АН/ФПС-23
 РЛС AN/FPS-23 (на башне) | |
| Страна происхождения | Соединенные Штаты |
|---|---|
| Производитель | Моторола |
| Тип | радар раннего предупреждения |
| Частота | 475–525 МГц ( УВЧ ) |
| Диапазон | 50 морских миль (93 км) |
| Диаметр | 20 на 6 футов (6,1 на 1,8 м) |
| Власть | 1 кВт |
| Другие имена | Флуттар, Тип «F» |
Motorola представлял собой AN/FPS-23 ближнего действия, радар дальнего обнаружения развернутый на линии дальнего раннего предупреждения (линия DEW). Он использовался как «заполнитель пробелов» для поиска самолетов, пытающихся проскользнуть мимо линии DEW, пролетая между основными станциями AN / FPS-19 на малой высоте. Он мог обнаруживать самолеты, летящие на высоте 200 футов над землей или на высоте 50 футов над водой. [ 1 ] система была известна как Fluttar ( флаттер -радар ) Во время разработки в Лаборатории Линкольна , и это название широко использовалось и для производственных установок. Его также иногда называли «Тип F». Система была введена в эксплуатацию в 1957 году.
Основной целью разработки FPS-23 было использование эффекта Доплера для фильтрации низкоскоростных объектов. Мигрирующие птицы, пролетающие мимо аналогичных станций Mid-Canada Line (MCL), сделали эту систему бесполезной весной и осенью. FPS-23 оказался практически лишен этой проблемы, но вместо этого постоянно срабатывал при пролете легких самолетов где-либо рядом со станциями. Поскольку они использовались для связи и ротации экипажа, система FPS-23 в конечном итоге оказалась столь же неэффективной, как и MCL, и в 1963 году система была закрыта.
MCL
[ редактировать ]В начале 1950-х годов Канада предприняла разработку новаторской радиолокационной системы в рамках Линии Средней Канады (MCL). Эта система была основана на радарах непрерывного действия , которые передают сигнал между отдельными передающими и приемными станциями. Когда самолет проходил через пространство между станциями, часть сигнала отражалась от самолета и возвращалась к приемнику. Это создает гетеродинный эффект, который легко обнаружить с помощью простой электроники. [ 2 ] Сегодня этот стиль работы известен как бистатический радар прямого рассеяния . [ 3 ]
Поскольку луч не управлялся, в отличие от обычного сканирующего радара, антенны не перемещались, а физическая конструкция была значительно упрощена. Кроме того, поскольку сигнал был непрерывным, а не импульсным, передатчик был проще и дешевле. Первоначальная идея заключалась в том, чтобы установить системы на телефонных столбах и опорах воздушных линий электропередачи, охватывающих относительно короткие расстояния, но необходимость построить тысячи таких систем привела к тому, что от этой идеи отказались. Телефонные столбы были заменены высокими башнями, расстояние между ними увеличилось с нескольких миль до примерно 90 километров (56 миль). По всей Канаде была построена цепочка из 90 станций. [ 2 ]
В отличие от импульсного радара, где сигнал от станции распространяется туда и обратно, в радаре прямого рассеяния, таком как MCL, он проходит почти по прямой линии от передатчика к приемнику. По этой причине сигнал прямого рассеяния подвергается уменьшению мощности только на один закон обратных квадратов по сравнению с обычным уравнением радиолокации , где мощность падает пропорционально корню четвертой степени из дальности. Таким образом, при небольших целях и слабых отраженных сигналах импульсный радар увидит их только вблизи станции, тогда как система прямого рассеяния увидит их на гораздо большей площади. [ 2 ]
Первоначально это рассматривалось как главное преимущество концепции, позволяющее преодолевать большие расстояния, используя гораздо меньшую мощность. Но когда были поставлены первые экспериментальные версии станций MCL, сразу была замечена проблема. Птиц, которых обычно можно было увидеть только как радиолокационных ангелов на близком расстоянии, теперь можно было увидеть на больших расстояниях от станции. Во время миграции система была полностью завалена возвратами, что сделало ее практически бесполезной. [ 2 ]
Заполнитель зазоров
[ редактировать ]Та же базовая концепция прямого рассеяния идеально подходила для заполнения промежутков между станциями линии DEW. Поскольку радары были очень простыми, их можно было использовать без присмотра, пересылая данные на главные станции. Желая улучшить покрытие на малых высотах, новая система будет расположена на расстоянии около 25 миль (40 км) друг от друга, поэтому между основными станциями будет построена цепочка из трех вышек. [ 2 ]
Но для проблемы птиц потребуется какое-то решение. Первая попытка была предпринята Кембриджской исследовательской лабораторией ВВС , которая предположила, что использование более низких частот в диапазоне УКВ может смягчить проблему из-за более низкого сечения рэлеевского рассеяния , поскольку длина волны будет намного больше, чем у птицы. Испытания показали, что крупные птицы, замеченные в Арктике, являются прекрасными отражателями даже на этих частотах. [ 4 ]
Взолнованный
[ редактировать ]Разработка другого решения началась в лаборатории Линкольна , поддерживаемой Массачусетским технологическим институтом . Хотя по структуре он похож на MCL, он работал по другим принципам. Вместо того, чтобы сигнал рассеивался по линии между двумя станциями, антенны были направлены примерно на 15 градусов «вперед» от линии между двумя станциями. Когда самолет войдет в эту область, он, как и раньше, рассеется обратно к приемнику, но в этом случае движение самолета сместит частоту сигнала. Этот эффект впервые был замечен в телевизионных сигналах, когда самолет пролетал над головой, поэтому он получил название «трепетание» из-за того, как изображение перемещалось вперед и назад на экране. [ 2 ]
Поскольку система получила сигнал, частота которого отличалась от исходной, путем сравнения исходного сигнала с полученным можно было измерить доплеровский сдвиг, чтобы определить скорость цели, что позволило ей отфильтровать любые медленно движущиеся цели, такие как птицы. [ 5 ] Система была настроена на фильтрацию всего, что скорость ниже 125 миль в час (201 км/ч). [ 1 ] Еще одним преимуществом Fluttar перед MCL было то, что с помощью нескольких доплеровских фильтров в приемнике можно было определить приблизительную скорость и направление (север или юг).
