RU2256939C1 - Radar for helicopter - Google Patents

Radar for helicopter Download PDF

Info

Publication number
RU2256939C1
RU2256939C1 RU2004106248/09A RU2004106248A RU2256939C1 RU 2256939 C1 RU2256939 C1 RU 2256939C1 RU 2004106248/09 A RU2004106248/09 A RU 2004106248/09A RU 2004106248 A RU2004106248 A RU 2004106248A RU 2256939 C1 RU2256939 C1 RU 2256939C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
radar
synchronizer
helicopter
Prior art date
Application number
RU2004106248/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.И. Артемьев (RU)
А.И. Артемьев
А.И. Канащенков (RU)
А.И. Канащенков
С.Н. Логинов (RU)
С.Н. Логинов
В.Н. Поцепкин (RU)
В.Н. Поцепкин
В.Д. Ратнер (RU)
В.Д. Ратнер
В.Ю. Субботин (RU)
В.Ю. Субботин
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостанции"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостанции" filed Critical Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостанции"
Priority to RU2004106248/09A priority Critical patent/RU2256939C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2256939C1 publication Critical patent/RU2256939C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: radiolocation, applicable on a helicopter.
SUBSTANCE: the radar for a helicopter has an elevation antenna array located in the helicopter blade, gearing, circulator, receiving device, master oscillator, digital signal processor, synchronizer, attitude sensor, digital data processor, indicator, rotating adapter, it includes also the second scanning antenna array located in the second blade of the helicopter, as well as the first and second separation filters.
EFFECT: enhanced accuracy of determination of the angular coordinated of air targets in the elevation plane.
5 dwg

Description

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано на вертолете.The invention relates to the field of radar and can be used by helicopter.

Известны бортовые радиолокационные станции (БРЛС) обзора земной, водной поверхности и воздушного пространства, осуществляющие круговой обзор в азимутальной плоскости, например БРЛС фирмы Маркони “SEASPAY-2000”, которая применяется для обнаружения морских и воздушных объектов, а также радиолокационная станция “Осьминог-Э”, применяемая в экспортном варианте на вертолете Ка-28, на которую также возлагается задача обнаружения воздушных целей.Known airborne radar stations for surveying the earth, water surface and airspace, performing circular viewing in the azimuthal plane, for example, Marconi radar company "SEASPAY-2000", which is used to detect sea and air objects, as well as the radar station "Octopus-E ”, Used in the export version of the helicopter Ka-28, which also has the task of detecting air targets.

Эти станции - однолучевые, в которых определение угловой координаты в угломестной плоскости производится с ошибкой, соответствующей ширине луча.These stations are single-beam, in which the determination of the angular coordinate in the elevation plane is made with an error corresponding to the beam width.

В качестве прототипа предлагаемой РЛС рассматривается радиолокационная станция для вертолета, приведенная в патенте РФ №2206903, кл. G 01 S 13/00. В этой РЛС в качестве сканирующей конструкции антенны используется лопасть вертолета с размещенной в ней линейной антенной решеткой “L” диапазона волн.As a prototype of the proposed radar, a radar station for a helicopter is described in RF patent No. 2206903, class. G 01 S 13/00. In this radar, the helicopter blade is used as a scanning antenna structure with a linear “L” antenna array of the wave range placed in it.

Блок-схема РЛС прототипа представлена на фиг.1. В РЛС входятA block diagram of the radar of the prototype is presented in figure 1. The radar includes

1 - антенная решетка;1 - antenna array;

2 - передающее устройство;2 - transmitting device;

3 - циркулятор;3 - circulator;

4 - приемное устройство;4 - receiving device;

5 - задающий генератор;5 - master oscillator;

6 - цифровой процессор сигналов;6 - digital signal processor;

7 - синхронизатор;7 - synchronizer;

8 - датчик угла;8 - angle sensor;

9 - цифровой процессор данных;9 - digital data processor;

10 - индикатор.10 - indicator.

На фиг.2 представлена развернутая структурная схема прототипа, гдеFigure 2 presents a detailed structural diagram of a prototype, where

11 - усилитель мощности;11 - power amplifier;

12 - модулятор;12 - modulator;

13 - СВЧ-приемник;13 - microwave receiver;

14 - усилитель промежуточной частоты;14 - intermediate frequency amplifier;

15 - фазовый детектор;15 - phase detector;

16 - фазовый детектор;16 - phase detector;

17 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП);17 - analog-to-digital Converter (ADC);

18 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП);18 - analog-to-digital Converter (ADC);

19 - аналого-цифровой процессор.19 is an analog-to-digital processor.

РЛС работает как в когерентном, так и некогерентном режиме.The radar operates in both coherent and incoherent mode.

Работу РЛС в когерентном режиме обеспечивает высокостабильный задающий генератор 5, частота которого fг является базовой и используется в синхронизаторе 7 для формирования сигнала излучения несущей частоты L-диапазона, а также гетеродинного и других сигналов, синхронизирующих работу блоков аналого-цифрового преобразователя.The radar in coherent mode provides a highly stable master oscillator 5, the frequency of which f g is the base and is used in the synchronizer 7 to generate the radiation signal of the carrier frequency of the L-band, as well as heterodyne and other signals that synchronize the operation of the blocks of the analog-to-digital Converter.

Все высокочастотные сигналы, необходимые для работы РЛС, формируются в синхронизаторе 7 путем умножения частоты задающего генератора 5, а низкочастотные синхронизирующие формируются путем деления частоты сигнала задающего генератора 5. Обработка принимаемых отраженных сигналов в РЛС производится в цифровом процессоре сигналов 6, который обеспечивает сжатие, накопление, фильтрацию, пороговую обработку сигналов, присвоение и преобразование координат, а также формирование массива радиолокационной информации для выведения ее на индикатор 10.All high-frequency signals necessary for the operation of the radar are generated in the synchronizer 7 by multiplying the frequency of the master oscillator 5, and low-frequency synchronizing signals are formed by dividing the frequency of the signal of the master oscillator 5. Processing the received reflected signals in the radar is carried out in a digital signal processor 6, which provides compression, accumulation , filtering, threshold signal processing, assignment and transformation of coordinates, as well as the formation of an array of radar information to display it on the indicator p 10.

