Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Шпора из конспекта.doc

Скачиваний:

Добавлен:

17.09.2019

Размер:

4.57 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 88

Инфракрасные (тепловые) локаторы.

Обладают высокой скрытностью, так как являются пассивными.

26) Понятие рэп, классификация методов и средств рэп. Виды помех

РЭП – комплекс мероприятий (действий) по нарушению работы и снижению эффективности радиоэлектронных радиоинформационных систем противника.

Мероприятия:

Постановка помех.
Радиоэлектронное (энергетическое) поражение.
Физическое поражение.

Виды помех

активные пассивные

маскирующие имитирующие

Маскирующая помеха – подавляет (зашумляет) полезный сигнал.

Имитирующие помехи – имитируют полезный сигнал, внося дезинформацию.

27) Классификация активных шумовых помех

Генераторные помехи излучаются произвольно, ответные – в ответ на сигнал подавляемой системы.

Заградительные по частоте, по пространству, по времени помехи имеют ширину спектра, угловой спектр, длительность намного превышающие аналогичный параметр подавляемого сигнала и перекрывают возможный диапазон изменения данного параметра сигнала (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Заградительная по параметру f помеха

Прицельные по частоте, по пространству, по длительности помехи имеют ширину спектра, угловой сектор, длительность соизмеримые с соответствующим параметром подавляемого сигнала (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Прицельная по параметру f помеха

Прямошумовые помехи формируются путём усиления шума в заданной полосе. Модуляционные − образуются путём модуляции шума.

Энергетический потенциал (ЭП) помехи

Определяется формулой

где -мощность передатчика;

- коэффициент усиления антенны постановщика помехи.

Спектрально- угловая плотность помехи

или .

Для увеличения необходимо увеличивать , увеличивать , уменьшать сектор излучения помехи (т.е. использовать прицельные по углу помехи), снижать ширину спектра помехи (прицельные по частоте помехи).

28) Способы созд. Требуемой спектрально-угловой плотности помех(направл.Свойств)

Варианты построения постановщика помех (ПП):

1. ПП с несканирующей антенной.

Рис. 3.3. Простейший ПП

Типовые характеристики: , (ненаправленная антенна), ,

( ), .

2. ПП со сканирующей антенной.

Рис. 3.4. ПП с угловым сканированием

Сектор излучения .

Недостаток – в любой точке пространства помеха является прерывистой во времени.

3. ПП с одновременным излучением в m лучах

Рис. 3.5. Многоканальный по углу ПП

28) Способы созд. Требуемой спектрально-угловой плотности помех(↑ мощн.Помехи)

Способы наращивания мощности помехи

Некогерентное сложение помех в пространстве

Рис. 3.6. ПП с некогерентное сложение помех в пространстве

Когерентное сложение помех

Рис. 3.7. Многоканальный ПП с когерентное суммированием

Суммирование помех с неперекрывающимися спектрами

Рис. 3.8. Многоканальный ПП на расстроенных контурах

Рис. 3.9. АЧХ полосовых фильтров

30)Генераторные прямошумовые помехи

Общая схема формирования генераторной помехи.

Рис. 3.10. Общая схема помехи: ПИШ – первичный источник шума; НП – нелинейный преобразователь; ПФ – полосовой фильтр; У – усилитель

ПИШ обеспечивает достаточной интенсивности шум с равномерным спектром в заданной полосе.

НП – служит для получения требуемой плотности вероятности шума.

В качестве ПИШ могут использоваться:

Сопротивление R.(Квадрат эффективного напряжения шума ,где – постоянная Больцмана, температура в кельвинах, полоса измерения.)

На практике не применяется ввиду малой интенсивности шума.

Шумовой диод. (Квадрат эффективного шумового тока ,где ток насыщения диода, , полоса частот.)

Применяется в измерительных приборах как источник калиброванного шума.

Тиратрон в магнитном поле. (Обеспечивает до 10В в полосе до 10 МГц.)
Транзистор. Спектр шума транзистора возрастает за пределами рабочего диапазона частот (рис. 3.11).

Рис. 3.11. Спектр шума транзистора

Требуется частотная коррекция для выравнивания спектра.

Основные характеристики прямошумовой помехи.

Спектральная плотность

Рис. 3.12. Спектральная плотность шума

,где АЧХ ПФ

Мощность .
Автокорреляционная функция (акф) ,

где нормированная АКФ закона модуляции, , закон модуляции шума.

Если ПФ представляет собой одиночный колебательный контур, то имеет экспоненциальную форму: , где время корреляции: .

Если ПФ – двойной колебательный контур, то – экспоненциально параболическая функция.

31) Модуляционной шумовой помехи, особенности амплитудной модуляции шумом

Модуляционные шумовые помехи

1. Амплитудная и фазовая модуляция помехой.

Рис. 3.13. Постановщик модуляционных шумовых помех

ЗГ – задающий генератор; УН – устройство настройки (управляет частотой ЗГ); АМ – амплитудный модулятор; ФМ – фазовый модулятор; ГШ – генератор шума; УМ – усилитель мощности, ; - амплитудная помеха; - индексы амплитудной и фазовой модуляции.

Особенности амплитудной модуляции шумом

Если - гауссовский процесс, то можно считать - эффективное значение шума;

- пиковое значение шума; - пиковый индекс модуляции; - эффективный индекс модуляции. , где

Необходимо в результате . Если – перемодуляция.

