RX12874 - RX12874

Высокоскоростная антенна искала сигналы под широким углом.

RX12874, также известный как Пассивная система обнаружения (PDS) и его ником "Winkle", был радар-детектор система, используемая как часть королевские воздушные силы с Линейный судья / Посредник радар сеть до начала 1980-х. Винкль вышел из строя вместе с остальной частью системы Linesman в качестве ИУКАДГЕ сеть заменила его.

Винкль был разработан в конце 1950-х годов, чтобы противостоять карцинотрон, а глушитель радаров настолько эффективен, что первоначально предполагалось, что он сделает бесполезными все радары дальнего действия. Винкль использовал сеть станций для прослушивания радиопередач карцинотронов и объединил полученную с них информацию, чтобы с такой же эффективностью, как и радар, отслеживать самолет-постановщик помех.

Система была основана на серии Высокоскоростная антенна (HSA) установки и AMES Тип 85 ("Голубой йомен") радары. Оба использовались как приемники; Тип 85 использовался в основном для измерения времени прихода сигнала, в то время как HSA быстро сканировал по горизонтали, чтобы определить пеленг. Информация от HSA и Type 85 была объединена в коррелятор что использовал триангуляция и информация о времени пролета для определения местоположения самолета, несущего помехи.

Как только местоположение было определено, оно было вручную введено на дисплеи контроллера перехвата, как если бы это было обычное возвращение радара, отличавшееся только маленьким кружком вместо одной точки. Операторы могли снизить чувствительность приемника Type 85, пока радар проходил через это место, чтобы помехи не закрывали дисплей под близкими углами. В сочетании с идентификация друга или врага (IFF), это позволило самолет истребитель сигнал оставаться видимым, и перехват может продолжаться в обычном режиме.

История

Карцинотрон

На этом изображении показано влияние четырех самолетов с карцинотронами на типичный радар раннего предупреждения 1950-х годов. Самолет расположен в районе "4 часа "и" 6 часов ", которые наполнены шумом.

В 1950 году инженеры французской компании CSF (теперь часть Thales Group ) представил карцинотрон, а микроволновая печь -производство вакуумная труба его можно было настроить в широком диапазоне частот, изменив одно входное напряжение. Постоянно просматривая частоты известных радары, это заглушит собственные отражения радара и ослепит их. Его чрезвычайно широкий пропускная способность означало, что один карцинотрон может использоваться для отправки заклинивание сигналы против любого радара, с которым он может встретиться, и быстрая настройка означала, что он мог делать это против нескольких радаров одновременно или сканировать все потенциальные частоты, чтобы произвести заградительный удар.^[1]

Карцинотрон был публично раскрыт в ноябре 1953 года. Адмиралтейство Сигналы и Радиолокационная станция купил один и приспособил его к Хэндли Пейдж Гастингс названный Екатерина, проверяя его на соответствие последним AMES Тип 80 радар в конце того года. Как они и опасались, это сделало дисплей радара совершенно нечитаемым, наполненным шумом, который скрывал любые реальные цели. Полезные помехи происходили даже тогда, когда самолет находился под радарный горизонт, и в этом случае другие самолеты должны были быть на расстоянии 20 миль (32 км) от борта, прежде чем они будут видны за пределами сигнала помехи.^[2] Система была настолько мощной, что, казалось, делала бесполезной радар дальнего действия.^[3]

РОТОР

Type 80 был ключевой частью РОТОР система, комплексная радиолокационная и управляющая сеть, охватывающая всю Британские острова. В Екатерина тесты показали, что система станет бессильной еще до того, как она будет полностью установлена. В Royal Aircraft Establishment (RAE) немедленно приступили к разработке собственных карцинотронов для V бомбардировщик сила под именем Кронштейн Индиго, а также изучались решения проблемы создания помех для РЛС RAF.^[4]

