AR-320 представляет собой 3D - радар раннего предупреждения , разработанный в Великобритании Плесси в партнерстве с американской компанией ITT-Гилфиллан . Система объединила в себе электронику приемника, компьютерные системы и дисплеи более раннего Plessey AR-3D с разработанным Gilfillan передатчиком и плоской антенной решеткой из их серии S320. Основным преимуществом перед AR-3D была возможность сдвигать частоты для обеспечения определенного уровня перестройки частоты и, таким образом, повышения ее устойчивости к помехам.
Страна происхождения | Соединенное Королевство |
---|---|
Производитель | Плесси |
Введено | 1986 г. |
Нет построено | 6 |
Тип | 3D радар , раннее предупреждение |
Частота | S-диапазон |
Ширина луча | 1,4º по горизонтали |
Об / мин | 6 об / мин |
Диапазон | 250 морских миль (460 км; 290 миль) |
Азимут | 360º |
Мощность | 24 кВт |
Другие названия | AMES Тип 93 |
Связанный | BAe Commander |
Система была разработана для продажи Королевским военно-воздушным силам и контракту НАТО на поставку мобильных радаров на южном фланге Европы. В 1983 году, после продолжительного соревнования с радаром ПВО Hughes , Королевские ВВС заказали шесть систем AR-320 для своей недавно сформированной сети IUKADGE под служебным названием AMES Type 93 . AR-320 должны были храниться за пределами площадки и быстро перемещаться в предварительно обследованные районы на случай атаки основных радаров в сети. В эксплуатации AR-320 оказался гораздо менее надежным, чем рекламируемый, и в конечном итоге использовался только в стационарных местах.
По мере того, как рынок радаров становился более требовательным, и новые твердотельные системы начали заменять бывшие вакуумные ламповые системы в качестве мощных микроволновых источников, система была значительно переработана в AR-325, которая в результате серии слияний стала современным BAe Commander. ряд.
История
Задний план
Во время установки первых мощных радаров СВЧ диапазона, использующих щелевые антенны , операторы AMES Type 14 заметили, что видимый угол меток на дисплее радара не всегда соответствует физическому углу антенны. Это было связано с эффектом в волноводах , которые имели несколько разные характеристики передачи в зависимости от частоты. Когда магнетрон резонатора нагревается и охлаждается во время использования, его частота немного изменяется, и в волноводе вносится задержка. Это привело к тому, что сигнал больше не соответствовал точному расположению излучателей в антенне, и заставил луч сместиться. Этот эффект стал известен как « косоглазие » и обычно считался раздражающим, особенно на AMES Type 80, где для обслуживания магнетрона требовался длительный процесс калибровки, чтобы вернуть луч в соответствие с антенной. [1]
Этот эффект также открыл возможность электронного управления лучом путем преднамеренного изменения частоты в течение периода длинного импульса. Мощность магнетрона фиксирована его физической конструкцией и не допускает такого переключения. Для практического использования этого эффекта потребовалась бы гораздо более широкая полоса пропускания , что стало возможным с появлением в конце 1950-х годов мощных клистронов и ламп бегущей волны . Ряд радиолокационных систем начали использовать эту технику для обеспечения управления лучом, обычно по углу места, в то время как радар вращался вокруг своей вертикальной оси для сканирования по азимуту. [2]
СКВИРТ и AR-3D
В 1964 году компания Decca Radar выиграла контракт на изучение использования этого эффекта в сочетании с другой новой технологией - сжатием импульсов . В ходе дальнейшей работы они построили экспериментальную систему, известную как SQUIRT, которая была введена в действие в 1967 году, в том же году подразделение тяжелых радаров Decca было приобретено Плесси . SQUIRT с модификациями, внесенными в 1968 году, продемонстрировал способность сканировать по вертикали, обеспечивая при этом точные измерения дальности, но за счет потери точности определения высоты. [3]
Министерство обороны оказалось незаинтересованным в результате не только из-за недостаточной точности определения высоты, но и из-за того, что самолет-цель всегда будет «окрашиваться» с одной и той же частотой; вертикальный угол зависел от частоты, поэтому, пока самолет не менял высоту, он всегда будет видеть один и тот же сигнал. Это значительно упростило бы заглушку радара, что сделало бы его ограниченное использование в любой среде, где ожидается электронное противодействие (ECM). [4] [3]
