Plessey AR-320

Plessey AR-320
Ursprungsland Storbritannien
Tillverkare Plessey
Introducerad 1986
Nej byggd 6
Typ 3D-radar , tidig varning
Frekvens S-band
Strålbredd 1,4º horisontell
RPM 6 rpm
Räckvidd 250 nautiska mil (460 km; 290 mi)
Azimut 360º
Kraft 24 kW
Andra namn AMES typ 93
Relaterad BAe befälhavare

AR -320 är en 3D- tidig varningsradar utvecklad av Storbritanniens Plessey i samarbete med USA-baserade ITT-Gilfillan . Systemet kombinerade mottagarelektroniken, datorsystemen och displayerna från den tidigare Plessey AR-3D med en Gilfillan-utvecklad sändare och planar antenn från deras S320-serie. Den största fördelen gentemot AR-3D var förmågan att skifta frekvenser för att ge en nivå av frekvens smidighet och därmed förbättra motståndet mot störningar.

Systemet designades för försäljning till Royal Air Force och ett NATO- kontrakt för mobila radarer på Europas södra flank. 1983, efter en utökad tävling mot Hughes Air Defense Radar, Royal Air Force sex AR-320-system för deras nybildade IUKADGE -nätverk under tjänstenamnet AMES Type 93 . AR-320 skulle hållas på platser utanför anläggningen och snabbt flyttas till förutmätta områden ifall huvudradarerna i nätverket skulle attackeras. Under drift visade sig AR-320 vara mycket mindre robust än annonserat och användes slutligen endast i fasta placeringar.

När radarmarknaden blev mer krävande och nya solid state -system började ersätta tidigare vakuumrörsystem som högeffektsmikrovågskällor, gjordes om systemet omfattande om till AR-325, som genom en serie sammanslagningar blev den moderna BAe Commander serier.

Historia

Bakgrund

Under installationen av de första högeffektsmikrovågsfrekvensradarerna som använder slotantenner märkte operatörer av AMES Type 14 att den skenbara vinkeln på blipparna på radarskärmen inte alltid matchade antennens fysiska vinkel. Detta spårades till en effekt i vågledarna , som hade något olika transmissionsegenskaper baserat på frekvens. När kavitetsmagnetronen värmdes och kyldes under användning ändrades dess frekvens något, och en fördröjning infördes i vågledaren. Detta gjorde att signalen inte längre exakt matchade placeringen av radiatorerna i antennen och fick strålen att skifta. Denna effekt blev känd som " kisa " och ansågs allmänt vara irriterande, särskilt på AMES Type 80 där service av magnetronen krävde en lång omkalibreringsprocess för att få strålen tillbaka i linje med antennen.

Denna effekt öppnade också möjligheten att styra strålen elektroniskt genom att medvetet ändra frekvensen under perioden med en lång puls. En magnetrons utgång är fixerad av dess fysiska konstruktion och tillåter inte lätt sådan växling. För att göra praktisk användning av denna effekt skulle en mycket bredare bandbredd behövas, vilket blev möjligt med introduktionen av högeffekts klystroner och resande vågrör under det senare 1950-talet. Ett antal radarsystem började använda denna teknik för att ge strålstyrning, vanligtvis i höjdled medan radarn snurrade runt sin vertikala axel för att skanna i azimut.

SQUIRT och AR-3D

1964 vann Decca Radar ett kontrakt för att studera användningen av denna effekt i kombination med en annan ny teknik, pulskompression . I efterföljande arbete byggde de ett experimentellt system känt som SQUIRT som var i drift 1967, samma år som Deccas Heavy Radar-division köptes av Plessey . SQUIRT, med modifieringar gjorda 1968, visade sig kunna skanna vertikalt samtidigt som de ger noggranna räckviddsmätningar, men till priset av att förlora noggrannhet i höjdsökning.

Försvarsministeriet visade sig vara ointresserat av resultatet, inte bara på grund av bristande noggrannhet i höjd utan också för att ett målflygplan alltid skulle "målas" med samma frekvens; den vertikala vinkeln var en funktion av frekvensen, så så länge flygplanet inte ändrade höjd skulle det alltid se samma signal. Detta skulle göra det mycket lättare att blockera radarn, vilket gör den till begränsad användning i alla miljöer där elektroniska motåtgärder ( ECM) förväntades.

Plessey ansåg att konceptet fortfarande skulle vara användbart för mindre krävande roller, särskilt flygledning runt militärbaser där radarn skulle ha en sekundär tidig varningsroll och kanske inte skulle möta betydande ECM. De utvecklade en kommersiell modell, Plessey AR-3D , som kom ut på marknaden 1975. Systemet var mycket billigare än moderna system som använde fasstyrning och hittade snart ett antal internationella försäljningar, med över 20 enheter som så småningom levererades.

S320

Plessey var inte det enda företaget som gick vägen för frekvensskanning. I USA ITT-Gilfillan ett mycket liknande system i början av 1960-talet och hade använt det i en rad radar. I slutet av 1970-talet introducerade företaget den senaste generationen av designen, Series 320 eller S320. Den stora skillnaden i Gilfillan-konceptet var att flera separata mottagare användes, var och en riktad mot en annan vertikal vinkel. Dessa användes för att extrahera kurshöjd istället för att bara använda frekvensen som i AR-3D. Detta förenklade höjdutvinningen, men till priset av att behöva underhålla flera mottagare.

