационных импульсов (рис. 1.8, г). Для передачи сообщения используется натуральный двоично-десятичный четырехразрядный код с активной паузой, т. е. импульс передается как на символ 1, так и на 0, но сдвинутым на 4 мкс. Таким образом, каждому разряду отводится 8 мкс. Всего в информационной посылке содержится 40 позиций (20 разрядов), и длительность, занимаемая дополнительной информацией, с учетом ее повторения тб = 320 мкс. Координатные сигналы (РК\, РК₃) передаются на каждый запрос ВРЛ. При передаче сигнала «Бедствие» за 6 мкс от РКз излучается дополнительный импульс РК₂.

На первых этапах внедрения вторичного канала, когда и качестве индикаторов дополнительной информации использовались лишь цифровые табло («Номер ТМ-ГА>), применялся режим опознавания. По запросу диспетчера ответчик в этом режиме вместо координатного кода выдавал код, позволяющий идентифицировать отметку самолета на ИКО. Современные индикаторы воздушной обстановки,.применяемые в АСУ, позволяют отобразить формуляр с дополнительной информацией рядом с отметкой от цели. Поэтому режим опознавания в АС УВД не используется.

Ключевой код подготавливает аппаратуру обработки ВРЛ к приему той пли иной ответной информации.

Вид и содержание информации передаваемой бортовыми ответчиками ВРЛ в стандарте ИКАО

Как уже указывалось, основным источником информации в автоматизированных системах оперативного УВД являются средства вторичной радиолокации. АС УВД с помощью ВРЛ обеспечивает автоматический сбор и обработку координатной и дополнительной информации, автоматическое сопровождение самолетов, автоматическое отображение дополнительной информации. По каждому самолету, оборудованному ответчиком, вырабатываются следующие виды сообщений:

· координаты самолета;

· бортовой номер;

· высоты полета;

· запас топлива;

· служебная информация.

Эти сообщения передаются в АС УВД по узкополосным линиям связи с использованием унифицированных кодограмм обмена информацией о воздушной обстановке.

Так, по нормам ИКАО вся информационная посылка о бортовом номере или высоте передается четырьмя группами импульсов (А, В, С, D) по три импульса в каждой группе (12 кодовых позиции), расположенными во временном интервале 20,3 ±0,1 мкс, ограниченном опорными импульсами F₁ и F₂ (рис. 1.7,6). Тринадцатая позиция, центральная, зарезервирована для использования в перспективных системах УВД. Таким образом, база информационного слова при кодировании по стандартам ИКАО составляет 20,3 мкс, что позволяет различать самолеты, разнесенные на 3 км по дальности.

Длительность всех импульсов составляет t_и = 0,45±0,1 мкс. Поскольку тремя импульсами можно передать в двоично-десятичной коде число только от нуля до семи, то максимальное десятичное число, которое можно передать четырьмя группами импульсов, равно 7777. Причем общее количество передаваемых сообщении в двоичной системе счисления при использовании всех 12 информационных позиций равно 2¹² - 4096.

При этом группа А передает тысячи, группа В - сотни, С- десятки, группа D - единицы номера рейса. В качестве примера на рис. 1.7,6 показана структура ответного сигнала при передаче номер рейса 1534. Передача номера рейса производится натуральным двоичным кодом с формированием импульса на символ 1 и отсутствие его на символ 0.

Для передачи быстроменяющейся информации о высоте международными нормами утвержден для использования циклический код Гиллхэма, представляющий собой совокупность рефлексного трехдекадного кода Грея и специального трехразрядного рефлексного кода с градациями по 100 футов. Основной особенностью кода Гиллхэма является то, что для соседних градаций высоты в футах коды различаются в одном разряде, что уменьшает вероятность ошибок при наложении цифровых значений высоты.

11. Назначение, состав, структурная схема аэродромного радиолокационного комплекса АРЛК «ИРТЫШ». Назначение основных функциональных блоков схемы.

РЛК «Иртыш» предназначен для определения координат ВС и получения дополнительной информации при работе с ВС, имеющими бортовой ответчик.

В его состав входят первичная РЛС «Нарва» и встроенный вторичный радиолокатор «Корень АС». РЛК «Иртыш» может использоваться в АС УВД (входит в состав аэродромной АС УВД «Старт») и в неавтоматизированных системах УВД. В случае трансляции информации по узкополосной линии связи сигналы проходят предварительную обработку в АПОИ.