В РЛС цифровой процессор данных 9 обеспечивает вычисление параметров РЛС в когерентном и некогерентном режимах, а также выработку сигналов и команд для управления блоками РЛС. Одной из функций процессора данных является вычисление текущих координат радиолокационной информации на основе значений угла поворота лопасти вертолета, снимаемых с датчика угла.In radar, a digital data processor 9 provides the calculation of radar parameters in coherent and incoherent modes, as well as the generation of signals and commands for controlling radar units. One of the functions of the data processor is to calculate the current coordinates of the radar information based on the values of the angle of rotation of the helicopter blade, taken from the angle sensor.

РЛС работает следующим образом.The radar operates as follows.

При работе двигателя вертолета производится вращение лопасти с антенной решеткой 1 в круговом секторе. В процессе вращения антенной решетки 1 усилитель мощности 11 усиливает высокочастотные импульсы f, поступающие из синхронизатора 7, и через циркулятор 3 и фидерный тракт передает их в антенную решетку 1. Антенной решеткой 1 эти импульсы излучаются в пространство и распространяются в направлении, определяемом диаграммой направленности антенны.When the helicopter engine is in operation, the blade rotates with the antenna array 1 in the circular sector. During the rotation of the antenna array 1, the power amplifier 11 amplifies the high-frequency pulses f coming from the synchronizer 7, and passes them through the circulator 3 and the feeder path to the antenna array 1. By the antenna array 1, these pulses are emitted into space and propagate in the direction determined by the antenna pattern .

Когерентность сигнала определяется задающим высокостабильным генератором 5. На вход модулятора 12 из синхронизатора 7 поступают импульсы запуска Fп. Частота повторения импульсов запуска Fп формируется в синхронизаторе 7 путем деления частоты сигнала fг задающего генератора 5. Длительность импульса также формируется из сигнала задающего генератора путем использования периода сигнала. Модулятор 12 осуществляет модуляцию высокочастотного сигнала f и формирует импульсы, поступающие в усилитель мощности 11, имеющие заданную длительность τ и период повторения Тп, определяемый однозначной дальностью. Высокочастотный сигнал несущей частоты формируется синхронизатором 7. От задающего генератора 5 сигнал с частотой fг поступает в синхронизатор 7, умножается до более высокой частоты f и используется в качестве несущей частоты радиолокационного сигнала, излучаемого антенной решеткой.The coherence of the signal is determined by the highly stable master oscillator 5. The trigger pulses F p are received from the synchronizer 7 to the input of the modulator . The pulse repetition frequency F p is generated in the synchronizer 7 by dividing the signal frequency f g of the master oscillator 5. The pulse duration is also formed from the master oscillator signal by using a signal period. The modulator 12 modulates the high-frequency signal f and generates pulses entering the power amplifier 11 having a predetermined duration τ and a repetition period T p defined by a unique range. A high-frequency carrier frequency signal is generated by the synchronizer 7. From the master oscillator 5, a signal with a frequency f g is supplied to the synchronizer 7, multiplied to a higher frequency f and used as the carrier frequency of the radar signal emitted by the antenna array.

Также в процессе вращения антенной решетки отраженные сигналы от объектов и земной поверхности принимаются антенной решеткой 1 и через фидерный тракт и циркулятор 3 поступают в приемное устройство 4. В СВЧ приемнике 13 эти сигналы в смесителе приемника смешиваются с сигналом синхронизатора fc, в результате чего образуются сигналы промежуточной частоты fпр. Сигналы промежуточной частоты поступают в аналого-цифровой процессор 19, где в усилителе промежуточной частоты УПЧ 14 усиливаются и поступают на фазовые детекторы 15 и 16, на которые от синхронизатора 7 поступает сигнал с частотой, равной промежуточной частоте fпp. Причем на один из фазовых детекторов сигнал fпp поступает со сдвигом π/2.Also, during the rotation of the antenna array, reflected signals from objects and the earth's surface are received by the antenna array 1 and through the feeder path and circulator 3 enter the receiving device 4. In the microwave receiver 13, these signals in the receiver mixer are mixed with the synchronizer signal f c , as a result of which signals of intermediate frequency f ave The intermediate frequency signals are fed to an analog-to-digital processor 19, where the amplifiers of the intermediate frequency amplifier UPCH 14 are amplified and fed to phase detectors 15 and 16, which receive a signal from the synchronizer 7 with a frequency equal to the intermediate frequency f pr . Moreover, the signal f p arrives at one of the phase detectors with a shift π / 2.

На выходах фазовых детекторов образуются синфазный I и квадратурный Q сигналы. Далее оба сигнала I и Q с помощью АЦП 17 и 18, управляемых с помощью синхросигнала fca, преобразуются в цифровую форму. С выходов АЦП 17 и 18 сигналы двух квадратур поступают в цифровой процессор сигналов 6, синхронизируемый сигналом fсп с шестого выхода синхронизатора 7. В цифровом процессоре сигналов 6 в зависимости от режима работы станции производится когерентная или некогерентная обработка принятых сигналов. После пороговой обработки радиолокационных сигналов цифровой процессор сигналов 6 преобразует координаты поступающей радиолокационной информации из полярной системы координат в задаваемую систему координат. Для этого цифровой процессор данных 9, синхронизуемый сигналом тактовой частоты fпd на основе поступающих с датчика угла 8 (соединение “а”) (фиг.1) значений угла поворота антенной решетки 1 (угла поворота лопасти вертолета), производит вычисление текущих координат радиолокационной информации в заданной системе, передает их в цифровой процессор сигналов 6 для преобразования текущих координат радиолокационной информации.At the outputs of the phase detectors, in-phase I and quadrature Q signals are generated. Next, both signals I and Q using the ADC 17 and 18, controlled by the clock signal f ca , are converted to digital form. From the outputs of the ADCs 17 and 18, the signals of two quadratures are fed to a digital signal processor 6, synchronized by the signal f cn from the sixth output of the synchronizer 7. In the digital signal processor 6, depending on the station operating mode, the received signals are coherent or incoherent. After threshold processing of the radar signals, the digital signal processor 6 converts the coordinates of the incoming radar information from the polar coordinate system to a specified coordinate system. For this, a digital data processor 9, synchronized by a clock signal f pd based on the angle of rotation of the antenna array 1 (angle of rotation of the blade of the helicopter) received from the angle sensor 8 (connection “a”) (Fig. 1), calculates the current coordinates of the radar information in a given system, transmits them to a digital signal processor 6 to convert the current coordinates of the radar information.

