Plessey AR-320

Plessey AR-320
Kraj pochodzenia Wielka Brytania
Producent Plessey
Wprowadzono 1986
Nie. zbudowany 6
Typ Radar 3D , wczesne ostrzeganie
Częstotliwość Pasmo S
Szerokość wiązki 1,4° w poziomie
obr./min 6 obr./min
Zakres 250 mil morskich (460 km; 290 mil)
Azymut 360°
Moc 24 kW
Inne nazwy AMES Typ 93
Powiązany Dowódca BAe

AR -320 to trójwymiarowy radar wczesnego ostrzegania opracowany przez brytyjską firmę Plessey we współpracy z amerykańską firmą ITT-Gilfillan . System łączył elektronikę odbiornika, systemy komputerowe i wyświetlacze wcześniejszego Plessey AR-3D z opracowanym przez Gilfillan nadajnikiem i anteną planarną z serii S320. Główną przewagą nad AR-3D była możliwość przesuwania częstotliwości w celu zapewnienia odpowiedniego poziomu elastyczności częstotliwości , a tym samym poprawy jego odporności na zakłócenia.

System został zaprojektowany z myślą o sprzedaży Królewskim Siłom Powietrznym i kontraktowi NATO na mobilne radary na południowej flance Europy. W 1983 roku, po przedłużających się zmaganiach z radarem obrony powietrznej Hughes, Królewskie Siły Powietrzne zamówiły sześć systemów AR-320 dla swojej nowo powstałej sieci IUKADGE pod nazwą usługową AMES Type 93 . AR-320 miały być przetrzymywane w lokalizacjach zewnętrznych i szybko przenoszone do wcześniej zbadanych obszarów na wypadek ataku na główne radary w sieci. W służbie AR-320 okazał się znacznie mniej wytrzymały niż reklamowano i ostatecznie był używany tylko w stałych miejscach.

W miarę jak rynek radarów stawał się coraz bardziej wymagający, a nowe systemy półprzewodnikowe zaczęły zastępować dotychczasowe systemy lamp próżniowych jako źródła mikrofal o dużej mocy, system został gruntownie przeprojektowany i otrzymał nazwę AR-325, który w wyniku serii fuzji stał się nowoczesnym dowódcą BAe seria.

Historia

Tło

Podczas instalacji pierwszych radarów mikrofalowych dużej mocy wykorzystujących anteny szczelinowe operatorzy AMES Type 14 zauważyli, że pozorny kąt znaczników na wyświetlaczu radaru nie zawsze odpowiadał fizycznemu kątowi anteny. Przypisano to wpływowi falowodów , które miały nieco inną charakterystykę transmisji w zależności od częstotliwości. Kiedy magnetron wnękowy podgrzewany i chłodzony w trakcie użytkowania, jego częstotliwość nieznacznie się zmieniała, a w falowodzie wprowadzono opóźnienie. Spowodowało to, że sygnał nie odpowiadał już dokładnie położeniu promienników w antenie, co spowodowało przesunięcie wiązki. Efekt ten stał się znany jako „ zez ” i był powszechnie uważany za irytujący, szczególnie w AMES Type 80 , gdzie serwisowanie magnetronu wymagało długiego procesu ponownej kalibracji, aby ustawić wiązkę z powrotem w jednej linii z anteną.

Efekt ten otworzył także możliwość elektronicznego sterowania wiązką poprzez celową zmianę częstotliwości w trakcie długiego impulsu. Moc wyjściowa magnetronu jest ustalona przez jego fizyczną konstrukcję i nie pozwala łatwo na takie przesunięcie. potrzebne byłoby znacznie szersze pasmo , co stało się możliwe dzięki wprowadzeniu klistronów dużej mocy i lamp z falą bieżącą pod koniec lat pięćdziesiątych XX wieku. Wiele systemów radarowych zaczęto wykorzystywać tę technikę do sterowania wiązką, zwykle na wysokości, podczas gdy radar obracał się wokół własnej osi pionowej w celu skanowania w azymucie.

SQUIRT i AR-3D

W 1964 roku firma Decca Radar zdobyła kontrakt na badanie wykorzystania tego efektu w połączeniu z inną pojawiającą się techniką, kompresją impulsów . W ramach dalszych prac zbudowali eksperymentalny system znany jako SQUIRT, który zaczął działać w 1967 r., w tym samym roku, w którym Plessey zakupił oddział ciężkich radarów firmy Decca . SQUIRT, po modyfikacjach wprowadzonych w 1968 r., wykazał, że jest w stanie skanować w pionie, zapewniając jednocześnie dokładne pomiary odległości, ale kosztem utraty dokładności określania wysokości.