Плесси считал, что эта концепция будет по-прежнему полезна для менее сложных задач , в частности, для управления воздушным движением вокруг военных баз, где радар будет выполнять второстепенную роль раннего предупреждения и не может столкнуться с серьезным ECM. [3] Они разработали коммерческую модель Plessey AR-3D , которая поступила на рынок в 1975 году. Система была намного дешевле, чем современные системы, использующие фазовое управление, и вскоре нашла ряд международных продаж, в результате чего было продано более 20 единиц. доставлен. [4]
S320
Plessey была не единственной компанией, которая пошла по пути частотного сканирования. В США компания ITT-Gilfillan разработала очень похожую систему в начале 1960-х годов и использовала ее в серии радаров. В конце 1970-х компания представила последнее поколение дизайна - Series 320 или S320. Основное отличие концепции Gilfillan заключалось в том, что использовалось несколько отдельных приемников, каждый из которых был направлен под разным вертикальным углом. Они использовались для определения высоты курса, а не с использованием только частоты, как в AR-3D. [5] Это упростило определение высоты, хотя и за счет необходимости обслуживания нескольких приемников. [6]
Ключевой особенностью S320 была программируемая задержка сигнала в тракте передатчика, которая позволяла задерживать сигнал при его отправке на антенну. В AR-3D угол возвышения выходного сигнала был прямой функцией частоты, но в S320 можно было добавить дополнительную задержку для дальнейшего изменения угла, как в случае конструкции PESA. Это позволяло передатчику посылать свои импульсы на различных базовых частотах, а затем задерживать сигнал, так что разность фаз повторно выровняла выход с осью антенны. Это обеспечивало частотную гибкость в системе, которая все еще сохраняла большую часть простоты системы с частотным сканированием. [6] [5]
Из-за физической конструкции щелевой антенной решетки с торцевым питанием система также показывала косоглазие по азимуту. Результирующие шаблоны сканирования сдвигаются как по вертикали, так и по горизонтали во время импульса, что приводит к диагональному сканированию. Это было исправлено путем сохранения отраженных сигналов от импульса к импульсу в цифровой форме и последующего смещения их по азимуту в компьютере, чтобы выровнять их обратно. Цифровые сигналы также использовались для определения постоянной частоты ложных тревог (CFAR), доплеровского анализа и обнаружения помех. [5]
AR-320
Вскоре после поставки AR-3D НАТО подписала новый контракт на поставку мобильной радиолокационной системы для южного фланга. Основными особенностями были мобильность, устойчивость к ECM, и то, что это от европейской компании. AR-3D Plessey удовлетворял двум из этих критериев, но не соответствовал требованиям ECM. Они обратились в ITT-Gilfillan в конце 1970-х и договорились о сделке, по которой Plessey лицензирует систему антенны и передатчика S320, а затем адаптирует свои существующие приемники и системы отображения AR-3D для работы с новыми частотами. Результатом стал AR-320. Точно так же ITT-Gilfillan получила доступ к проверенным системам отображения растрового сканирования Plessey, которые в то время были относительно новой технологией. [6]
Примерно в это же время Королевские военно-воздушные силы приступили к внедрению своей новой улучшенной радиолокационной сети UKADGE , которая предусматривала необходимость в мобильном радаре, который будет храниться вдали от основных радиолокационных станций, а затем устанавливаться в предварительно обследованном месте на случай, если основные станции подверглись нападению. AR-320 был очевидным выбором для этой роли, поскольку именно так морские пехотинцы использовали S320 под названием AN / TPS-32 , и покупка RAF могла бы помочь потенциальным продажам в НАТО. [6]
UKADGE управлялась компанией Hughes Aircraft , которая продвигала свой собственный радар противовоздушной обороны Hughes (HADR) для той же роли. После месяцев дебатов в 1983 году образцы AR-320 были закуплены ВВС Великобритании под названием AMES Type 93. В конечном итоге продажа НАТО была проиграна. Системы Type 93 были поставлены в 1986 году, но к этому времени IUKADGE столкнулся с серьезными проблемами практически со всеми остальными частями всей системы. Он не работал до 1993 года, когда Варшавский договор распался, и потребность в мобильных резервных системах отпала. [7]
