PL206062B1 - Układ do nadawania i odbioru w monoimpulsowym naziemnym systemie IFF/SSR z anteną płaską z elektronicznym przeszukiwaniem w azymucie - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ do nadawania i odbioru w monoimpulsowym naziemnym systemie IFF/SSR z anteną płaską z elektronicznym przeszukiwaniem w azymucie, przeznaczony do stosowania w podsystemach antenowych systemów IFF/SSR, wykorzystującym planarne szyki antenowe, pracującym na zasadzie zapytania i odpowiedzi z monoimpulsowym układem estymacji położenia wykrytych odpowiedzi.

Znane, klasyczne rozwiązania systemów IFF/SSR, pracujących na zasadzie zapytania i odpowiedzi, stosują podsystemy antenowe z mechanicznym obrotem w płaszczyźnie azymutu lub cylindryczne szyki antenowe z elektronicznym sterowaniem położenia wiązki. Znane układy monoimpulsowej estymacji kąta azymutu zawierają dwa wyjścia charakterystyk antenowych: sumacyjne i różnicowe.

Systemy antenowe wykorzystujące mechaniczny obrót charakteryzują się stałym, określonym położeniem wiązek antenowych (kanału sumy Σ i kanału różnicy Δ) względem normalnej do powierzchni apertury. Wadą tego rozwiązania jest stosunkowo długi czas oczekiwania na możliwość wysłania sygnału zapytania w zadanym kierunku, wynikający z mechanicznej bezwładności obracającej się anteny.

W naziemnych systemach IFF/SSR z obracając ą się anteną zawierają cych blok nadawania, odbioru i obróbki sygnałów zwany interrogatorem, oraz antenę, stosowana jest regulacja wzajemnego poziomu kolejnych trzech impulsów zapytania, z których P1 i P3 są wysyłane przez antenę o charakterystyce kierunkowej, a P2 przez antenę o charakterystyce dookólnej, w celu eliminacji fałszywych odpowiedzi transpondera samolotowego wynikających z wielodrogowości sygnału z zapytującego urządzenia naziemnego (interrogatora). Regulacja wzajemnego stosunku amplitudy impulsów zapytujących P1/P2/P3 dokonywana jest na podstawie zaprogramowanej mapy sektorów azymutalnych, co oznacza, że zmiany te związane są z warunkami propagacji tylko dla niektórych pozycji azymutalnych obracającej się anteny. Położenie zaprogramowanych zmian poziomów impulsów zapytujących P1/P2/P3 jest ustalane dla każdej instalacji naziemnego systemu IFF/SSR, gdyż jest zależne od przeszkód terenowych, powodujących powstanie wielu dróg sygnału zapytującego, odbieranego przez transponder samolotowy.

W układzie do realizacji wyżej przytoczonego sposobu, stanowiącego przedmiot patentu EP 0092017, regulacja poziomu impulsów P1/P2/P3 następuje we wzmacniaczu nadawczym interrogatora IFF/SSR, na podstawie zaprogramowanej mapy sektorów azymutalnych.

Cylindryczne szyki antenowe złożone z szeregu promienników, rozstawionych na krawędzi podstawy kołowej w płaszczyźnie azymutu umożliwiają elektroniczne, bezinercyjne sterowanie położeniem wiązek antenowych. Zastosowanie tego typu systemu antenowego daje możliwość bardzo szybkiego wysłania sygnału zapytania i odbioru dla dowolnie wybranego kąta azymutu. Podobnie jak dla systemów antenowych z obrotem mechanicznym charakterystyki nadawczo-odbiorcze szyków kołowych ze względu na symetrię kołową nie ulegają zmianie przy wymuszonej zmianie położenia wiązki antenowej w azymucie. W obu typach anten nie istnieje zatem problem braku odpowiedzi transpondera dla określonych zakresów kątów azymutu pomiędzy dyskretnymi położeniami wiązek nadawczych. Poważną wadą anten cylindrycznych są ich znaczne wymiary w stosunku do odpowiadających im, ze względu na rozdzielczość, systemów antenowych wykorzystujących anteny ścianowe z elektronicznym sterowaniem poło żenia wiązek. Wada ta w zasadzie wyklucza stosowanie cylindrycznych anten w małych radarach mobilnych zabudowanych na pojedynczej jednostce transportowej.

Dla planarnych szyków antenowych stosunek szerokości wiązki antenowej w płaszczyźnie azymutu do rozpiętości apertury jest znacznie korzystniejszy, co predestynuje je do zastosowania w radarach mobilnych. W celu uzyskania możliwie krótkiego czasu przeszukania w zakresie ką ta pełnego (płaszczyzna azymutu) w systemie IFF/SSR z elektronicznym sterowaniem położenia wiązek przyjmuje się, że poziomy przecięcia się charakterystyk nadawczych (wiązka sumacyjna Σ) dla kolejnych, dyskretnych położeń odpowiadają połowie poziomu charakterystyk mocy, punkty (-3 dB).