Ministerstwo Obrony okazało się niezainteresowane wynikiem, nie tylko ze względu na brak dokładności pomiaru wysokości, ale także dlatego, że docelowy samolot był zawsze „malowany” na tej samej częstotliwości; kąt pionowy był funkcją częstotliwości, więc dopóki samolot nie zmieniał wysokości, zawsze widział ten sam sygnał. Ułatwiłoby to znacznie zakłócanie radaru, ograniczając jego zastosowanie w każdym środowisku, w którym spodziewane są elektroniczne środki zaradcze (ECM).

Plessey uważał, że koncepcja będzie nadal przydatna w mniej wymagających zadaniach, zwłaszcza w kontroli ruchu lotniczego wokół baz wojskowych, gdzie radar pełniłby drugorzędną rolę wczesnego ostrzegania i mógłby nie napotykać znaczących problemów ECM. Opracowali komercyjny model Plessey AR-3D , który wszedł na rynek w 1975 roku. System był znacznie tańszy niż współczesne systemy wykorzystujące sterowanie fazowe i wkrótce znalazł się w międzynarodowej sprzedaży, a ostatecznie dostarczono ponad 20 jednostek.

S320

Plessey nie była jedyną firmą, która poszła drogą skanowania częstotliwości. W USA firma ITT-Gilfillan opracowała bardzo podobny system na początku lat 60. XX wieku i zastosowała go w szeregu radarów. Pod koniec lat 70. firma wprowadziła najnowszą generację konstrukcji, serię 320 lub S320. Główna różnica w koncepcji Gilfillana polegała na tym, że zastosowano kilka oddzielnych odbiorników, każdy skierowany pod inny kąt pionowy. Wykorzystano je do wyodrębnienia wysokości kursu, a nie tylko częstotliwości, jak w AR-3D. Uprościło to ekstrakcję wysokości, chociaż kosztem konieczności utrzymania wielu odbiorników.

Kluczową cechą S320 było programowalne opóźnienie sygnału na ścieżce nadajnika, które umożliwiało opóźnienie sygnału wysyłanego do anteny. W AR-3D kąt elewacji sygnału wyjściowego był bezpośrednią funkcją częstotliwości, ale w S320 można było dodać dodatkowe opóźnienie w celu dalszej modyfikacji kąta, tak jak w przypadku konstrukcji PESA. Umożliwiło to nadajnikowi wysyłanie impulsów o różnych częstotliwościach podstawowych, a następnie opóźnianie sygnału, tak aby różnice fazowe ponownie dostosowały sygnał wyjściowy do średnicy anteny. Zapewniło to elastyczność częstotliwości w systemie, który nadal zachował wiele z prostoty systemu ze skanowaniem częstotliwości.

Ze względu na fizyczną konstrukcję układu anten szczelinowych zasilanych od końca , system wykazywał również zeza w azymucie. Powstałe wzory skanowania przesuwały się zarówno w pionie, jak i w poziomie podczas impulsu, co dawało skan ukośny. Zostało to poprawione poprzez zapisanie powracających impulsów w postaci cyfrowej, a następnie przesunięcie ich w azymucie w komputerze w celu ich ponownego wyrównania. Sygnały cyfrowe wykorzystano także do stałej częstotliwości fałszywych alarmów (CFAR), analizy dopplerowskiej i wykrywania zagłuszania.

AR-320

Wkrótce po wysłaniu AR-3D NATO podpisało nowy kontrakt na mobilny system radarowy dla południowej flanki. Głównymi cechami była mobilność, odporność na ECM i to, że pochodzi od europejskiej firmy. AR-3D Plesseya spełnił dwa z tych kryteriów, ale nie był w stanie spełnić wymagań ECM. Pod koniec lat 70. zwrócili się do firmy ITT-Gilfillan i zawarli umowę, na mocy której Plessey uzyska licencję na system anten i nadajników S320, a następnie dostosuje istniejące odbiorniki i systemy wyświetlania AR-3D do pracy z nowymi częstotliwościami. Rezultatem był AR-320. Podobnie firma ITT-Gilfillan uzyskała dostęp do sprawdzonych systemów wyświetlania rastrowego firmy Plessey, które w tamtym czasie były jeszcze stosunkowo nową technologią.

Mniej więcej w tym czasie Królewskie Siły Powietrzne rozpoczęły wdrażanie nowej, ulepszonej sieci radarowej UKADGE , co obejmowało potrzebę zastosowania radaru mobilnego, który byłby przechowywany z dala od głównych stacji radarowych, a następnie ustawiany we wcześniej zbadanym miejscu na wypadek, gdyby główne stacje zostali zaatakowani. AR-320 był oczywistym wyborem do tej roli, ponieważ właśnie w ten sposób piechota morska używała S320 pod nazwą AN/TPS-32 , a zakup przez RAF pomógłby w potencjalnej sprzedaży do NATO.

