Радиоэлектронное противодействие

Размещено на http://www.allbest.ru/

РАДИОЭЛЕКТРОННОЕ ПРОТИВОДЕЙСТВИЕ



Извлечение и передача информации, осуществляемые соответственно РЛС и радиолиниями, могут быть специально нарушены применением систем радиоэлектронного противодействия (РПД), создающих помехи радиоприемных сигналов, которые несут полезную информацию. В отличие от средств поражения, которые могут уничтожить радиотехнические системы (РС) и в особенности радиотехнические комплексы управления оружием, системы РПД могут временно нарушить действие (подавить) РЛС и РТКУ (радиотехнический комплекс управления) и тем самым сорвать выполнение возложенных на них задач. Это привело к широкому использованию системы РПД вероятного противника наравне с РЛС и РТКУ. Таким образом, эффективное действие РЛС и РТКУ и тем более больших РС, с одной стороны, должно обеспечиваться в условиях РПД, с другой стороны, должно подкрепляться использованием средств РПД для подавления радиоэлектронной техники противной стороны. Налицо конфликтная ситуация, диалектическая борьба мер и контрмер: разработка эффективных радиотехнических методов и средств подавления информационных систем, входящих в комплексы управления и большие системы, и разработка эффективных методов преодоления мешающего действия систем РПД, методов защиты от помех.

Как известно, намеренные помехи могут быть активными и пассивными. Первые создаются передатчиками помех и излучаются в ту область пространства, где сосредоточены подавляемые РЛС и радиолинии; вторые создаются с помощью мешающих отражателей для подавления активных РЛС. Намеренные (искусственные) помехи обоих типов по характеру воздействия на подавляемые системы могут быть подразделены на маскирующие, имитирующие и подавляющие сигналы.

Маскирующие помехи создают мешающий фон во время действия полезного сигнала, на котором различить (обнаружить) сигнал, а тем более измерить его информационные параметры, оказывается невозможным. Иными словами, может уменьшаться практически до нуля вероятность правильного обнаружения. Имитирующие помехи создают мешающие сигналы, подобные полезным, но имеющие ложные значения информационных параметров, так что вероятность ошибки (ложного обнаружения или оценки параметра) может оказаться весьма близкой к единице.

Подавление сигнала сильной помехой имеет место при наличии нелинейной амплитудной характеристики приемного тракта РС, что бывает всегда при достаточно больших напряжениях на входе. Частичное или полное подавление сигнала сильной помехой имеет место как минимум, во-первых, при детектировании огибающей и, во-вторых, из-за ограничения по максимуму в усилительных каскадах. Подавление сигнала может происходить и в нерадиотехнических нелинейных звеньях РТКУ, например в рулевом тракте ЛА.

В то время как естественные активные помехи носят характер белого шума (шумы приемников, космические и им подобные), намеренные активные помехи могут быть как шумовыми, так и иметь специальную детермированную форму, рассчитанную для определенного мешающего воздействия на конкретный класс систем. Намеренные пассивные маскирующие помехи по своим свойствам меньше отличаются от естественных мешающих отражений фона, например поверхности суши, моря или гидрометеообразований. Главные отличия намеренных пассивных помех состоят в меньшей ширине диапазона эффективно отражаемых частот, чем у естественных образований и в отсутствии той особенности поляризации электромагнитной волны, которая имеет место при отражении от гидрометеоров.

Намеренные помехи, рассчитанные на подавление сигналов в нелинейных звеньях аппаратуры, часто носят характер узкополосных непрерывных колебаний, так как это позволяет сосредоточить энергию помехи и создать необходимое превышение напряжения помехи над напряжением сигнала на нелинейности, и частично облегчает применение специальных мер защиты от таких помех.

Взаимные помехи отличаются от активных намеренных помех в основном тем, что их форма, диапазон частот, характеристики направленности излучаемых систем и график работы могут быть известны заранее, а это, в свою очередь, позволяет принять необходимые меры по защите от их воздействия. Меры защиты от активных помех типа белого шума не отличаются от мер, принимаемых для выделения сигнала на фоне естественного белого шума, т.е. заключаются в использовании оптимальных фильтров и в повышении энергии сигнала для создания максимального отношения сигнал/шум на входе порогового устройства, а также в выборе оптимального значения порога.

Меры защиты от пассивных помех, созданных мешающими отражениями от массы хаотических отражателей и имеющих на входе приемника характер нормально распределенного шума с неравномерным спектром, заключаются в использовании квазиоптимальной фильтрации небелого шума, которая практически сводится к технике селекции движущихся целей (СДЦ). Специфические виды помех как активных, так и пассивных рассматриваются ниже. Характерной особенностью систем радиопротиводействия, использующих специфические виды помех, а также особенностью устройств защиты от помех РЛС и радиолиний РТКУ является необходимость получения информации о параметрах сигналов для одной стороны и информации о параметрах помех для другой, чтобы после изучения указанных параметров применить эффективные помехи или эффективные меры защиты от них. Это обстоятельство вызвало к жизни в составе систем РПД системы радиотехнической разведки (РТР), задачей которых является изучение параметров сигналов с целью подавления информационных систем.