Из цифрового процессора сигналов радиолокационная информация поступает в индикатор 10.From the digital signal processor, the radar information arrives at indicator 10.

Недостатком приведенной РЛС является плохая точность определения угломестной координаты воздушной цели из-за большой величины угла “θл” однолучевой диаграммы направленности сканирующей антенной решетки в угломестной плоскости (Δβ≥60°).The disadvantage of this radar is the poor accuracy of determining the elevation coordinate of an air target due to the large angle θ l of the single-beam radiation pattern of the scanning antenna array in the elevation plane (Δβ≥60 °).

Задачей изобретения является повышение точности определения угловой координаты воздушных целей в угломестной плоскости.The objective of the invention is to increase the accuracy of determining the angular coordinates of air targets in the elevation plane.

Эта задача решается тем, что в РЛС вертолета введена вторая сканирующая антенна, расположенная во второй лопасти вертолета с размещенной в ней антенной решеткой, в результате чего в РЛС образуется двухлучевая антенная система с разностной диаграммой направленности в угломестной плоскости.This problem is solved by the fact that a second scanning antenna is introduced in the helicopter radar located in the second blade of the helicopter with an antenna array located in it, as a result of which a two-beam antenna system with a difference radiation pattern in the elevation plane is formed in the radar.

Применение разностной диаграммы направленности позволяет определить угломестную координату с ошибкой σ≤(0,1÷0,15)θл, где θл - величина угла луча антенной решетки в угломестной плоскости. Для создания разностной диаграммы направленности лучи обеих антенных решеток при размещении их поворачивают в лопастях в угломестной плоскости в противоположных направлениях относительно плоскости симметрии на величину “k·θл”, где k=(0,3÷0,5).The use of a difference radiation pattern allows one to determine the elevation coordinate with an error of σ≤ (0.1 ÷ 0.15) θ l , where θ l is the angle of the beam of the antenna array in the elevation plane. To create a difference radiation pattern, the rays of both antenna arrays, when placed, are rotated in the blades in the elevation plane in opposite directions relative to the plane of symmetry by the value “k · θ l ”, where k = (0.3 ÷ 0.5).

Для исключения неоднозначного определения угловой координаты воздушной цели по азимуту при применении двух антенных решеток используется частотное и временное разделение каналов излучения и приема этих антенных решеток. Излучение и прием на одной из несущих частот f1 первой антенной решетки производится в течение одного оборота лопасти. Вторая антенная решетка излучает и принимает сигнал на несущей частоте f2 в течение следующего оборота.To avoid ambiguous determination of the angular coordinate of an air target in azimuth when using two antenna arrays, the frequency and time separation of the radiation channels and the reception of these antenna arrays is used. Radiation and reception at one of the carrier frequencies f 1 of the first antenna array is performed during one revolution of the blade. The second antenna array emits and receives a signal at a carrier frequency f 2 during the next revolution.

Таким образом, излучение и прием сигналов двух антенных решеток разделены во времени, соответствующему одному обороту лопасти.Thus, the radiation and reception of signals of two antenna arrays are separated in time, corresponding to one revolution of the blade.

От передающего устройства через циркулятор излучаемый сигнал поступает по общему фидеру до вращающегося перехода. Разделение сигналов передачи двух антенн по частоте производится после вращающегося перехода с помощью разделительных фильтров, установленных на входах антенных решеток.From the transmitting device, the emitted signal is transmitted through the circulator through a common feeder to a rotating transition. The separation of the transmission signals of two antennas in frequency is carried out after a rotating transition using separation filters installed at the inputs of the antenna arrays.

Формирование суммарно-разностной диаграммы направленности антенны производится в цифровом процессоре сигналов за счет обработки принятых сигналов от двух антенных решеток. При работе РЛС во время сканирования антенных решеток принимаемые сигналы от каждой из антенных решеток за время оборота после их первичной обработки накапливаются в памяти процессора сигналов в координатах дальность-азимут.The formation of the total-difference antenna radiation pattern is carried out in a digital signal processor by processing the received signals from two antenna arrays. When the radar is operating during the scanning of the antenna arrays, the received signals from each of the antenna arrays during the revolution after their initial processing are accumulated in the memory of the signal processor in the range-azimuth coordinates.

При вторичной обработке сигналов, накопленных в памяти, из одноименных сигналов по дальности и азимуту формируются суммарный и разностный сигналы. Для этого одноименные сигналы по дальности и азимуту суммируются по амплитуде и тем самым образуется суммарный сигнал U∑c. Эти же сигналы алгебраически вычитаются и образуют разностный по углу места сигнал ±UΔум. Для получения разностного сигнала, не зависящего от амплитуды, разностный сигнал нормируется по отношению к суммарному сигналу

Figure 00000002
. Результаты вычисления, соответствуют углу рассогласования воздушной цели относительно нулевого положения разностной диаграммы направленности по углу места и передаются в процессор данных для формирования параметров паспорта цели.During the secondary processing of the signals stored in the memory, the sum and difference signals are formed from the signals of the same name in range and azimuth. To do this, the same-named signals in range and azimuth are summed in amplitude and thereby the total signal U∑ c is formed . The same signals are algebraically subtracted and form a difference in elevation signal ± UΔ mind . To obtain a difference signal independent of the amplitude, the difference signal is normalized with respect to the total signal
Figure 00000002
. The calculation results correspond to the mismatch angle of the air target relative to the zero position of the differential radiation pattern in elevation and are transmitted to the data processor to form the parameters of the target passport.