В полевых условиях было сложно поддерживать в рабочем состоянии AR-320. Это было связано с постоянным выходом из строя деталей и отсутствием запчастей. Кроме того, его надежность после перемещения оказалась низкой. Учитывая, что теперь угроза почти не существует, Type 93 были исключены из их резервной роли и отправлены на базы, которые раньше использовали старое оборудование, в частности, AN / TPS-77 , которые также оказалось трудно обслуживать. В 1995 году серьезно рассмотрели вопрос о снятии их с эксплуатации, но консорциум в составе RAF, Siemens Plessey (который к этому моменту приобрел радиолокационное подразделение Plessey) и ITT модернизировал системы и довел их производительность до разумного уровня. [6]
Одним из наиболее известных примеров находившихся на вооружении Type 93 был подразделение Королевских ВВС США Сакса Ворд на Шетландских островах . Это устройство было предназначено для этого объекта в конце 1980-х годов, а строительство обтекателя на базе бывшего радара Тип 80 началось в 1988 году. Зимой обтекатель был взорван, а затем снова в Новый год 91/92. . Тип 93 не начинал работу до октября 1993 года и не полностью заменял предыдущие системы на площадке до апреля 1995 года. Он работал до апреля 2006 года, когда станция была закрыта. Type 93 был разобран на части, чтобы другие подразделения оставались в рабочем состоянии. [8]
Командирская серия
В конце 1980-х годов Плесси начал рассматривать возможность модернизации антенной решетки для замены модели ITT, создав систему, известную как AR-3DP. Это вызвало определенный интерес на рынке, и компания заключила несколько договоров купли-продажи. В то же время другой проект начал рассматривать возможность использования антенны AR-3DP с совершенно новой системой передатчика и приемника, которая стала известна как AR-325. Это оказалось намного интереснее, и эти соглашения для AR-3DP были повторно подписаны для AR-325. [9]
Во время разработки AR-325 в 1989 году компания Siemens приобрела подразделение радаров в рамках сложной сделки, которая привела к распаду Plessey и образованию Siemens Plessey. Эта компания, в свою очередь, была куплена British Aerospace в 1997 году. В течение этого периода система продолжала модернизироваться по мере изменения технологий, что привело к появлению в середине 1990-х годов AR-327 Commander, известного в вооруженных силах Королевских ВВС как AMES Type 101. [9] и, в конечном итоге, к современной системе Commander SL, полностью твердотельной системе, имеющей мало общего с более ранними системами. [10]
Описание
Антенна S320 состояла из ряда горизонтальных щелевых антенн шириной 5 метров (16 футов), установленных друг на друга, чтобы сформировать прямоугольную плоскую решетку. Массив поддерживался снизу на шарнире, который позволял ему вращаться вокруг своей вертикальной оси для обеспечения сканирования по азимуту. Вторичный радиолокатор антенна (ССР) был помещен сверху, а также небольшой ненаправленной антенной , используемой для гашения боковых лепестков. [6] Некоторые модели также имели приемник одиночного рупора для оценки помех. Основной массив сборки может быть сложена по горизонтальной точке шарнира примерно 2 / 3 до основной антенны, образуя примерно А-форму , которая может быть обеспечено для транспорта. [11]
Сигнал создавался в двухкаскадном усилителе с жидкостным охлаждением, который передавал свой выходной сигнал на антенну через волновод. Чтобы сигнал оставался синфазным при движении вверх по решетке, волновод имел «змеевидную» конструкцию, серию изгибов на 90 градусов, которые пропускали сигнал через элементы решетки в чередующихся направлениях. Серия фазовых задержек в змеевике обрабатывала сдвиг, необходимый для правильного выравнивания сигналов с выходными слотами в зависимости от базовой частоты. [6]
