Учебники / 1664-itog
.pdf261
Задача обнаружения в пассивной локации иная, чем в активной. В разведке несущая частота, вид и параметры моду- ляции сигнала неизвестны. Поэтому невозможна согласован- ная фильтрация. Задача - обнаружить сигналы РТС в заданном
диапазоне частот и параметров модуляции за короткое время её работы на излучение. При этом обычно пеленгование и обна- ружение выполняются разными системами.
Система обнаружения обнаруживает сигнал, оценивает
его несущую частоту и передаёт код частоты на пеленгатор для его настройки. Система анализа измеряет параметры сигнала
(τИ , TП , FМод и т.д.) с точностью, достаточной для определе- ния типа РЛС или хотя бы ее назначения. Более сложной явля- ется задача идентификации РТС, то есть определения того, что сигналы, принятые в разнесенных точках пространства, при- надлежат одному и тому же излучателю. Для идентификации может потребоваться исследование тонкой структуры сигнала.
Встанциях РТР используются как моноимпульсные, так и одноканальные пеленгаторы.
Внекоторых случаях система обнаружения объединяется
спеленгатором, если пеленгатор одноканальный.
Аппаратура связи используется для сбора на одном из пе-
ленгационных постов всей разведывательной информации с целью идентификации сигналов и расчета координат РТС по измеренным пеленгам.
ЭВМ предназначена для анализа сигналов, определения типа РЛС и расчета координат по измеренным пеленгам.
11.4. Поиск и обнаружение сигналов станциями радиотехнической разведки
К системам обнаружения станций радиотехнической раз- ведки предъявляются требования по следующим параметрам.
1. Угловой сектор разведки ( |
αР : 60o ÷ 90o ) ; |
2. Полоса частот разведки |
fР . Радиолокационный диа- |
пазон 100÷18000 МГц разбивается на ряд поддиапазонов.
262
Типичное требование: один поддиапазон должен быть не ме- нее одной октавы ( fMAX = 2 fMIN ) ;
3.Динамический диапазон входных сигналов. По расче- там он должен быть не менее 100 дБ.
4.Точность измерения частоты и разрешающая способ- ность по частоте.
Станции разведки могут быть поисковыми по частоте и направлению или беспоисковыми.
11.4.1. Поиск по частоте
Поиск по частоте выполняется в перестраиваемых при- емниках, у которых полоса пропускания значительно меньше полосы разведки. Такие приемники называют панорамными. Структурная схема приемника приведена на рисунке 11.2.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
линейная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вх. цепь |
|
|
СМ |
|
|
УПЧ |
|
|
Д |
|
|
ВУ |
|
|
|
|
|
|
|
|
развёртка |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Г
ГПН
Рисунок 11.2. Структурная схема поискового приемника
Существуют следующие режимы поиска по частоте.
1.Медленный гарантированный.
2.Быстрый гарантированный.
3.Поиск со средней скоростью (вероятностный). Рассмотрим эти режимы.
На приведенной ниже диаграмме по горизонтальной
оси отложено время, по вертикальной - частота настрой- ки приемника (рисунок 11.3). Штриховая линия показы- вает время существования импульсов периодической пос- ледовательности входных сигналов, излученных РЛС.
|
|
263 |
f |
fПЧ |
ТП |
|
τИ |
|
|
|
|
f1 |
|
|
fP |
|
|
f0 |
|
|
T’Пр |
|
t |
TПер |
|
|
|
|
|
Рисунок 11.3. Диаграмма перестройки приемника |
||
На рисунке 11.3 обозначено: DfР - полоса разведки;
TПер - время перестройки приемника на полосу разведки;
Т'Пр - время перестройки приемника на полосу пропускания. В течении этого времени приёмник может принимать сигнал фик- сированной частоты.
Условие медленного гарантированного поиска записыва- ется в виде TПр¢ ³ TП MAX , то есть за время перестройки прием- ника на полосу пропускания гарантируется прием хотя бы од-
ного импульса РЛС с самым большим периодом повторения TП MAX . Отсюда можно найти время медленного гарантирован-
ного поиска TПер .: TПер ³ TП MAX DffР .
ПЧ
Например, TП =1/200 с; DfР =2 ГГц; DfПЧ =2 МГц; TПер =5 с.
Получившееся время поиска приемлемо на практике. Од- нако приведенный расчет справедлив, если входная последо- вательность существует непрерывно в течение времени анали- за. Такие условия существуют при разведке наземных РЛС с борта самолета, когда прием ведется как по основному, так и боковому излучению РЛС. На трассах "земля-земля" чувстви- тельности приемных устройств, как правило, хватает только для
264
работы по основному излучению. Поэтому в полученную фор- мулу для времени поиска вместо периода повторения импуль- сов TП MAX следует подставить период сканирования TСК , что сделает время поиска недопустимо большим.