Что бы не было перемодуляции, шум ограничивают:

– коэффициент ограничения.

При ограничении:

увеличивается неравномерность спектра;
снижается маскирующая способность.

На практике считают наиболее оптимальным

где - максимальная частота в спектре первичного шума .

32) Модуляционной шумовой помехи, особенности частотной модуляции шумом

- крутизна модуляционной характеристики

Рис. 3.14. Преобразование плотности вероятности модулирующего шума в спектр помехи

- плотность вероятности; - эффективная девиация частоты.

Линейная модуляционная характеристика:

- нормированный спектр; .

Следовательно, форма спектра совпадает с формой плотности вероятности.

Для получения равномерного спектра (например, заградительная по частоте помеха) необходимо шум с гауссовским распределением пропустить через нелинейный элемент, чтобы получить равномерное распределение.

Рис. 3.15. Нелинейное преобразование шума

- индекс ЧМ; - ширина спектра модулирующего шума .Если , то .Если , то .Общий недостаток АМ и ЧМ шума: статистическая связь боковых полос модулированного колебания (симметрия спектра). Это является основой для подавления такой помехи.

33) Расширение спектра помехи путем перестроек частоты

1. Расширение спектра путём линейной перестройки частоты

Рис. 3.16. Постановщик широкополосной помехи с линейной перестройки частоты

ГЛИН – генератор линейно-изменяющегося напряжения.

Рис. 3.17. Закон перестройки частоты

Переменный период уменьшает дискретность спектра помехи.

Для этой схемы принимают . .

2. Расширение спектра путём шумовой перестройки частоты.

Рис. 3.18. Постановщик помехи с шумовой перестройкой частоты

и - независимые шумы. .

3. Расширение спектра путём псевдослучайной перестройки частоты.

Рис. 3.19. Постановщик помехи с псевдослучайной перестройкой частоты

Рис. 3.20. Псевдослучайный закон перестройки частоты

4. Многополосная схема формирования широкополосной помехи.

Рис. 3.21. Многополосный постановщик шумовой помехи

Рис. 3.22. Многополосное формирование спектра помехи

34) Режимы формирования непрерывных и импульсных ответных помех

Ответные шумовые помехи, прицельные по частоте

Ответные шумовые помехи (ОШП): - непрерывные (ОНШП); - импульсные (ОИШП).

1. Режимы формирования ОШП.

ОНШП в ответ на непрерывный сигнал.

Рис. 3.23. Непрерывный сигнал и ОНШП

ОНШП в ответ на пачку импульсов.

Рис. 3.24. Импульсный сигнал и ОНШП

ОИШП.

Рис. 3.25. Импульсный сигнал и ОИШП

Ответная хаотическая импульсная помеха (амплитуда, длительность и период случайны).

Рис. 3.26. Импульсный сигнал и ХИП

Рис. 3.27. Структура постановщика ответных помех

ПрРТР – приёмник радиотехнической разведки;

35) Методы создания оншп со строб. Шг, с исп. Сопряж. Гребенчатых фильтров.

Постановщик помехи со стробированием генератора шума

Рис. 3.28. Постановщик ОНШП со стробированием генератора шума

Рис. 3.29. Временные диаграммы к рис. 3.28.

ИЧ – измеритель частоты;КС – каскад стробирования. .

Постановщик помехи на сопряжённых гребенчатых фильтрах.

Рис. 3.31. Постановщик ОНШП на сопряжённых гребенчатых фильтрах

Рис. 3.32. АЧХ гребенчатого фильтра

36) Создание оншп с исп. Нез.Гш., ортогональная поляризация

Постановщик помехи с независимыми генераторами шума.

Рис. 3.33. Постановщик ОНШП с независимыми генераторами шума

Постановщик помехи на ортогональной поляризации.

Рис. 3.34. Постановщик ОНШП на ортогональной поляризации

АС – антенная система с поляризационным базисом ( ).

Анализатор – определяет вектор поляризации.

ГОНШП – генератор ответной НШП.

УФВП – устройство формирования вектора поляризации.

Помехи могут иметь совершенную и несовершенную поляризационные структуры.

37) Методы создания оишп: одиночных, пачек, хип

Постановщик помехи со стробированием генератора шума с сопряжёнными гребенчатыми фильтрами может использоваться для формирования ОИШП. При этом генератор стробирующих импульсов формирует импульсы .

Рис. 3.35. Формирование ОИШП

Формирователь пачек ответных импульсов.

Рис. 3.36. Постановщик пачек ОИШП

Рис. 3.37. Формирование опережающих импульсов помехи

Еще есть формирование запазд. импульсов помехи

Генератор хаотической импульсной помехи

Рис. 3.39. Генератор ХИП

Рис. 3.40. Временные диаграммы к рис. 3.39

38) Создание прицельных по углу ответных помех фар и млар

Ответные шумовые помехи прицельных по углу создаются с использованием ФАР, МЛАР (многолучевая АР) и решеток Ван-Атта.

Создание ОШП с использованием сопряжённых ФАР.

Рис. 3.41. Постановщик ОШП на сопряжённых ФАР

ДОС – диаграмма образующая схема.

ГОШП – генератор ответной шумовой помехи.

Создание ОШП с использованием сопряжённых МЛАР.

