Учебное пособие 890

ГВЧ f0 , а также фазометр (ФМ), измеряющий разность фаз. Для частоты f0 находится максимальная дальность

радиодальномера Rmax с учетом формулы (25) при значении разности фаз =2 , а погрешность измерения дальности

определяется выражением R Rmax 0 /3600 .

Рис. 10. Структурная схема фазового радиодальномера

Результаты расчета занести в отчет.

Задание № 5. Определить какова максимальная дальность действия двухчастотного фазового радиодальномера, работающего на частотах 100 и 105 кГц и чему равна погрешность измерения дальности в этой системе, если погрешность фазометра 0.450 .

Методические указания по выполнению пятого задания

При выполнения задания использовать структурную схему двухчастотного фазового радиодальномера (рис. 11)

19

Рис. 11. Структурная схема двухчастотного фазового радиодальномера

Структурная схема двухчастотного фазового радиодальномера состоит из двух генераторов высокой частоты (ГВЧ1) и (ГВЧ2), сумматора, передающей и приемной антенн, двух резонансных усилителей (РУ1 и РУ2), настроенных на частоты первого и второго генераторов f1 и f2 соответственно, а также фазометра (ФМ), измеряющего разность фаз выходных сигналов первого и второго смесителей (СМ1 и СМ2). Последние используются для формирования сигналов разностной частоты из выходных сигналов двух генераторов и двух резонансных усилителей. Обозначим фазы сигналов первого и второго генераторов 1 и

2 соответственно, их амплитуду V1, а амплитуду принимаемых сигналов V2, на первом и втором входах ФМ будем иметь напряжения

v1 V cos[2 ( f2 f1] t 2 1],

v2 V cos[2 ( f2 f1] (t 2R/c) 2 1], соответственно.

При этом разность фаз =4 ( f2 f1) R/c, а искомая дальность при условии ее однозначного определения может быть рассчитана по формуле

20

R =с /[4 ( f2 f1)].

При этом максимальная дальность цели равна

Rmax c/[2( f2 f1)],

а погрешность измерения составляет R Rmax 0 /3600 .

Результаты расчета занести в отчет.

Задание № 6. Частотный радиовысотомер измеряет высоту целей. При этом частота радиовысотомера изменяется по симметричному пилообразному закону от 195 до 210 МГц и обратно с периодом 8 мс.

На какой высоте находится самолет, на котором установлен этот радиовысотомер, если показания его измерителя частоты биений составляют:

а) 300 Гц, б) 3 кГц, в) 15 кГц, г) 30 кГц.

При выполнении задания учесть, что в структурной схеме частотного радиовысотомера имеется генератор частотномодулированного сигнала (ЧМГ), приемная и передающая антенны, резонансный усилитель с полосой пропускания [ fmin , fmax ], сумматор, амплитудный детектор (АД) и измеритель частоты биений (ИЧБ), формирующий оценку f3 частотного рассогласования излучаемого ЧМГ и принимаемого сигнала.

Методические указания по выполнению шестого задания

При выполнения задания использовать структурную схему частотного радиовысотомера (рис. 12). Определив девиацию частоты и используя соотношение (10) находят искомую дальность.

21

Рис. 12. Структурная схема частотного радиовысотомера

Результаты расчета занести в отчет.

Задание № 7. Изобразить структурную схему импульсного радиодальномера и построить временные диаграммы напряжения в различных точках этой схемы.

Определить период повторения и длительность зондирующих импульсов, если дальность действия радиодальномера 300 км, пиковая мощность передатчика 100 кВт, а средняя мощность 0,2 кВт.

Методические указания по выполнению седьмого задания

Для выполнения задания использовать структурную схему радиодальномера (рис. 13).

Структурная схема импульсного радиодальномера включает в себя генератор пусковых импульсов (ГПИ), генератор высокой частоты (ГВЧ), импульсный модулятор (ИМ), антенный коммутатор (АК), антенну , генератор прямоугольных импульсов (ГПрИ) с внешним запуском от ГПИ, генератор линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН), парафазный усилитель (ПФУ), подключенный к горизонтально отклоняющим пластинам «Х», электроннолучевой трубки, и радиоприемное устройство (РПрУ), управляющее смещением луча ЭЛТ по вертикали «У».