UKADGE był zarządzany przez Hughes Aircraft , który w tej samej roli wykorzystywał własny Radar Obrony Powietrznej Hughes (HADR). Po miesiącach debat w 1983 roku zakupiono egzemplarze AR-320 pod nazwą RAF AMES Type 93. Ostatecznie sprzedaż NATO została przegrana. Systemy Typ 93 zostały dostarczone w 1986 r., ale do tego czasu IUKADGE napotkał poważne problemy z praktycznie każdą inną częścią całego systemu. Uruchomiono go dopiero w 1993 r., kiedy to Układ Warszawski się rozpadł i zapotrzebowanie na mobilne systemy tworzenia kopii zapasowych nie było już pilne.

W terenie stwierdzono, że AR-320 jest trudny w utrzymaniu sprawności. Było to spowodowane ciągłymi awariami części i brakiem części zamiennych. Dodatkowo stwierdzono, że jego niezawodność po przemieszczeniu jest słaba. Biorąc pod uwagę obecnie prawie nieistniejące zagrożenie, Typ 93 usunięto ze swojej roli rezerwowej i wysłano do baz, w których wcześniej używano starszego sprzętu, zwłaszcza AN/ TPS-77 , który również okazał się trudny w utrzymaniu. W 1995 roku poważnie rozważano wycofanie ich ze służby, ale konsorcjum RAF-u, Siemens Plessey (która już wtedy kupiła dział radarów Plessey) i ITT zmodernizowały systemy i doprowadziły ich wydajność do rozsądnego poziomu.

Jednym z bardziej znanych przykładów Typu 93 w służbie była jednostka w RAF Saxa Vord na Szetlandach . Jednostka ta została przeznaczona na to miejsce pod koniec lat 80. XX wieku, a budowę kopuły radarowej na bazie dawnego radaru Typ 80 rozpoczęto w 1988 r. Zimą 1988 r. kopuła została wysadzona w powietrze, a następnie ponownie w Nowy Rok 1991 r. /92. Typ 93 rozpoczął działalność dopiero w październiku 1993 r. i nie zastąpił w pełni wcześniejszych systemów na miejscu aż do kwietnia 1995 r. Działał do kwietnia 2006 r., kiedy stacja została zamknięta. Typ 93 został rozebrany na części, aby inne jednostki mogły działać.

Seria dowódca

Główny artykuł: Dowódca BAe

Pod koniec lat 80. Plessey zaczął rozważać modernizację anteny macierzowej w celu zastąpienia modelu ITT, tworząc system znany jako AR-3DP. Wywołało to pewne zainteresowanie na rynku i firma zawarła kilka umów zakupu. W tym samym czasie w innym projekcie zaczęto rozważać zastosowanie anteny AR-3DP z całkowicie nowym systemem nadajnika i odbiornika, który stał się znany jako AR-325. Okazało się to znacznie bardziej interesujące i umowy dotyczące AR-3DP zostały ponownie podpisane dla AR-325.

Podczas opracowywania AR-325 w 1989 roku Siemens zakupił dział radarów w ramach złożonej transakcji, która doprowadziła do rozpadu Plessey i powstania Siemens Plessey. Firma ta została z kolei zakupiona przez British Aerospace w 1997 roku. Przez ten okres system był nadal unowocześniany wraz ze zmianami technologicznymi, co doprowadziło do powstania w połowie lat 90. XX wieku AR-327 Commander, znanego w służbie RAF-u jako AMES Type 101, i ostatecznie do nowoczesnego Commandera SL, systemu całkowicie półprzewodnikowego, który ma niewiele wspólnego z wcześniejszymi systemami.

Opis

Antena S320 składała się z szeregu poziomych anten szczelinowych o szerokości 5 metrów (16 stóp), ułożonych jedna na drugiej, tworząc prostokątny płaski układ. Układ był wsparty od dołu na przegubie, który umożliwiał mu obrót wokół osi pionowej, zapewniając skanowanie azymutu. wtórnego radaru dozorowania (SSR) oraz małą antenę dookólną służącą do wygaszania listków bocznych. Niektóre modele miały również tubowy z pojedynczym zasilaniem do oceny zagłuszania. Główny 2/3 zespół tablicy można złożyć w poprzek poziomego punktu zawiasu w przybliżeniu antenę główną, z górną częścią odchyloną do tyłu w kierunku podstawy, tworząc kształt litery A, który można zabezpieczyć na czas transportu.