В составе РЛС и радиолиний РТКУ появились анализаторы помех, позволяющие на основе знания характера помехи изменить структуру системы (самонастраивающиеся системы) или параметры сигнала и тем самым сделать действующую в данный момент помеху неэффективной. Применение мер, обеспечивающих скрытность работы информационных систем, в частности сигналов сложной структуры и быстрой и частой смены параметров сигналов, может значительно снизить эффективность систем РТР и РПД или, по крайней мере, привести к значительному их усложнению, увеличению стоимости, габаритов и веса и тем самым сделать невозможным в ряде случаев их применение, например на ЛА. Если отношение сигнал/шум на входе приемного устройства непрерывно уменьшается, то по мере роста мощности помехи будет непрерывно расти вероятность ошибок обнаружения (или различения сигналов и дисперсия ошибок оценки параметров), пока оно (или оценка) не станет практически невозможными. Мощность источников помех может быть достаточно велика, чтобы считать, что информационная система полностью подавлена помехой, если помеха проникает на выход приемного устройства, и, наоборот, защита от помехи эффективна, если применение мер защиты полностью исключает проникновение помехи на выход приемника кроме случаев, когда источником информации может стать источник помех (пеленгование помехи и т.п.). Для обзорных РЛС подавление может быть частичным в том случае, если только часть обозреваемого пространства замаскирована помехой.

Такая ситуация соответствует не только визуальному наблюдению, но и автоматизированной обработке сигналов, когда обработка становится невозможной при обзоре той части пространства, которая соответствует засвеченной части экрана, а цель вне этой области наблюдается нормально. По практическому использованию помехи РЛС можно подразделить на две категории: помеха самоприкрытия (когда атакующая или атакуемая цель сама несет источник помех) и помеха, прикрывающая другие цели (когда источник установлен на отдельном помехоносителе).

Таким образом, преимущества в конфликтной ситуации, создаваемой борьбой средств создания помех и защиты от них, достигаются той стороной, которая располагает большим арсеналом средств и более правильной стратегией их использования при условии достаточной энергии сигналов или помех.

1. Применение противорадиолокационных покрытий

разведка радиотехнический покрытие противорадиолокационный

К пассивным средствам радиопротиводействия, хотя и не создающим помех, но затрудняющим обнаружение целей радиолокаторами, следует отнести применение противорадиолокационных покрытий, уменьшающих эффективную отражающую поверхность. Противолокационные покрытия возможны двух видов: поглощающие и интерференционные (рис. 1).

Рис. 1

Поглощающие покрытия выполняются из малоотражающего магнитодиэлектрика с большими потерями на СВЧ. Отражение от материала отсутствует при равенстве волнового сопротивления материала на поверхности раздела волновому сопротивлению для распространения в вакууме или, что практически то же самое, в атмосфере, т.е.

(r/r)0,5 = (0/0)0,5 = 120 (Ом)

Коэффициент поглощения должен быстро возрастать с проникновением в глубь материала. Поскольку создание неоднородного материала с изменяющимся поглощением затруднительно, его поверхность выполняют не плоской, а шиповидной, причем каждый шип представляет собой пирамиду, вершина которой представлена так, что по мере продвижения падающей волны в глубь материала все большая часть сечения оказывается заполненной поглощающим материалом. Кроме того, отраженная одним шипом волна падает на соседний, увеличивая поглощение за счет многократных переотражений. Интерференционные покрытия в отличие от поглощающих имеют плоскую поверхность, но одно- или многослойную структуру с отражающими поверхностями на границе между слоями. Причем электрическая длина слоя должна равняться четверти длины волны в материале 0,250/(rr)0,5 так, чтобы падающая и отраженная волны, интерферируя на поверхности покрытия, компенсировали друг друга, т.е. были в противофазе. Многослойными покрытия делаются для обеспечения большой широкополосности.

Ту же задачу уменьшения эффективной отражающей поверхности решают выбором соответствующей формы объекта. Например, заостренная коническая форма передней части ЛА уменьшает рассеяние падающей волны в обратном направлении, увеличивая рассеяние в стороны, следовательно, уменьшая радиолокационную видимость цели. Аналогичного эффекта достигают применением наклонных плоскостей в архитектуре танков, кораблей и подобных объектов. Выбор конкретных форм обычно производят путем экспериментального исследования моделей, т.е. снятия их диаграмм рассеяния, соблюдая при этом принцип подобия размеров и длины волны.

Активные помехи

Активные помехи могут быть следующих видов:

немодулированные (или модулированные низкой частотой) синусоидальные колебания частоты несущей подавляемой информационной системы (РЛС, КРУ);

непрерывные шумовые;

импульсные.

Узкополосная помеха типа немодулированной несущей подавляет сигнал в нелинейном элементе приемного тракта или системы управления. Однако для своего применения она требует достаточно точной настройки на частоту станции. Борьба с узкополосной помехой основывается на применении средств, расширяющих динамический диапазон приемника так, чтобы на фоне помехи наблюдался сигнал. Для этого используют УПЧ с логарифмической амплитудной характеристикой или с быстродействующей АРУ в каждом усилительном каскаде.

