Основные теоретические соотношения при противорадиолокационной маскировке ла вынесенными передатчиками активных помех

Сведения из теории

Одним из основных приемов защиты ЛА от радиолокационного наблюдения является создание активных маскирующих помех (АМП) радиолокационным станциям (РЛС) с помощью передатчиков (передатчиков), вынесенных за пределы защищаемых ЛА. Возможные варианты взаимного расположения передатчиков ШП, защищаемых ЛА и подавляемой РЛС иллюстрируются с помощью рисунка 2.1.

ЛА

ПШП 4

ПШП 2

ПШП 3

ПШП 1

РЛС

рисунок 2.1

1. Самолет-носитель ПШП располагается в зоне барражирования (ПШП1 на рисунке 2.1), как правило на значительном (до 200 км и более) удалении от подавляемой РЛС, обеспечивающем его безопасность. В качестве барражирующих помехопередатчиков используются специализированные самолеты РЭБ. Помехи создаваемые из зон барражирования, действуют на РЛС, облучающую ЗЛА по боковым лепесткам ДН антенны.

2.Передатчик ШП располагается в зоне между подавляемой РЛС и защищаемым ЛА (ПШП3). Функции носителя передатчика ШП может выполнять, например, беспилотный ЛА (БПЛА). В качестве передатчиков ШП из промежуточной зоны могут применяться также передатчики помех разового действия (ППРД), выбрасываемые в непосредственной близости от РЛС с помощью самолетов, БПЛА, ракет, спускаемые на парашютах, и др. Помеховое излучение такого передатчика ШП действует на РЛС, облучающую ЗЛА, как правило, по боковым лепесткам ДН антенны.

3. Самолет носитель передатчика ШП расположен в составе группы защищаемых им ЛА (ПШП2). Функции таких помехопередатчиков выполняют специализированные самолеты РЭБ, обладающие достаточно высокими летными качествами, позволяющие им следовать в составе защищаемых ими групп ЛА. При расположении носителя ПШП и защищаемых им ЛА в одном элементе разрешения РЛС по углам и по дальности («плотная группа ЛА») помеха действует на РЛС по главному лепестку ДН.

4. Самолет-носитель ПШП следует на некотором удалении от защищаемых им ЛА (ПШП4). При таком приеме защиты помеха действует на РЛС, облучающие ЗЛА, по боковым лепесткам ДН антенны.

5. Передатчик ШП находится непосредственно на защищаемом ЛА, т.е. реализуется самозащита ЛА. В этом случае действие помехи приходится по главному лепестку ДН антенны подавляемой РЛС.

Рассмотрим основные энергетические соотношения, справедливые при защите ЛА вынесенным передатчиком ШП.

ЛА

ПШП

РЛС

рисунок 2.2

Условие подавление канала обнаружения РЛС с помощью ШП (условие шумовой маскировки ЛА) обычно формулируется в виде:

, (2.1)

где Р_с.вх – мощность эхо-сигнала от ЛА на входе приемника подавляемой РЛС; Р_ШП.вх – мощность шума, создаваемого передатчиком ШП на входе приемного тракта подавляемой РЛС; К_п (Р_п.о, Р_л.т) – коэффициент подавления РЛС. Этот показатель помехоустойчивости РЛС, численно равный величине Р_ШП.вх / Р_с.вх , которую нужно создать на входе тракта обнаружения РЛС, чтобы вероятности правильного обнаружения Р_п.о и вероятности ложной тревоги Р_л.т обнаружителя были на уровне, при котором РЛС можно считать подавленной.

Мощность сигнала определяется основным уравнением радиолокации:

, (2.2)

где Р_РЛС – мощность излучения РЛС в импульсе; – усиление антенны РЛС в направлении максимума диаграммы направленности (ДН); _ЛА – эффективная площадь рассеяния (ЭПР) ЛА;  - длина волны излучения РЛС; _ЛА – коэффициент, учитывающий деполяризацию излучения РЛС при его отражении корпусом ЛА; – расстояние между РЛС и ЛА.