Единственным недостатком этого подхода было то, что он не опирался на прямое рассеяние сигнала, поэтому не использовал преимущества очень больших эффективных сигналов, доступных в системе MCL, которые могут быть на порядки больше, чем обратное рассеяние, используемое в традиционные радары. [ 2 ] Как следствие, система «Флаттар» должна быть намного больше и мощнее, чтобы обеспечить такую же дальность действия. [ 5 ]
АН/ФПС-23
[ редактировать ]Флуттар был недорогой системой по сравнению с основными радарами DEW. В качестве источника использовался клистронный усилитель непрерывного действия мощностью 1 киловатт, а поскольку он не был импульсным, высоковольтная схема была намного проще. Он мог работать в диапазоне от 475 до 525 МГц . Башни были расположены на расстоянии от 40 до 70 миль (64–113 км) и имели высоту от 100 до 400 футов (30–122 м), в зависимости от местности. [ 1 ] Основные станции DEW обычно находились на расстоянии около 100 миль (160 км) друг от друга, поэтому обычно передатчик AN / FPT-4 размещался посередине, а приемники AN / FPR-2 - на станциях по обе стороны. [ 6 ]
Станции AN/FPS-23 начали действовать в 1957 году, но вскоре обнаружили собственные проблемы. К сожалению, хотя птицы, летающие между станциями, действительно были отфильтрованы, оказалось, что птицы любят собираться в теплых местах, например, дизельные генераторы на станциях. Сигнал был настолько сильным, что заглушил фильтры. [ 7 ]
Более досадной проблемой оказались самолеты, которые летали со станции на станцию на техническое обслуживание. Линия DEW была разработана для обнаружения советской атаки, возникновение которой, скорее всего, было бы разовым событием, если бы оно вообще произошло. В случае станций-заполнителей пробелов, где обнаружение происходило только в течение короткого периода, пока самолет пересекал линию между станциями, сигнал мог присутствовать только в течение нескольких минут в течение месяцев или лет. [ 7 ]
Чтобы операторы не пропустили такие мимолетные сигналы, система Флаттар использовала «сигнальные ворота», которые срабатывали при появлении сигнала определенного типа. Они оставались включенными до тех пор, пока операторы не сбросили их. Проблема возникала, когда небольшой самолет летал от станции к станции и во время своего полета неизменно в тот или иной момент открывал почти все ворота. Это привело к тому, что по всей станции раздались сигналы тревоги, которые пришлось отключить или проигнорировать, что сделало систему неэффективной. [ 7 ]
В 1963 году его признали устаревшим, а промежуточные станции закрыли. [ 6 ]
Ссылки
[ редактировать ]Цитаты
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Рэй 1965 , с. 24.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г Скольник 2007 , стр. 37.
- ^ Уиллис, Николас (2005). Бистатический радар . Научно-техническое издательство. п. 218. ИСБН 9781891121456 .
- ^ Скольник 2007 , стр. 38.
- ^ Jump up to: а б Скольник 2007 , стр. 39.
- ^ Jump up to: а б Вольф .
- ^ Jump up to: а б с Скольник 2007 , с.45.
Библиография
[ редактировать ]- Рэй, Томас (июнь 1965 г.). История линии DEW 1964–1964 гг. (PDF) (Технический отчет). Агентство исторических исследований ВВС.
- Скольник, Меррилл (2007). «Fluttar DEW-Line Gap-Filler» . В Уиллисе, Николас; Гриффитс, Хью (ред.). Достижения в области бистатических радаров . Научно-техническое издательство. стр. 35–46. ISBN 9781891121487 .
- Вольф, Кристиан. «АН/ФПС-23» .