Корабельные радиолокационные станции( РЛС) используются для решения задач обнаружения, сопровождения, целеуказания, наведения, а также вспомогательных задач( метеорологических, навигационных, обеспечения связи и т. п.). Функциональное назначение радиолокационных станций и ее характеристики в первую очередь определяются используемой антенной.
Главная характеристика любой антенны – параметры ее диаграммы направленности, к которым относится ширина главного лепестка, уровень боковых лепестков и др.
Порядок обзора пространства определяется так называемой программой сканирования – перечнем направлений и характеристик лучей антенны, используемых для сканирования пространства в заданном направлении.
Повышение требований к тактико-техническим характеристикам современных корабельных радиолокационных станций определяет главное направление их совершенствования – массовый переход к построению станций на базе активных фазированных антенных решеток( АФАР).
Применение активных фазированных антенных решеток при построении антенных систем радиолокационных станций обусловлено такими качествами, как: 1. формирование множества диаграмм направленности антенны независимо на передачу и на прием; 2. безынерционное управление положением диаграмм направленности антенны в пространстве;
3. оптимальное распределение энергии зондирования по времени и пространству для обеспечения эффективного решения различных задач( обнаружения, сопровождения, слежения, управления и т. д.);
4. обработка с учетом пространственно-временной структуры( когерентности) сигналов, что в свою очередь обеспечивает реализацию:
• параллельного обзора нескольких угловых направлений пространства с высоким разрешением;
• моноимпульсных режимов измерения угловых координат;
• адаптивных алгоритмов формирования « нулей » диаграмм направленности антенны для подавления активных помех;
5. исключение из состава радиолокационных станций передающих и приемных устройств, так как их функции выполняются в распределенной структуре активных фазированных антенных решеток;
6. снижение энергетических потерь в трактах, отсутствие необходимости в высокой частоте повторений и уменьшение количества приборов при одновременной возможности значительного улучшения тактикотехнических характеристик РЛС;
7. повышенная надежность( живучесть) в том смысле, что выход из строя части элементов АФАР не приводит к отказу активных фазированных антенных решеток и радиолокационной станции в целом. Однако необходимо отметить, что применение активных фазированных антенных решеток в радиолокационной станции имеет и существенные недостатки:
• высокая сложность, а соответственно, и стоимость АФАР и всей РЛС в целом в сравнении с радиолокационной станцией с пассивными антеннами;
• РЛС с АФАР очень требовательны к качеству разработки, изготовления и эксплуатации как самих радиолокационных станций, так и всей корабельной инфраструктуры в целом.
Ряд целей, которые должны быть обнаружены корабельными РЛС, имеют высокие скорости и низкую эффективную поверхность рассеивания. Поэтому при разработке станций предъявляются требования к высокой скорости адаптивности – характеристике, которая определяет время перехода от режима обзора к режиму сопровождения.
На основе сказанного можно заключить, что построение радиолокационных станций на базе активных фазированных антенных решеток, сочетающих в себе возможность распределения энергии в раскрыве антенной системы и высокой адаптивности построения требуемых диаграмм направленности и, как следствие, режимов работы станции, можно считать практически безальтернативным.
Особенности управления антеннами, построенными на базе активных фазированных антенных решеток
В отличие от антенны, состоящей из одиночного излучателя, антенная решетка состоит из большого количества элементов( от единиц до сотен или даже тысяч), размещенных определенным образом в пространстве( рис. 1).
Фазированной антенной решеткой называют антенную решетку, в которой можно управлять фазами токов каждого из элементов.
Как отмечалось выше, такое управление фазами позволяет:
• формировать необходимую форму диаграммы направленности антенны;
• изменять направление луча неподвижной антенны, осуществляя быстрое( в ряде случаев безынерционное) сканирование пространства.
11