Рис. 3.42. Постановщик ОШП на сопряжённых МЛАР

Параметры современных ФАР и МЛАР:

- количество лучей 3…150

- сектор

- частотный диапазон 0.5-20ГГц

Создание ОШП с использованием МЛАР и рециркуляторов.

Рис. 3.43. Постановщик ОШП на основе МЛАР и рециркуляторов

Достоинство – одна решётка. Недостаток – невозможно одновременно вести приём и передачу.

39) Создание прицельных по углу ответных помех и исп. Решеток Ван-Атта

Создание ОШП с использованием решёток Ван-Атта.

Рис. 3.44. Решётка Ван-Атта

Решётка Ван-Атта – активный или пассивный (если нет усилителей) переизлучатель (ретранслятор) сигнала в направлении обратном падающей волне. Элементы приёмной и передающей решёток соединяются электрическими линиями одинаковой длины , т.е. задержка одинакова.

Фазы в точке1 и точке2: ,

в точке 3: ,

в точке 4: .

Следовательно и точки 3 и 4 лежат на волновом фронте.

Кроме ретрансляционных помех можно формировать шумовые, если добавить генератор шума и модуляторы.

Необходимо обеспечить

где - максимальная разница задержек сигнала на излучающих решётках.

Рис. 3.45. Шумовой модулятор для решетки Ван-Атта

40) Понятие имитационной помехи

Полезный сигнал на раскрыве приёмной антенны подавляемой РЭС является функцией пространственных координат, времени и вектора параметров ,

где - амплитуда сигналов в поляризационных каналах; - время запаздывания; - углы наклона волнового фронта; - кривизна фронта; .

Параметры делятся на информативные и неинформативные : ,

а) РТСПИ с АМ: ;

б) РЛС и измерением дальности и скорости: ;

в) Пеленгатор: .

Имитационная помеха воспринимается подавляемой системой как полезный сигнал, но несёт ложную информацию:

Требования к помехе:

ЛК-14

Рис. 3.46. Постановщик имитационной помехи

Имитопомеха не является универсальной. Различают

помехи каналам обнаружения;
помехи каналу измерения дальности;
помехи каналу скорости;
помехи угломерным каналам.

41) Генераторы ложных целей

Рис. 3.47. Постановщик помехи каналу обнаружения

УЛЗ – управляемая линия задержки.

Для формирования многократных помех применяется следующая схема.

Рис. 3.48. Формирователь многократной помехи

Подавление РЛС

Рис. 3.49. Формирование ложных целей

- принятый сигнал и импульсы помехи.

Подавление РСПИ с АМ

Рис. 3.50. Воздействие имитопомехи на АМ сигнал

Формируются ложные цели или ложные информационные символы;
Происходит перегрузка приёмной системы информацией.

42) Помехи каналу дальности

Рис. 3.51. Канал измерения дальности

Рис. 3.52. Временные диаграммы к рис. 3.51

Рис. 3.53. Постановщик помехи уводящей по дальности

Рис. 3.54. Сигнал и помеха, уводящая по дальности

Рис. 3.55. Закон изменения задержки помехи

Необходимое условие .

Рис. 3.56. Сигнал и помеха

43) Помехи каналу скорости

Рис. 3.57. Канал измерения скорости

Рис. 3.58. Частотные диаграммы к рис. 3.57

Рис. 3.59. Постановщик помехи, уводящей по скорости

Рис. 3.60. Спектры сигнала и помехи

44) Помехи угломерным каналам с линейным сканированием

Рис. 3.61. Линейное сканирование ДНА

Рис. 3.62. Огибающая сигнала при сканировании ДНА

, ДНА, – угловая скорость сканирования.

Любые помехи, излучаемые целью не эффективны, т.е. не приводят к ошибке измерения угла, т.к. помеха модулируется функцией .

Применяется два вида помех:

- смещённая;

- инверсная.

1) Формирование смещённой помехи.

Рис. 3.63. Постановщик смещённой помехи

УЗЧ – устройство запоминания частоты,Ан – анализатор.

Рис. 3.64. Временные диаграммы к рис. 3.63

2) Формирование инверсной помехи.

Рис. 3.65. Постановщик инверсной помехи

Рис. 3.66. Временные диаграммы к рис. 3.65

Если пеленгатор является пассивным, т.е. не излучает сигналов, то для слежения за перемещением его антенны используются следующие методы:

Приём непреднамеренных излучений пеленгатора (например, излучение гетеродина).
Измерение ЭПР (эффективная поверхность рассеяния) антенны пеленгатора радиолокационным методом. ЭПР максимальна по главному лепестку.
Путём подбора. В случае совпадения помехи и сигнала возникает ошибка пеленгатора и его антенна уходит в сторону.

45) Помехи угломерным каналам с линейным сканированием

Рис. 3.67. Принцип конического сканирования

ЛВЦ – линия визирования цели. РСН – равносигнальное направление – направление, в котором коэффициент усиления антенны остаётся неизменным при вращении диаграммы направленности антенны. РСН совпадает с осью вращения.

Рис. 3.68. Определение углов

- угол отклонения центра от РСН;

- угол, показывающий направление отклонения центра от РСН;

- углы отклонения центра от РСН в плоскостях xoz,yoz где oz=РСН.

Рис. 3.69. Огибающая сигнала при коническом сканировании

Рис. 3.70. Угломерный канал с коническим сканированием

- частота сканирования антенны , , .

