КОНТРОЛЬ ИНГЕГРАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МНОГОКАНАЛЬНЫХ РАДИОЛОКАЦИОННЫIX СТAНЦИЙ РАЗВЕДКИ ОГНЕВЫХ ПОЗИЦИЙ

А.М.Голик, И.Н.Павлов (Михайловская военная артиллерийская академия)

Оценка интегральных характеристик многоканальных радиолокационных станций (МРЛС) - точности измерения координат объекта наблюдения и пропускной способности — предполагает наличие в радиолокационной аппаратуре системы функционального контроля (СФК). При этом для обеспечения устойчивости функционирования МРЛС в процессе эксплуатации информация об ее характеристиках должна поступать без прекращения боевой работы.

Кроме поступающих от СФК современных МРЛС данных: об уровне излучаемой передатчиком мощности; коэффициенте шума приемника, фазовых длинах и динамическом диапазоне его каналов; о количестве вышедших из строя каналов управления ФАР, а также об отказах в системе первичной обработки информации и системе отображения и управления, для оценки технического состояния необходимы оперативные данные, позволяющие судить о характеристиках излучения ее антенной системы в условиях воздействия дестабилизирующих факторов.

К таким характеристикам можно отнести точность установки луча, ширину диаграммы направленности, уровень боковых лепестков, коэффициент усиления.

Анализ методов контроля характеристик ФАР и способов их реализации показывает, что наиболее приемлемый алгоритм оценки ее характеристик без прекращения боевой работы МРЛС заключается в моделировании диаграммы направленности ФАР по результатам оперативного контроля технического состояния каналов ее управления с учетом изменений геометрии, температуры окружающей среды, частоты излучения. Алгоритм расчета интегральных характеристик фазированной антенной решетки представлен на рис. 1.

Характеристики излучения антенны МРЛС (диаграммы направленности ФАР различных угловых положений) определяются техническим состоянием ее каналов управления.

Существует два метода контроля технического состояния каналов управления — низкочастотный контроль (НЧ-контроль) и сверхвысокочастотный контроль (СВЧ-контроль). Низкочастотный контроль заключается в анализе реакций фазовращателей на команды управления лучом антенной решетки [1]. Достоинством данного метода является высокая оперативность проведения контроля, но существенным недостатком выступает низкая достоверность оценки технического состояния каналов управления ФАР, обусловленная тем, что при проведении такого контроля повреждения излучателей не выявляются.

Высокочастотный контроль заключается в определении значений амплитуд и фаз токов возбуждения i-х элементов ФАР (где i = 1...N, а N число элементов ФАР) в каждом из L=2P состояний фазовращателя (р - число разрядов фазовращателя). Достоинством СВЧ-контроля является его более высокая достоверность по сравнению с НЧ-контролем, т.к. вы-является любое повреждение каналов управления ФАР, но наряду с этим можно выделить недостаток, заключающийся в низкой оперативности проведения контроля технического состояния каналов управления ФАР.

Для повышения достоверности и оперативности оценки технического состояния каналов управления ФАР в [4] предлагается алгоритм комплексирования НЧ и СВЧ-контроля характеристик ФАР (рис.1). Алгоритм условно разделен на три блока.

Рис. 1 . Алгоритм расчета характеристик ФАР

Первый блок реализует встроенный оперативный контроль геометрии ФАР. Температуры окружающей среды, частоты излучения а также НЧ-контроль функционирования каналов управления ФАР.

Второй блок реализует СВЧ-контроль характеристик элементов ФАР с целью выявления механического повреждения ее полотна.

Рассмотрим данный блок более подробно.

В настоящее время известен целый ряд способов контроля характеристик ФАР МРЛС. Но ни один из них не обеспечивает выполнение условий, предъявляемых к обеспечению устойчивости функционирования МРЛС из-за высоких погрешностей измерений и большого количества времени, затрачиваемого на опрос каналов управления ФАР.

Наиболее перспективным является модуляционный метод контроля ФАР [2], который также не лишен перечисленных недостатков, определяющих направления его дальнейшего совершенствования.

