2. Помехи во вторичной радиолокации и методы защиты от них

Активный метод радиолокации позволяет избавиться от воздействия различных пассивных отражателей, увеличить отношение сигнал-шум на выходе приемника, однако при этом заметно возрастает влияние на работу ВРЛ других мешающих факторов. Наиболее существенные из них следующие.

Синхронные помехи, образующиеся при запросе данным запросчиком нескольких ответчиков одновременно и при одновременном приеме ответов нескольких ответчиков на запрос данного запросчика как по основному, так и по боковым лепесткам ДНА.

Несинхронные помехи, влияние которых проявляется при наличии нескольких запросчиков в одной зоне. Если самолет находится в области, перекрываемой несколькими наземными запросчиками, то ответы любому из них, попадая по боковым лепесткам на вход другим ВРЛ, могут привести к возникновению ошибок определения азимута. Кроме того, поскольку самолетный ответчик в каждый момент времени может отвечать только одному запросчику, то возникает вероятность, что в результате блокировки какого-либо из запросчиков ответ не будет дан вообще. Если все запросчики работают на близких частотах повторения, то такая ситуация может длиться в течение нескольких периодов повторения запросного сигнала, т. е. влияние помех на качество функционирования системы ВРЛ проявляется как потеря полезной информации {координатной, дополнительной). Потери ответных сигналов можно охарактеризовать скважностью передачи информации i-ro вида, определяемой как:

,

где т_i-число правильных ответов; m_{i max} - максимально возможное число ответов.

Поскольку mi является случайной величиной с известным законом распределения P(m.i), то средняя скважность:

.

Синхронные и несинхронные помехи часто объединяются общим названием - внутрисистемные помехи. Уровень внутрисистемных помех растет с ростом интенсивности воздушного движения.

Многолучевое распространение сигнала ВРЛ по каналу «Земля - борт - земля», связанное с переотражением от земли или различных отражающих объектов. Если угол в горизонтальной плоскости между прямым и переотраженным сигналом достаточно велик, то многолучевое распространение может привести к возникновению ложных отметок целей самолетов.

Рассмотрим конкретные методы борьбы с перечисленными факторами.

В современных ответчиках, работающих по стандарту ОВД для борьбы с внутрисистемными помехами, применяются схемы разрядки потока ответных сигналов, фильтры - аттенюаторы, уменьшающие чувствительность приемника, схемы блокирования приемника после приема запросного сигнала. В наземной аппаратуре ВРЛ используют двухканальные устройства декодирования ответных сигналов, устройства защиты от несинхронных помех, обеспечивают разнос частот повторения запросных сигналов близкорасположенных запросчиков. Существенным источником внутрисистемных помех являются боковые лепестки ДНА запросчика. Сформировать строго однолепестковую ДНА практически невозможно. Мощность, излучаемая боковыми лепестками, оказывается достаточной для запуска самолетных ответчиков, которые находятся в зоне действия ВРЛ. С уменьшением расстояния между запросчиком и ответчиком число «ложных» запросов, поступающих на вход ответчика, может быть достаточно велико.

Современные отечественные ВРЛ обеспечивают подавление сигнала боковых лепестков как по каналу запроса «земля - борт», так и по каналу ответа «Борт - земля». В первом случае предотвращаются запуски ответчика боковыми лепестками ДНА, во втором - предохраняется тракт обработки ответных сигналов наземной аппаратуры от несинхронных помех.

Наибольшей эффективностью подавления боковых лепестков обладает метод, основанный на сравнении по амплитуде сигналов направленной антенны ВРЛ и дополнительной ненаправленной в горизонтальной плоскости антенны подавления. Несмотря на сравнительную сложность, этот метод используется в отечественных ВРЛ по каналам запроса и ответа. В наземной аппаратуре сравнение сигналов проводится после их фазового преобразования, так как амплитудный метод подавления боковых лепестков с непосредственным усилением сигналов по основному каналу и каналу подавления требует сохранения амплитудных соотношений в динамическом диапазоне 70 дБ и сравнения сигналов в этом диапазоне, что осуществить на современных полупроводниковых приборах практически невозможно, а применение логарифмического усилителя в УПЧ требует высокочувствительных схем сравнения с уровнем порога по мощности Р_мин  50 мВ.

Подавление сигналов боковых лепестков по запросу.

При трехимпульсном кодовом запросе в направлении главного лепестка основной антенны амплитуда излучаемого импульса подавления (Р₂) всегда меньше амплитуды запросных импульсов (Р₁, u P₃).

В остальных направлениях имеет место обратное соотношение. Импульсы запроса и подавления сравниваются по величине на выходе приемника-ответчика. В случае, если

,

где U_p1, U_p2 U_p3- - амплитуды импульсов P₁, P₂ и Рз, сигнал запроса не пропускается устройством подавления па дешифратор ответчика. Запуск передатчика ответчика не происходит.