22

Рис. 13. Структурная схема импульсного радиодальномера

Работа радиодальномера изменяется временными диаграммами напряжений на рис. 14, при этом индексы напряжений u1-u6 указывают на номер контрольной точки в схеме.

Рис. 14. Временные диаграммы напряжения в различных точках схемы

Период ГПИ равен T 2 Rmax TB в пренебрежении временем восстановления чувствительности ЭЛТ TB << T. При этом длительность зондирующих импульсов РЛС находится

23

из выражения 1 РСР Т /РПИК , где РСР и РПИК - соответственно средняя и пиковая мощность передатчика. Результаты расчета занести в отчет.

6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К ЛАБОРАТОРНЫМ ЗАДАНИЯМ

1.Чем характеризуется структурная схема фазового радиодальномера?

2.Какова структурная схема двухчастотного фазового радиодальномера и как определяется в нем дальность?

3. Как зависит напряжение на выходе фазового радиопеленгатора от угла?

4.Как определяется косинус уrла между базой фазового пеленгатора и направлением на источник излучения?

5.Чем характеризуется структурная схема импульсного радиодальномера?

6.Как изменяются временные диаграммы напряжения в различных точках схемы импульсного радиодальномера?

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Куприянов А.И. Теоретические основы радиоэлектронной борьбы: Учеб, пособие / А.И. Куприянов, А.В. Сахаров. М.: Вузовская книrа. 2007.-356 с.

2.Радзиевский В.Г. Обработка сверхширокополосных сигналов и помех/ В.Г. Радзиевский, П.А.. Трифонов. М.: Радиотехника, 2009.- 288 с.

3.Куприянов А.И. Радиоэлектронные системы в информационном конфликте./ А.И. Куприянов, А.В. Сахаров. М.: Вузовская книrа, 2003.- 528 с.

4.Перунов Ю.М. Радиоэлектронное подавление

каналов систем управления оружием / Ю.М. Перунов, К.И. Фомичев, Л.М. Юдин. - М.: Радиотехника, 2003.- 415 с.

24

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

ИССЛЕДОВАНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПОДАВЛЕНИЯ ПО МОЩНОСТИ И ЗОНЫ ПОДАВЛЕНИЯ РЭС ПОМЕХАМИ

1. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ

1.1. Цель работы Освоить методы исследования коэффициента подавления

по мощности и зоны подавления РЭС помехами, изучить особенности построения станций шумовых помех и их особенности при реализации прямошумовой помехи как наиболее распространенной при подавлении источника полезного сигнала. Рассмотреть различные способы обнаружения целей, работающих под прикрытием помех.

1.2. Общая характеристика работы

Основным содержанием практической работы является определение параметров при воздействии прямошумовых помех для случая самоприкрытия самолета - разведчика и при обнаружении ударных самолётов, летящие под прикрытием постановщика помех. В работе анализируются возможности подавления РЛС по боковому лепестку передатчиком помех, расположенным от неё на определенном расстоянии с учетом основного лепестка ДНА, онаруживающего ударные самолёты, летящие под прикрытием самолёта-постановщика помех. Нахождение требуемой мощности передатчика помех для обеспечения активной радиотехнической маскировки сигнала РЛС на входе разведприёмника, если разведка ведётся по боковому лепестку ДНА РЭС и помеха давит РЛС по боковому лепестку ДНА. В процессе работы необходимо соблюдать общие правила по технике безопасности при работе с электроустановками с напряжением до 1000 В.

25

2. ДОМАШНИЕ ЗАДАНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИХ ВЫПОЛНЕНИЮ

Задание № 1. Изучить формирование прямошумовых помех их параметры, взаимодействие шумовой помехи с сигналом в приемнике и варианты технических решений при построении станций активных прямошумовых помех (САП), в заготовку отчета занести основные структурные схемы для построения станций активных прямошумовых помех.

