Динамическое изменение формы диаграммы направленности может понадобиться:
• при изменении конфигурации решетки( в случае выхода из строя одного или нескольких элементов);
• при переходе на другой режим работы( например, с передачи на прием);
• при использовании решетки « по частям » для решения вспомогательных задач(« допоиск » в какой-то области пространства, работа с сигналами госопознавания и др.).
Рассмотрим несколько способов формирования управляющих сигналов, определяющих разные схемы построения системы управления сканированием радиолокационной станции.
Способы формирования амплитудно-фазового распределения на управляющих элементах
Рис. 1. Фазированная антенная решетка корабельной двухканальной радиолокационной станции
В активной фазированной антенной решетке каждый элемент представляет собой модуль, обычно приемопередающий модуль( ППМ), в который кроме излучателей и фазовращателей входят активные элементы для усиления, преобразователи частот, аналого-цифровые преобразователи, а также устройства предварительной пространственно-временной обработки сигнала [ 1 ]. Каждый элемент или группа элементов антенной решетки имеют, по сути, свой собственный приемник и передатчик, что позволяет радиолокационной станции обойтись без общего приемника и передатчика, применяемых в радарах с пассивной фазированной решеткой. Для формирования общей диаграммы направленности активной фазированной антенной решетки в каждый модуль необходимо передавать два управляющих сигнала – фазу и амплитуду. В зависимости от типа антенны для управления лучом каждого модуля могут применяться аналоговые фазовращатель с аттенюатором или цифровые устройства управления.
Возможность управления фазой и амплитудой каждого элемента решетки позволяет не только « собирать » диаграмму направленности антенны в один луч, но и при необходимости изменять ее форму.
Формирование амплитуд и фаз в приборе управления
В состав каждой РЛС входит прибор управления станцией. Как правило, он включает в себя вычислитель( в современных станциях построенный на базе программируемых логических интегральных схем( ПЛИС) или спецпроцессоров) или вычислительную машину, представляющую собой промышленный компьютер специального назначения( рис. 2).
Вычислительные мощности прибора управления позволяют рассчитать амплитуды и фазы элементов решетки для формирования нужной диаграммы направленности и динамически пересчитывать их для управления сканированием луча или для переключения в другие режимы работы. Однако количество элементов решеток может достигать от сотни до нескольких тысяч. Такое количество рассчитанных амплитуд и фаз с прибора управления через вращающийся переход нужно передать на полотно антенны к плотно расположенным приемо-передающим модулям.
В случае параллельного подключения приемо-передающих модулей к прибору управления придется тянуть огромное количество кабелей, что также не всегда представляется возможным.
При последовательном подключении необходимо в реальном времени организовать передачу большого количества информации, которую нужно будет адресно рассылать по модулям, используя сложные протоколы обмена, что еще сильнее снизит пропускную способность канала связи, а в общем случае и всей сети. При этом нельзя забывать, что кроме сигналов управления должны передаваться импульсы синхронизации, диагностическая и другая служебная информация, а к модулям, кроме электрических сигналов, необходимо обеспечить подачу СВЧ-канала, элементов системы охлаждения и т. п.
12 Морские информационно-управляющие системы, 2015 / No. 2( 8)