Мощность ШП, создаваемой единичным передатчиком ШП на входе приемного тракта РЛС в полосе его пропускания, определяется как произведение:

, (2.3)

где - плотность потока мощности поля ШП в точке расположения РЛС; Р_ПШП – мощность передатчика ШП; R_ПШП^РЛС – расстояние от передатчика ШП до РЛС; - эффективная площадь антенны РЛС в направлении передатчика ШП; G_ПШП^РЛС = G_РЛС (_ПШП _ПШП  _ГЛ = _ЗЛА _ГЛ =_ЗЛА) – коэффициент усиления антенны РЛС в направлении передатчика ШП, при условии, что главный лепесток ДН антенны РЛС направлен на защищаемый ЛА; (_ПШП _ПШП), (_ЗЛА ,_ЗЛА) – угловые координаты передатчика ШП и защищаемого ЛА в системе координат, связанной с РЛС; (_ГЛ  _ГЛ) – угловые координаты оси главного лепестка ДН антенны РЛС; - коэффициент, учитывающий рассогласование поляризаций антенн передатчика ШП и РЛС; - относительная ширина спектра ШП (коэффициент прицельности помехи по частоте); f_ШП – ширина спектра ШП; f_пр – полоса пропускания приемного тракта РЛС.

Подставляя в (2.3) все рассмотренные величины, получаем:

. (2.4)

Если защита ЛА осуществляется несколькими передатчиками ШП, то для расчета справедливо соотношение:

, (2.5)

где N_ПШП­­ - количество передатчиков ШП, а индекс i указывает на принадлежность соответствующего параметра i – му передатчику ШП.

С учетом (2.2) и (2.4) условие (2.1) подавления РЛС примет вид:

. (2.6)

Соотношение для расчета коэффициента подавления К_п (P_п.о., P_л.т.) можно получить, рассматривая параметр сигнал/шум на выходе приемного тракта РЛС:

где А_вых - амплитуда сигнала, отраженного от ЛА на выходе приемного тракта РЛС; _ш.вых - среднеквадратическое значение шума на выходе приемника.

Если суммарный шум (собственный шум + внешняя ШП) на входе приемника имеет равномерную спектральную плотность N_ш.вх и приемный тракт содержит фильтр, согласованный с сигналом, отраженным от ЛА, то справедливо:

, (2.7)

где Е_с.вх – энергия сигнала, отраженного от ЛА, на входе приемника; - спектральная плотность шума; К_пот – коэффициент, учитывающий потери значения параметра сигнал/шум за счет отличия приема и обработки сигналов в приемном тракте от оптимальных. Для случая импульсной РЛС:

, (2.8)

где P_с.и.вх – импульсная мощность эхо-сигнала от ЛА на входе приемника; _и – длительность зондирующего импульса РЛС; N_и – количество импульсов, облучающих ЛА за время однократного контакта (объем пачки зондирующих импульсов). Подставляя (2.8) в (2.7) и умножая числитель и знаменатель на величину f_и (ширина спектра единичного зондирующего импульса РЛС), получаем:

. (2.9)

Учитывая, что в (2.9) _и f_и = В_и – база зондирующего импульса РЛС; f_и = f_пр – приемник согласован по полосе частот с сигналом; , получаем:

Тогда, искомое соотношение для К_п (P_п.о., P_л.т.) :

, (2.10)

где - параметр q_вых², при котором обеспечиваются требуемые значения Р_п.о и Р_л.т ; К_к < 1 – коэффициент качества помехи, учитывающий отличие реальной помехи от принятой выше модели оптимальной маскирующей помехи, типа «гауссовский шум с равномерным спектром».

Если РЛС использует непрерывный зондирующий сигнал, то, по аналогии можно получить:

, (2.11)

где В_с = _с f_с – база отрезка непрерывного сигнала длительностью _с и шириной спектра f_с, облучающего ЛА за время однократного радиолокационного контакта.

Из (2.6) непосредственно вытекает соотношение, определяющее расстояние R_защ, на которое защищаемый ЛА может приблизиться к РЛС, не будучи обнаруженным (дальность защиты ЛА):

, (2.12)

где - значение нормированной ДН антенны РЛС в направлении передатчика ШП при условии, что главный лепесток ДН направлен на защищаемый ЛА.

На основе (2.6) получим также формулу, позволяющую рассчитать максимальное удаление носителя передатчика ШП от РЛС, при котором еще обеспечивается маскировка ЛА с заданным в виде вероятностей Р_п.о и Р_л.т качеством (зона действия передатчика ШП по дальности):

. (2.13)

Также из (2.6) получим соотношение, определяющее минимальную мощность передатчика ШП, достаточную для противорадиолокационной маскировки защищаемого ЛА с требуемыми уровнями Р_п.о и Р_л.т:

. (2.14)