Непрерывные шумовые помехи являются наиболее универсальными среди помеховых сигналов. Непосредственным результатом их действия является маскировка полезных сигналов, хотя при достаточно большой мощности может иметь место и подавление сигнала в нелинейном звене. Последнее обстоятельство требует в качестве одной из мер защиты от них предусматривать достаточно большой динамический диапазон приемного устройства. Воздействие активных шумовых помех на приемное устройство РЛС приводит к уменьшению отношения сигнал/шум на входе порогового устройства, в результате чего дальность обнаружения целей сокращается до величины, определяемой формулой дальности в присутствии помех.

Следует отметить, что непрерывные шумовые помехи могут быть заградительными или прицельными. Заградительные помехи имеют широкий по сравнению с полосой приемника спектр Fп >> Fпр и излучаются антенной с шириной ДН. Прицельные помехи по частоте имеют ширину спектра, близкую к ширине спектра полезного сигнала или несколько большую, так что помеха должна быть настроена на частоту подавляемой РЛС. Прицельная помеха по направлению излучается сравнительно остронаправленной антенной, которая должна быть наведена на подавляемое приемное устройство.

Мощность заградительной помехи в полосе приемника определяется выражением

Рп пр = (РпFпр)/FпGпер

т.е. она тем меньше, чем шире спектр.

Шумовые помехи создаются двумя способами:

усилением дробового либо теплового шума в заданном диапазоне частот (прямошумовая помеха, которая характеризуется постоянной интенсивностью в широком спектре частот и нормальным распределением напряжений «белый» шум);

шумовой модуляцией несущего колебания по амплитуде, фазе или частоте либо одновременно по амплитуде и частоте.

Прямошумовая помеха может создаваться на помощью широкополосных усилительных приборов, например мощных ЛБВ. Но такие приборы обладают низким КПД, ввиду чего прямошумовая помеха применяется редко. Помеха с шумовой модуляцией создается передатчиками помех с ламповыми СВЧ-генераторами, обеспечивающими КПД около 50%.

На рис. 2,а показана функциональная схема станции прицельных шумовых помех и спектр амплитудно-модулированной шумовой помехи. Здесь РА и РП - разведывательные антенна и приемник; СЗЧ - схема запоминания частоты на время воздействия на информационную систему; БПП - блок подстройки передатчика; Г генератор, построенный на основе магнетрона, ЛОВ, ЛБВ или триода; ШМ - шумовой модулятор.

а б

Рис. 2

Источником шумового напряжения в ШМ может являться тиратрон в магнитном поле, дающий интенсивные шумы в полосе порядка 10 МГц.

Распределение напряжений помехи с амплитудной шумовой модуляцией отличается от нормального распределения (становится усеченно-нормальным), так как для получения большей эффективной глубины модуляции шумы ограничиваются по максимуму на уровне Vогр. Эффективный коэффициент модуляции шумом равен mэф = u/Uогр, где u среднеквадратичное значение напряжения шума.

Из рис. 2,б для спектра амплитудно-модулированной шумовой помехи видно, что при недостаточной глубине модуляции потери мощности помехи из-за наличия несущей могут быть существенны. Так как полоса шумов значительно шире полосы приемного устройства, на выходе приемника шумы нормализуются и по маскирующим свойствам не отличаются от прямошумовой помехи. При подаче модулирующего шумового напряжения на магнетрон или ЛОВ, кроме амплитудной получается также частотная модуляция шумом. При небольшом эффективном индексе частотной модуляции mчм = /п ( эффективное значение девиации частоты, п верхняя частота спектра шумов) распределение помехи на выходе устройства близко к нормальному. Одной из эффективных мер борьбы с прицельной шумовой помехой считают перестройку несущей частоты РЛС. При обнаружении помехи на входе устройства перестройке подлежат передатчик станции, гетеродин и в ряде случаев преселектор приемника. При использовании перестройки частоты возникает состязательная ситуация, т.к. перестройка станции влечет за собой перестройку передатчика помех и успеха добивается та сторона, скорость перестройки которой (РЛС или системы РПД) выше. Активная шумовая помеха может быть использована для подавления обзорных РЛС, РЛС слежения за целью, а также для подавления командных радиолиний РТКУ с любым видом модуляции сигналов.

Противодействие РЛС слежения за целью с помощью шумовой помехи приводит в первую очередь к подавлению более широкополосного канала дальности. Нормальный шум, пройдя усилитель (УПЧ) с постоянной времени = 1/Fупч, становится коррелированным с интервалом корреляции к = . В этом случае реализации шума на выходе приемного устройства представляют собой случайную последовательность импульсов, хаотически заполняющих весь интервал дальностей, благодаря чему появляется блуждание строба дальности и контур автоматического сопровождения цели по дальности (АСД) размыкается.

