Современная электроника №2/2019

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 18 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 2 2019 ления, съёма сигнала и устройства ди- аграммообразования АФАР (особен- но актуально для мобильных РЛС). В связи с этим приобретает акту- альность разработка перспективных АФАР с использованием технологий распределённых систем возбуждения и приёма, разводки и съёма сигналов, аналого-цифровых преобразовате- лей и устройств диаграммообразова- ния на базе радиофотоники. Предло- жены оптические схемы, основанные на акустических цепях в интеграль- но-оптическом исполнении, методах Фурье-оптики и Брегговских волокон- ных решёток. Необходима разработка элемен- тов, функциональных узлов и состав- ных частей подсистем АФАР на осно- ве оптико-электронных и электрон- но-оптических преобразователей, фотопередатчиков, фотоприёмни- ков, усилителей, линий задержки, воло- конно-оптических линий, суммато- ров, делителей, разъёмов, удовлетво- ряющих техническим требованиям, предъявляемым к соответствующим подсистемам АФАР. В России внедрение РЛС с твердо- тельными АФАР идёт с запозданием, обусловленным отставанием россий- ской электронной промышленности. Недостаточность количественных и качественных преимуществ «класси- ческих», т.е. аналоговых АФАР перед пассивными ФАР поставила перед разработчиками вопрос о необхо- димости пересмотра самого подхо- да к проектированию радиотехни- ческих систем. Принципиально новым, эволюци- онным скачком в развитии техники антенн, позволяющим преодолеть наме- тившийся кризис, стал переход от клас- сических к цифровым АФАР – ЦАФАР. Отличительной особенностьюЦАФАР является аналого-цифровое преобра- зование сигнала в каждом приёмном канале и цифроаналоговое преобра- зование в каждом передающем кана- ле. Формирование диаграмм направ- ленности реализуется путём обработ- ки потоков цифровой информации, а антенное устройство, за исключени- ем оконечных СВЧ-элементов, пред- ставляет собой сетевое вычислитель- ное устройство. В радиотехнических системах, по- строенных с использованием данной технологии, реализуется простран- ственно-временна ′ я обработка сигна- лов, когда пространственная обработ- ка отвечает за формирование диаграм- мы направленности, а временна ′ я – за фильтрацию и обнаружение полезных сигналов. Реализация пространственно-вре- менно ′ й обработки цифровыми мето- дами предоставляет ряд принципиаль- но новых возможностей РЛС с ЦАФАР, а именно: ● цифровое управление амплитудой, фазой и задержкой сигналов, кото- рое обеспечивает адаптивное фор- мирование диаграмм направлен- ности на передачу и приём – это свойство ЦАФАР позволяет рабо- тать с широкополосными сигна- лами во всём спектре сканирова- ния при больших размерах апер- тур антенны; ● возможность одновременного при- ёма сигналов с произвольных угло- вых направлений в секторе сканиро- вания за счёт цифрового формирова- ния ДН – в РЛС дальнего действия это снимает проблему работы на крат- ных развёртках дальности; особенно эффективно данное преимущество может быть использовано в РЛС не- прерывного излучения с разнесён- ными приёмными и передающими постами; ● возможность одновременного излу- чения в произвольных угловых на- правлениях с управляемыми поля- ризационными характеристиками в каждом луче – в этом случае обе- спечивается оптимальное распреде- ление энергетики РЛС как в режимах барьерного обнаружения, так и трас- сового сопровождения; ● обеспечение возможности управля- емого поляризационного базиса на передачу и согласованного поляриза- ционного приёма сигналов в случае работы РЛС на двух ортогональных поляризациях – работа в полном по- ляризационном базисе обеспечивает поляризационную селекцию целей, а также поляризационную отстрой- ку от активных помех; ● цифровое формирование диаграмм направленности, которое обеспечи- вает возможность адаптивной про- странственной фильтрации на при- ём и передачу независимо в каждом из обслуживаемых угловых направле- ний, что позволяет повысить эффек- тивность защиты от помех и скрыт- ности РЛС. В настоящее время работы по разви- тиюЦАФАР ведутся по трём основным направлениям: ● тематическая проработка системы с ЦАФАР; ● разработка приёмо-передающих мо- дулей; ● разработка системы простран- ственно-временно ′ й обработки. На этапе тематической проработки должны быть определены диапазон рабочих частот, поляризация, коли- чество каналов антенной решётки, сектор электронного сканирования, количество одновременно обслужи- ваемых угловых направлений, алго- ритм обзора пространства, типы сиг- налов и т.д. Особенности работ следующего этапа – разработки приёмо-передаю- щего модуля – напрямую зависят от диапазона частот и периода решёт- ки. Очевидно, что чем больше пери- од, тем больше свободного места для аппаратуры. Однако сложность моду- ля ЦАФАР намного выше, чем моду- ля классической аналоговой АФАР, поскольку в нём, наряду с традици- онными, нужно разместить устрой- ства аналого-цифрового и цифро- аналогового преобразования (АЦП и ЦАП). В настоящее время АЦП и ЦАП с приемлемым для радиотехни- ческих систем динамическим диа- пазоном могут работать на частотах до 100…200 МГц. Частоты большин- ства радиолокационных диапазонов выше этих значений, что приводит к необходимости установки в приёмо- передающем модуле преобразовате- лей частоты, т.к. дискретизация сиг- налов на несущей невозможна. Таким образом, приёмо-передающий модуль становится сложным изделием, в кото- ром должны быть объединены уси- лители мощности, МШУ, преобразо- ватели частоты, АЦП и ЦАП, устрой- ства управления и электропитания. При разработке модуля с таким боль- шим количеством устройств необхо- димо учитывать их взаимное влияние друг на друга. Что касается системы цифровой обработки сигналов или системы пространственно-временно ′ й обра- ботки, то она должна выполнять сле- дующие функции: ● собирать цифровую сигнальную ин- формацию с приёмо-передадающих модулей; ● формировать диаграммы направлен- ности в различных угловых направ- лениях; ● производить полосовую и согласо- ванную фильтрации сигналов;