Первое соображение заключалось в том, что карцинотрон давал относительно слабый сигнал, порядка 5 кВт. При использовании в режиме заграждения это уменьшалось до 5-10 Вт на МГц полосы пропускания. Из-за уравнение радара, на большом расстоянии это все еще было намного сильнее, чем отражение многомегаваттного сигнала от самого радара.^[4] По мере того, как самолет-постановщик помех приближался к станции, была точка, в которой радар начал подавлять подавитель помех, точка «самоэкранирования» или «прожига». Очень мощный передатчик увеличил бы диапазон, где это произошло. Дальнейшее улучшение может быть достигнуто за счет точной фокусировки луча, чтобы вложить как можно больше мощности в отраженный сигнал.^[5]

В Королевский радар (RRE) начала разработку такой системы с Метрополитен-Виккерс (Метровик) под именем 'Синяя лента '.^[а] Предполагалось, что источник помех может производить до 10 Вт на МГц по всей S-диапазон. За счет использования двенадцати 4,5 МВт клистрон передатчики передают сигнал через огромную антенную систему размером 75 на 50 футов (23 на 15 м), Blue Riband производил 11,4 Вт на МГц отраженного сигнала на расстоянии 200 миль (320 км), тем самым перекрывая предполагаемую угрозу. Чтобы заставить глушитель распространять свой сигнал по широкой полосе, радар произвольно менял частоты с каждым импульсом в полосе пропускания 500 МГц.^[6]

Смена стратегии

В течение этого периода продолжались споры о полезности средств противовоздушной обороны. Введение водородная бомба означало, что один самолет может уничтожить любую цель, а более высокие скорости и высоты бомбардировщик означало, что бомбы можно было сбрасывать издалека. К 1954 году начальник штаба авиации пришел к выводу, что ближняя защита бесполезна.^[7] и начались планы по удалению зенитная артиллерия от защиты. К декабрю планировщики считали, что единственная практическая роль противовоздушной обороны заключается в защите V-образных войск во время их запуска.^[7] В соответствии с этой ролью в течение следующих нескольких лет количество радиолокационных станций и истребителей продолжало сокращаться, поскольку охраняемая территория вокруг Мидлендса сокращалась.^[8]

В Белая книга обороны 1957 года сместил приоритеты с пилотируемых бомбардировщиков на ракеты. Единственным способом защиты от ракетной атаки было сдерживание, поэтому жизненно важно, чтобы V-сила выжила. Это означало, что любая атака, будь то самолет или ракета, потребует немедленного запуска V-силы; противоракетная оборона не могла гарантировать их выживание даже в случае бомбардировочной атаки, и вообще ничего не могла сделать в случае ракет.^[8] К концу 1957 года идея любой защиты сил сдерживания была оставлена; атака бомбардировщиков просто подразумевала, что за ними следовали ракеты. Теперь бомбардировщики будут запускать плацдармы после получения любой реальной угрозы. Потребность в междугороднем покрытии Blue Riband отпала.^[9]

Появилась одна новая роль. Поскольку атака, вероятно, будет исходить от ракет, Советы могут попытаться заблокировать Система раннего предупреждения о баллистических ракетах (BMEWS), управляя самолетами далеко от берега и используя карцинотрон против относительно узкого диапазона BMEWS. Они могут таким же образом замаскировать атаку бомбардировщиков на базы V-force, заглушив радары ROTOR. Такое глушение потребует запуска V-образной силы, пока природа угрозы будет определена, а повторная подделка такого рода может быстро привести к износу самолета и его экипажей. Система обнаружения такой атаки и противодействия ей считалась ценной.^[9]