Таким образом, с ростом мощности шумов ошибка в дальности превышает ширину дискриминационной характеристики. Размыкание системы АСД в головках самонаведения и радиовизирах теленаведения ведет к прекращению селекции цели по дальности и вследствие этого к срыву слежения за ней по угловым координатам. В системах командного телеуправления и управления огнем артиллерии срыв слежения по дальности делает невозможным вычисление упрежденной точки цели. Срыв слежения по дальности оказывается неэффективным в тех случаях, когда помеха является помехой самоприкрытия, а полезной информацией угловые координаты цели, так как при этом система автоматического сопровождения по направлению продолжает сопровождать цель, являющуюся одновременно и помехоносителем, методом пассивной радиолокации. Для противодействия автоматическому сопровождению помехоносителя по направлению методом последовательного сравнения (конического сканирования) выгодно применять низкочастотную модуляцию помехи самоприкрытия частотой сканирования или близкой к ней так, чтобы разность частот сканирования и модуляции помехи лежала в полосе пропускания системы АСН (помеха, прицельная по частоте сканирования). Амплитуда напряжения на входе РЛС будет иметь вид

В результате сканирования приемной антенны получим

где mц и ц коэффициент модуляции помехи частотой сканирования и фаза модулирующей кривой, определяемые направлением на помехоноситель. Выбирая члены выражения, определяющие сигналы ошибки на выходе фазовых детекторов горизонтального и вертикального наведения, получим:

Первое слагаемое носит колебательный характер с амплитудой, определяемой мощностью помехи, так что при выходе этой величины за пределы пеленгационной характеристики произойдет срыв слежения. Однако создание предельной угловой помехи требует разведки частоты сканирования, которую легко сделать скрытной, если в РЛС сканируется только диаграмма приемной антенны (пассивное сканирование). Имея в виду пассивное сканирование, целесообразно в системе РПД предусмотреть создание помехи, заградительной по частоте сканирования, путем низкочастотной модуляции или периодической перестройки частоты синусоидальной модуляции шумовой поднесущей помехи («скользящая помеха»). Если изменение частоты производить по линейному закону п= = + пt так, чтобы при пt = асн = 2Fасн, где t время прохождения полосы АСН Fасн, выполнялось условие t >1/Fасн, то произойдет срыв слежения из-за достижения колебательной составляющей сигнала ошибки границ пеленгационной характеристики.

Не подвержены угловым помехам, излучаемым из одной точки, пеленгаторы с параллельным сравнением - моноимпульсные. Эффективными помехами импульсным РЛС и радиолиниям с импульсными поднесущими (ВИМ, ЧИМ, НИМ) считают активные импульсные помехи:

синхронные (ответные) импульсные помехи, многократные (маскирующие) и однократные (имитационные);

ответные импульсные помехи с амплитудной модуляцией (угловые помехи РЛС с коническим сканированием);

импульсные помехи, уводящие по дальности;

импульсные помехи радиолиниям с кодоимпульсной модуляцией, прицельные по коду;

несинхронные, главным образом, хаотические импульсные помехи.

Многократные ответные и имитационные помехи генерируются станциями помех, функциональная схема которых показана на рис. 3.

Рис. 3

Принятый разведывательной антенной (РА) сигнал поступает на схему заполнения частоты (СЗЧ) и разведывательный приемник (РП). СЗЧ формирует в течение заданного времени непрерывные несущие колебания, а схема задержки (СЗ) задерживает принятый импульс, которым запускает модулятор (М), вырабатывающий серию импульсов при генерации многократных помех или одиночный импульс при генерации имитационной помехи. Импульс модулятора используется для модуляции, заполненной несущей в усилителе (У), и после оконечного усилителя (ОУ) излучается антенной (РА).

Осуществляя управление модулятором (УМ), можно создать амплитудную или временную модуляцию импульсов для создания помех станциям слежения (на этом же рисунке показаны эпюры напряжений в соответствующих точках схемы). В результате воздействия многократных и однократных импульсных помех (как через главный, так и через боковые лепестки антенны РЛС) образуется большее число отметок ложных целей, отселектировать которые можно лишь используя вторичные признаки: характер флюктуаций отраженных от цели сигналов, характер движения настоящих и ложных целей и т.п. Эффективной мерой борьбы с частью ответных импульсов многократной помехи, задержанных настолько, что они попадают в следующий период повторения станции, является перестройка несущей частоты РЛС от периода к периоду, так что первый импульс в серии всегда оказывается полезным, а мешающие следуют за ним.

Для создания угловой помехи РЛС с коническим сканированием применяется амплитудная модуляция ответных импульсов с частотой, близкой к частоте сканирования, так же, как при использовании для этой же цели шумовой помехи. Используя ту же функциональную схему, можно генерировать помеху, уводящую по дальности, которая является помехой самоприкрытия. Она рассчитана на срыв автосопровождения по дальности, для чего ответный импульс станции помех вначале совмещается по времени с импульсом, отраженным от цели, а затем сдвигается относительно последнего на время з(t), причем зависимость з(t) имитирует движение цели. Так как помеховый импульс существенно превышает по амплитуде отраженный от цели, а автодальномер отслеживает его положение по дальности, то опорные полустробы сдвигаются вместе с ним так, что импульс сигнала оказывается за пределами дискриминаторной характеристики и, когда помеху выключают, цель оказывается потерянной.