Для подавления такого пеленгатора ставится помеха прицельная по частоте сканирования или заградительная.

Прицельная помеха:

Достаточно чтобы .

Заградительная помеха: ,

где - шум, перекрывающий возможные частоты сканирования.

46) Пространственно-разнесенные помехи угломерным каналам(НЕКОГ+ МЕРЦ.)

Различают многоточечные помехи:

Некогерентные
Когерентные
Мерцающие

Некогерентные помехи создаются двумя и более некогерентными передатчиками, угловое расстояние между которыми меньше разрешающей способности пеленгатора .

Рис. 3.71. Постановка двухточечной помехи

Помехи излучаются непрерывно. При этом пеленгатор настраивается на энергетический центр многоточечной помехи. Возникает ошибка .

где - мощности первого и второго постановщиков помех.

Если пеленгатор перейдёт на сопровождение одной из целей (ближайшей к ЭЦ).

Мерцающая помеха ставится таким же образом, но передатчики помех работают поочерёдно.

Рис. 3.72. Мерцающие помехи

В этом случае пеленгатор также устанавливается на энергетический центр (ЭЦ).

Режимы мерцания:

а) медленное

, где -полоса пропускания системы автосопровождения по направлению показывает, какой частоты возмущающего воздействия система может обрабатывать,

б) быстрое мерцание .

47) Пространственно-разнесенные помехи угломерным каналам(когерентн.)

Когерентная двухточечная помеха создается разнесёнными в пространстве когерентными источниками излучения с определённым соотношением амплитуд и фаз. Действие помехи основано на искажении амплитудно-фазового распределения помехи на раскрыве антенны пеленгатора.

Рис. 3.73. Постановка когерентной двухточечной помехи

При когерентной помехе происходит искривление волнового фронта, в результате чего нормаль к волновому фронту не направлена на источник помехи. Пеленгатор определяет направление на источник излучения по наклону волнового фронта и это вызывает ошибку пеленгатора.

Демаскирующие факторы и способы снижения заметности.

Радиоэлектронная маскировка – совокупность мер (организационных и технических), направленных на снижение эффективности средств РЭР противника

Виды скрытности:

скрытность факта излучения и параметров излучаемых сигналов,
скрытность информации при её передаче и хранении,
скрытность приёма сигналов,
скрытность паразитных излучений (радиотепловых, акустических излучений),
скрытность вторичного излучения (снижение радиолокационной заметности).

Скрытность факта излучения и параметров РЭС:

энергетическая,
временная,
частотная,
структурная.

Методы обеспечения энергетической скрытности:

амплитудный,
пространственный.

Амплитудный метод предполагает повышение чувствительности приёмника защищаемой РЭС и одновременно снижение мощности передатчика до уровня, минимально необходимого для работы системы. Выбор формы сигнала обеспечивающей выигрыш при его оптимальной обработке в приёмнике РЭС по сравнению с неоптимальной обработкой в разведприёмнике.

Пространственный метод заключается в уменьшении ширины главного лепестка диаграммы направленности и снижении уровня боковых лепестков передающей антенны.

Временная скрытность – совокупность мер, затрудняющих обнаружение излучений в силу их кратковременности.

Частотная скрытность затрудняет определение частоты сигнала. Достигается псевдослучайной или адаптивной перестройкой частоты.

Структурная скрытность – совокупность свойств радиосигнала, затрудняющих его демодуляцию (сжатие по времени или по частоте). Реализуется путём применения псевдослучайных сигналов и смене их в процессе работы.

Информационная скрытность – способность противника противостоять мерам, направленным на раскрытие содержания передаваемых или хранимых сообщений. Реализуется путём криптографического кодирования, разграничения доступа.

Скрытность приёма сигнала – совокупность мер затрудняющих разведку приёмных систем:

разнос приёмной позиции от передающей;
дублирование приёмных пунктов;
использование кооперативных методов приёма.

Скрытность паразитных излучений.

Паразитные радиоизлучения:

излучение гетеродинов и других высокочастотных устройств;
излучение вычислительных систем;
излучение кабельных линий;
внеполосные излучения передатчика;
импульсные излучения от искровых разрядов.

Паразитные тепловые излучения:

энергетические установки, блоки питания;
сами объекты, на которых установлены устройства,

Паразитные акустические излучения: двигатели, механизмы.

Скрытность паразитных излучений достигается путем:

устранения их источника, совершенствования конструкции;
экранирования;
применения отвлекающих средств, имитирующих паразитные излучения.

Скрытность вторичного излучения – затруднение радиолокационной разведки за счёт снижения эффективной поверхности рассеяния объекта. Достигается путем:

выбора малоотражающих форм;
применения отражающих покрытий.

Маскирующее воздействие на среду

Создание областей в пространстве, затрудняющих прохождение радиоволн, за счёт их поглощения, рассеяния, отражения.

Вероятность маскировки ,

где D – вероятность правильного обнаружения, – вероятность поиска, – вероятность раскрывания информации, – вероятность раскрывания структуры.

51) Снижение заметности излучения по боковым лепесткам диаграммы направленности

АФР на раскрыве антенны.

Рис. 4.1. Раскрыв антенны

ДНА: , где - волновой вектор, , , ,

- точка на раскрыве антенны.

Равномерное распределение поля на раскрыве антенны.

, , ,

Рис. 4.2. ДНА при равномерном распределении поля

Распределение поля на раскрыве антенны типа .