Из-за кривизны Земли самолеты на больших расстояниях появляются под меньшими углами. Чтобы улучшить диапазон обнаружения, сигнал использует нелинейное изменение частоты, тратя больше времени на более низкие частоты и, следовательно, на более низкие углы. Это обеспечивает более длительные и сильные отражения от целей под малыми углами. Эти первичные импульсы обнаружения чередовались со специальными импульсами индикации движущейся цели (MTI), которые были чисто линейными. Импульсы MTI использовались для измерения неподвижных или медленно движущихся объектов, таких как уносимый ветром дождь, и не требовали такой же дальности. [6]
При приеме сигнал отправлялся в систему промежуточной частоты (ПЧ), которая преобразовывала сигнал с понижением частоты до 500 МГц, а затем отправляла результат в серию из пяти отдельных дополнительных приемников ПЧ, каждый из которых был переведен на другую базовую частоту и, таким образом, другой вертикальный угол. К выходному сигналу этих приемников применялась компрессия импульсов с использованием задержек на поверхностных акустических волнах для повышения разрешения по дальности, а затем оцифровывалось с помощью аналого-цифровых преобразователей . Полученные в результате цифровые данные затем «расшевелились», их видимое местоположение было скорректировано для устранения любого сдвига, связанного с частотой, а затем переданы в систему обнаружения целей. Кроме того, системе MTI помогло дальнейшее регулирование фазовой задержки самого нижнего угла антенны, чтобы нейтрализовать любое чистое движение в помехах, например, дождя. [6]
Большая часть устойчивости системы к ECM была достигнута за счет постоянной обработки частоты ложных срабатываний. [6] Алгоритмы CFAR используются для извлечения сигналов из входных шумов путем поиска импульсов, энергия которых превышает общий уровень шума. Большинство глушителей производят то, что кажется короткими импульсами сигнала, распространяющимися по широкой полосе частот. Поскольку система вещает по широкому спектру, подобие глушителей должно распространять свой сигнал по всей полосе пропускания. Однако при приеме в любой приемник принимается только гораздо меньшая полоса пропускания, тем самым уменьшая количество принимаемого сигнала глушителя. Усредняя мощность возвращаемого сигнала в одном приемнике, можно более четко определить возвращаемый сигнал на большинстве импульсов.
Глушители также сбивают с толку радиолокационное изображение, посылая достаточно сильные сигналы, чтобы их можно было уловить в боковых лепестках антенны , создавая ложные сигналы, которые появляются в других направлениях. Плоские решетки, естественно, имеют низкие боковые лепестки, обычно порядка 25 дБ ниже основного сигнала, что помогает уменьшить эту проблему. AR-320 дополнительно уменьшил этот вход за счет использования всенаправленной антенны, которая принимала все сигналы, чтобы можно было установить их синхронизацию. Это позволяло процессору определять, какие отражения были получены в боковых лепестках вместо главного луча. [6]
Сторона приемника системы содержала отдельный процессор встроенного тестового оборудования (BITE) для мониторинга системы. На стороне передатчика этого не было, и это считалось серьезной проблемой. Отдельная система также позволяла запускать моделирование, в котором использовались как цели, так и ECM. [6]
Рекомендации
Цитаты
- Перейти ↑ Gough 1993 , pp. 320-321.
- Перейти ↑ Gough 1993 , p. 320.
- ^ a b c Гоф 1993 , стр. 321.
- ^ а б Burr 2010 , стр. 7.5.
- ^ а б в Пфистер 1980 , стр. 628.
- ^ Б с д е е г ч я J K L Burr 2010 , стр. 7.6.
- ^ IUKADGE (PDF) (Технический отчет). Прогноз Интернэшнл. Апрель 1997. с. 6.
- ^ Карл, Гордон (9 сентября 2011 г.). «Тип 93» .
- ^ а б Burr 2010 , стр. 7.7.
- Перейти ↑ Burr 2010 , p. 7.8.
- ^ Карл, Гордон (10 мая 2010 г.). «Вылет РЛС Тип 93» . п. увидеть изображения.
Библиография
- Пфистер, Герхард (сентябрь 1980 г.). «Радар Series 320: трехмерное наблюдение за атмосферой в 1980-е годы» . IEEE Transactions по аэрокосмическим и электронным системам . 16 (5): 626–638. DOI : 10.1109 / TAES.1980.308929 . S2CID 25850393 .
- Clarke, J .; Дэвис, Дэвид; Рэдфорд, MF (сентябрь 1984 г.). «Обзор радара Соединенного Королевства». IEEE Transactions по аэрокосмическим и электронным системам . 20 (5): 506–520. DOI : 10.1109 / TAES.1984.310518 . S2CID 38253572 .
- Берр, Рон (2010). «Наследие Декки» . EO Grove.
- Гоф, Джек (1993). Наблюдая за небом: история наземных радаров для противовоздушной обороны Соединенного Королевства Королевских ВВС с 1946 по 1975 год . HMSO. ISBN 978-0-11-772723-6.
- «АР-320» . Radartutorial .