Основным видом синхронной импульсной помехи командным радиолиниям управления считают помеху, прицеленную по коду. При передаче команд путем цифрового кодирования значений (КИМ) или путем время-импульсной модуляции кодовых групп (ВИМ) принятая разведывательным приемником и переизлученная в соответствии со схемой (рис. 3) импульсная помеха имитирует кодовые группы, но с искаженной структурой. Применение прицельной по коду помехи ограничивается трудностью определения структуры сложных кодов, которая возрастает по мере увеличения значности применяемых кодов.

Основной вид несинхронной импульсной помехи - хаотическая импульсная (ХИП), примерная схема формирования которой показана на рис. 4,а, где ШГ - шумовой генератор, УО - усилитель-ограничитель, У - пороговое устройство, СФИ - схема формирования импульсов, запускаемая в случайные моменты времени выбросами шума, прошедшими через пороговое устройство, Г - высокочастотный генератор.

Генератор Г модулируется хаотическими импульсами и подстраивается схемой АПЧ под частоту сигнала, принятого разведывательным приемником (РП).

а б

Рис. 4

Моменты появления хаотических импульсов распределены по закону Пуассона. ХИП является помехой, прицельной по частоте и заградительной по коду. По сравнению с шумовой помехой ХИП позволяет получить большую среднюю мощность. Применение ХИП оправдано в тех случаях, когда извлечение или передача информации производится с помощью сложных кодированных сигналов, т.к. в отсутствие сигналов хаотическая импульсная помеха достаточной плотности (плотность - среднее число импульсов в 1 с) в состоянии образовать ложные кодовые сигналы, а в присутствии сигнала - подавить их. Для борьбы с ХИП целесообразно применять оптимальные методы кодирования сложных сигналов как для радиолокации, так и для командных радиолиний. Для защиты от несинхронных импульсных помех небольшой плотности используется селекция по частоте повторения, которая может осуществляться с помощью схемы рис. 4,б, состоящей из устройства задержки (УЗ) на период следования Тп и схемы совпадения.

В тех случаях, когда помеховые импульсы отличаются по длительности от рабочих, целесообразно использовать селекцию по длительности, например, включив в цепь видеоусилителя дифференцирующую линию (линию задержки на длительность рабочего импульса, рассогласованную на выходном конце).

Для РЛС с непрерывными или квазинепрерывными сигналами, например для полуактивных головок самонаведения, создают активную уводящую помеху по скорости, для чего принятый системой радиоразведки сигнал подсвета переизлучается с переменным смещением несущей частоты на величину порядка доплеровского смещения, так что производится увод частоты гетеродина автоселектора, а затем срыв слежения. Для смещения частоты при перизлучении может использоваться, например, фазовая модуляция в ЛБВ соответствующим изменением напряжения на замедляющей системе.

Одной из эффективных мер борьбы с проникновением любых видов помех на вход приемного устройства информационной системы (РЛС или КРУ) является пространственная селекция помех, действующих с иных направлений, чем сигнал, обеспечиваемая большим КНД главного лепестка и низким уровнем боковых лепестков ДН антенного устройства. Уровень первых боковых лепестков зеркальных антенн обычно составляет 20 4 дБ относительно главного. Экспериментальные исследования показывают, что около половины полной окружности составляют направления приема, на которых усиление антенны меньше усиления изотропного излучателя, т.е. G(a) < 1. Однако соотношение мощности активной помехи и мощности сигнала может оказаться таким, что даже при проникновении помехи на вход приемника только по боковым лепесткам ДН помеха маскирует сигнал.

Для улучшения пространственной селекции сигнала на фоне помех, происходящих с отдельных направлений, могут быть использованы описанные в литературе методы компенсации помех. Для этого кроме основных антенны и приемного канала используются одна дополнительная антенна и один приемный канал (или несколько).

В многоэлементной антенне типа фазированной решетки в качестве антенны компенсации могут быть использованы отдельные излучающие элементы. Простейшая схема компенсации помехи, приходящей с некоторого направления, показана на рис. 5.

Рис. 5

Приходящие по основному и компенсационному каналам напряжения с комплексными амплитудами образуют в сумматоре выходное напряжение, равное .

Коэффициент передачи компенсационного канала определяется с помощью корреляции между суммарным и компенсационным напряжениями , так что .

При этом получаем

,

При наличии полной корреляции между (т.е. при ) и при обращается в нуль, т.е. помеха на выход сумматора не проходит. Если , где соответственно напряжение сигнала и помехи, то напряжение компенсационного канала, куда сигнал не поступает, коррелировано только с помеховой составляющей, которая будет скомпенсирована и не пройдет через сумматор, а сигнал пройдет, так как .

Применение описанной схемы компенсации приводит к появлению провала до нуля в ДН антенны в направлении на источник помехи. В случае создания помех с ряда направлений для их компенсации требуется столько дополнительных каналов, сколько источников помех. Характер модуляции помех (шумовой, импульсный и т.п.) на работе схемы компенсации не сказывается.