Рис. 4.3. Косинусное распределение поля на раскрыве антенны

,где , ширина главного лепестка ДН.

, , .

Распределение поля на раскрыве антенны типа .

Рис. 4.4. распределение поля типа cos²

,где , .

Рис. 4.5. ДНА при распределениях поля на раскрыве типа cos^m

50) Количественные характеристики качества маскировки. Анализ энергетической скрытности

Рассмотрим работу РСПИ в условиях радиоэлектронной разведки.

Рис. 4.6. РСПИ и станция РЭР

- мощность излучаемого сигнала; - коэффициент усиления антенны; - угол наблюдения; - расстояние. - мощность сигнала на входе приемника

ОСШ в полосе сигнала: .

В приёмнике производится оптимальная обработка сигнала. В результате отношение с/ш увеличивается в базу раз( ) и достигает потенциального значения

Условие нормального функционирования РСПИ: .

Энергетические соотношения в разведприемнике.

Рис. 4.7. Разведприемник

- время интегрирования ,

, .

Производится некогерентное накопление, в результате которого ОСШ возрастает в раз (при ).

Условие нормальной работы разведприемника: , , .

Условие скрытной работы РСПИ:

Пусть система работает на пределе чувствительности: ,

Тогда условие скрытной работы РСПИ:

, при (наилучший случай),

где - обусловлено мерами пространственной скрытности; - фактор дальности;

- выигрыш при оптимальной обработке; - требование к качеству разведки и приема.

52) Энергет., структурн. И инф. Скрытность широкополосных сигналов

Широкополосными называются сигналы, у которых база .

Виды скрытности:

энергетическая ( - выигрыш от оптимальной обработки сигналов),
структурная,
информационная.

Структурная скрытность – способность затруднять определение формы сигнала.

1. При В =1(простой сигнал) единственный вариант сигнала (форма известна):

2. При В =2 возможны два варианта:

3. При В=3 шесть вариантов:

[+-+],[-++],[++-],[-+-],[--+],[+--]

При увеличении В структурная скрытность возрастает.

Информационная скрытность заключается в том, что противник, не зная закона модуляции не сможет расшифровать сообщение.

53) Сигналы с расширением полосы и с расширением спектра.

Расширение полосы достигается путём такой модуляции исходного сигнала (сообщения), при которой модулированный сигнал имеет большую полосу, чем исходный.

Рис. 4.8. Устройство расширения полосы сигнала

При ЧМ: , где - индекс ЧМ;

-девиация; - максимальная частота в спектре исходного сигнала U(t).

При , - нет расширения спектра.

При , .

Прием сигнала возможен при . Обеспечиваются все виды скрытности, кроме энергетической.

Сигналы с расширением спектра (сложные сигналы, сигналы с многоступенчатой модуляцией) образуются за счёт дополнительной модуляции специальной расширяющей функцией , не зависящей от передаваемого сообщения.

Рис. 4.9. Устройства расширения спектра сигнал

Мод 1- модулятор АМ, ЧМ, ФМ;

ГН – генератор несущей;

Мод 2 – перемножитель;

ГСФ – генератор специальной функции;

ГОС – генератор

ДМ2 – демодулятор специальной функции;

ДМ1 – демодулятор АМ, ЧМ, ФМ.

Требования к специальной функции :

воспроизводимость (детерминированность);
шумоподобность;
малая взаимная корреляция с другими функциями такого же типа в ансамбле;
большая база;
корреляционная функция «кнопочного» типа.

Рис. 4.10. Корреляционная функция «кнопочного» типа

Специальная функция может быть аналоговой, импульсной, дискретной или цифровой.

Дискретная функция на основе цифровых кодовых последовательностей могут образовываться путём АМ, ФМ, ЧМ.

54) Сигналы с дискретной фазовой модуляцией.

Сигнал с ДФМ – когерентная последовательность радиоимпульсов, фазы которых изменяются по псевдослучайному закону:

, , ,

где - фаза i-ого элемента (дискрета); - элементарное приращение фазы;М – количество дискретных значений фазы; - псевдослучайная последовательность целых чисел.

При М=4 получим сигнал с квадратурной фазовой манипуляцией.

Рис. 4.11. Фазовая диаграмма при М = 4

При М=2 – бинарная дискретная фазовая манипуляция.

Рис. 4.12. Сигнал с бинарной фазовой манипуляцией

При М>2 – многоуровневая дискретно-фазовая манипуляция.

ПСП – линейные и нелинейные.

Линейные формируются по правилу:

где - коэффициент неприводимого полинома

Длина ПСП .

Недостаток линейных ПСП: если разведприёмник правильно определяет 2m элементов ПСП, то он сможет вычислить всю последовательность.

Нелинейные последовательности формируются следующими генераторами.

Генератор Ристенбатта.

Рис. 4.13. Генератор Ристенбатта

НЛС – нелинейная логическая схема.

Генератор Джеффа

Рис. 4.14. Генератор Джеффа

Свойства ДФМ ПС сигналов:

Длительность .
Ширина спектра .
База , следовательно энергетический выигрыш .
Корреляционная функция «кнопочного» типа.

Рис. 4.15. Корреляционная функция одиночного ДФМ ПС сигнала

Рис. 4.16. Корреляционная функция периодического ДФМ ПС сигнала

55) Скрытность сигналов с пс перестройкой рабочей частоты

Дискретные значения частот .