На фиг.1 приведена блок-схема бортовой радиолокационной станции прототипа.Figure 1 shows a block diagram of an on-board radar station of the prototype.

На фиг.2 приведена развернутая структурная схема прототипа.Figure 2 shows a detailed structural diagram of the prototype.

На фиг.3 представлена блок-схема предлагаемой радиолокационной станции.Figure 3 presents a block diagram of the proposed radar station.

На фиг.4 приведена развернутая структурная схема предлагаемой станции.Figure 4 shows a detailed structural diagram of the proposed station.

На фиг.5 приведена электрическая схема соединения антенных решеток с приемопередающими блоками РЛС с помощью фидера.Figure 5 shows the electrical diagram of the connection of antenna arrays with transceiver units of the radar using a feeder.

В предлагаемую радиолокационную станцию (фиг.3 и 4) входят:The proposed radar station (figure 3 and 4) includes:

1 - антенная система, состоящая из первой антенной решетки - 201 - antenna system consisting of the first antenna array - 20

и второй антенной решетки - 21;and the second antenna array - 21;

2 - передающее устройство;2 - transmitting device;

3 - циркулятор;3 - circulator;

4 - приемное устройство;4 - receiving device;

5 - задающий генератор;5 - master oscillator;

6 - цифровой процессор сигналов;6 - digital signal processor;

7 - синхронизатор;7 - synchronizer;

8 - датчик угла;8 - angle sensor;

9 - цифровой процессор данных;9 - digital data processor;

10 - индикатор;10 - indicator;

11 - усилитель мощности;11 - power amplifier;

12 - модулятор;12 - modulator;

13 - СВЧ-приемник;13 - microwave receiver;

14 - усилитель промежуточной частоты;14 - intermediate frequency amplifier;

15 - фазовый детектор;15 - phase detector;

16 - фазовый детектор;16 - phase detector;

17 - АЦП;17 - ADC;

18 - АЦП;18 - ADC;

элементы 14÷18 образуют аналого-цифровой процессор 19;elements 14 ÷ 18 form an analog-to-digital processor 19;

аналого-цифровой процессор 19 и СВЧ-приемник 13 образуют приемное устройство 4.analog-digital processor 19 and the microwave receiver 13 form a receiving device 4.

В электрическую схему соединения антенных решеток с приемопередающими блоками РЛС (фиг.5) входятThe electrical circuit for connecting antenna arrays with transceiver units of the radar (figure 5) includes

2 - передающее устройство;2 - transmitting device;

3 - циркулятор,3 - circulator

4 - приемное устройство;4 - receiving device;

20 - первая антенная решетка;20 - the first antenna array;

21 - вторая антенная решетка;21 - the second antenna array;

22 - первое симметрирующее устройство;22 - the first balancing device;

23 - второе симметрирующее устройство;23 is a second balancing device;

24 - первый разделительный фильтр;24 - the first separation filter;

25 - второй разделительный фильтр;25 - the second separation filter;

26 - вращающийся переход;26 - rotating transition;

27 - излучатели.27 - emitters.

Радиолокационная станция для вертолета состоит из первой сканирующей антенной решетки 20 и второй антенной решетки 21, размещенных в первой и второй лопастях вертолета, а также передающего устройства 2, циркулятора 3, приемного устройства 4, задающего генератора 5, цифрового процессора сигналов 6, синхронизатора 7, датчика угла 8, цифрового процессора данных 9, вращающегося перехода 26, первого разделительного фильтра 24, второго разделительного фильтра 25 и индикатора 10. При этом для передачи излучающего импульса в антенные решетки первый вход циркулятора 3 соединен с выходом передающего устройства 2. Для передачи сигнала из антенных решеток первый выход циркулятора 3 соединен с входом приемного устройства 4, а второй выход циркулятора 3 соединен со входом-выходом вращающегося перехода 26. Для запуска передающего устройства первый выход синхронизатора 7 соединен с первым входом передающего устройства 2, а для формирования излучающего СВЧ-сигнала f1, f2 второй выход синхронизатора 7 соединен со вторым входом передающего устройства 2.A helicopter radar station consists of a first scanning antenna array 20 and a second antenna array 21 located in the first and second blades of the helicopter, as well as a transmitting device 2, a circulator 3, a receiving device 4, a driving generator 5, a digital signal processor 6, a synchronizer 7, an angle sensor 8, a digital data processor 9, a rotating transition 26, a first separation filter 24, a second separation filter 25 and an indicator 10. In this case, for transmitting a radiating pulse to the antenna arrays, the first input the rotator 3 is connected to the output of the transmitting device 2. To transmit the signal from the antenna arrays, the first output of the circulator 3 is connected to the input of the receiving device 4, and the second output of the circulator 3 is connected to the input-output of the rotating transition 26. To start the transmitting device, the first output of the synchronizer 7 is connected to the first input of the transmitting device 2, and to form a radiating microwave signal f 1 , f 2, the second output of the synchronizer 7 is connected to the second input of the transmitting device 2.