Эта роль не потребовала бы массивной Blue Riband и привела к концепции «Blue Yeoman», сочетающей электронику Blue Riband с меньшей антенной размером 45 на 21,5 футов (13,7 на 6,6 м), первоначально разработанной как модернизация для Оранжевый йомен радар.^[10]^[b] Связанные электрические отрасли приступил к производству этой системы как AMES Тип 85. Поскольку у них все еще была большая дальность, для покрытия большей части Великобритании требовалось только девять.^[11] Со временем эти планы неоднократно сокращались, в конечном итоге создавая систему, известную как Linesman, с тремя станциями, покрывающими только южные части Англии, защищая Бомбардировочная команда базы и радар BMEWS.^[12]

Корреляционный радар

В 1947 г. Royal Aircraft Establishment (РАЭ) было поручено разработать управляемые ракеты, перенимая ранее разноплановую группу усилий. Несколько инженеров из RRDE были отправлены в RAE на Фарнборо аэропорт для помощи в проектировании систем слежения и наведения. Среди них был Джордж Кларк, который работал над LOPGAP система наведения ракеты, но больше интересовалась усовершенствованной радиолокационной разработкой.^[13]

В 1949 году Кларк изобрел роман своего рода идентификация друга или врага (IFF) система, которая не должна запускаться импульсом, посылаемым с земли. Вместо этого каждый бортовой IFF будет передавать сигналы в случайное время. Это позволило избежать проблемы, наблюдаемой в местах с плотным движением транспорта, где импульс запроса от наземного приемопередатчика IFF генерировал так много транспондер отвечает, что они будут перекрываться по времени и мешать друг другу. В системе Кларка транспондеры, естественно, рассылали ответы, рассредоточенные по времени, что значительно уменьшало вероятность их наложения.^[14]

В традиционном IFF время между отправкой импульса запроса и его приемом позволяло определить дальность до транспондера. В системе Кларка получатель не знал, когда был отправлен сигнал, и больше не мог использовать этот метод. Вместо этого сигнал будет приниматься тремя антеннами, и с помощью устройства, известного как «коррелятор», импульсы от одного вещания IFF могут быть выбраны из множества возможных отражений. Задерживая сигналы до тех пор, пока они не выстроятся вовремя, разница за то время, когда сигнал достиг каждой из антенн, было извлечено. Разница между любыми двумя антеннами приводит к континууму возможных местоположений вдоль гипербола. Выполняя аналогичные измерения между всеми станциями, A-B, B-C и C-A, строятся три такие гиперболы, которые теоретически пересекаются в одной точке, но чаще образуют небольшой треугольник из-за присущих неточностей. Идея в разработку не взялась.^[14]

Позже в том же году Кларк предложил новую систему слежения за ракетами и наведения, основанную на той же базовой технике. В идеале система слежения должна обнаруживать цель как можно быстрее, но, поскольку радары той эпохи вращались механически, их скорость сканирования была ограничена.^[13] Кларк предложил использовать один большой "прожекторный" передатчик и три приемника, размещенных по углам треугольника базовой линии длиной 15 миль (24 км). Сигнал, отражающийся от любого объекта в области, будет преобразован в местоположение таким же образом, как и в системе IFF. Все цели в освещенном пространстве могут быть обнаружены одновременно и непрерывно. Обзор концепции показал, что существует слишком много неизвестных факторов, чтобы начать серьезную разработку, и Кларк был переведен в группу, работающую над радиолокационными контрмерами.^[15]

Winkle

На этом изображении показаны те же четыре самолета-постановщика помех, что и на изображении выше, но теперь коррелированные системой Винкля. Отдельный самолет хорошо виден.