Условие быстрого гарантированного поиска записывает- ся в виде TПер ≤ τ И MIN , то есть перестройка на полосу разведки
выполняется за время самого короткого ожидаемого импульса. |
||||||
Скорость перестройки по частоте - γ |
= |
|
|
fP |
, при этом |
|
τ |
И MIN |
|||||
оказывается очень высокой. Например, |
|
fР =2 ГГц, |
||||
если |
||||||
τ И MIN =0,5 мкс, то γ=4 ГГц/мкс.
Генераторы электромагнитной энергии, перестраивающие- ся с такой скоростью, существуют, например, лампы обратной вол- ны, митроны [22]. Проблемы возникают с обеспечением разреша- ющей способности, так как полоса пропускания фильтров проме- жуточной частоты расширяетсясувеличением скоростиперестрой- ки. Поведение амплитудно-частотной характеристики фильтра при увеличении скорости перестройки иллюстрируется рисунком 11.4. Расширениеполосыиуменьшениемаксимуманаступают,когдавре- мя перестройки фильтра на полосу пропускания становится соиз- меримым с его постоянной времени τв = 1/ fПЧ .
|K(jω)|
γ0 < γ1 < γ2
γ0=0
γ1 γ2
ω
Рисунок 11.4. Трансформация АЧХ узкополосного фильтра при увели-
чении скорости перестройки
Соответствующая скорость перестройки
γ = |
f |
ПЧ = fПЧ2 , |
|
τ |
в |
265
откуда fПЧ = 
γ - минимальная полоса пропускания при ско-
рости перестройки γ .
При γ = 4 ГГц/мкс, fПЧ = 65 МГц. Такая полоса пропус-
кания во многих случаях не обеспечивает требуемой точности измерения частоты.
Для увеличения точности можно использовать тот факт, что при быстрой перестройке гетеродина сигнал на выходе сме- сителя приобретает линейную частотную модуляцию. Устанав- ливая на выходе смесителя фильтр, согласованный с этим сиг- налом, сжимаем сигнал по времени, улучшая тем самым точ- ность измерений.
Поиск со средней скоростью имеет место, когда не выпол- няются условия ни медленного ни быстрого гарантированно- го. Время, необходимое для уверенного обнаружения сигнала в этом режиме, приближается ко времени медленного гаранти- рованного поиска.
11.4.2. Беспоисковые по частоте разведывательные приемники
В простейшем случае это приемники прямого усиления с параллельно включенными полосовыми фильтрами, перекры- вающими всю полосу разведки (рисунок 11.5).
Проблемы возникают при разработке разветвителей СВЧ-
сигналов и фильтров с достаточно узкой полосой пропускания и частотной характеристикой, достаточно равномерной в по- лосе прозрачности и имеющей достаточно крутые скаты.
Обычно крутизнускатов фильтра подбирают так, что в пре- делах динамического диапазона системы сигнал может регист- рироваться в одном или двух соседних фильтрах. Если сигнал
попал только в один фильтр, то принимается f = fi , если в два,
то принимается
f = fi + fi+1 . 2
266
f1
f2
УВЧ
fn
Рисунок 11.5. Структурная схема беспоискового по частоте разведыва-
тельного приемника
Максимальная погрешность измерения оказывается рав- ной δ f = 2f , где f - полоса пропускания на уровне верхней границы динамического диапазона. При fР =2 ГГц, δ f =2
МГц, число фильтров N =500.
Число фильтров можно уменьшить, используя матричную схему приемника, принцип построения которой иллюстриру- ется рисунком 11.6.
Входной сигнал расфильтровывается m первыми филь- трами и индицируется на их выходах m первыми индикато- рами. m первых преобразователей частоты приводят сигна-
лы в каждом из каналов к одной и той же полосе частот со средним значением f0,1 . Эти сигналы объединяются и про- цедура расфильтровки повторяется, причем вторые фильтры имеют полосу пропускания fр / m2 . Данная процедура по-
вторяется N раз.
Полоса пропускания фильтров последнего "столбца", определяющая точность измерения частоты, рассчитывается
по формуле
f = mfNP .