Для формирования промежуточной частоты принимаемого сигнала fпp третий выход синхронизатора 7 по сигналу гетеродинной частоты fс1 или fc2 соединен со вторым входом приемного устройства 4. Для смещения частоты сигнала в область доплеровских частот fд четвертый выход синхронизатора 7 по сигналу промежуточной частоты fпp соединен с третьим входом приемного устройства 4. Для формирования частоты дискредитизации аналого-цифрового преобразователя (АЦП) пятый выход синхронизатора 7 по сигналу опорной частоты fca соединен с четвертым входом приемного устройства 4, а для синхронизации работы цифрового процессора сигналов шестой выход по сигналу тактовой частоты fсп соединен со вторым входом цифрового процессора сигналов 6. Для синхронизации работы процессора данных седьмой выход синхронизатора 7 по сигналу второй тактовой частоты fпd соединен с первым входом цифрового процессора данных 9, второй вход которого соединен с выходом датчика угла 8. Для управления режимами работы и выдачи исходных параметров первый выход цифрового процессора данных 9 соединен с третьим входом цифрового процессора сигналов 6.To form an intermediate frequency of the received signal f pp, the third output of the synchronizer 7 is connected to the second input of the receiving device 4 by the local oscillator frequency f c1 or f c2 . To shift the frequency of the signal to the Doppler frequency domain f d the fourth output of the synchronizer 7 is connected to the intermediate frequency f fp the third input of the receiving device 4. For generating the frequency diskreditizatsii analog-digital converter (ADC) 7, fifth synchronizer output signal at the reference frequency f ca is connected to a fourth input PRIE Nogo device 4, and for synchronizing the operation of the digital signal processor of the sixth output signal of clock frequency f ch is connected to a second input of the digital signal processor 6. For data synchronization processor seventh synchronizer output 7 to the second clock signal f pD connected to the first input of the digital processor 9, the second input of which is connected to the output of the angle sensor 8. To control the operating modes and output the initial parameters, the first output of the digital data processor 9 is connected to the third digital input 6 signal processor.

Для приема и обработки радиолокационной информации первый вход процессора сигналов 6 соединен с выходом приемного устройства 4, а первый выход цифрового процессора сигналов 6 соединен с входом индикатора 10.To receive and process radar information, the first input of the signal processor 6 is connected to the output of the receiving device 4, and the first output of the digital signal processor 6 is connected to the input of the indicator 10.

Для работы антенных решеток на разных несущих частотах f1 или f2 вводятся первый и второй разделительные фильтры 24 и 25, при этом вход-выход первой антенной решетки 20 через первый разделительный фильтр 24 соединен с входом-выходом вращающегося перехода 26, а вход-выход второй антенной решетки 21 соединен через второй разделительный фильтр 25 с входом-выходом вращающегося перехода 26.For the operation of the antenna arrays at different carrier frequencies f 1 or f 2 , the first and second separation filters 24 and 25 are introduced, while the input-output of the first antenna array 20 through the first separation filter 24 is connected to the input-output of the rotating transition 26, and the input-output the second antenna array 21 is connected through a second separation filter 25 to the input-output of the rotating transition 26.

Для переключения несущих частот через период обзора при работе двух антенных решеток 20 и 21 второй вход синхронизатора 7 по командам управления соединен со вторым выходом процессора данных 9.To switch the carrier frequencies through the review period when two antenna arrays 20 and 21 are in operation, the second input of the synchronizer 7 is connected to the second output of the data processor 9 by control commands.

Для формирования паспорта цели по РЛ информации второй выход процессора сигналов 6 соединен с третьим входом процессора данных 9.To generate a passport of the target for radar information, the second output of the signal processor 6 is connected to the third input of the data processor 9.

РЛС работает как в когерентном, так и некогерентном режиме.The radar operates in both coherent and incoherent mode.

Работу РЛС в когерентном режиме обеспечивает высокостабильный задающий генератор 5, частота которого fг является базовой и используется в синхронизаторе 7 для формирования сигнала излучения несущей частоты L-диапазона, а также гетеродинного и других сигналов, синхронизирующих работу блоков аналого-цифрового преобразователя.The radar in coherent mode provides a highly stable master oscillator 5, the frequency of which f g is the base and is used in the synchronizer 7 to generate the radiation signal of the carrier frequency of the L-band, as well as heterodyne and other signals that synchronize the operation of the blocks of the analog-to-digital Converter.

Все высокочастотные сигналы, необходимые для работы РЛС, формируются в синхронизаторе 7 путем умножения частоты задающего генератора 5, а низкочастотные синхронизирующие сигналы формируются путем деления частоты сигнала задающего генератора 5. Обработка принимаемых отраженных сигналов в РЛС производится в цифровом перепрограммируемом процессоре сигналов 6, который обеспечивает сжатие, накопление, фильтрацию, пороговую обработку сигналов, присвоение и преобразование координат, а также формирование массива радиолокационной информации для выведения ее на индикатор 10.All the high-frequency signals necessary for the operation of the radar are generated in the synchronizer 7 by multiplying the frequency of the master oscillator 5, and the low-frequency synchronizing signals are formed by dividing the frequency of the signal of the master oscillator 5. Processing of the received reflected signals in the radar is carried out in a digital reprogrammable signal processor 6, which provides compression , accumulation, filtering, threshold signal processing, assignment and transformation of coordinates, as well as the formation of an array of radar information to remove it on the indicator 10.

В РЛС цифровой процессор данных 9 обеспечивает вычисление параметров РЛС в когерентном и некогерентном режимах, а также выработку сигналов и команд для управления блоками РЛС.In radar, a digital data processor 9 provides the calculation of radar parameters in coherent and incoherent modes, as well as the generation of signals and commands for controlling radar units.

Процессор данных вычисляет текущие координаты радиолокационной информации, используя значения угла поворота лопасти вертолета, снимаемых с датчика угла.The data processor calculates the current coordinates of the radar information using the values of the angle of rotation of the helicopter blade, taken from the angle sensor.

В режиме обнаружения наземных объектов РЛС работает следующим образом.In the detection mode of ground objects, the radar operates as follows.

При работе двигателя вертолета производится вращение лопастей с антенными решетками 20 и 21 в круговом секторе.During operation of the helicopter engine, the blades rotate with antenna arrays 20 and 21 in the circular sector.