Методические указания по выполнению первого задания

При выполнении задания изучить материал /1 с. 17, 2 с. 17; 3, с. 319 - 332; 4, с. 225 -227/, посвященный формированию прямошумовых помех. При этом следует учитывать, что типовая структурная схема формирования прямошумовых помех показана на рис. 1. Генератор гауссовского шума с равномерной спектральной плотностью (генератор «белого шума» ГБШ) формирует шум с широким равномерным спектром. Полосовой фильтр (ПФ) фильтрует этот процесс, образуя на выходе гауссовский шум со спектром мощности GШ ( f ) в полосе fПф fШП .. После усиления по мощности формируется гауссовская прямошумовая помеха с энергетическим спектром

фильтра. Интегрируя этот спектр, можно найти выходную мощность прямошумовой помехи

где K0 - резонансное усиление на частоте настройки полосового фильтра ПФ, а fШП - эффективная полоса шума, определяемая полосой пропускания этого фильтра.

Часто заградительную шумовую помеху с шириной спектраfШП до 500 МГц оценивают по максимальной спектральной плотности

Рис. 1. Формирование прямошумовой помехи

Напряжение шумовой помехи uШП (t), созданной САП , действует на входе приемного устройства (ПРМ) на рис. 2 в

Энергетические и спектральные характеристики входного колебания иллюстрируются рис. 3, где обозначены: GC и

fC -спектральная плотность и ширина спектра сигнала; GШ

— спектральная плотность шума естественного происхождения, прежде всего - теплового шума приемника,

27

GШП , fЩП -соответственно спектральная плотность и эффективная полоса организованной шумовой помехи.

Рис. 2. Взаимодействие шумовой помехи с сигналом в приемнике

составляющих шумов с учетом узкой полосы фильтрации

За счет блока помехозащиты (ПЗ) получается выигрыш в отношении сигнал/шум в > 1 раз:

28

При q2< qnp, ПРМ рис. 3 полностью подавлен шумовой помехой. Обычно собственный шум приемника значительно слабее шумовой помехи.

Рис. 3. Спектры процессов на входе приемника

Поэтому соотношение (16) можно переписать в виде

САП, обеспечивающая выполнение условия (8), эффективна, поскольку полностью нарушает работу («подавляет») РПМУ. В противном случае эффективность прямошумовои помехи недостаточна. Рассматриваемые в дальнейшем варианты технических решений при построении станций активных прямошумовых помех /1/ различаются, в основном, способами увеличения выходной мощности. Схема рис. 4 выполнена на рециркуляторе (РЦ). Принимаемый сигнал поступает через рециркулятор на приемник (ПРМ) и на схему оперативной радиотехнической разведки (ОРТР), где анализатор определяет и фиксирует несущие частоты сигналов, наблюдаемых на входе и подлежащих подавлению.

29

Рис. 4. Схема настройки ответной шумовой помехи

Оператор посредством пульта управления (ПУ) включает передатчик генераторной (например, прямошумовои) помехи (ГНШП) и настраивает его на несущую частоту подавляемого сигнала. Помеха и излучается через рециркулятор и общую антенную систему (АС). Схема на рис. 5 многоканальная применяется в СВЧ. Она содержит n-усилителей мощности на ЛБВ и n- антенн.

Рис. 5. Многоканальная схема создания шумовой помехи

В соответствии с этой схемой в пространстве складываются когерентные прицельные по несущей частоте шумовые помехи. Типичная ширина полосы спектра помех 10...20 МГц.

Задание № 2. Изучить мощность полезного сигнала на входе радиоприемника системы передачи информации, коэффициент подавления по мощности и зоны подавления РЭС помехами назначение. В заготовку отчета занести основные расчетные соотношения.

Методические указания по выполнению второго задания

При выполнении задания необходимо воспользоваться данными, приведенными ранее в /1-4/, а затем рассчитать расстояние между работающими РЭС при воздействии на них помех от активных станций радиопомех. (рис. 6).