Пассивные помехи

Маскирующие пассивные помехи создаются облаками дипольных отражателей, разбрасываемых поставщиком помех. Дипольные отражатели выполняются, как правило, из металлизированного стекловолокна длиной порядка половины длины волны и диаметром несколько микрометров, с толщиной металлизации порядка единиц микрометров, что превышает толщину поверхностного слоя (скин-слоя) на СВЧ. Диполи комплектуются в плотно упакованные пачки, причем число их в пачке в зависимости от диапазона волн изменяется от десятков тысяч (на более длинных волнах) до миллионов. Диполи выбрасываются с помощью автоматов и рассеиваются в атмосфере с равновероятной ориентацией во всех направлениях, для чего при изготовлении диполей стремятся к случайному смещению центра тяжести от его середины. При рассеивании пачки часть диполей сминается, часть ломается, поэтому средняя ЭПР пачки определяется формулой , где усредненная по всем ориентациям ЭПР одного полуволнового диполя; N - число диполей в пачке; коэффициент использования < 1.

Рис. 6

Характер маскирующего действия облака пассивных помех иллюстрируется рис. 6, где ПП - поставщик помехи; ПС - прикрываемые самолеты; 0,5 - ширина ДН по уровню половинной мощности; с/2 - протяженность разрешаемого объема по дальности; lпэ = 2D эффективная ширина облака помех; дисперсия диполей по координате х. Эффективная ширина маскируемой области (L)э удовлетворяет неравенству , где R0,5 и R линейная разрешающая способность РЛС в боковом и радиальном направлениях, т.е. увеличение разрешающей способности уменьшает информационный ущерб, наносимый применением пассивных помех.

Информационный ущерб можно определить для обзорных РЛС относительной частью зоны действия, прикрытой помехой. Борьба с маскирующими пассивными помехами осуществляется с помощью селекции по скорости (СДЦ). Пассивные имитирующие помехи, или ложные цели, представляют собой различного вида отражатели, обладающие большой ЭПР при сравнительно малых габаритах (уголковые отражатели, линзы Люнсберга и др.), которые устанавливаются на управляемых, буксируемых или сбрасываемых летательных аппаратах-ловушках. Ловушки могут быть снабжены ракетными двигателями для обеспечения достаточно длительного полета и более точной имитации не только ЭПР цели, но и параметров ее движения: скорости и ускорения. Имитация параметров движения оказывается необходимой, т.к. современные средства обработки информации довольно быстро отличают ложную цель от истинной сопоставлением параметров движения. Например, при сбрасывании надувных ложных целей в виде баллистических головок селекция, как указывают американские источники, происходит весьма быстро из-за разного закона торможения при входе в атмосферу головок и ложных целей.

Основной задачей ловушек (ложных целей) является замыкание на себя контура управления УРС или артиллерийскими орудиями.

Для создания необходимого превышения сигнала имитируемой цели над сигналом истинной цели на входе РЛС зачастую пассивных отражателей оказывается недостаточно и на ловушке устанавливается активный ретранслятор-ответчик типа миниатюрной станции ответных помех, описанной ранее. Борьба с помехами, создаваемыми радиолокационными ловушками, основывается на распознавании образов по совокупности параметров, их характеризующих (вектору признаков). Выше было указано три признака, по которым можно распознавать ловушки: ЭПР, скорости и ускорение, но их может быть и больше, например дополнительным признаком может служить характер флюктуаций сигнала, особенно при распознавании активных ловушек.

2. Радиотехническая разведка

Система радиотехнической разведки (РТР) может иметь самостоятельное значение для предварительного выявления системы радиотехнического обеспечения противника и определения параметров радиоэлектронных средств, но может быть частью системы РПД, в интересах которой определяются параметры конкретных, подлежащих подавлению, информационных радиосистем. В первую очередь, для наведения прицельной помехи требуется определение несущей частоты и направления прихода волны. Для применения конкретных типов помех (угловых, уводящих и т.п.) требуется определение таких параметров, как частота сканирования, длительность импульса, частота повторения, а для подавления систем со сложным сигналом необходимо разведывать структуру кода. Для решения указанных задач функциональная схема системы РТР может иметь вид, показанный на рис. 7, где Ан анализатор параметров принимаемых сигналов, П - пеленгатор, УЗО - устройство запоминания и обработки информации.

Приведенная схема достаточно условна, т.к. для разведки радиообстановки в районе, где сосредоточены станции различных диапазонов длин волн с индивидуальными параметрами сигналов, которые будут поступать на вход разведывательной антенны с разных направлений, могут потребоваться специальные антенны и средства обработки сигналов.



Рис. 7

Поэтому, в общем случае, антенна системы РТР должна быть не только широкополосной, но также и многодиапазонной (охватывая диапазон волн от мм до 1,5 м и длиннее), она должна обеспечивать достаточно точное пеленгование источников излучения в широком телесном угле. Практически одним из самых трудных вопросов конструирования и размещения приемной антенны РТР совместно с передающей антенной РПД на объекте является обеспечение достаточной развязки между ними. Зарубежным специалистам удалось получить на самолетах развязку 70 9 дБ, а стремятся ее увеличить хотя бы до 90 100 дБ, но это требует экспериментального подбора размещения антенн, а иногда и изменения архитектуры объекта установки.