Совокупность показаний индикаторов (нулей либо еди- ниц) представляет собой код частоты.
|
|
268 |
|
|
|
|
|
L |
u1(t) |
|
а) |
УВЧ |
L+ L |
Ф |
|
|
|
||
|
|
|
|
u2(t) |
|
|
L |
|
U(t) |
|
УВЧ |
å |
|
АД |
|
|
|
|
|
б) |
|
L + L |
|
|
Рисунок 11.7. Структурная схема фазового (интерферометрического) измерителя частоты. Ф - фазометр, АД - амплитудный детектор.
Пусть
|
æ |
|
L ö |
|
|
æ |
|
L + DL ö |
|
||
u1 |
(t) =U cosç |
ω0t - 2π |
|
÷ |
; |
u2 |
(t) = U cosç |
ω0t - 2π |
|
÷ |
; |
λ |
λ |
||||||||||
|
è |
|
в ø |
|
|
è |
|
в |
ø |
|
|
λ= v , v - скорость распространения волны в фидере.
вf0
Тогда |
ϕ = 2π |
L = 2π |
L |
f0 . |
|
|
|
λв |
|
v |
|
Откуда |
f0 |
= |
ϕv |
. |
|
2π L |
|
||||
|
|
|
|
|
|
Пользуясь полученной формулой, оценим среднеквадратичес-
кую погрешность измерения частоты: |
σ f0 = |
σ ϕ v |
; |
|
2π L |
||||
|
|
|
Если L > λ , возникает неоднозначность отсчёта фазы, так что
f0 |
= |
(ϕ + 2πk)v |
, |
|
2π L |
||||
|
|
|
где k - целое число периодов разности фаз, утраченное при измерениях.
Для получения высокой точности в широком частотном диапазоне используют многошкальные системы.
269
11.5. Классификация и общая характеристика средств радиопротиводействия
Радиопротиводействие - комплекс средств, уменьшающих эффективность РЛС.
Средства радиопротиводействия делятся на следующие группы:
1.Создание активных и пассивных помех;
2.Изменение электрических свойств среды (ионизация пространства и использование поглощающих веществ (дымов));
3.Изменение отражающих свойств объектов (применение
объектов специальной формы и противорадиолокационных покрытий).
Активные помехи по назначению делятся на загра- дительные и прицельные.
Заградительные рассчитаны на подавление всех РЛС оп- ределённого диапазона.
Прицельная помеха рассчитана на подавление конкрет- ной РЛС.
Активная помеха может быть маскирующей или имити- рующей.
Маскирующая помеха ухудшает условия наблюдаемости для оператора РЛС и может представлять собой широкополос- ный непрерывный сигнал, например имеющий характер шума.
На экране индикатора типа А такая помеха создает сплош- ную яркую полосу.
Недостаток маскирующих помех: станция помех себя де- маскирует.
Имитирующая помеха аналогична сигналам реальных ра-
диолокационных целей и рассчитана на отвлечение оператора (или автомата) от действительных целей.
По виду излучения помехи классифицируют на непрерыв- ные и импульсные.
Импульсные помехи делятся на синхронные (с сигналами подавляемой РЛС) и несинхронные. Имитирующие помехи мо- гут быть только синхронными.
270
Непрерывная помеха может быть широкополосной или представлять собой немодулированное гармоническое колеба- ние. В последнем случае ее воздействие заключается в умень- шении чувствительности приемника РЛС.
Синхронная помеха создаёт неподвижные отметки на экра- не, несинхронная - бегущие вдоль развертки дальности импульсы.
Наиболее эффективны имитирующие помехи. Для созда- ния имитирующих помех необходимо знать параметры сигна- лов подавляемой РЛС. Поэтому станция помех должна иметь в своем составе разведывательный приемник (см. рисунок 11.8).
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Развед. |
|
|
Система |
|
|
Форм-тель |
|
|
Передатчик |
|
приёмник |
|
|
анализа |
|
|
помехи |
|
|
помехи |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 11.8. Укрупнённая структурная схема станции помех
Противорадиолокационные покрытия наносятся на объек- ты военной техники для уменьшения их ЭПР. Различают по-
крытия градиентного типа и покрытия интерференционного типа.
Покрытия градиентного типа поглощают падающие на них радиоволны. Для уменьшения отражений падающей волны ко-
эффициент преломления n = |
|
ε |
|
плавно изменяется от еди- |
|
μ |
|||||
|
|
|
|
ницы на внешней поверхности до необходимой величины. Материал покрытия состоит из двух составляющих: ос-
нова (стеклопластик, каучук и т.д.) и поглощающий материал (например, специальный феррит).
Противорадиолокационные покрытия не должны ухудшать боевые качества защищаемых объектов. Для этого они должны быть прочными, термостойкими, и иметь небольшую толщину. Для уменьшения отражений поверхность делается неровной (ри-
сунок 11.9).