Листая Дзен наткнулся на статью одного из каналов, рассказывающих Как на самом деле, защищённую её афторами, подпиской, донатами и всеми колдунами Вуду в придачу)) Посвященную особенностям структуры и функционирования антенных решёток (АР) различных типов современных РЛС. И меня бомбануло!!!! Да так, что коллегам пришлось тушить мое рабочее кресло, а завхоз и пожарный, выдали взамен несгораемый табурет!
Начнем с основного, с расшифровки:
ПФАР или иногда ФАР пассивная фазированная АР, или просто фазированная АР. Реализованы в БРЛС "Жук", "Ирбис", "Заслон".
АФАР- активная фазированная АР, реализована в БРЛС "Жук-МА", "Н-036".
ЦАР- цифровая антенная решетка, реализована в РЛС "ДОН-2Н".
Начнем с основного, со структур этих систем:
Как видно из структурных схем РЛС, основой их функционирования являются антенные решетки, состоящие из большого количества элементарных излучателей. Соответственно принцип формирования диаграммы направленности (ДН) РЛС во всех трёх системах одинаков. Форма ДН и угол ее отклонения, при прочих равных одинаков для всех трёх типов. И определяется амплитудно-фазовым распределением в АР и условием единичного максимума т.е. одного луча в секторе сканирования. Основным отличием систем является способ возбуждения элементарных излучателей, а также метод обработки принимаемого сигнала.
Так в ПФАР для излучения нужен мощный передатчик, представляющий собой электровакуумный прибор (в маломощных ПФАР применяют твердотельные усилители).
Для АФАР основным источником энергии излучения являются приемопередающие модули ППМ, представляющие собой транзисторные усилители, расположенные в непосредственной близости от излучателей. Хотя и для этой системы требуется предварительный усилитель сигнала, располагающийся перед распредельной системой АР, который позволяет компенсировать потери в этой самой распределительной системе и повысить эффективность ППМ.
Однако и та и другая системы, нуждаются в отдельном блоке: формирователе СВЧ сигнала, что влечет за собой уязвимость систем по надёжности, поломка этого блока приводит к отказу всей РЛС.
Эта проблема решена в ЦАР, её приемо-передающий фактически трак представляет собой множество миниатюрных РЛС работающих согласовано в режимах приема и передачи. Каждый элемент ЦАР это и формирователь, и усилитель, и приемник, и цифровой обработчик сигнала в одном модуле.
Теперь поговорим о достоинствах и недостатках систем.
Начнем с ПФАР, как с первой серийно выпускаемой РЛС из трёх. Основным достоинством является электронное формирование и управление диаграммой направленности, позволяющее производить обзор больших секторов пространства за малое время. АР даёт возможность формирования ДН различных форм и ширины. Отсутствие активных элементов в полотне решетки позволяет использовать в ПФАР механический привод, тем самым увеличивая сектор сканирования и даже даёт возможность изменения поляризации волны (БРЛС "Ирбис").
Ахиллесовой пятой ПФАР является её передатчик, тот самый электровакуумный усилитель формирующий мощность излучения. Крайне чувствительный к условиям эксплуатации, требующий охлаждения и максимального согласования всех частей СВЧ тракта от его выхода, до входа излучателей. А также поддержание высокого давления и низкой влажности воздуха в этих самых трактах, чтобы избежать пробоя волновода (полосковые линии и коаксиальные кабели не выдерживают требуемой мощности) и имеющий к тому же ограничения по ресурсу эксплуатации.
- Эти проблемы привели к появлению АФАР, в которой отсутствует единый электровакуумный усилитель как класс. Формирование мощности в точке пространства, происходит в результате сложения мощностей ППМ, усиливающих зондирующий СВЧ сигнал в соответствии с управлением. Однако КПД ППМ составляет порядка 20% и соответственно, остальная мощность подводимая к решетке переходит в тепловую энергию, которую приходится отводить с помощью жидкости. Это в свою очередь, приводит к применению жидкостного охлаждения системы, большой мощности источников питания, соответственно увеличивает массу самой антенной решетки и не позволяет использовать механический привод в РЛС бортового базирования. Что в сравнении с ПФАР, даёт потенциально меньший угол отклонения ДН.
- ЦАР является логическим продолжением АФАР, с тем отличием, что позволяет сократить количество блоков приемного и передающего тракта, его длину и соответственно потери полезного сигнала в нем. Однако сегодня уровень развития электронных компонентов, не позволяет создавать миниатюрные ППМ содержащие в себе все элементы СВЧ тракта ЦАР и использовать систему для бортовой РЛС, к тому же цена такой РЛС превысила бы цену самолёта носителя.
- Что касается многолучевой и многочастотной работы этих систем, принципиально выделяется только ЦАР, которая фактически может формировать множество ДН на разных частотах в момент времени, с той лишь оговоркой, что они будут иметь намного худшие характеристики по форме и мощности, чем суммарная ДН всей АР.
- Работа всех перечисленных типов АР в интересах радиотехнической разведки и постановки помех (систем РЭБ и РТР), тоже довольно ограничены. Это объясняется постоянным шагом излучателей АР, зависящим от центральной частоты работы РЛС, и чем больше отклонение от этой частоты, тем шире ДН АР, выше уровень боковых лепестков и меньше сектор сканирования.
- Вот пожалуй и все основные особенности АФАР, ПФАР и ЦАР.
- Конечно раскрыть все достоинства, недостатки и отличия этих систем в статье для Дзен нереально, умные люди на этих вопросах диссертации делают и книжки пишут, информация из которых используется в этой статье:
- "АФАР" В.Л. Гостюхин и Ко;
- "ФАР" Хансен;
- "Основы радиолокации" Филькинштейн.
- Вопросы, пожелания и гневные отзывы автором принимаются, но не обязательно исполняются.