W standardowym rozwią zaniu naziemnego monoimpulsowego systemu IFF/SSR sygnał zapytania składa się z sekwencji trzech impulsów P1, P2 i P3, z których dwa P1 i P3 emitowane są przez kierunkową charakterystykę antenową jako sygnał sumy, zaś trzeci P2 poprzez charakterystykę dookólną jako sygnał różnicy. W urządzeniu odzewowym (transponderze) znajdującym się na obiekcie samolotowym warunkiem koniecznym i wystarczającym wysłania sygnału odzewowego jest spełnienie warunku, aby moc odbieranego impulsu P1 była większa o ustaloną wartość od mocy odbieranego impulsu P2. Z jednej strony, zapobiega to wysłaniu odpowiedzi przez transponder na sygnał zapytania

PL 206 062 B1 wyemitowany za pośrednictwem listków bocznych wiązki sumacyjnej Σ radaru wtórnego IFF/SSR, a z drugiej, powoduje zawężenie obszaru kątowego, z którego wysyłane są odpowiedzi poniżej szerokości danej wiązki nadawczej definiowanej na poziomie połowy mocy. W antenie ścianowej z elektronicznym sterowaniem położenia wiązek następuje pojawienie się obszarów kątowych pomiędzy kolejnymi kierunkami położenia wiązek w azymucie, dla których transponder stwierdza brak występowania warunku koniecznego i wystarczającego dla emisji sygnału odzewowego. W efekcie, system obróbki danych systemu IFF/SSR rejestruje brak odpowiedzi transpondera samolotowego na trasie śledzonych obiektów w określonych wyżej zakresach kątów azymutu.

Jedną z metod przeciwdziałania temu zjawisku jest możliwość zastosowania znacznie większej liczby dyskretnych, wyznaczanych elektronicznie, położeń wiązek w płaszczyźnie azymutu. Rozwiązanie to jest jednak niekorzystne ze względu na znaczące zwiększenie czasu przeszukiwania w dookólnym trybie pracy systemu „swój-cudzy IFF, wynikające ze wzrostu liczby wiązek antenowych dla pokrycia przeszukiwanego sektora azymutalnego.

Układ do nadawania i odbioru w monoimpulsowym, naziemnym systemie IFF/SSR z anteną płaską, z elektronicznym przeszukiwaniem w azymucie zawierającym interrogator i antenę z wejściami sumacyjnym i różnicowym według wynalazku wyróżnia się tym, że pomiędzy wejście anteny ścianowej dla sygnału sumy, a wejście sygnału sumy interrogatora włączony jest sprzęgacz kierunkowy, przy czym wyjście odsprzężone sprzęgacza połączone jest kaskadowo z układem detektora i z wejściem sterownika, sterującego synchronicznie kluczami pierwszym i drugim. Oba klucze włączone są kaskadowo, odpowiednio, pomiędzy wejście różnicowe interrogatora, a wejście różnicowe anteny ścianowej. Tymczasem dla jednego stanu przełączania pierwszego i drugiego klucza włączony jest tłumik sygnału, zaś dla drugiego ich stanu włączona jest linia zwierająca.

Układ działa w taki sposób, że drugi impuls sygnału zapytania P2 zasilający wejście charakterystyki różnicowej poddaje się stale i wyłącznie dla nadawania tłumieniu o ustaloną wartość dobraną do charakterystyki sumacyjnej i różnicowej danej anteny, natomiast dla odbioru sygnał charakterystyki różnicowej nie podlega tłumieniu. Proces ten zachodzi automatycznie na podstawie detekcji nadawanego impulsu P1.

Wynalazek jest bliżej objaśniony w przykładzie wykonania, na rysunku, na którym fig. 1 pokazuje charakterystyki nadawcze dla dwóch sąsiednich dyskretnych kierunków ustawienia wiązek w azymucie dla anteny płaskiej systemu IFF/SSR z zakresami kątowymi odpowiedzi transpondera samolotowego bez zastosowania sposobu według wynalazku, na fig. 2 przedstawione są charakterystyki nadawcze dla dwóch sąsiednich dyskretnych kierunków ustawienia wiązek w azymucie dla anteny ścianowej systemu IFF/SSR z zakresami kątowymi odpowiedzi transpondera samolotowego z zastosowaniem sposobu według wynalazku, zaś fig. 3 obrazuje schemat ideowy układu do nadawania i odbioru w monoimpulsowym naziemnym systemie IFF/SSR z anteną pł aską z elektronicznym przeszukiwaniem w azymucie.