Частота сигнала принимает одно из N значений .

Рассмотрим два случая.

1. Используется прицельная по частоте помеха.

- ширина спектра; - несущая частота помехи.

Если , то вероятность подавления сигнала: .

Средняя вероятность подавления:

Следовательно, для повышения структурной скрытности нужно увеличивать N.

2. Используется заградительная по частоте помеха.

Сложный сигнал с B=N.

Энергетический выигрыш равен .

56) Широкополосные сигналы с дискретной частотной модуляцией (дчм)

ДЧМ сигнал – непрерывная когерентная последовательность радиоимпульсов, частота которых изменяется по ПС закону: , , .

Рис. 4.17. Частотно-временная диаграмма

Рис. 4.18. ДЧМ сигнал

Рис. 4.19. Спектр ДЧМ сигнала

Рис. 4.20. АКФ ДЧМ сигнала

Схема формирования:

Рис. 4.21. Генератор ДЧМ сигнала

СЧ – синтезатор частот.Достоинства:

Большая база , следовательно энергетическая скрытность повышается.
Большой ансамбль ортогональных ДЧМ сигналов длины N (состоит из (N-1)! сигналов), следовательно повышается структурная скрытность.

Недостаток – относительная сложность формирования и обработки.

57) Сигналы с частотно-фазовой модуляцией

Составные широкополосные сигналы – сигналы, образованные несколькими расширяющими функциями: .

Дискретная частотно-фазовая модуляция: , -ДЧМ,

-ДФМ.

Рис. 4.22. Расширяющие функции

При этом , , , .

58) Понятие эффективной поверхности рассеяния (эпр) объекта

ЭПР – площадь поверхности некоторого изотропного отражателя, который рассеивает всю падающую на него мощность электромагнитной волны и создаёт на раскрыве приёмной антенны такую же плотность потока, как и сама цель.

Рис. 4.23. Рассеяние электромагнитных волн на объекте

Простые объекты: шар, конус, цилиндр, вибратор.

Сложные объекты – совокупность простых объектов или совокупность «блестящих» точек.

ЭПР шара , . ЭПР вибратора длиной : .

ЭПР плоской площадки

, , .

ЭПР углового отражателя

Рис. 4.25. Принцип работы углового отражателя

59) Снижение радиолокационной заметности: основные пути снижения эпр

Сильно отражающие формы:

Плоскость или цилиндр в направлении перпендикулярном образующим линиям.

Рис. 4.26. Отражающие свойства цилиндра

Угловая форма с перпендикулярными гранями.

Малоотражающие формы:

Плоскость или цилиндр в направлении отличном от нормали.
Конус или клин в направлении вершины.

Принципы построения мало-отражающих конструкций:

Минимальное число элементов конструкции.
Минимальная ЭПР элементов в направлении предполагаемой разведки.
Использование элементов с минимальной шириной диаграммы обратного рассеяния.
Избегать взаимно перпендикулярных плоскостей.
Избегать острых кромок и изломов.

60) Поглощающие и интерференционные противорадиолокационные покрытия

Взаимодействие электромагнитного поля с материалом объекта:

отражение,
поглощение,
интерференция (когерентное сложение вторичных волн),
преломление.

Типы противорадиолокационных покрытий:

радиопоглощающие,
интерференционные.

Требования к покрытиям:

эффективность (низкий коэффициент отражения, высокий коэффициент поглощения),
широкий частотный диапазон,
стойкость к воздействиям, механическим, тепловым,
малая масса и габариты.

Радиопоглощающие покрытия:

а) ферромагнетики (МВ, ДМВ)

б) углерод, сажа (СВМ).

Рис. 4.27. Принцип работы радиопоглощающего покрытия

Комплексный коэффициент отражения ,где - сопротивление свободного пространства, - волновое сопротивление покрытия,

- относительная магнитная и диэлектрическая проницаемость,

Необходимо чтобы , ,где - коэффициент преломления; - коэффициент затухания.

Для уменьшения отражения от поверхности покрытия, необходимо выполнить условие . Для повышения поглощения внутри покрытия необходимо увеличивать .

Многослойные покрытия: , , , .

Рис. 4.28. Многослойное радиопоглощающее покрытие

Интерференционные покрытия:

Рис. 4.30. Принцип работы интерференционного покрытия

Необходимо, чтобы сумма отражённых волн была равна нулю. .

Для этого требуется обеспечить:

1) противофазность: ,

2) равенство амплитуд: , , ,

где -коэффициент поглощения.

Отличительные особенности интерференционных покрытий:

1) тоньше радиопоглощающающих;

2) маленький диапазон частот (5% от несущей частоты);

3) эффективность зависит от угла падения волны.

61) Снижение радиолокационной заметности антенных систем.

Вклад антенны в общую ЭПР достигает

10-50% (военный самолёт),
30-90% (ракеты с головкой самонаведения).

Пути снижения заметности антенны:

уменьшение количества антенн (использование многофункц. антенных решёток),
уменьшение ЭПР антенны путем:

подбора сопротивления нагрузки;
применения частотно-селективных и поляризационно-селективных экранов;
применения электрически управляемых экранов;
уменьшения габаритов антенны.

Подбор сопротивлений нагрузки.