En nyckelfunktion hos S320 var en programmerbar signalfördröjning i sändarvägen som gjorde att signalen kunde fördröjas när den skickades till antennen. I AR-3D var höjdvinkeln på utgången en direkt funktion av frekvensen, men i S320 kunde en ytterligare fördröjning läggas till för att ytterligare modifiera vinkeln som i fallet med en PESA-design. Detta gjorde det möjligt för sändaren att sända sina pulser vid varierande basfrekvenser och sedan fördröja signalen så att fasskillnaderna justerade om utgången med antennens sikt. Detta gav frekvensflexibilitet i systemet som fortfarande behöll mycket av enkelheten hos det frekvensskannade systemet.

På grund av den fysiska konstruktionen av den slutmatade slotantennuppsättningen uppvisade systemet också kisning i azimut. De resulterande skanningsmönstren skiftade både vertikalt och horisontellt under en puls, vilket resulterade i en diagonal skanning. Detta korrigerades genom att lagra returerna puls-till-puls i digital form och sedan flytta dem i azimut i datorn för att rikta in dem tillbaka. De digitala signalerna användes också för konstant falsk larmfrekvens (CFAR) bucketing, doppleranalys och störningsdetektering.

AR-320

Strax efter att AR-3D skickats släppte NATO ett nytt kontrakt för ett mobilt radarsystem för den södra flanken. Huvuddragen var rörlighet, ECM-motstånd och att det kommer från ett europeiskt företag. Plesseys AR-3D uppfyllde två av dessa kriterier, men kunde inte uppfylla ECM-kravet. De kontaktade ITT-Gilfillan i slutet av 1970-talet och gjorde en affär där Plessey skulle licensiera S320-antenn- och sändarsystemet och sedan anpassa sina befintliga AR-3D-mottagare och displaysystem för att fungera med de nya frekvenserna. Resultatet blev AR-320. Likaså fick ITT-Gilfillan tillgång till Plesseys beprövade raster-scan displaysystem, som på den tiden fortfarande var relativt ny teknik.

Ungefär vid denna tid började Royal Air Force implementera sitt nya förbättrade UKADGE- radarnätverk, vilket inkluderade behovet av en mobil radar som skulle lagras borta från huvudradarstationerna och sedan ställas upp på en förutvärderad plats ifall huvudstationerna attackerades. AR-320 var ett självklart val för denna roll eftersom det var precis hur marinsoldaterna använde S320 under namnet AN/TPS-32, och ett RAF-köp skulle hjälpa potentiell försäljning till NATO.

UKADGE sköttes av Hughes Aircraft , som drev sin egen Hughes Air Defense Radar (HADR) för samma roll. Efter månader av debatt, 1983 köptes exempel av AR-320 under RAF-namnet AMES Type 93. Nato-försäljningen gick till slut förlorad. Typ 93-systemen levererades 1986, men vid den här tiden hade IUKADGE stött på betydande problem med praktiskt taget alla andra delar av det övergripande systemet. Det blev inte operativt förrän 1993, då Warszawapakten hade brutit upp och behovet av de mobila backupsystemen inte längre var påträngande.

På fältet visade sig AR-320 vara svår att hålla i drift. Detta berodde på ständigt fel på delar och brist på reservdelar. Dessutom visade sig dess tillförlitlighet efter rörelse vara dålig. Med tanke på det nu nästan obefintliga hotet togs Type 93:orna bort från sin backuproll och skickades till baser som tidigare använde äldre utrustning, särskilt AN/TPS- 77 :orna, som också hade visat sig svåra att underhålla. 1995 övervägdes det allvarligt att ta dem ur drift, men ett konsortium av RAF, Siemens Plessey (som hade köpt Plesseys radardivision vid det här laget) och ITT uppgraderade systemen och fick deras prestanda till en rimlig nivå.

Ett av de mer kända exemplen på Type 93 i tjänst var enheten vid RAF Saxa Vord på Shetlandsöarna . Denna enhet öronmärktes för platsen i slutet av 1980-talet och byggandet av en radom på basen av den tidigare radarn av typ 80 började 1988. Under vintern 1988 sprängdes radomen omkull, och sedan igen på nyårsdagen 1991 /92. Typ 93 började inte fungera förrän i oktober 1993 och ersatte inte helt de tidigare systemen på platsen förrän i april 1995. Den fungerade till april 2006, då stationen stängdes. Typ 93 bröts upp för delar för att hålla andra enheter i drift.

Commander-serien

Huvudartikel: BAe Commander

I slutet av 1980-talet började Plessey överväga uppgraderingar av arrayantennen för att ersätta ITT-modellen och producerade ett system känt som AR-3DP. Detta skapade ett visst intresse på marknaden och bolaget arrangerade flera köpeavtal. Samtidigt började ett annat projekt överväga att använda AR-3DP-antennen med ett helt nytt sändar- och mottagarsystem också, som blev känt som AR-325. Detta visade sig vara mycket mer intressant, och dessa avtal för AR-3DP undertecknades om för AR-325.