В 1951 году Кларк предложил еще одну систему, основанную на тех же принципах, на этот раз как способ отслеживания самолетов, несущих помехи. RAE рассмотрела концепцию и предложила три возможных способа ее использования; первой была концепция трех станций по предложению Кларка, вторая использовала угловые измерения от двух широко разнесенных антенн для простых триангуляция третий использовал две антенны, чтобы найти одну гиперболу с помощью метода Кларка, и угловое измерение от одной из двух станций, чтобы пересечься с ней.^[14]

Хотя решение с двумя углами может показаться самым простым, оно страдает от проблемы, когда в области находится более одного генератора помех. Против одиночного глушителя приемники и принимают сигнал, и измеряют его угол относительно своей станции. Когда эти углы нанесены на карту, они пересекаются в одном месте. Если в районе есть два самолета-постановщика помех, обе станции произведут два угловых измерения. Когда они будут нанесены, будет четыре пересечения; два из них содержат самолеты, два других - «призраки». Третья увеличивает это до девяти очков и шести призраков и так далее.^[16] Королевские ВВС хотели иметь систему, способную противостоять массовым налетам, поэтому это решение не подходило.^[17]

Корреляторы избегают этой проблемы, потому что они чрезвычайно чувствительны к деталям сигнальных импульсов до такой степени, что импульсы, полученные от двух разных самолетов, не будут производить выходной сигнал. Только при подаче на коррелятор сигналов от одного и того же глушителя будет возвращен результат, тем самым устраняя неоднозначность. Использование систем корреляции в качестве единственной системы измерения будет работать, как первоначально предлагал Кларк, но для этого потребуются две или три дорогих системы корреляторов. Таким образом, концепция использования одного измерения угла и одной корреляции была выбрана как лучший компромисс.^[16]

Норман Бейли из того, что тогда было Учреждение телекоммуникационных исследований^[c] написал статью по теме, в которой продемонстрировал, что концепция осуществима.^[17] В 1954 г. Маркони получил контракт с RAE на производство экспериментальной системы под кодовым названием «Винкль».^[d] Большая часть опытно-конструкторских работ проводилась на заводе Исследовательский центр Маркони в Великий Baddow.^[18]

Они разработали систему, в которой использовалась антенна с относительно широким углом приема, около 70 градусов по горизонтали, которая использовалась при измерении корреляции. Когда корреляция была обнаружена, электронная сканирующая система быстро измеряла угол с точностью примерно до одного градуса.^[16] Чтобы корреляция работала, сигнал от двух широко разнесенных антенн должен был быть объединен в корреляторе. Это было выполнено с использованием микроволновое реле между станциями. Экспериментальная версия была построена между Great Baddow и Королевский радар Южный сайт в Великий Малверн, примерно в 100 милях (160 км) друг от друга.^[18]

Вторая система с прототипами приемников была построена в 1956 г. РАФ Бард Хилл в Норфолк и RAF Bempton в Йоркшир. Первоначальные испытания проводились с глушителем, установленным на башне между двумя станциями, и он был использован для дальнейшей разработки системы коррелятора. Со временем они перешли к испытаниям самолетов. В одном испытании четыре самолета, все с глушителями, были нанесены правильно.^[18]

Когда Blue Riband был отменен в начале 1958 года и была выявлена новая угроза создания помех BMEWS, интерес к этой концепции возобновился. Разработка проекта системы в рамках развертывания новой РЛС, известной как Plan Ahead, которая позже стала Linesman, началась в конце 1958 года, после чего в августе 1959 года был подписан контракт на разработку.^[16]

Развертывание

Основная концепция требовала, чтобы на коррелятор подавался один и тот же сигнал от двух антенн. Это представляло проблему; коррелятору потребовалось короткое время для выполнения своей работы, больше, чем идеальная скорость сканирования во время измерения угла. Это можно было бы решить с помощью отдельных корреляторов для каждого измеренного угла, но это было бы непомерно дорого. Была разработана новая система, в которой использовалось небольшое количество корреляторов и компьютер в качестве системы памяти, которая позволяла обнаруживать потенциальные корреляции в течение периода сканирования. Корреляторы производили бы свои измерения, сохраняли свои результаты в компьютере, а затем были бы доступны для измерения под другим углом.^[16]