Общими для обоих каналов являются механизм привода антенны, датчик угловых меток, синхронизатор, а также устройства управления и контроля. При переходе с основной антенны кругового обзора на резервную работает только РЛС «Нарва»

Антенна ВРЛ «Корень» устанавливается на основной антенне РЛС «Нарва». Максимумы диаграмм направленности в азимутальной плоскости совмещены.

Рис. 3.4. Упрощенная структурная схема РЛС «Иртыш»

Упрощенная структурная схема РЛС «Иртыш» приведена на рис. 3.4. Первичный радиоканал имеет два канала парных импульсов (ПИ) и СДЦ. В состав РЛС входит также резервный передатчик, работающий на эквивалент антенны Передатчик канала ПИ, носящего, кстати, условное название, определенное тем фактом, что первые РЛС типа ОРЛ-А формировали самостоятельно сигналы активного канала, работает в режиме одиночных импульсов с частотой повторения. 500 Гц, а передатчик канала СДЦ - с переменной частотой повторения 1250, 833 и 100 Гц.

Импульсная мощность передатчика равна 15 кВт. В передающих устройствах применена АПЧ по стабильному гетеродину приемного тракта.

Антенна РЛС имеет зеркало двойной кривизны с раскрывом 7х 14 м. Вертикальный раскрыв 7 м обеспечивает нужную крутизну нижней кромки ДН. Коэффициент усиления антенны на частотах канала ПИ равен 1300 при уровне потерь мощности 1 %.

Фидерный тракт служит для фильтрации, коммутации и обеспечения одновременно работы двух приемопередатчиков с разнесенными частотами на один облучатель.

Приемное устройство ПРК выполняет функции усиления и преобразования эхо-сигналов и сигналов, необходимых для функционирования систем АПЧ и СДЦ. В приемнике пассивного канала предусмотрена ВАРУ, исключающая перегрузку приемника при обработке сигналов высокого уровня, т. е. сигналов, отраженных от местных предметов и ВС, находящихся на небольшом удалении от РЛС.

В приемном устройстве канала СДЦ используется однократная череспериодная компенсация сигналов от неподвижных объектов. Чувствительность приемных устройств составляет 1... 28 дБ/Вт, уровень нескомпенсированных при СДЦ сигналов от местных объектов- не более 10 %.

Входные сигналы вместе с незадержанными сигналами подаются после задержки на период повторения на схему совпадения, которая отпирается только синхронным сигналом.

Кроме этого, блок синхронизации, обработки и фазирования (БСОФ) формирует импульсы, синхронизирующие работу всей РЛС, причем блок запуска работает в режиме синхронизации от компенсатора. Совмещенный режим работы ПРЛ и ВРЛ обеспечивается задержкой синхроимпульсов по отношению к ЗИ на 84 мкс для канала ПИ и на 90 мкс канала СДЦ.

Вторичный радиолокатор имеет два режима «УВД» и четыре режима запроса «RBS», последовательность чередования которых может определяться дистанционно. Антенна вторичного канала расположена на антенне первичного канала, причем максимумы ДНА совмещены. В состав фидерного тракта входят фильтры и коммутирующие элементы, обеспечивающие работу приемопередающих антенн. Работа в режиме «RBS» поддерживается двумя комплектами антенн, частоты и сигналы которых соответствуют международному стандарту. Импульсная мощность передатчиков ВРЛ равна 20 кВт, динамический диапазон подавления боковых лепестков составляет 50 дБ по запросу и 70 дБ по ответу, чувствительность приемников - 110 дБ/Вт. Чередование запросов одинарное, двойное и тайное. Сигналы с выходов приемников декодируются, очищаются от помех и преобразуются в цифровую форму.

Оценка функционального состояния РЛК осуществляется с помощью аппаратуры встроенного контроля, реализующей принцип сквозного допускового контроля. Передающие устройства контролируются в соответствии с принципом непрерывного измерения и анализа импульсной мощности и среднего тока генератора СВЧ, а приемное устройство на основании оценки коэффициента шума. Компенсатор нейтрализуется по величине некомпенсированного остатка при прохождении контрольного тест-сигнала через компенсатор, а состояние блока запуска оценивается по минимуму оценки амплитуды ЗИ на выходе блока.