Приемник РТР должен обеспечивать так же, как антенна, прием сигналов в ряде диапазонов частот, обладать высокой пропускной способностью благодаря быстрой перестройке частоты либо многоканальному построению и достаточно высокой чувствительностью. Большей частью удовлетворить поставленным требованиям с помощью одного частотного канала не удается и антенно-приемное устройство системы РТР выполняется многоканальным по частоте.

Задачей анализатора является измерение частоты приходящих сигналов и таких параметров, как: длительность импульсов, частота повторения и сканирования и структура кодов.

Пеленгатор должен работать в моноимпульсном режиме, так как заранее неизвестна ни длительность полного сигнала, ни его модуляция из-за движения антенны РЛС, и должен производить определение угловых координат с точностью, определяемой шириной диаграммы передающей антенны системы РПД.

Устройство запоминания обеспечивает автоматическое запоминание частоты и пеленга источника излучения, а также других измеряемых параметров и производит в результате обработки информации распознавание образа (типа) РЛС или КРУ. Выполнение двух основных задач, стоящих перед системами РТР: определение частоты и направления излучения, осуществляется различными техническими методами.

Измерение частоты может производиться поисковыми и беспоисковыми способами. Поисковый способ, выполняемый с помощью панорамного приемника (рис. 8), требует значительного времени, но обеспечивает высокую точность и разрешающую способность.

Панорамный приемник в простейшем случае представляет собой супергетеродин, частота гетеродина (Г) которого перестраивается в заданном диапазоне благодаря управлению от генератора горизонтальной развертки (ГР) индикатора, так что появление сигнала неизвестной частоты на входе приемника вызывает образование импульса на выходе ВУ, задержанного относительно начала развертки, проградуированной по частоте. Визуальная индикация частоты необязательна, т.к. ввод частоты в анализатор в цифровом коде возможен путем преобразования задержки в код, как это выполняется при цифровой обработке сигналов. Скорость поиска в панорамном приемнике ограничивается ухудшением разрешающей способности по частоте и потерей чувствительности. Разрешающая способность максимальна, когда полоса УПЧ Fпр согласована со скоростью перестройки = df/dt и равна Fпр ()0,



Рис. 8

Потеря чувствительности относительно неперестраиваемого приемника характеризуется коэффициентом, равным

a = (1 + 0,195Fр/F2пр)0,25,

где Fр диапазон разведываемых частот; Т - период поиска. Если скорость поиска не слишком велика, например Tп.сигн > T > и, т.е. время поиска больше длительности импульса, но меньше периода повторения сигналов, то обнаружение РЛС не гарантировано. Обнаружение обеспечивается с некоторой вероятностью, которая определяется из анализа двух импульсных потоков: потоков сигналов I и потоков интервалов поиска I, показанных на рис. 9.

Из построения видно, что из четырех сигнальных импульсов только четвертый полностью попал в полосу перестройки и может быть обнаружен, а частота его fc измерена.

Для очень коротких сигнальных импульсов, когда и << Tпр (Тпр - время перестройки на ширину полосы), вероятность обнаружения за время поиска может быть выражена формулой

р0(T) = FпрT/FpTп.сигн,

за время разведки tp >> T соответственно

р0 = 1 - exp(FпрT/FpTп.сигн).

Рис. 9

Беспоисковый способ измерения частоты может быть проиллюстрирован схемой рис. 9, где представлен матричный приемник, состоящий из m строк и n столбцов (на рис. 81 n = 3). Фильтры Фi1 1-го столбца делят весь диапазон Fр на m полос: F1 = Fp/m. Гетеродины (fi1) 1-го столбца преобразуют средние частоты фильтров каждой строки 1-го столбца к одной частоте. Фильтры 2-го столбца делят полосу F1 на m полос: F2 = F1/m, а гетеродины 2-го столбца снова приводят средние частоты фильтров к одной. Фильтры 3-го столбца имеют полосу F3 = F2/m и так до n-го столбца. Полоса фильтров последнего столбца определяет точность измерения, которая равна

Fn/2 = Fp/2mn.

Номинальное значение измеренной частоты определяется совокупностью индикаторов, по одному из каждого столбца, отметивших наличие сигнала в полосе связанного с ним фильтра. Если выбрать m-ичную систему счисления, то частота определится n-значным числом, значение каждого разряда которого определяется номером фильтра в данном столбце. Применение матричного приемника уменьшает число фильтров по сравнению с требуемым для прямого параллельного анализа спектра в = 1/[n(Fp/Fn)](n1) раз.

Рис. 81

Например, если Fp/Fn = 1000 и n = 3, то = 33. Недостатком матричных приемников является сложность наладки из-за влияния комбинационных частот. Матричный приемник позволяет также осуществить запоминание частоты методом синтеза, используя индикаторы (Uij), включающие соответствующие гетеродины. Запоминание частоты может производиться и обычным методом автоподстройки под частоту входного сигнала. Методы пеленгования источников излучения в системах РТР, в принципе, не отличаются от применяемых в радиолокации.