30

Радиоэлектронные средства могyт подавляться радиопомехами только в том случае, когда мощность помехи, попадающей в полосу пропускания радиоприемника, превышает некоторую пороговую величину, характерную для данного вида помехи, сигнала, условия их взаимодействия и способа обработки принимаемой суммы сигнала с помехой. Минимально необходимое отношение мощностей маскирующей помехи PП и сигнала PC на входе

подавляемого приемника, при котором достигается требуемая степень подавления РЭС, называют коэффициентом подавления по мощности

Радиопомеха считается эффективной, если отношение ее мощности к мощности сигнала на входе приемного устройства больше коэффициента подавления. Чем меньше kП тем при прочих равных условиях эффективнее радиопомеха, Пространство, в пределах котopoгo отношение мощностей помехи и сигнала превосходит коэффициент подавления, называется зоной подавления РЭС. Если известен необходимый коэффициент подавления и ero зависимость от характеристик расположения станции радиопомех и подавляeмoгo средства, можно определить зону подавления, в пределах которой создаются эффективные радиопомехи данному РЭС. Развертывание в пространстве станции помех радиосистеме передачи информации иллюстрируется рис. 8. Если сигналы и помехи распространяются в свободном пространстве, мощность полезного сигнала на входе радиоприемника системы передачи информации составит

rде PПРДС - мощность передатчика радиосигнала; GПРДС и

31

GПРМ1С - коэффициенты усиления антенн передатчика

радиосигнала в направлении на приемник и приемной антенны в направлении на радиопередатчик соответственно; RC - протяженность трассы распространения сигнала

радиолинии передачи информации, - длина волны. Совершенно аналогично мощность, создаваемая на входе приемника передатчиком помех, согласованной по спектру с подавляемым сигналом, будет равна

PПРДП - мощность передатчика радиосигнала (РЭС1); GПРДП и

GПРМП - коэффициенты усиления антенн передатчика помех в направлении на приемник (РЭС2) подавляемой радиолинии и приемной антенны в направлении на радиопередатчик помех; DП - протяженность трассы распространения помехи; П -- коэффициент, учитывающий различие поляризаций сигнала и помехи.

Рис.6. Схема создания помех системе передачи информации

Из (19) и (20) следует. что соотношение мощностей помехи и сигнала при РЭП системе передачи информации равно

32

Для учета затухания электромагнитного поля на трассах распространения в правую часть соотношения (12) нужно ввести множитель

exp[ (RC RП )], (13)

где -- удельное ослабление электромагнитного поля на единицу дальности при длине волны излучения . Положив в (12) k kП , можно найти наименьшую мощность передатчика помех. необходимую для подавления системы передачи информации при известном расположении приемников и передатчиков:

При известных характеристиках передающих подсистем подавляемой радиосистемы и постановщика помех уравнение (14) позволяет определить зоны подавления РЭС помехами /3/. Действительно, из (23) следует, что

При < 1, т, е, кorда энергетический потенциал станции помех невелик. зона подавления РЭС передачи информации это окружность радиусом

rде RС П - расстояние между передатчиками сиrнала и помехи, Центр круговой зоны подавления при < 1 смешен на DП по направлению базовой линии, соединяющей передатчики сиrнала и помех в сторону от передатчика сиrнала. При > 1, коrда энергетический потенциал

33

передатчика помех превосходит мощность передатчика подавляемой РЭС связи, зона подавления занимает всю плоскость, за исключением окружности радиуса R с центром, смещенным относительно точки расположения передатчика подавляемой радиолинии в сторону, противоположную направлению на передатчик радиопомех на RП / .

При - =1 rраница зоны подавления будет проходить посередине между передатчиками радиопомех и радиосвязи, Определенные таким образом зоны подавления радиолинии передачи информации показаны штриховкой на рис. 7.

Рис. 7. Зоны подавления радиолинии передачи информации

На этом рисунке ПС точка расположения передатчика, а ПРМ -приемника подавляемой радиолинии, ПП - точка расположения постановщика помех.

2.ВОПРОСЫ К ДОМАШНЕМУ ЗАДАНИЮ

1. Где находится зона подавления РЭС, если энергетический потенциал передатчика помех превосходит мощность передатчика подавляемой РЭС?