W ukł adzie do nadawania i odbioru w monoimpulsowym naziemnym systemie IFF/SSR z anteną płaską z elektronicznym sterowaniem położenia wiązki w płaszczyźnie azymutu, do wejścia sumacyjnego Σ_α anteny ścianowej A dołączone jest poprzez sprzęgacz kierunkowy SP wejście sumacyjne Σ interrogatora I. Do odsprzężonego wyjścia sprzęgacza kierunkowego SP dołączony jest układ detektora diodowego DT, którego wyjście połączone jest z wejściem układu sterownika ST sterującego pracującymi synchronicznie kluczami przełączającymi K1 i K2. Dla jednego stanu tych kluczy K1 i K2 włączony jest tłumik sygnału T, a dla drugiego stanu, linia zwierająca LO o impedancji charakterystycznej odpowiadającej impedancji wejścia antenowego Δη sygnału różnicowego, oraz opóźnieniu fazowym, równym opóźnieniu wprowadzanemu przez tłumik sygnału T, dzięki czemu uzyskuje się taki stosunek nadawanego sygnału przez charakterystyki sumacyjną i różnicową anteny, dla którego eliminowane są braki odpowiedzi transpondera samolotowego w przedziałach kąta azymutu dla poszczególnych położeń wiązki antenowej sumacyjnej.

W układzie odbywa się wymuszenie następującej sekwencji zdarzeń. Na drodze przebiegu sygnału sumy pomiędzy wejściem Σ, interrogatora a wejściem anteny Σ_α poddaje się detekcji impuls P1 emitowany przez urządzenie zapytujące (interrogator), rozpoczynający sekwencję impulsów zapytania. W przypadku wykrycia tego impulsu, aktywuje się układ sterujący powodujący włączenie tłumika wtrąconego szeregowo na drodze sygnału różnicowego pomiędzy wejściem ĄJnterrogatora, a wejściem Δ_α anteny. Następnie, emituje się stłumiony impuls P2 za pomocą różnicowej charakterystyki antenowej, po czym w detektorze DT poddaje się detekcji impuls P3 kończący sekwencję impulsów zapytania. W przypadku wykrycia impulsu P3, lub po upłynięciu określonego czasu liczonego od

PL 206 062 B1 detekcji impulsu P1, następuje wyłączenie układu tłumika T, czemu odpowiada minimalne tłumienie na drodze odbieranego sygnału różnicowego.

Charakterystyki nadawcze anteny ścianowej A dla dwóch dyskretnych kierunków przeszukiwania, przy założeniu braku dodatkowego tłumienia sygnału nadawanego przez charakterystykę różnicową oraz określonym rozstawieniu maksimów sąsiednich wiązek sumacyjnych Σ, i Σ+ w płaszczyźnie azymutu są zaprojektowane tak, aby przecinały się one w punktach spadku mocy o 3 dB. Zakresy kątowe odpowiedzi transpondera Ai i Ai+1 odpowiadają zakresom kątowym dla których spełniony jest warunek konieczny i wystarczający dla wywołania odpowiedzi transpondera samolotowego, natomiast obszar Bi określa zakres kątowy dla którego nie występują powyższe warunki.

W czasie nadawania drugiego impulsu zapytania P2 poprzez antenową charakterystykę różnicową następuje jego stłumienie o wartość powodującą w efekcie ekwiwalentne obniżenie charakterystyk różnicowych Ai i Ai+1 względem odpowiadających im charakterystyk sumacyjnych, powodując, że nie występuje obszar kątowy Bi, w którym poprzednio, przy wtrąconym dodatkowym tłumieniu występowało nie uzyskiwanie odpowiedzi z transpondera samolotowego.

Claims (1)

1. Układ do nadawania i odbioru w monoimpulsowym, naziemnym systemie IFF/SSR z anteną płaską, z elektronicznym przeszukiwaniem w azymucie, zawierający interrogator i antenę z wejściami sumacyjnym i różnicowym, znamienny tym, że pomiędzy wejście (Σ₃) anteny ścianowej dla sygnału sumy, a wejście sygnału sumy interrogatora włączony jest sprzęgacz kierunkowy (SP), przy czym wyjście odsprzężone sprzęgacza (SP) połączone jest kaskadowo z układem detektora (DT) i z wejściem sterownika (ST) sterującego synchronicznie kluczami pierwszym (K1) i drugim (K2), włączonymi kaskadowo, odpowiednio pomiędzy wyjście różnicowe (Δ) interrogatora, a wejście różnicowe (Δ$ anteny ścianowej, natomiast dla jednego stanu przełączania kluczy, pierwszego (K1) i drugiego (K2), włączony jest tłumik sygnału (T), zaś dla drugiego ich stanu włączona jest linia zwierająca (LO).