Способ формирования эллиптической диаграммы направленности для активной фазированной антенной решетки

Изобретение относится к системам радиолокации.

Известно устройство формирования диаграммы направленности активной фазированной антенной решетки (АФАР), у которого все приемопередающие модули расположены в одной плоскости [1]. Однако излучение от такой АФАР соответствует диаграмме направленности параболической антенны, т.е. излучение идет параллельными лучами. Это требует применения мощных генераторов для обеспечения качественной радиолокации, особенно в условиях боевых действий при постановке активных и пассивных помех и использования в технологии Стелс.

Цель изобретения - повышение эффективности АФАР за счет применения эллиптической диаграммы направленности, позволяющей при незначительных мощностях передатчика получать не только устойчивый сигнал от цели, но и оценивать дистанцию до объекта.

Техническим результатом является формирование эллиптической диаграммы направленности с возможностью изменения параметров АФАР для определения азимута, угла места и дистанции до цели.

Технический результат достигается за счет замены параболической диаграммы направленности (фиг. 1) на эллиптическую диаграмму направленности (фиг. 2).

Функционирование эллиптической АФАР предварительно не отличается от параболической диаграммы направленности, но на близких дистанциях линии задержки в АФАР настраиваются таким образом, что прием и передача осуществляются электромагнитным излучением, сходящимся в фокусе эллипсоида (фиг. 2), в отличие от параболической диаграммы направленности, которая формирует параллельное электромагнитное излучение. Межфокусное расстояние будет изменяться от минимального до максимального в заданном диапазоне. В металлической эллиптической антенне такой режим был невозможен, и только с появлением АФАР появилась возможность реализовать эллиптическую диаграмму направленности с переменным фокусным расстоянием.

Эллиптическая диаграмма позволяет синфазно передать или принять полезный сигнал при гораздо меньших мощностях. Это в свою очередь уменьшает энергетические затраты в АФАР, позволяет обойтись без громоздкого охлаждения, а также повышает эксплуатационные характеристики антенны за счет измерения дальности не только по задержке отраженного сигнала, но и по фокусному расстоянию в эллипсе.

По мере увеличения фокусного расстояния уровень сигнала, отраженного от цели, будет маленьким, но при достижении фокусом любой точки на поверхности цели уровень сигнала возрастет на несколько порядков, причем даже технология Стелс для цели будет бесполезна, т.к. сигнал отражается не от плоской поверхности цели, а от любой точки на этой плоскости, причем концентрация излучения при эллиптической диаграмме направленности на несколько порядков больше, чем у параболической.

Эллиптическая антенна позволяет эффективно бороться как с активными радиопомехами противника, так и при наведении своего оружия на цель. Также и при передаче собственных информационных потоков такой канал передачи имеет более высокую защиту.

Кроме того, АФАР с эллиптической диаграммой направленности способна реализовать режим активных помех для создания режима приема радиосигнала противника и переизлучения его в том же направлении с регулируемой амплитудой, но с противоположной фазой. В этом случае в результате интерференции радиоволн локатор противника получит нулевой сигнал, и самолет будет полностью невидим в диапазоне радиоволн. Критерием подбора фазы и амплитуды будет являться нулевой сигнал от локатора противника, то есть фаза и амплитуда будут варьироваться до тех пор, пока интерференция передаваемого и принимаемого сигнала локатором противника не уничтожит полностью сигнал на цели, а так как сигнал на цели нулевой, то это будет соответствовать невидимости для противника. Причем АФАР позволяет реализовать такой режим одновременно по нескольким направлениям для подавления сигналов от наземных и воздушных противников.

Эллиптическая диаграмма направленности может быть реализована на обычной АФАР без переделки аппаратной части, а только за счет добавления программного обеспечения по управлению фазовращателями. При продаже локатора или при боевых потерях программное обеспечение легко может быть уничтожено.

Эффективность эллиптической АФАР может быть увеличена для совместного задействования в нескольких бортовых радиолокационных системах эскадрильи (спутников, беспилотников, наземных локаторов) за счет увеличения базы между излучателями. В этом случае возрастет дальность и точность пеленгации за счет интегральной обработки поступающей информации.

Литература

1. Патент РФ №2495449. Устройство формирования диаграммы направленности активной фазированной антенной решетки. / Задорожный В.В., Баранов И.В., Оводов О.В., Ларин А.Ю.