Идея метода заключается в том, что фазовращатель контролируемого канала переключается из одного состояния в другое и обратно, вызывая тем самым амплитудную и фазовую модуляцию результирующего вектора электромагнитного поля, излучаемого ФАР. Измерение параметров выделяемой модуляционной составляющей сигнала позволяет получить комплексную характеристику контролируемого канала управления.

Модификацией этого метода, позволяющей повысить оперативность контроля, является метод вращения вектора поля ее излучающего элемента [3], который предполагает амплитудную модуляцию поля ФАР путем последовательного изменения всех L состояний фазовращателя контролируемого канала управления и обработку принятого модулированного сигнала. При этом необходимое число переключений для оценки i-го (i = 1, L ) технического состояния фазовращателя становится равным единице, что позволяет в 5, .. 6 раз уменьшить время выведения радиолокационной станции из штатного режима при про введении контроля фазированной антенной решетки. Одним из вариантов технической реализации данного метода является способ встроенного контроля характеристик ФАР, описанный в [4], при котором для определения характеристик ее диаграммы направленности про водится СВЧ-контроль без вывода РЛС из штатного режима функционирования в интервалы времени, находящиеся за пределами стробируемых участков дальности, и НЧ-контроль, заключающийся в анализе реакций всех фазовращателей на команды управления лучом антенной решетки. И если в результате СВЧ-контроля параметры Ао оказываются ниже своих эталонных значений Аэт, то осуществляется оценка влияния вышедших из строя излучателей, при которой фазовращатели всех излучателей, находящихся в круге радиусом 2-4 длинны волны (λ) от контролируемого, перефазируются и в каждом состоянии путем СВЧ-контроля определяются параметры А0i и Фi , сравниваемые с их эталонными значениями Aэтi и Фэтi. Различия между значениями A0i и Аэтi, а также Фi и Фэтi учитываются в процессе моделирования диаграммы направленности ФАР. Недостатком данного способа является возможность не выявления повреждения излучателей ФАР при исправных каналах ее управления и, как следствие, недостоверность контроля характеристик излучения МРЛС. Это, в свою очередь, приведет к снижению интегральных характеристик МРЛС, которые рассчитываются с учетом технического состояния ее систем [5].

Для устранения описанных недостатков предлагается НЧ и СВЧ-контроль проводить одновременно.

При проведении СВЧ-контроля раскрыв ФАР разбивается на J квадратов со стороной, равной 4√2λ , вписанных в окружности радиусом 4 λ, контроль излучателей и соединенных с ними каналов управления, имеющих номера j = 1, J и являющихся центрами описанных окружностей, проводится в случайном порядке. Если в результате СВЧ-контроля этих излучателей параметры A0i оказываются ниже своих эталонных значений Аэтi, то проводится последовательный СВЧ-контроль амплитуд и фаз токов возбуждения излучателей, находящихся в j-м круге радиуса 4λ , с целью выявления вышедших из строя элементов. Неисправным будет являться облучатель с наименьшей амплитудой тока возбуждения.

Различия между значениями А0i и Аэтi , а также Фi и Фэтi учитываются в процессе моделирования диаграммы направленности фазированной антенной решетки. Однако, в случае если НЧ-контроль выявляет неисправный канал управления ФАР — этот канал подвергается ВЧ-контролю вне очереди.

Третий блок реализует оценку влияния на характеристики ФАР вышедшего из строя элемента по результатам НЧ и СВЧ-контроля, которые реализуются в первом и втором блоках

Комплексный (НЧ и СВЧ) контроль характеристик каналов управления ФАР, проводимый в соответствии с предлагаемым способом, может быть эффективно использован для обеспечения адаптивного управления функционированием МРЛС без ее вывода из штатного режима, так как в этом случае обеспечивается необходимые оперативность и достоверность контроля, а также требуемый для оценки состояния МРЛС объем информации.

 

Актуальные проблемы защиты и безопасности: Труды VIII Всероссийской научно-практической конференции

(4-7 апреля 2005 г. С-Пб.)