Sygnał wytworzono w dwustopniowym wzmacniaczu chłodzonym cieczą, który wysyłał sygnał wyjściowy do anteny za pośrednictwem falowodu. Aby utrzymać sygnał w fazie podczas przemieszczania się w górę układu, falowód miał konstrukcję „serpentynową”, składającą się z szeregu zagięć pod kątem 90 stopni, które przepuszczały sygnał przez elementy układu w naprzemiennych kierunkach. Seria opóźnień fazowych w serpentynie obsługiwała przesunięcie potrzebne do prawidłowego wyrównania sygnałów ze szczelinami wyjściowymi w zależności od częstotliwości podstawowej.

Ze względu na krzywiznę Ziemi samoloty na dużym dystansie pojawiają się pod mniejszymi kątami. Aby poprawić zasięg wykrywania, sygnał wykorzystuje nieliniowe narastanie częstotliwości, spędzając więcej czasu przy niższych częstotliwościach, a tym samym pod mniejszymi kątami. Daje to dłuższe, a tym samym silniejsze, powroty z celów pod niskim kątem. Te główne impulsy detekcyjne były przeplatane dedykowanymi impulsami wskazującymi ruchomy cel (MTI), które miały charakter czysto liniowy. Impulsy MTI były używane do pomiaru obiektów nieruchomych, takich jak wzgórza lub obiektów wolno poruszających się, takich jak deszcz nawiewany przez wiatr, i nie wymagały takiego samego zasięgu.

Po odebraniu sygnał był wysyłany do systemu częstotliwości pośredniej (IF), który konwertował sygnał w dół do 500 MHz, a następnie przesyłał wynik do szeregu pięciu oddzielnych dodatkowych odbiorników IF, każdy przełączony na inną częstotliwość bazową, a tym samym inny kąt pionowy. Sygnał wyjściowy tych odbiorników został poddany kompresji impulsów przy użyciu opóźnień powierzchniowych fal akustycznych w celu poprawy rozdzielczości zakresu, a następnie został przetworzony na postać cyfrową przy użyciu przetworników analogowo-cyfrowych . Powstałe dane cyfrowe następnie „przymrużono”, dostosowując ich widoczną lokalizację, aby usunąć wszelkie przesunięcia związane z częstotliwością, a następnie wprowadzono do systemu wykrywania celu. Dodatkowo system MTI został wspomagany przez dalszą regulację opóźnienia fazowego najniższego kąta anteny, aby wyeliminować wszelkie ruchy sieci w bałaganie, takim jak deszcz.

Duża część odporności systemu na ECM została osiągnięta poprzez ciągłe przetwarzanie częstotliwości występowania fałszywych alarmów. Algorytmy CFAR służą do wyodrębniania sygnałów z zaszumionych danych wejściowych poprzez wyszukiwanie impulsów o energii wyższej niż całkowity poziom szumu. Większość zakłócaczy wytwarza coś, co wydaje się być krótkimi impulsami sygnału rozłożonymi w szerokim paśmie. Ponieważ radar nadaje w szerokim spektrum, zakłócacze muszą również rozprzestrzeniać swój sygnał w całym paśmie. Jednak podczas odbioru do jednego odbiornika akceptowane jest tylko znacznie mniejsze pasmo, co zmniejsza ilość odbieranego sygnału zakłócającego. Uśredniając moc zwracanego sygnału w jednym odbiorniku, docelowy sygnał zwrotny można wyraźniej wykryć w większości impulsów.

Zakłócacze zakłócają również obraz radarowy, wysyłając sygnały, które są wystarczająco silne, aby można je było wychwycić w bocznych listkach anteny , powodując fałszywe sygnały zwrotne, które pojawiają się w innych kierunkach. Układy planarne mają naturalnie niskie listki boczne, zwykle rzędu 25 dB w dół od głównego sygnału, co pomaga zmniejszyć ten problem. AR-320 dodatkowo zredukował ten sygnał wejściowy poprzez zastosowanie anteny dookólnej, która odbierała wszystkie sygnały, dzięki czemu można było ustalić ich synchronizację. Pozwoliło to procesorowi określić, które zwroty są odbierane w listkach bocznych zamiast w belce głównej.

Odbiornik systemu zawierał oddzielny wbudowany procesor sprzętu testowego (BITE) do monitorowania systemu. Strona nadajnika tego nie zrobiła i uznano to za poważny problem. Oddzielny system umożliwił także przeprowadzenie symulacji obejmujących zarówno cele, jak i ECM.

Cytaty

Bibliografia

Źródło: „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Plessey_AR-320&oldid=1084245363 ”