Поисковый способ пеленгования заключается в последовательном обзоре пространства. Особенностью беспоискового пеленгования в системах РТР является одновременное пеленгование многих источников, находящихся в поле зрения антенного устройства, для чего отсчет пеленга производится каким-либо многоуровневым измерителем, который исходя из заданной точки делит пеленгационную характеристику на требуемое количество участков.

Полученная системой РТР информация позволяет эффективно наводить средства РПД на источники излучений, однако успешность подавления информационных систем или, наоборот, успешность защиты от помех определяется не только техническими показателями отдельных систем, но их совместным использованием в составе большой РТ-системы, где существенным является взаимное резервирование отдельных радиосистем и РТКУ.

Использование многих систем требует создания центров третичной обработки информации, где сопоставляются данные об одних и тех же целях, но полученные от разных систем.



БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Червяков Г.Г. Применение Электронных приборов и устройств. Ч.1. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 1999. 60 с. (№2571).

2. Червяков Г.Г. Микроволновые полупроводниковые устройства. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2002. 63 с. (№2571-2).

3. Червяков Г.Г. Электронные устройства. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2003. 165 с. (№2571-3).

4. Малышев В.А., Червяков Г.Г., Ганзий Д.Д. Нелинейные микроволновые полупроводниковые устройства. Таганрог: Изд-во ТРТУ. 2001. 354 с.

5. Малышев В.А. Бортовые активные устройства сверхвысоких частот. Л.: Судостроение, 1990. 264 с.

6. Пении П. И., Филиппов Л. И. Радиотехнические системы передачи информации. М.: Радио и связь, 1984. 256 с.

7. Белавин О.В. Основы радионавигации: Учебное пособие для вузов. М.: Сов.радио, 1977. 320 с.

8. Пестряков В.В., Кузенков В.Д. Радиотехнические системы: Учебник для вузов. М.: Радио и связь, 1985. 376 с.

9. Ширман Я.Д., Голиков В.Н. и др. Теоретические основы радиолокации. М.: Сов.радио, 1970. 364 с.

10. Кинкулькин В.Е. и др. Фазовые методы определения координат. М.: Сов.радио, 1977. 20 с.

11. Теоретические основы радиолокации/ Под ред. В.А.Дулевича. М.: Сов.радио, 1978. 607 с.

12. Финкельштейн М.И. Основы радиолокации. М.: Радио и связь, 1983. 320 с.

13. Марков В.В. Радиорелейная связь. М.: Связь, 1979. 198 с.

14. Ацеров Ю.С. Морская международная спутниковая система связи «Инморсат». М.: Электросвязь, 1982. №12. с.14 16.

15. Ярив А. Введение в оптическую электронику/ Пер. с англ. Г.Л. Киселева; Под ред. О.В. Богданкевича. - М.: Высш.шк., 1983. 398 с.

16. Оптика и связь /А. Козанне, Ж. Флере, Г. Мэтр, М. Руссо: Пер. с франц.; Под ред. В. К. Соколова. М.: Мир, 1984. 502 с.

17. Оптическая связь: Пер. с англ.; Под ред. И. И. Теумина. М.: Радио и связь, 1984. 384 с.

18. Воронина Э.И., Привалов В.Е., Шеманин В.Г. Расчет параметров лазерного дистанционного зондирования молекулярного водорода // РАН. Научное приборостроение. 1998. Т.8. № 1 2. С.68 70.

19. Межерис Р. Лазерное дистанционное зондирование. М.: Мир, 1987. 550 с.

20. Оптические системы передачи: Уч.для вузов/ Под ред. В.И. Иванова. - М.: Радио и связь, 1994. 224 с.

21. Обоимов А.Я., Деревянко С.А. Проблемы организации сети подвижной радиосвязи общего пользования // Электросвязь. 1991. №8. 236 с.

22. Adrew J. Viterbi. GDMA. Principles of Spread Communication. Addison-Wesley Wireless Communication Series. 1997. Р.148

23. DX200 GENERAL DESCRIBTION (MTX) NOKIA. Telecommunikations 1990.

24. Ли, Уильям К. Техника подвижных систем связи. М.: Радио и связь, 1985.

25. Гольдштейн Б.С. Сигнализация в сетях связи. М.: Радио и связь, 1997.

26. Мухин А.М., Чайников Л.С. Энциклопедия мобильной связи. Системы подвижной службы общего пользования. СПб: Наука и техника, 2001. - 201 с.

1. Палий А.М. Радиоэлектронная борьба. М.: Воениздат, 1974. 250 с.

2. Антенны и устройства СВЧ. Проектирование фазированных антенных решеток: Уч. пособие для вузов / В.С.Филиппов, Л.И. Пономарев, А.Ю. Гринев и др.; Под ред.Д.И. Воскресенского. М.: Радио и связь, 1994. 592 с.

3. Васин В.В., Степанов Б.М. Справочник-задачник по радиолокации. М.: Сов.радио, 1977. 320 с.

4. Наивысшие параметры основных классов изделий электронной техники, достигнутые к 1988 г./ В.И. Генкин, Т.Г. Грачева, Т.М. Калякина и др. // Зарубежная электронная техника. М., 1988. Вып. 7. - с.1 2.

Размещено на Allbest.ru