När AR-325 utvecklades köpte Siemens radardivisionen 1989 som en del av en komplex affär som ledde till att Plessey splittrades och Siemens Plessey bildades. Detta företag köptes i sin tur av British Aerospace 1997. Under denna period fortsatte systemet att uppgraderas allteftersom teknologin förändrades, vilket ledde till AR-327 Commander i mitten av 1990-talet, känd i RAF-tjänst som AMES Type 101, och slutligen till den moderna Commander SL, ett heltäckande solid-state-system som inte har mycket gemensamt med de tidigare systemen.

Beskrivning

S320-antennen bestod av en serie horisontella 5 meter (16 fot) breda spårantenner staplade ovanpå varandra för att bilda en rektangulär plan array. Arrayen stöddes underifrån på en pivot som tillät den att rotera runt sin vertikala axel för att ge azimutavsökning. En sekundär övervakningsradarantenn (SSR) placerades ovanpå, liksom en liten rundstrålande antenn som användes för sidolobssläckning. Vissa modeller hade också en enda matarhornsmottagare för störningsutvärdering. Huvuduppsättningen kan vikas över en horisontell gångjärnspunkt ungefär 2 ⁄ 3 uppåt huvudantennen, med toppen vikt tillbaka mot basen för att bilda en A-form som kan säkras för transport.

Signalen skapades i en vätskekyld tvåstegsförstärkare som skickade sin utsignal till antennen via en vågledare. För att hålla signalen i fas när den rörde sig uppåt i arrayen, var vågledaren en "serpentin"-design, en serie 90 graders böjar som passerade signalen av arrayelementen i alternerande riktningar. En serie fasfördröjningar i serpentinen hanterade växlingen som behövdes för att korrekt anpassa signalerna med utgångsslitsarna beroende på basfrekvensen.

På grund av jordens krökning uppträder flygplan på långa avstånd i lägre vinklar. För att förbättra detekteringsräckvidden använder signalen en icke-linjär frekvensramp, som spenderar mer tid vid lägre frekvenser och därmed lägre vinklar. Detta ger längre, och därmed starkare, avkastning från mål i låga vinklar. Dessa primära detektionspulser varvades med dedikerade rörliga målindikeringspulser (MTI) som var rent linjära. MTI-pulserna användes för att mäta fasta objekt som kullar eller långsamt rörliga objekt som vindblåst regn, och krävde inte samma sorts räckviddsprestanda.

Vid mottagning sändes signalen till ett mellanfrekvenssystem (IF) som nedkonverterade signalen till 500 MHz och skickade sedan resultatet till en serie av fem separata ytterligare IF-mottagare, var och en vände till en annan basfrekvens och därmed en annan vertikal vinkel. Utsignalen från dessa mottagare hade pulskompression applicerad med fördröjningar av akustiska ytvågor för att förbättra avståndsupplösningen och digitaliserades sedan med analog-till-digital-omvandlare . Den resulterande digitala datan "avskivades", justerade dess uppenbara plats för att ta bort eventuella frekvensrelaterad förskjutning och matades sedan in i måldetekteringssystemet. Dessutom fick MTI-systemet hjälp av att ytterligare justera fasfördröjningen för den lägsta vinkeln på antennen för att eliminera alla nettorörelser i röran, som regn.

Mycket av systemets motstånd mot ECM uppnåddes i den konstanta bearbetningen av falsklarmfrekvensen. CFAR-algoritmer används för att extrahera signaler från brusig ingång genom att leta efter pulser som har högre energi än den totala brushastigheten. De flesta störsändare producerar vad som verkar vara korta signalpulser spridda över en bred bandbredd. Eftersom radarn sänder över ett brett spektrum måste störsändare också sprida sin signal över hela bandbredden. Vid mottagning accepteras emellertid endast en mycket mindre bandbredd i en mottagare, vilket minskar mängden mottagen störsignal. Genom att medelvärdesbestämma effekten av den returnerade signalen i en enda mottagare, kan målreturen plockas ut mer rent på majoriteten av pulserna.

Störare förvirrar också radarbilden genom att sända ut signaler som är tillräckligt starka för att fångas upp i antennens sidolober , vilket ger falska returer som visas i andra riktningar. Plana arrayer har naturligt låga sidlober, vanligtvis i storleksordningen 25 dB ner från huvudsignalen, vilket hjälper till att minska detta problem. AR-320 reducerade denna ingång ytterligare genom att använda en rundstrålande antenn som tog emot alla signaler så att deras timing kunde fastställas. Detta gjorde det möjligt för processorn att avgöra vilka returer som togs emot i sidloberna istället för i huvudstrålen.

Mottagarsidan av systemet innehöll en separat inbyggd testutrustning (BITE) processor för att övervaka systemet. Det gjorde inte sändarsidan och detta ansågs vara ett betydande problem. Ett separat system gjorde det också möjligt att köra simuleringar som innehöll både mål och ECM.

Citat

Bibliografi

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Plessey_AR-320&oldid=1084245363 "