В процессе вращения антенных решеток 20 и 21 усилитель мощности 11 усиливает высокочастотные импульсы несущей частоты f1 или f2, поступающие из синхронизатора 7, и через циркулятор 3, фидерный тракт передает их в ту или иную антенную решетку 20 или 21. В зависимости от излучаемой частоты f1 или f2 сигнал излучения поступает в первую антенную решетку 20 или во вторую 21. Это определяется разделительными фильтрами 24 и 25. Антенными решетками 20, 21 эти импульсы излучаются в пространство и распространяются в направлении, определяемом диаграммой направленности антенны. Переключение несущей частоты излучения на f1 или f2 осуществляется в синхронизаторе 7 по командам, выдаваемым из процессора данных 9 и формируемым по данным датчика угла поворота лопасти 8. Излучение частот f1 или f2 чередуется во времени, соответствующему одному обороту лопасти. Когерентность сигнала определяется задающим высокостабильным генератором 5. На вход модулятора 12 из синхронизатора 7 поступают импульсы запуска Fп. Частота повторения импульсов запуска Fп формируется в синхронизаторе 7 путем деления частоты сигнала fг задающего генератора 5. Длительность импульса также формируется из сигнала задающего генератора путем использования периода этого сигнала. Модулятор 12 осуществляет модуляцию высокочастотного сигнала f1, f2 и формирует импульсы, поступающие в усилитель мощности 11, имеющие заданную длительность τ и период повторения Тп, определяемый однозначной дальностью.During the rotation of the antenna arrays 20 and 21, the power amplifier 11 amplifies the high-frequency pulses of the carrier frequency f 1 or f 2 coming from the synchronizer 7, and through the circulator 3, the feeder path transfers them to one or another antenna array 20 or 21. Depending on the radiated f 1 or frequency f 2 signal radiation enters the first array antenna 20 or the second partition 21. This is determined by the filters 24 and 25. the antenna array 20, 21, these pulses are radiated into the space and distributed in a direction determined diagram directed awn antenna. Switching the carrier frequency of the radiation to f 1 or f 2 is carried out in the synchronizer 7 according to the commands issued from the data processor 9 and generated according to the data of the angle sensor of the blade 8. The frequency radiation f 1 or f 2 alternates in time corresponding to one revolution of the blade. The coherence of the signal is determined by the highly stable master oscillator 5. The trigger pulses F p are received from the synchronizer 7 to the input of the modulator . The pulse repetition frequency F p is generated in the synchronizer 7 by dividing the signal frequency f g of the master oscillator 5. The pulse duration is also formed from the master oscillator signal by use the period of this signal. The modulator 12 modulates the high-frequency signal f 1 , f 2 and generates pulses arriving at the power amplifier 11 having a given duration τ and a repetition period T p defined by a unique range.

Высокочастотный сигнал несущей частоты f1 или f2 формируется синхронизатором 7. От задающего генератора 5 сигнал с частотой fг поступает в синхронизатор 7, умножается до более высокой частоты и используется в качестве несущей частоты f1 или f2 (где f2=f1+Δf, a Δf - разнос частот излучаемых сигналов антенными решетками) радиолокационного сигнала, излучаемого антенными решетками.A high-frequency signal of a carrier frequency f 1 or f 2 is generated by the synchronizer 7. From the master oscillator 5, a signal with a frequency f g is supplied to the synchronizer 7, multiplied to a higher frequency and used as the carrier frequency f 1 or f 2 (where f 2 = f 1 + Δf, a Δf is the frequency spacing of the emitted signals by the antenna arrays) of the radar signal emitted by the antenna arrays.

Также в процессе вращения антенных решеток отраженные сигналы от объектов и поверхности земли принимаются антенной решеткой 20 или 21 и через разделительные фильтры 24 или 25, вращающийся переход 26, фидерный тракт и циркулятор 3 поступают в приемное устройство 4. Отраженные сигналы в смесителе СВЧ приемника 13 смешиваются с сигналами синхронизатора “fc1” или “fc2”, отличающимися на промежуточную частоту (где fc1=f1+fпp; fс2=f1+fпp), в результате чего образуются сигналы промежуточной частоты fпp. Сигналы промежуточной частоты поступают в аналого-цифровой процессор 19, где в усилителе промежуточной частоты УПЧ 14 усиливаются и поступают на фазовые детекторы 15 и 16, на которые от синхронизатора 7 поступает сигнал с частотой, равной промежуточной частоте fпp, причем на один из фазовых детекторов сигнал fпp поступает со сдвигом π/2.Also, during the rotation of the antenna arrays, the reflected signals from objects and the earth's surface are received by the antenna array 20 or 21 and through the separation filters 24 or 25, the rotating transition 26, the feeder path and the circulator 3 enter the receiving device 4. The reflected signals in the mixer of the microwave receiver 13 are mixed with synchronizer signals “f c1 ” or “f c2 ” that differ by the intermediate frequency (where f c1 = f 1 + f pp ; f c2 = f 1 + f pp ), resulting in the formation of intermediate frequency signals f pp . The intermediate frequency signals are fed to an analog-to-digital processor 19, where they are amplified in the intermediate frequency amplifier UPCH 14 and fed to phase detectors 15 and 16, which receive a signal from synchronizer 7 with a frequency equal to the intermediate frequency f pp , and to one of the phase detectors the signal f p arrives with a shift π / 2.

На выходах фазовых детекторов образуются синфазный I и квадратурный Q сигналы. Далее оба сигнала I и Q в АЦП 17 и 18, запускаемых с помощью синхросигнала fca, преобразуются в цифровую форму. С выходов АЦП 17 и 18 сигналы двух квадратур поступают в цифровой процессор сигналов 6, синхронизируемый сигналом fсп с шестого выхода синхронизатора 7 (для передачи сигналов из АЦП в цифровой процессор сигналов применяется специальная 2×16 разрядная линия, для передачи сигналов из цифрового процессора данных в цифровой процессор сигналов и обратно применяется стандартный магистральный параллельный интерфейс (МПИ) ГОСТ 26765.51-86).At the outputs of the phase detectors, in-phase I and quadrature Q signals are generated. Then, both signals I and Q in the ADC 17 and 18, triggered by the clock signal f ca , are converted to digital form. From the outputs of the ADCs 17 and 18, the signals of two quadratures are fed to the digital signal processor 6, synchronized by the signal f cn from the sixth output of the synchronizer 7 (a special 2 × 16 bit line is used to transmit signals from the ADC to the digital signal processor, to transmit signals from the digital data processor the digital signal processor and vice versa use the standard trunk parallel interface (MPI) GOST 26765.51-86).