Общая ЭПР антенны ,

где - структурная часть ЭПР (отражающая поверхность различных частей антенны);

- антенная часть ЭПР (связанная с приёмом и переизлучением сигнала антенной);

- коэффициент отражения нагрузки; - сопротивление нагрузки, подключённой к антенне;

- входное сопротивление антенны; - сдвиг фаз.

Требуется, чтобы .

Этого можно добиться подбором .

Применение частотно-селективных и поляризационно-селективных экранов. Раскрыв зеркальной антенны закрывается плоскослоистым экраном со щелями. Конфигурация щелей и слои экрана выбираются так, что экран пропускает волны с рабочей частотой и поляризацией антенны, а другие волны экраном поглощаются.

Применение электрически управляемых экранов (плазменные и полупроводниковые экраны). Под действием управляющего сигнала экран становится либо радиопрозрачным, либо радиопоглощающим.

Уменьшение габаритов вибраторных антенн.

Антенна покрывается материалом с проницаемостью и . При этом в данном материале длинна волны

где - длинна волны в свободном пространстве.

62) Дипольные помехи и плазм. Образования. Эффективн. Поглощения радиоволн.

Маскировка заключается в создании областей пространства рассеивающих и поглощающих электромагнитные волны и тем самым затрудняющих разведку.

Способы модификации среды:

- пассивные помехи (дипольные отражатели в радиодиапазоне или аэрозоли в инфракрасном или видимом диапазоне света)

- плазменные образования.

Дипольные помехи. Характеристики отражения и поглощения.

Диполь – линейный вибратор, имеющий длину волны .

При взаимодействии волны с облаком дипольных отражателей возможны два эффекта:

- поглощение,

- отражение.

ЭПР диполя

Рис. 4.31. К расчету ЭПР облака диполей

Угол - случайная величина с распределением .

Средняя ЭПР диполя в облаке :

Удельная ЭПР объемно-распределительных отражателей:

где - количество диполей в объёме 1 .

Ослабление электромагнитной волны при прохождении дипольного облака на расстояние х:

Мощность отражённой волны: ,где - объём участвующий в образовании помехи [ ];

- плотность потока мощности поля, облучающего дипольное облако [ ];

Пассивная помеха ,где - флуктуации огибающей сигнала; - исходный закон модуляции сигнала; - доплеровский сдвиг сигнала, отражённого от дипольного облака.

Характеристики :

1. АКФ – экспоненциально-параболическая: ,где - время корреляции флуктуации.

2. Энергетический спектр флуктуаций .

3. Ширина спектра флуктуаций (единицы, десятки герц).

Маскировка сигнала плазменными образованиями.

Концентрация электронов и ионов в плазме обозначаются как .

Критическая частота . Если , то электромагнитная волна проникает в плазму, но при этом ослабляется:

Если , то электромагнитная волна не проникает в плазму, а отражается.

Средства создания плазменных образований:

Лазерная ионизация самостоятельно или в совокупность с электрическим разрядом.
Сжигание углеводородного топлива с примесями из лёгких металлов (применяется на больших высотах от поверхности Земли).
Взрыв.

63) Маскировка с использованием ложных целей

Ложная цель и защищаемый объект находятся в одном элементе разрешения средства разведки. В этом случае происходит ухудшение точности измерения координат и параметров движения объекта.
Ложные цели и объект не находятся в одном элементе разрешения. Это приводит к усложнению сигнальной обстановки, что затрудняет выявление объекта среди множества ложных целей.

Ложные цели:

активные (передатчики),
пассивные (уголковые отражатели),
активно-пассивные (область распределённых отражателей, подсвеченная специальным передатчиком).

64) Классификация методов и средств помехозащиты

Вероятность помехозащищённости: ,

где - вероятность разведки (характеризует скрытность),

- вероятность нарушения работы (характеризует помехоустойчивость).

Методы защиты от помех:

1. Защита приёмного тракта от перегрузок. Достигается за счёт расширения динамического диапазона приёмника и линеаризации усилителей, смесителей, демодуляторов (всех устройств, через которые проходит сигнал).

2. Выделение сигналов на фоне помех:

когерентная компенсация помех,
когерентное накопление сигнала,
некогерентное накопление сигнала,
структурная селекция (оптимальная обработка, помехоустойчивое кодирование),
семантическая селекция (анализ смыслового содержания сигнала).

Методы помехозащиты по физической сущности:

временные,
пространственные,
поляризационные.

По степени адаптации:

адаптивные,
неадаптивные.

65) Сущность временной, пространственной и поляризационной селекции

Временная когерентная компенсация помехи основана на коррелированности помехи (неравномерности энергетического спектра помехи): , .

Когерентная компенсация осуществляется путём временного дифференцирования (вычитания) или спектральной режекции.

Рис. 5.1. Устройство когерентной компенсации

, .

Рис. 5.2. Принцип когерентной компенсации помехи

Подавление периодически коррелированной помехи осуществляется путем междупериодного вычитания.

Рис. 5.3. Когерентная компенсация периодически коррелированной помехи

Когерентное накопление сигналов основано на коррелированности сигнала

или неравномерности спектра сигнала .

Когерентное накопление осуществляется путём временного интегрирования и спектральной селекции сигнала на фоне обеленной помехи. Для этого применяется согласованный фильтр с частотной характеристикой : .

Рис. 5.4. Устройство когерентного накопления

Рис. 5.5. Эффективность когерентного накопления

Накопление периодических сигналов осуществляется путем междупериодного суммирования.

