Основы радиолокации

Смещение фазового центра антенны

Смещение фазового центра антенны (англ. Displaced phase centre antenna, DPCA) — это один из методов адаптации параметров антенны к заданным условиям ее функционирования, обеспечивающий последующую пространственно-временную обработку радиолокационных сигналов. Данный метод применяется для улучшения характеристик обнаружения бортовых авиационных или космических радиолокаторов при обнаружении (выделении) движущихся целей в условиях пассивных помех. Впервые он был разработан компанией General Electric в начале 1950-х годов, где был применен в радиолокаторах авиационных комплексов раннего обнаружения (англ. Airborne Early Warning, AEW). DPCA — это метод противодействия расширению спектра пассивных помех, вызванному движением платформы, на которой установлена антенна радиолокатора. Основная идея метода заключается в компенсации поступательного движения платформы за счет электронного смещения апертуры антенны в противоположном этому движению направлении.

В радиолокаторе обнаружения движущихся целей для различения эхо-сигнала цели и пассивной помехи используется сдвиг фазы несущей частоты отраженного сигнала в двух (или более) соседних периодах повторения импульсов. В бортовых радиолокационных системах (например, в радиолокаторах бокового обзора, SLAR) применение такого подхода усложняется вследствие движения платформы с радиолокатором, которое приводит к возникновению допплеровского сдвига частоты в сигналах, отраженных от неподвижных объектов. Для компенсации (в той или иной степени) влияния этого негативного явления может применяться метод смещения фазового центра антенны.

Рассматриваемый метод является основным методом обнаружения движущихся целей, используемым в радиолокаторах с большими фазированными антенными решетками. При реализации метода DPCA в бортовых радиолокаторах с антенными решетками одновременно задействуется только некоторая часть элементов решетки. Так, в одном периоде зондирования излучение происходит из элементов, расположенных в передней (по ходу движения платформы) части решетки, а в следующем периоде — из элементов, расположенных в задней части. За время, равное периоду следования импульсов (сотни микросекунд) самолет, на котором установлен такой радиолокатор, перемещается на небольшое расстояние (около одного метра). При точном соответствии скорости смещения фазового центра антенны и скорости полета самолета второй импульс будет излучен в той же точке пространства, что и первый. В этом случае эффект Допплера не возникает, и в спектре отраженных от неподвижных объектов сигналов не будут присутствовать допплеровские частоты. При таких условиях пассивные помехи могут быть скомпенсированы за счет межпериодной обработки принятых сигналов.

Необходимым условием функционирования метода DPCA является соответствие частоты повторения импульсов (PRF) и расстояния между фазовыми центрами частей антенны с одной стороны и скорости движения самолета-носителя с другой. Даже сравнительно небольшие неточности в определении путевой скорости самолета существенно снижают эффективность метода. Для компенсации негативного влияния таких ошибок могут использоваться преимущества цифрового диаграммообразования. Этот подход позволяет корректировать небольшие смещения фазового центра антенны, вызванные ошибками измерения путевой скорости.