Разработка шла гладко, и производство началось в 1962 году, хотя разработка еще продолжалась. Первая высокоскоростная антенна была построена на заводе Маркони в г. Буши-Хилл и подключен к прототипу Blue Yeoman в RRE в Великий Малверн.^[18] Система была продемонстрирована НАТО делегации в мае 1964 года. Первая производственная площадка на RAF Neatishead планировалось начать испытания в октябре 1965 г., а две следующие станции на RAF Staxton Wold и РАФ Боулмер были завершены досрочно в начале 1966 года.^[19]

Испытания первой базовой линии с использованием этих трех станций начались в марте 1966 года. После значительных испытаний и некоторых незначительных исправлений объект в Стакстон-Уолд прошел приемочные испытания в мае / июне 1968 года и был передан ВВС Великобритании в октябре. Boulmer и Дандональд последовал в ноябре, а Neatishead в декабре.^[19]

Замена

Хотя разработка PDS шла довольно гладко, этого не случилось с остальной частью системы Linesman. РЛС Type 85 неоднократно задерживались и не начали работать до 1968 года.^[20]^[e] Центральная станция управления в районе Лондона не была полностью функциональна до ноября 1973 года. К тому времени все планы по расширению Linesman были отменены.^[21]

Центральный сайт, известный как L1, не был усилен. Когда Linesman был разработан в конце 1950-х, предполагалось, что любая война быстро превратится в ядерную, и если водородные бомбы взорвутся, не было смысла пытаться предотвратить разрушение L1. Однако, как СССР начал достигать стратегического паритета с НАТО в конце 1960-х, это мышление изменилось. Теперь идея обмена ядерными ударами в начале войны больше не вызывала доверия. Оказалось, что длительный обычная война предшествует любой ядерной или никогда не станет ядерной.^[22]

В этой обстановке Советы могли бомбить береговые радары или даже L1 обычным оружием, не опасаясь разжигания ядерной войны. Тогда у них был бы беспрепятственный доступ в воздушное пространство Великобритании. Поскольку система Linesman была разработана в первую очередь для раннего предупреждения и защиты от помех во время короткой тотальной ядерной войны, у нее не было возможностей, необходимых для отражения последующих атак. Этот сдвиг в восприятии угрозы означал, что система Linesman была чрезвычайно уязвимой. Хуже того, карцинотрон может быть использован против микроволновых каналов между станциями, что сделает систему бесполезной. Еще до того, как система стала доступной на Фазе 1, было решено отказаться от дальнейших улучшений системы и использовать эти средства для скорейшего проектирования и покупки замены.^[23]

Маркони уже разрабатывал новые радиолокационные системы с использованием уникальной конструкции приемника и ответил на эту потребность, представив Маркони Мартелло серия пассивная матрица с электронным сканированием (PESA) радары. По ряду причин они были гораздо менее восприимчивы к помехам, чем радары, которые должны сканировать механически, и для большинства применений это делало карцинотрон гораздо менее эффективным. Мартелло поступил на вооружение RAF как AMES Type 90 и Type 91 как часть общенациональной системы, известной как Улучшенный UKADGE, заменив всю систему Linesman к 1984 году.^[24]

Описание

Высокоскоростная антенна (HSA) была разработана с частичной вертикальной фокусировкой, позволяющей сканировать под большими углами возвышения. Во время нормального приема серия рупоров позволяла принимать сигналы из любой точки на передней части антенны по диаграмме направленности шириной около 70 градусов.^[18]

Это отсутствие фокусировки было преднамеренным, так как это означало, что две антенны на базовой линии не должны были указывать на одну и ту же цель одновременно, что было бы возможно только в том случае, если бы приблизительное местоположение было уже известно. Вместо этого антенны просто должны были быть направлены в одну и ту же общую точку на картушка, и если цель находилась где-то перед ними, их сигналы совпадали в корреляторе.^[18]