В цифровом процессоре сигналов 6 в зависимости от режима работы станции производится когерентная или некогерентная обработка принятых сигналов. После пороговой обработки радиолокационных сигналов цифровой процессор сигналов 6 преобразует координаты поступающей радиолокационной информации из полярной системы координат в задаваемую систему координат.In the digital signal processor 6, depending on the operating mode of the station, coherent or incoherent processing of the received signals is performed. After threshold processing of the radar signals, the digital signal processor 6 converts the coordinates of the incoming radar information from the polar coordinate system to a specified coordinate system.

Для этого цифровой процессор данных 9, синхронизуемый сигналом fпd, на основе поступающих с датчика угла 8 значений угла поворота антенных решеток 20, 21 (угла поворота лопасти вертолета) производит вычисление текущих координат радиолокационной информации в заданной системе координат, передает их в цифровой процессор сигналов 6 для преобразования текущих координат радиолокационной информации.For this, the digital data processor 9, synchronized by the signal f pd , on the basis of the values of the angle of rotation of the antenna arrays 20, 21 (angle of rotation of the blade of the helicopter) received from the angle sensor 8, calculates the current coordinates of the radar information in the given coordinate system, transfers them to the digital signal processor 6 to convert the current coordinates of the radar information.

Из цифрового процессора сигналов радиолокационная информация поступает в индикатор 10.From the digital signal processor, the radar information arrives at indicator 10.

В режиме обнаружения воздушной цели радиолокационная станция работает в когерентном режиме с применением двух антенных решеток 20 и 21 для повышения точности угловой координаты в угломестной плоскости. Для этого антенные решетки 20 и 21 работают последовательно через оборот поворота лопасти. При этом также через оборот частота излучения переключается с f1 на f2. Через разделительный фильтр 24 частота излучения f1 проходит в первую антенную решетку и через разделительный фильтр 25 частота f2 - во вторую антенную решетку. Отраженные от цели сигналы, принятые первой и второй антенными решетками, пройдя первичную обработку в аналого-цифровом процессоре 19, поступают в цифровой процессор сигналов 6, где производится быстрое преобразование Фурье, нахождение модуля по двум квадратурам и пороговая обработка. Сигналы, прошедшие через порог за время оборота каждой из антенных решеток, накапливаются в памяти цифрового процессора сигналов 6 на время, соответствующее не менее двух оборотов. После накопления в памяти сигналов, принятых второй антенной решеткой 20 в последующем обороте после оборота первой антенной решеткой 21, сигналы в одноименных ячейках по дальности и азимуту суммируются в цифровом процессоре сигналов 6, и таким образом определяется сигнал суммы U∑, эти же сигналы алгебраически вычитаются, и таким образом находится разность ±UΔум, соответствующая угловому рассогласованию в угломестной плоскости.In the air target detection mode, the radar station operates in a coherent mode using two antenna arrays 20 and 21 to increase the accuracy of the angular coordinate in the elevation plane. To do this, the antenna arrays 20 and 21 operate sequentially through a rotation turn of the blade. In this case, also through a revolution, the radiation frequency switches from f 1 to f 2 . Through the separation filter 24, the radiation frequency f 1 passes into the first antenna array and through the separation filter 25 the frequency f 2 into the second antenna array. The signals reflected from the target, received by the first and second antenna arrays, having undergone primary processing in the analog-to-digital processor 19, enter the digital signal processor 6, where the fast Fourier transform, finding the module in two quadratures, and threshold processing are performed. The signals that passed through the threshold during the turnaround time of each of the antenna arrays are accumulated in the memory of the digital signal processor 6 for a time corresponding to at least two revolutions. After accumulating in memory the signals received by the second antenna array 20 in a subsequent revolution after the first antenna array 21 is rotated, the signals in the cells of the same name in range and azimuth are summed in the digital signal processor 6, and thus the signal of the sum U∑ is determined, these signals are algebraically subtracted , and thus the difference ± UΔ brain corresponding to the angular mismatch in the elevation plane is found.

Суммарный сигнал UΣ выхода цифрового процессора сигналов 6 поступает в индикатор 10. Разностный сигнал “±UΔум” в цифровом процессоре сигналов 6 нормируется к сигналу U∑, т.е. определяется сигнал углового рассогласования

Figure 00000003
, не зависящий от амплитуды сигнала.The total signal UΣ of the output of the digital signal processor 6 is supplied to the indicator 10. The difference signal “± UΔ mind ” in the digital signal processor 6 is normalized to the signal U∑, i.e. angular error signal is determined
Figure 00000003
independent of signal amplitude.

Сигнал углового рассогласования ±Δум из цифрового процессора сигналов 6 поступает в цифровой процессор данных 9, где формируются параметры для паспорта цели.The signal of the angular mismatch ± Δ mind from the digital signal processor 6 enters the digital data processor 9, where the parameters for the target passport are formed.

Технический результат предложения заключается в повышении точности определения угловой координаты в угломестной плоскости воздушных целей за счет создания двухлучевой антенной системы, в которой реализуется разностная диаграмма направленности в угломестной плоскости, обеспечивающая повышение точности.The technical result of the proposal is to increase the accuracy of determining the angular coordinate in the elevation plane of air targets by creating a two-beam antenna system, which implements a difference radiation pattern in the elevation plane, which provides increased accuracy.

Этот результат достигается тем, что в состав аппаратуры БРЛС вертолета, в которой в качестве сканирующей антенны используется лопасть вертолета с размещенной в ней антенной решеткой, вводится вторая сканирующая антенна с использованием второй лопасти вертолета с размещенной в ней второй антенной решеткой. При этом для создания разностной диаграммы в угломестной плоскости лучи обеих антенн поворачиваются в угломестной плоскости в противоположных направлениях на величину k·θл, где k≈(0,3÷0,5).This result is achieved by the fact that the helicopter’s radar equipment, in which the helicopter’s blade is used with the antenna array located in it, introduces the second scanning antenna using the second helicopter blade with the second antenna array located in it. Moreover, to create a difference diagram in the elevation plane, the rays of both antennas rotate in the elevation plane in opposite directions by k · θ l , where k≈ (0.3 ÷ 0.5).

