Хотілося за звичкою написати в заголовку - АРП, автоматичний радіопеленгатор. І тут відразу ж згадалося, що починаючи з далекого 1983 року, коли я почав працювати в радіопеленгаціонной тематиці, мені завжди хотілося позбутися від цього слова - «автоматичний». І справді, цей анахронізм веде свій початок з тих часів, коли на місце пеленгаторів, які наводилися на джерело сигналу вручну, прийшли більш сучасні, які робили це самостійно. Після того як автоматичним і автоматизованим початок іменуватися буквально все що попадеться - АРП, АС КПР, АСУ, АРМ і так далі, це слово почало набивати оскому. Тому тут радіопеленгатор буде іменуватися скромним поєднанням - РП, як і його англійський еквівалент Direction Finder (DF). Просто, скромно і зі смаком.
Порівнюємо радіопеленгатор і радіолокатор
Радіопеленгатор і пасивний локатор, або пасивний радар (як кому подобається), використовують різні фізичні принципи для роботи з метою. Найпростіша задача - у РП. Якщо брати аеродромні радіопеленгатори, то 5 ватної радіостанції на борту цілком достатньо для того, щоб на відстані 360 км при висоті польоту 10 000 м РП визначив кутові координати. З урахуванням використання сучасних SDR з низьким рівнем шуму, наведеним до входу, ця відстань може бути ще більше, аж до заобрійної пеленгації.
Як ми бачимо, проблем з енергетичним бюджетом радіолінії у радіопеленгатора немає. Зате вони є у пасивного радара, PCL (Passive Coherent Locator), тому що він використовує принципово інший, радіолокаційний, принцип роботи. Взагалі, коли мова заходить про пасивної локації, виникає незручне відчуття - схоже на те, яке з'являється після відходу гостей, і пов'язане воно з кудись запропастився срібними ложечками (а осад-то залишився!). Причина дискомфорту в тому, що PCL використовує чужі джерела радіовипромінювання, такі як FM, GSM і DVBT станції (халява, сер). І, відповідно, повністю від них залежить (природно, в разі їх фізичної присутності в місці розгортання пасивного радара). Все на світі має свою ціну: завдяки цьому PCL набуває властивість скритності, що надзвичайно важливо для військових застосувань, а особливості обраного частотного діапазону дозволяють йому виявляти Stealth мети точно також, як і звичайні.
І, якби мова зайшла про звичайний радіолокаторі, до порівняння з РП додати було нічого: між локатором і радіопеленгатором - безодня відмінностей. Різні частотні діапазони; у одного - антена, що обертається, в іншого - стаціонарна, в локаторі потужні радіопередавачі - пеленгатором вони не потрібні, різні сигнали: РП працює з модульованої несучої в діапазоні МВ-ДМВ, радіолокатор - з шірокобазовимі імпульсами (ЛЧМ, кодова модуляція). Але це тільки для звичайного локатора. Якщо ми придивимося до пасивного радару, то виявимо, що за своєю архітектурою він мало чим відрізняється від радіопеленгатора. Фундаментальна відмінність - тільки в принципі роботи.
РП і PCL: знайти 10 відмінностей
Пасивний радар використовує частотні діапазони, звичні для радіопеленгатора. Найпоширеніші це FM діапазон комерційних мовних станцій і телебачення DVB. Для аеродромного РП традиційний діапазон 118 - 136 МГц (для любителів точності - до 135.975 МГц). Радіопеленгатори, що використовують військові канали зв'язку, додатково мають поддиапазон 220 - 400 МГц. Судновий РП, такий як «Ялиця-2С», працює в діапазоні 100 - 180 МГц.
На відміну від звичайних первинних радіолокаторів, які працюють в імпульсному режимі, як PCL так і радіопеленгатор використовують протяжні по часу сигнали. Для вторинного радара протяжність носить принциповий характер: це означає, що відбитий від цілі корисний сигнал повністю перекритий за часом більш потужним сигналом використовуваної базової станції. Ця обставина принциповим чином змінює підхід до обробки сигналів в PCL на відміну від обробки первинного локатора: для останнього разнесенность за часом излученного і відбитого сигналу є необхідною умовою, а для PCL їх перекриття є непереборною обставиною.
Різниця очевидна: під обертається габаритної антені первинного радіолокатора важко запідозрити щось схоже на нерухому антену радіопеленгатора або пасивного радара. Більш того, структура антенного тракту PCL повністю ідентична структурі антенного тракту РП, якщо врахувати таку обставину історичного характеру: квазідоплеровскій спосіб обробки сигналу в РП означає використання одного прийомного тракту для всіх вібраторів антеною системи, які скануються послідовно по колу. Для тих РП, де важливо швидкодію (моніторинг ефіру), використовується паралельна обробка за принципом один вібратор - один приймальний тракт. Точно також побудована антенна система пасивного локатора.
Слід зазначити, що PCL фактично містить функцію радіопеленгації. Ця функція дозволяє оцінити напрямок на джерело сигналу мети; дана інформація дозволяє істотно спростити дозвіл неоднозначності положення цілі в системі координат затримка / доплеровській зрушення.
Паралельна структура антеною системи пасивного радара природним чином веде нас до схеми адаптивної антенної решітки, в якій реалізуються такі важливі для PCL функції:
- формування максимуму діаграми в передбачуваному напрямку мети;
- формування мінімуму діаграми в напрямку базової станції для її придушення.
Приймальні тракти PCL і РП, крім загальних радіотехнічних параметрів, мають схожість з точки зору підтримки когерентності в тракті, або іншими словами - забезпечення синхронізованого двоканального прийому. У радіопеленгаторів когерентність необхідна для збереження фазової інформації комутованого кільцевого вібратора щодо центрального. У ранніх версіях РП, для уникнення дублювання приймального тракту, дана задача вирішувалася за допомогою однополосного модулятора в антенном тракті.
У пасивному радарі когерентність (за визначенням) необхідна для синхронного прийому як сигналу цілі, так і перешкоди, з метою їх подальшого розрізнення. При цьому структура тракту в обох випадках приблизно відповідає традиційній; різниця починає проявлятися в математичних методах обробки сигналу, які реалізуються в програмному домені.
Коли я зустрівся з темою пасивної локації, було дуже цікаво дізнатися в гості із зовсім іншої області старого знайомого - РП. Незважаючи на те, що обробка сигналу в PCL істотно складніше ніж в радіопеленгаторів, наш старий знайомий, якого ми розробляли для різних застосувань аж з 1983 року, отримав своє друге народження. Ну а що робити з математикою ми знаємо: для цього є багатий інструментарій АРМ + ПЛІС + DSP, який забезпечує паралельну обробку в реальному часі.
Поділитися "Пасивний радар і радіопеленгатор: таємне спорідненість"