Нормами ИКАО допускается применение двухимпульсных систем подавления, когда запросный импульс Р₁ излучается антенной подавления, а импульс Рз - основной антенной. В ответчике проводится сравнение соотношения амплитуд импульсов P₁ и Р₃. Этот метод требует большой мощности передатчика импульса подавления (из-за слабой направленности A_под), менее помехоустойчив и не применяется в нашей стране.

Подавление сигналов боковых лепестков по ответу.

Принцип подавления ответных сигналов, принятых боковыми лепестками ДНА ВРЛ, основан на сравнении амплитуд сигналов (U_осн, U_под), поступающих по двум независимым, идентичным каналам приемника от основной антенны А_осн и антенны подавления А_под. В случае, если А_осн < А_под, что соответствует приходу ответной посылки по боковому лепестку основной антенны, ключевая схема запрета запирает выход приемника, реализуя режим подавления. Если А_осн > А_под ответная посылка, принятая главным лепестком А_оси, после усиления проходит в аппаратуру обработки.

Для. улучшения условий прохождения сигналов в обоих трактах приемника в современных ВРЛ амплитудные соотношения на входе преобразуются в фазовые. На выходе приемника соотношение фаз сигналов U_осн и U_под с помощью фазового детектора вновь преобразуются в амплитудные.

Для частичной борьбы с синхронными помехами, поступающими на ВРЛ по главному, основному лепестку ДНА, дешифраторы информационных кодов, как правило, выполняются в двухканальном варианте и обеспечивают обработку информации от двух ответчиков одновременно.

Несинхронная помеха подавляется в наземной аппаратуре ВРЛ фильтром несинхронных помех. Работа фильтра основана на случайном характере повторения импульсов помех. Все сигналы, частота которых отличается от частоты повторения запросных импульсов ВРЛ, отфильтровываются.

Эффективным методом борьбы с внутрисистемными помехами на борту является введение «разрядки» в передачу информационных кодов в режиме ОВД. Другими словами, передача бортового номера (БН) и высоты Н происходит с разрядкой, т. е. 1 раз на 8-10 запросов. Для этой цели служит делитель частоты запуска. Разрядка для запросов БН и Н раздельная, что позволяет получить за один обзор полный .объем информации

Опыт эксплуатации локационных систем с активным ответом выявил отрицательное влияние на ее характеристики явления многолучевого распространения. Суть его в следующем. Сигнал главного лепестка, отражаясь от различных местных предметов, может попасть на вход самолетного ответчика, тем самым вызвав его срабатывание. Ответные посылки не только увеличивают общую загрузку канала, но и формируют ложные синхронные помехи на ИКО. Кроме того, переизлученные сигналы создают фон, нарушающий нормальную работу схем подавления боковых лепестков в бортовом ответчике. Для борьбы с описанным явлением, кроме традиционных мер выбора места установки ВРЛ, применения рассеивающих и поглощающих покрытий, существуют специальные методы.

Метод блокирования ответчика состоит в том, что за единицы микросекунд до появления на его входе переизлученного сигнала, ответчик запирается сигналом «Запрет», излучаемым круговой ДНА подавления или дополнительной секторной антенной. Сигнал «Запрет» представляет собой парные импульсы Р1 иР2, совпадающие по времени с первым импульсом запросного кода и импульсом подавления. Импульс Р2 является импульсом подавления, а импульс Р1 образуется за счет ответвления части мощности Р₁ из основного канала только в момент времени, когда главный луч ДНА направлен на переизлучающий объект.

Метод адаптивной импульсной ВАРУ заключается в. том, что управляющее напряжение ВАРУ запирает приемный тракт лишь в моменты, соответствующие дальностям, на которых расположены самолеты, подверженные воздействию переизлученных сигналов.

Для работы адаптивной АРУ необходимо использовать декодированные координатные сигналы, поступающие от самолетов, находящихся в селектированных секторах, запоминать их, а при прохождении ДНА направления на отражающий объект считывать и формировать импульсы, регулирующие чувствительность приемника. Устройство подавления, основанное на ответвлении мощности, работает по каналу «Земля - борт». Устройство подавления, использующее ВАРУ, адаптированную по местоположению самолетов в реальном масштабе времени, работает по каналу «Борт - земля».

Нельзя не отмстить возможность применения цифровой техники для обнаружения ложных целей, вызванных переотражением.

Значительный эффект в борьбе с факторами, ухудшающими показатели работы существующих ВРЛ, может дать введение моноимпульсного метода определения направления, а также использование индивидуально-адресной системы запроса.