Claims (1)

Радиолокационная станция для вертолета, состоящая из сканирующей антенной решетки, размещенной в лопасти вертолета, передающего устройства, циркулятора, приемного устройства, задающего генератора, цифрового процессора сигналов, синхронизатора, датчика угла, цифрового процессора данных и индикатора, при этом вход циркулятора соединен с выходом передающего устройства, первый выход циркулятора соединен с первым входом приемного устройства, второй выход циркулятора соединен со входом-выходом вращающегося перехода, первый выход синхронизатора соединен с первым входом передающего устройства, второй выход синхронизатора - со вторым входом передающего устройства, третий выход синхронизатора соединен со вторым входом приемного устройства, четвертый выход синхронизатора - с третьим входом приемного устройства, пятый выход - с четвертым входом приемного устройства, шестой выход - со вторым входом цифрового процессора сигналов, а седьмой выход - с первым входом цифрового процессора данных, второй вход которого соединен с выходом датчика угла, первый выход цифрового процессора данных соединен с третьим входом цифрового процессора сигналов, первый вход которого соединен с выходом приемного устройства, а первый выход цифрового процессора сигналов - со входом индикатора, отличающаяся тем, что в нее введена вторая сканирующая антенная решетка, размещенная во второй лопасти вертолета, а также первый и второй разделительные фильтры, при этом вход-выход первой антенной решетки через первый разделительный фильтр соединен со входом-выходом вращающегося перехода, вход-выход второй антенной решетки соединен через второй разделительный фильтр со входом-выходом вращающегося перехода, второй вход синхронизатора соединен с вторым выходом процессора данных, а второй выход процессора сигналов соединен с третьим входом процессора данных.A helicopter radar station, consisting of a scanning antenna array located in the helicopter blades, a transmitting device, a circulator, a receiving device, a master oscillator, a digital signal processor, a synchronizer, an angle sensor, a digital data processor and an indicator, while the input of the circulator is connected to the output of the transmitting devices, the first output of the circulator is connected to the first input of the receiving device, the second output of the circulator is connected to the input-output of a rotating transition, the first synchronous output the mash is connected to the first input of the transmitting device, the second synchronizer output is connected to the second input of the transmitting device, the third synchronizer output is connected to the second input of the receiving device, the fourth synchronizer output is connected to the third input of the receiving device, the fifth output is to the fourth input of the receiving device, the sixth output is with the second input of the digital signal processor, and the seventh output with the first input of the digital data processor, the second input of which is connected to the output of the angle sensor, the first output of the digital processor data is connected to the third input of the digital signal processor, the first input of which is connected to the output of the receiving device, and the first output of the digital signal processor is connected to the indicator input, characterized in that a second scanning antenna array located in the second helicopter blade is introduced into it, as well as the first and a second separation filter, wherein the input-output of the first antenna array through the first separation filter is connected to the input-output of a rotating transition, the input-output of the second antenna array is connected via second separating filter with an input-output of the rotary junction, a second input connected to a second synchronizer output of the data processor and the second processor signal output is connected to the third input of the data processor.
RU2004106248/09A 2004-03-04 2004-03-04 Radar for helicopter RU2256939C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004106248/09A RU2256939C1 (en) 2004-03-04 2004-03-04 Radar for helicopter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004106248/09A RU2256939C1 (en) 2004-03-04 2004-03-04 Radar for helicopter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2256939C1 true RU2256939C1 (en) 2005-07-20

Family

ID=35842672

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004106248/09A RU2256939C1 (en) 2004-03-04 2004-03-04 Radar for helicopter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2256939C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2803141C1 (en) * 2023-02-20 2023-09-07 Владимир Ильич Герман Monopulse radar system with reduced direction finding error

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2803141C1 (en) * 2023-02-20 2023-09-07 Владимир Ильич Герман Monopulse radar system with reduced direction finding error

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gottinger et al. Coherent automotive radar networks: The next generation of radar-based imaging and mapping
US11656325B2 (en) Methods and apparatus to realize scalable antenna arrays with large aperture
US9442188B2 (en) Negative pseudo-range processing with multi-static FMCW radars
TWI331225B (en) Radar, method of radar processing, and method of processing radar signals in a radar
US9250319B2 (en) Floodlight radar system for detecting and locating moving targets in three dimensions
US20070152871A1 (en) Time duplex apparatus and method for radar sensor front-ends
CN103105606B (en) Receiving coherent processing method of pulse passive bistatic radar
RU146508U1 (en) SHORT-PULSE RADAR WITH ELECTRONIC SCANNING IN TWO PLANES AND WITH HIGH-PRECISE MEASUREMENT OF COORDINATES AND SPEED OF OBJECTS
RU2496120C2 (en) Multifunctional multirange scalable radar system for aircraft
RU2546330C1 (en) Method for polarisation-sensitive radio monitoring of mobile objects
RU2679597C1 (en) Pulse-doppler airborne radar station operating method during detecting of air target - carrier of radio intelligence and active interference stations
RU2315332C1 (en) Radiolocation station
JP2018105770A (en) Radar system
RU2256939C1 (en) Radar for helicopter
RU2531255C1 (en) Airborne vehicle radar system
Strømøy Hitchhiking bistatic radar
RU2296344C2 (en) Helicopter ground obstacles detection radar
RU102391U1 (en) RADAR SYSTEM
RU2626012C1 (en) Method of ground mapping by airborne radar
RU2194288C2 (en) Radar system
RU2368916C2 (en) Monopulse system with superregenerative transponder
RU2624008C2 (en) Monopulse pelengator with combined antenna device
RU214271U1 (en) Radio polarimetric transceiver for selection of armored targets
RU2713219C1 (en) Mobile coherent radar system
RU2808775C1 (en) Method for doppler determination of motion parameters of airlogical radiosonde and radar system for its implementation

Legal Events

Date Code Title Description
TK4A Correction to the publication in the bulletin (patent)

Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 20-2005 FOR TAG: (73)

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090305