Поскольку антенна имела широкую зону приема и собственную систему сканирования, ей необязательно было вращаться. В некоторых режимах он мог быть установлен на один из четырех фиксированных углов, расположенных так, чтобы покрывать любую сторону базовой линии между HSA и связанным с ним типом 85. С каждой стороны было по две настройки: «ближний взгляд» и «дальний взгляд». В качестве альтернативы, HSA может вращаться синхронно с антенной Type 85, обычно выполняя полное сканирование на 360 градусов со скоростью 4 об / мин, или, альтернативно, сканирование сектора с той же угловой скоростью 24 градуса в секунду. Это означало, что и радар, и PDS имели одинаковую «скорость передачи данных».^[18]

Во время нормальной работы связанный с ним Type 85 непрерывно сканировал. Когда Type 85 просканировал глушитель, сигнал глушителя на короткое время достигнет коррелятора. Пока HSA был направлен в одном и том же общем направлении, он будет посылать тот же сигнал на коррелятор, и коррелятор будет выдавать «совпадение». Когда обнаруживается совпадение, HSA затем использует свое органный сканер для быстрого сканирования по горизонтали. Узкий луч Type 85 осветил любую одиночную цель всего за¹⁄₅₀ секунды, и HSA просканировал все 70-градусное пространство перед ним в течение этого периода. Отсюда и произошло название «высокая скорость».^[18]

Во время сканирования сигнал глушителя все еще будет виден для Type 85, а также появится в двух или трех рупорах на HSA. Эти сигналы подавались в банк корреляторов. Корреляция занимает некоторое время, поэтому потребовалось несколько корреляторов для параллельного выполнения сравнений для нескольких рупоров одновременно. Это было целью сохранения результатов в компьютере; вместо коррелятора для каждого рупора система использовала меньшее число, расположенное в виде цикла, и как только одна корреляция была завершена, его измерение сохранялось в компьютере, а затем оно использовалось для выполнения корреляции на следующем рупоре подачи. .^[18]

Когда сканирование было завершено, эти данные были отправлены на уникальный дисплей «тета-фи». Дисплей был нарисован путем сканирования по вертикали, а не по горизонтали, как в обычных аналоговое телевидение.^[f] Каждое вертикальное сканирование отображало значение коррелятора, измеренное через один из рупоров подачи, а затем оно слегка сдвигалось вправо, чтобы повторить это для следующего значения рупора подачи. В результате получился дисплей X-Y, где координата X была углом, а координата Y - диапазоном.^[25]

Поскольку сигнал, вероятно, будет виден в нескольких рупорах, так как их схемы приема слегка перекрываются по горизонтальной оси, цель не выглядела как одна точка, а как «созвездие» близко расположенных точек. Оператор мог контролировать прирост чтобы более слабые точки исчезли, а затем оцените местоположение самолета в оставшейся части. Затем они использовали бы обычную голосовую телефонную связь с оператором на станции L1, который вручную вводил бы местоположение на основных дисплеях. Чтобы облегчить преобразование из X-Y в местоположение на карте, на дисплее были добавлены дополнительные вертикальные линии для разделения дисплея на «секторы», которые затем можно было найти на карте.^[25]

Из-за "штабелированных" вертикальных лучей Типа 85 определение высоты по-прежнему было возможно путем изучения того, какие лучи получали сигнал глушения, а какие находились вне его.^[26]

Примечания

^ Неясно, был ли это официальный код радуги или просто ссылка на одноименный приз. Существующие источники не являются конкретными, но «лента» обычно не является частью этих кодов.
^ Название «Синий йомен», похоже, представляет собой комбинацию синей ленты и оранжевого йомена, а не случайно, как это было типично для Коды радуги.^[10]
^ TRE стал Королевский радар в 1954 г.
^ Почему этому проекту не был присвоен код радуги, в доступных источниках не упоминается.
^ Вот почему сеть PDS до этого времени не была объявлена работоспособной.
^ Легко устанавливается, просто вращая обычный телевизионный экран в его шасси.