Рис. 5.6. Устройство когерентного накопления периодических сигналов

Некогерентное накопление сигнала осуществляется путём интегрирования сигнала без учёта фазы.

Рис. 5.7. Устройство некогерентного накопления

Пространственная когерентная компенсация помехи основана на взаимной корреляции помехи на элементах антенной решётки (неравномерности пространственного спектра).

Пространственная когерентная компенсация осуществляется путём межэлементного вычитания помехи (пространственного дифференцирования) или пространственной режекции.

Рис. 5.8. Принцип пространственной когерентной компенсации помехи

Рис. 5.9. Зона пространственной режекции

Пространственное когерентное накопление сигнала основано на сильной корреляции сигнала на элементах антенной решётки и заключается в пространственном интегрировании (межэлементном сложении) или угловой селекции.

Рис. 5.10. Устройство пространственного когерентного накопления сигнала

Поляризационная компенсация помехи (накопление сигнала) основана на сильной корреляции помехи (сигнала) в поляризационных приёмных каналах и осуществляется путём вычитания помехи (суммирования сигналов).

Рис. 5.11. Устройство поляризационной обработки сигнала

66) Помехозащита с использованием ару

Для РИС характерен большой динамический диапазон сигналов и помех . При этом может происходить подавление сигнала сильной помехой.

Рис. 5.12. Подавление сигнала сильной помехой

АРУ позволяет работать на линейном участке.

Рис. 5.13. Схема АРУ «назад»

Разновидность АРУ – схема стабилизации ложных тревог (СЛТ). Она поддерживает постоянный уровень тревог обнаружения при изменяющейся мощности помехи.

Рис. 5.14. Схема СЛТ по шумам в примыкающих полосах частот

Рис. 5.15. Частотные диаграммы к рис. 5.14

Адаптивный порог ,

где – средний уровень шума на выходе квадратичного детектора;

F – вероятность ложной тревоги.

Рис. 5.16. Схема СЛТ по шумам в примыкающих интервалах времени

Рис. 5.17. Временная диаграмма к рис. 5.16

67) Использование ограничителей для борьбы с импульсными помехами

Типы применяемых ограничителей:

ограничители сверху,
ограничители снизу,
двухсторонние ограничители.

Рис. 5.18. Принцип работы двухстороннего ограничителя

Схема ШОУ (широкополосный усилитель – ограничитель – узкополосный усилитель).

Рис. 5.19. Схема ШОУ

Рис. 5.20. Временные диаграммы к рис. 5.19

68) Селекция сигнала на фоне помех по длительности

Схема бланкирования (подавления) помех большой длительности.

Рис. 5.21. Схема бланкирования помех большой длительности

Рис. 5.22. Временные диаграммы к рис. 5.21

КС – каскад стробирования, .

Схема селекции сигналов по длительности пропускает сигналы определённой длительности.

Рис. 5.23. Схема селекции сигналов по длительности

Рис. 5.24. Временные диаграммы к рис. 5.23

Изменение зондирующего сигнала в процессе работы.

В процессе работы могут изменяться следующие параметры зондирующего сигнала:

- закон модуляции;

- несущая частота;

- время излучения.

Закон модуляции:

- простой – ЛЧМ – КФМ;

- чередование ЛЧМ с возрастающей и убывающей частотой;

- смена кода КФМ.

Эффект: затруднение постановки имитирующих помех.

Смена несущей частоты:

- ППРЧ (псевдослучайная перестановка рабочей частоты) – затрудняется постановка прицельной по частоте помехи;

- выбор несущей частоты в области минимальной интенсивности помех;

- применение двухчастотных (чередующихся или совмещённых) импульсов. Первый импульс является ложным и на него реагирует постановщик помехи, а второй импульс рабочий;

- объединение выходной информации нескольких РЛС (комплексирование).

Изменение моментов времени излучения зондирующего сигнала:

- поиск пауз в работе постановщиков помех;

- изменение частоты повторения сигнала .

69)Помехозащита с использованием опережающей антенны

Рис. 5.25. Диаграммы направленности антенн

Рис. 5.26. РЛС с опережающей антенной

РП - разведывательный приёмник;

ИЧ – измеритель частоты;

УН – устройства настройки;

АП - антенный переключатель;

УОС – устройство обработки сигнала.

Бланкирование боковых лепестков антенны

Используется для защиты от помех по боковым лепесткам. Используются две антенны:

основная – узконаправленная ,
вспомогательная – слабонаправленная :

Рис. 5.27. Диаграммы направленности антенн

Рис. 5.28. РЛС с бланкированием боковых лепестков

Сигнал, принимаемый по главному лепестку:

, ,

Сигнал проходит ограничитель.

Помеха, принимаемая по боковым лепесткам:

, ,

Помеха не проходит на выход ограничителя.

70) Защита от ретрансляционных помех, уводящих по дальности и скорости.

В ретрансляторе возникает задержка сигнала на .

Методы защиты:

Работа по первому пришедшему сигналу.
Использование сторожевых стробов.

Рис. 5.29. Принцип использования сторожевых стробов

Основной строб смещается за помехой, но сигнал попадает в сторожевой строб.

Может использоваться несколько следящих систем для одновременного слежения за несколькими сигналами, при этом возникает задача идентификации сигналов и помех.

Иденсификация сигнала и помехи по степени корреляции между дальностью и скоростью: