книги из ГПНТБ / Радиотехнические системы в ракетной технике

7.4. Влияние активных помех на снижение дальности действия РЛС

Мощность помех от гп внешних источников на входе приемника РЛС равна

Gni— коэффициент усиления антенны i-й станции помех; Rnj— расстояние между i-м источником помех и РЛС;

F (,Зр Sj)— коэффициент направленного действия приемной ан­ тенны РЛС, нормированный к его максимальному значению, в функции от угловых координат sj источника относительно оси антенны;

Yj— коэффициент поляризационных потерь помехи, учиты­

вающий несовпадение поляризации i-й антенны стан­ ции помех и РЛС;

Lni— коэффициент потерь помехи при распространении в атмосфере и плазме, окружающей источник.

Исходя из введенного выше понятия эквивалентной плотности мощности помехи Nn и коэффициента потерь %, суммарную плот­ ность мощности внешних источников помех и внутренних шумов РЛС, приведенную ко входу приемника, можно рассчитать по фор­

муле

m

17.15]

где Nni — эквивалентная плотность мощности i-ro передатчика ра­ диопомех.

С помощью формул [1.28] и [7.15] можно записать отношение сигнал/шум по одному импульсу в присутствии помех

N0— нормирующая величина плотности мощности (среднее ариф­ метическое от плотности ш источников);

270

hm — результирующий (средний) коэффициент потерь помехового

сигнала, определяемый условиями распространения СВЧколебаний.

Для упрощенных расчетов в задачах радиопротиводействия при интенсивных помехах часто применяется приближенная формула вычисления величины сигнал/шум (при Rn/Rni—l):

Расхождение в точности определения q по формулам [7.16] и [7.17], как правило, не превышает 3 дб.

Коэффициент уменьшения дальности действия РЛС nR в усло­ виях помех (табл. 7.2) определяется как отношение дальности R42

Т а б л и ц а 7.2

Коэффициент снижения дальности действия РЛС (nR, дб)

при действии помех к дальности Рш в нормальных условиях, т. е. в отсутствии внешних источников. В таком случае для получения пр достаточно приравнять друг к другу значения отношений сиг­

4rtNm + mN0Ar

Нц2

Из [7.18] следует

[7.19]

271

где

,4л КшR‘t

HR° niN0hmAr ■

Пример расчета гщ по формуле [7.19] приведен на рис. 7.12 для

Для интенсивных внешних помех, когда г)щ<СшП0Ьт , из [7.18] и [7.19] получается

Уменьшение радиолокационного сечения цели в ke раз при­ водит к дополнительному снижению коэффициента nR в У к3 раз,

результирующий коэффициент при этом составит nR’|/r k.J .

Влияние дезинформирующих помех на приемник РЛС можно оценить следующим образом.

Отношение q мощности сигнала, отраженного от цели, к мощ­ ности сигнала однократной дезинформирующей помехи на выходе приемника РЛС отличается от отношения соответствующих мощно­ стей на входе приемника поправочным множителем Ь, учитываю­ щим потери сигнала помехи в приемнике, вызванные искажения­ ми радиосигналов в каналах усиления и задержки станции помех.

Поэтому величина

______ Ррлс С»рлс gLc

4 4uR2 F (Р. e)PnGnLnbf

272

При использовании ретранслятора в качестве источника дез­ информирующих помех величина ЭГ1Р, имитируемая в линейном режиме работы станции радиопомех на ЛБВ, рассчитывается по формуле (при b= 1)

[7.211

где р! и F2 — функции нормированных диаграмм направленности передающей и приемной антенн РЛС по мощ­ ности;

кр — коэффициент передачи ретранслятора (по мощно­ сти) от выхода приемной антенны до входа пере­ дающей.

Для однократных помех применяют следующую распространен­ ную форму записи ЭПР ретранслятора (р = е= 0, Ln = Lc)

[7.22]

где Ар — эффективная площадь приемной антенны ретранслятора. При создании многократных сигналов помех по дальности и скорости, гп из которых перекрываются во времени, величина ЭПР

каждой из ложных целей уменьшается в среднем в ш раз.

Для получения эффективных уводящих помех необходимо обес­ печить определенное превышение ЭПР ретранслятора над ЭПР цели.

Считается, что создание ложных целей с большой ЭПР нару­ шает работу систем сопровождения по дальности и скорости. Для того чтобы сорвать сопровождение действительной цели по даль­ ности, отметка ложной цели, первоначально совмещенная с от­ меткой от действительной цели, постепенно сдвигается по времени и уводит строб сопровождения по дальности от отраженного сиг­ нала истинной цели. Затем посылка ложной цели прекращается, а радиолокационная станция переходит в режим поиска цели на рас­ стоянии, соответствующем последнему положению строба даль­ ности.

Для срыва сопровождения цели по скорости полета обычно по­ степенно изменяют допплеровскую частоту сигнала ложной цели. При этом строб сопровождения по скорости истинной цели уво­ дится от допплеровской частоты сигнала истинной цели, затем по­ сылка ложной цели прекращается. Хотя сопровождение по даль­ ности или скорости может быть восстановлено (если РЛС работает не автоматически и не имеет блока восстановления отметки), по­ теря цели нарушает нормальную работу радиолокационной стан­ ции и точность определения дальности и скорости полета цели мо­ жет значительно ухудшиться, что затрудняет наведение средств поражения на постановщик помех.

7.5. Станции радиопомех с фазированными антенными решетками

По мнению американских специалистов применение фазиро­ ванных антенных решеток в авиационно-космической технике для целей РПД весьма перспективно. Фазирование излучающих элементов может обеспечить на входе приемника РЛС концентра­ цию мощности активных помех в несколько киловатт. Кроме того, ФАР позволяет быстро переключать антенный луч для последова­ тельного облучения большого числа РЛС, находящихся в рабочем секторе решетки. По мнению зарубежных специалистов, перспек­ тива применения ФАР на активных элементах в целях РПД обус­ ловлена тем, что для бортовых станций помех требуются решетки с относительно малым количеством элементов и упрощенной кон­ струкцией.

К недостаткам станций радиопомех с ФАР (по сравнению со станциями обычного типа, например на ЛОВ или ЛБВ) обычно относят более высокую сложность, стоимость и меньший диапазон перестройки по частоте. Последнее объясняется отсутствием в на­ стоящее время достаточно широкополосных элементов для ФАР, таких, как фазовращатели и система фазовой автоподстройки. Однако этот недостаток не является принципиальным и может быть устранен по мере улучшения технологии производства компонент фазированных антенных решеток.

В станциях помех могут быть использованы переизлучающие и адаптивные решетки. В переизлучающей решетке Ван-Атта (прин­ цип действия пассивного ее варианта описан в гл. 5) осуществляет­ ся автоподстройка фазы излучаемых сигналов по принятым сигна­ лам, что обеспечивает возможность создания ретрансляционных по­ мех. В адаптивных решетках возможно запоминание распределе­ ния фаз и создание шумовых помех.

Максимальная мощность в луче ФАР, состоящей из п идентич­ ных элементов (мощность каждого элемента Р), имеет место при отсутствии ошибок фазирования и равна п2Р. Это означает, в част­ ности, что для получения мощности излучения 10 квт от каждого из 100 элементов ФАР требуется на выходе всего 1 вт.

Фазовые ошибки, вносимые усилителями, смесителями и соеди­ нительными линиями, приводят к уменьшению коэффициента на­ правленного действия решетки G, расширению диаграммы и возра­ станию уровня боковых лепестков. Уменьшение коэффициента на­

что приводит к уменьшению коэффициента усиления решетки не более чем на 3 дб. Из-за снижения КНД уменьшается и мощ­ ность Рп суммарного помехового сигнала по сравнению с макси­ мальной мощностью Рп0. Зависимость указанного относительного

274

снижения мощности от среднеквадратическон ошибки фазирования для 32-элементной адаптивной решетки приведена на рис. 7.13. Одна из модификаций переизлучающей решетки Ван-Атта пред­ ставляет собой плоскую систему излучателей, симметрично распо­ ложенных относительно центра. Диаметрально противоположные пары элементов решетки, находящиеся на одинаковом расстоянии от центра, связаны между собой высокочастотными трактами рав­ ной электрической длины, в которых установлены идентичные ВЧ усилители. Схема соединения центрального элемента № 1 решетки

о ф(град)

Рис. 7.13. Зависимость относительной величины снижения мощности от среднеквадратической ошибки фазирования

с произвольной парой диаметрально противоположных № п№ п + 3 и последних между собой приведена на рис. 7.14. Когда элемент номер п работает на прием, элемент номер п + 3 — на передачу и наоборот.

Для наделения переизлучаемых сигналов помеховой модуляцией к решетке Ван-Атта добавляется специальный приемник (элемент № 1), который идентифицирует сигналы РЛС, выбирает объект для радиопротиводействия и управляет модулятором помех. Недоста­ ток структурной схемы, представленной на рис. 7.14, состоит в том, что из-за недостаточной развязки в циркуляторах, наличия отра­ жений от излучателей и отражений, обусловленных неточностью изготовления линий передачи, она не обеспечивает стабильной ра­ боты, если коэффициент усиления каждого ВЧ усилителя превы­ шает 10 дб.

Переизлучающая решетка Ван-Атта фактически работает как ретранслятор.

Адаптивные антенные решетки в отличие от переизлучающих решеток позволяют фазировать сигналы помех любого типа как ретрансляционные, так и сигналы собственного генератора станции

помех. Адаптивная решетка представляет собой систему с устрой­ ствами фазовой автоподстройки элементов решетки, позволяющими регулировать фазы вдоль раскрыва антенны в соответствии с фа­

зами принятых сигналов.

Рис. 7.14. Ретранслятор помех с переизлучающей решеткой Ван-Атта:

а — размещение элементов решетки (сопряженные пары: 2—5, 3—6, 4—7, 8—И, 9—12, 10—13, 14—17, 15—18, 16—19, 20—23, 21—24, 22—25, 26—29, 27—30, 28—31);

6 — структурная схема передатчика

На рис. 7.15 приведена структурная схема передатчика помех с адаптивной фазированной антенной решеткой. Сигнал промежу­ точной частоты, усиленный в твердотельных усилителях, затем умножается до частоты входного сигнала.

Станция помех с адаптивной решеткой имеет два режима ра­ боты: режим приема, при котором происходит настройка фазы в каждом элементе решетки, и режим передачи.

276

(Ненаправленная антенна НО

ю

^3 Рис. 7.15. Структурная схема передатчика помех с адаптивной ФЛР

В первом из них радиолокационный сигнал принимается каж­ дым элементом решетки, а также всенаправленной антенной, обра­ зующей вместе с приемником канал опорного сигнала. После фильтрации, обработки и анализа сигналов, принятых всенаправ­ ленной антенной, образуется опорный сигнал для самонастраиваю­ щейся цепи фазирования каждого элемента антенны. Структурная схема типового элемента решетки показана в правой части рис. 7.15.

Система подстройки фазы работает следующим образом. На вход приемно-передающей антенны элемента решетки поступает входной сигнал, который через замкнутые переключатели П4 и П3 подается на фазовращатель, вносящий дополнительный произволь­ ный сдвиг фазы, и далее через замкнутый переключатель П2 на фа­ зовый детектор.

На другой вход фазового детектора поступает опорный сигнал. С выхода фазового детектора снимается напряжение, пропорцио­ нальное разности фаз двух входных сигналов. Посредством об­ ратной связи этот сигнал воздействует на фазовращатель, который в идеальном случае обеспечивает выполнение условия самофазировки. Это значит, что фазовращатель настраивается так, чтобы его фаза была равна сумме постоянной фазы и фазы принятого сигнала с обратным знаком. Постоянное слагаемое фазы интереса не представляет, поскольку для каждого элемента оно будет оди­ наковым. После соответствующего сопряжения фаз во всех элемен­ тах решетки станция помех при помощи переключателей П[ и Г12 переводится в режим излучения помех. Шумовая помеха форми­ руется путем модуляции напряжением источника шума генератора, настраиваемого на частоту входного сигнала.

Ретрансляционные помехи формируются путем задержки высо­ кочастотных сигналов в электрически управляемой линии задерж­ ки и сдвига допплеровской частоты твердотельным частотным модулятором. Частотная модуляция помеховых сигналов произ­ водится в схеме на pin-диодах. Сигнал помехи поступает через на­ правленный ответвитель (НО) на решетку, содержащую 32 элемен­ та. В фазовращателе каждого элемента решетки сигнал помехи приобретает соответствующий сдвиг фазы и поступает на усилитель (40 дб), который через переключатели П3 и П4 подключается к ан­ тенному элементу. В результате пространственного суммирования сигналов всех элементов формируется узкий помеховый луч в на­ правлении на подавляемый радиолокатор.

Структурная схема комбинированной адаптивной и переизлучающей решетки изображена на рис. 7.16. Она объединяет достоин­ ства, присущие обеим рассмотренным схемам. Адаптивная решетка позволяет создавать различные виды помех последовательно во времени, переизлучающая же антенна Ван-Атта создает только ретрансляционные помехи.

При совмещении решеток учитывается необходимость создания помех РЛС с горизонтальной, вертикальной и наклонной (от 60° До 120°) линейной поляризацией. В комбинированной системе

278

I

Разведприемник

Анализатор

спектра

Логическое

устройство

Программа помеховой. модуляции

Модулятор

помех