12. Автоматизированные системы управления воздушным движением (АС УВД). Назначение, состав, решаемые задачи. Классификация АС УВД по назначению и размеру контролируемой территории.

Под системой АС УВД понимают совокупность технических объектов, объединенных в единое целое и целенаправленно используемых для безопасного, экономичного и регулярного управления потоками ВС.

Существующие системы УВД базируются на использовании радиолокационных комплексов, аппаратуры обработки информации, связи и передачи данных; на применении вычислительных машин, разнообразных средств отображения цифровой и картографической информации, распределяемой по многочисленным диспетчерским пультам.

Структурное построение автоматизированных систем УВД зависит от их назначения. Различают аэродромные и трассовые автоматизированные системы УВД. Первые управляют воздушным движением в районе одного или нескольких аэропортов, вторые управляют воздушным движением при полетах по трассам между крупными аэропортами.

Характерным для любых систем УВД является обработка больших потоков информации с передачей ее в аналоговом или цифровом виде на значительные расстояния. Анализ получаемой информации производится человеком - диспетчером, он же обладает правом принятия решения и подачи команд управления командирам ВС. Для надежного управления диспетчер должен непрерывно получать радиолокационную информацию о ВС. Принимая решение диспетчер должен знать множество дополнительной информации: о технических характеристиках ВС, о запасе топлива на каждом из них, о метеообстановке в районе полета и посадки, о времени прибытия в определенную радионавигационную точку или аэропорт посадки и др.

Трассовая автоматизированная система УВД охватывает воздушное пространство нескольких территориальных районнных центров управления и занимает площадь до 400...500 тыс. км². Под контролем диспетчеров в такой зоне одновременно могут находиться 200...300 самолетов. Для повышения безопасности и обеспечения нормальной работы диспетчеров все воздушное пространство обычно разделено на 20...30 секторов. Сектора охвачены непрерывным радиолокационным полем, которое создается разнесенными радиолокационными позициями (РЛП). Обязательное взаимное перекрытие радиолокационных полей повышает надежность обзора воздушного пространства. Каждая РЛП состоит из нескольких объектов (площадок), где размещены радиотехническое оборудование и системы энергоснабжения. На основной площадке находится радиолокационный комплекс, состоящий из первичного радиолокатора типа «Скала-М» и вторичного радиолокатора «Корень-АС». Первичный радиолокатор позволяет определить дальность и азимут любого ВС, находящегося в зоне обнаружения радиолокатора. Обычные точности по дальности 200...300 м, по азимуту 5...10 угловых минут. Дальность действия первичною радиолокатора зависит от отражающей поверхности и высоты полета ВС. Например, дальность действия ПРЛ типа «Скала-М» на высотах 20000 м равна 400 км, а на малых высотах (до 2000 м) - 180 км. Как правило, зона видимости в вертикальной плоскости 45 °. Вторичный радиолокатор обеспечивает запрос полетной информации и совместно с бортовыми ответчиками позволяет получить данные об индивидуальном номере, высоте полета ВС, запасе топлива.

Антенны первичного и вторичного радиолокаторов совмещены и размещены на металлических сборных вышках. Антенны закрыты шаровым радиопрозрачным куполом, предохраняющим их от метеоосадков и ветра,: Антенны вращаются с периодом o6орота 10 или 20 с.

Центр УВД объединяет работу всех РЛП, метео РЛК, автономных трассовых пеленгаторов, отдельных абонентских пунктов, расположенных вдали от центра. Центр УВД состоит из одного или нескольких диспетчерских залов, где размещены рабочие места диспетчеров, операторов и руководителей полетов; аппаратного зала; помещений для размещения резервных источников электропитания, систем кондиционирования, обогрева и др. В аппаратном зале размещается комплекс технических средств. К ним относятся ЭВМ, аппаратура передачи данных, системы отображения, автоматизированного электропитания, речевой связи и др. Вычислительный комплекс состоит из нескольких ЭВМ, он работает в режиме реального времени и характеризуется тем, что длительность цикла обработки информации достаточно мала по сравнению со скоростью изменения воздушной обстановки. Они обрабатывают радиолокационную и плановую информацию, рассчитывают курс, скорость, осуществляют привязку координатных отметок и временных процессов к сигналам единого времени, управляют движением формуляров и т. д.