2. Как определяется при известных характеристиках передающих подсистем подавляемой радиосистемы и

34

постановщика помех зоны подавления РЭС помехами?

3.Где находится rраница зоны подавления при = 1?

4.Как учитывается затухание электромагнитного поля на трассах распространения полезного сигнала?

5.Как находится мощность, создаваемая на входе приемника передатчиком помех, согласованной по спектру с подавляемым сигналом?

6.От чего зависит отношение мощностей помехи и сигнала при РЭП системы передачи информации?

7.Как определяют коэффициент подавления по мощности?

8.Что собой представляет многоканальная схема создания шумовой помехи?

9.Почему появляется выигрыш в отношении

сигнал/шум при использовании блока помехозащиты?

4. ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАДАНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИХ ВЫПОЛНЕНИЮ

Задание № 1. Определить на каком удалении от РЛС будет обнаружен самолёт с передатчиком помех на борту, подобный случай применения помех соответствует самоприкрытию самолетаразведчика.

Методические указания по выполнению первого задания

На каком удалении от РЛС будет обнаружен самолёт ( с

= 20 м2 ) с передатчиком помех на борту ( Pп = 50 Вт, Fп = 20 МГц, Gп = 2,5). Параметры РЛС имеют следующие значения:

PИ = 1 МВт, И = 0,5 мкс, Gп = 10, kП = 2,5 .Этот случай

применения помех соответствует самоприкрытию.. Следовательно, минимальное расстояние между РЛС и

35

самолётом, на котором этот самолёт не обнаруживается, определяется по формуле:

крытия). Результаты расчета занести в заготовку отчета. Далее рассчитаем при каком значении удельного энергетического потенциала Эп передатчика помех для

условий данной задачи Dcmin уменьшится вдвое.

Рис.8. Самоприкрытие цели помехами от обнаружения РЛС

Для этого выразим Dcmin через удельный энергетический

уменьшения Rcmin в 2 раза необходимо повысить Эп в 4 раза. Расчеты выполнить по программе 2.mcd.

36

Задание № 2. Определить на каком удалении от РЛС будет обнаружены ударные самолёты, летящие под прикрытием самолёта-постановщика помех.

Методические указания по выполнению второго задания Рассмотрим изменившиеся условия, если самолёт-

удалении от РЛС будут обнаружены ударные самолёты ( С =

25 м2 ). При этом направление на них отличается от направления на постановщик помех (рис. 9) на величину большую, чем ширина основного лепестка ДН антенны подавляемой РЛС. Параметры РЛС: PИ = 1 МВт, Gп = 10, fпр

= 2 МГц, kп = 3. Уровень боковых лепестков равен –20 дБ относительно Fmax . Этот случай соответствует прикрытию из

зоны. Следовательно, минимальное расстояние между РЛС и прикрываемыми самолётами, на котором эти самолёты не обнаруживаются, определяется по формуле

В этой формуле значения всех параметров известны. Необходимо только значение нормированной диаграммы РЛС в направлении на постановщик помех, заданное в децибелах, определить в разах и подставить в формулу для Dcmin :

Задание № 3. Определить, будет ли подавлена РЛС по боковому лепестку передатчиком помех, расположенным от неё на расстоянии равным Rп = 50 км и учесть. что ударные

самолёты, летят под прикрытием самолёта-постановщика помех.

Методические указания по выполнению третьего задания

Рассмотрим, будет ли подавлена РЛС по боковому лепестку передатчиком помех, расположенным от неё на расстоянии равным Rп = 50 км и создающим спектральную плотность

помехи на входе РЛС, равную Sп = 50 МГц/Вт.

Рис. 9. Прикрытие целей от РЛС обнаружения помехами.

Учесть, что направление на наблюдаемые самолёты ( с =5 м2 ) отличается от направления на передатчик помех

на величину большую, чем ширина основного лепестка ДНА подавляемой РЛС. РЛС имеет следующие основные параметры: Эрлс 90 106 Вт /МГц, kП =2,3. Дальность до

38