Основы теории радиосистем и комплексов радиоэлектронной борьбы. Учебное пособие

52

ствующий групповой защите объектов, когда цель с ЭПР SС прикрывается постановщиком активных помех ПАП. На рис. 5.2 приняты следующие обозначения: R – расстояние РЛС-цель, Rпап – расстояние РЛС-ПАП, Gпап – коэффициент усиления антенны ПАП.

Рис. 5.2. Постановка помехи из вынесенной точки пространства

Для ситуации, показанной на рис. 5.2, АШП действует по боковым лепесткам ДНА РЛС, и максимальная дальность обнаружения цели определяется формулой:

Rmax п 4 PG2S0Rпап2 Kп FАШП ,

4 PпапGпапGKбл fпр

где Kп – коэффициент подавления помехи в РЛС, Kбл – уровень боковых лепестков ДНА РЛС, fпр и FАШП – соответственно полоса пропускания приемника РЛС и в общем случае не совпадающая с ней ширина спектра АШП [10].

Коэффициент подавления АШП при использовании компен-

сационной антенны в РЛС можно оценить по формуле:

Kп = [1- 2]-1,

где – модуль комплексного коэффициента корреляции АШП в каналах компенсатора.

При постановке помехи из совмещенной точки пространства (помеха самоприкрытия), т.е. цель сама является ПАП, уравнение дальности действия при активных шумовых помехах упрощается:

53

5.2. Влияние АШП на характеристики обнаружения

Воздействие АШП на приемное устройство РЛС приводит к увеличению дисперсии шумовой составляющей. Поскольку шум и АШП являются некоррелированными случайными процессами, то они складываются по мощности и дисперсия смеси шум + АШП на

выходе согласованного фильтра устройства обнаружения

ашп2 = 0ашп2 + 2 = ( 0ашп2/ 2 + 1) 2 = (qп + 1) 2,

где qп = 0ашп2/ 2 = N0ашп/N0 – отношение спектральных плотностей мощности АШП N0ашп и внутреннего шума приемника N0 соответ-

ственно, 2 – дисперсия шума на выходе согласованного фильтра в отсутствие АШП, 0ашп2 – дисперсия АШП на выходе согласованного фильтра.

Вероятность ложной тревоги F при обнаружении радиоимпульса с флуктуирующей амплитудой и отсутствии помех определяется выражением:

где Uпор – пороговое напряжение.

Тогда вероятность ложной тревоги Fашп при наличии АШП запишется как

При отсутствии помех вероятность правильного обнаружения сигналов с флуктуирующей амплитудой согласно критерию Неймана - Пирсона определяется выражением:

D = F1/(1 + q) = F1/(1 + E/N0),

где q = E/N0 – отношение сигнал-шум по мощности, E – энергия сигнала. При наличии АШП и фиксированном пороге Uпор выражение для вероятности правильного обнаружения можно записать в виде:

Из формулы для Fашп следует, что при увеличении отношения помеха-шум qп вероятность ложной тревоги при фиксированном значении порога Uпор будет расти. Поэтому для стабилизации уровня ложных тревог порог Uпор меняют таким образом, чтобы в соответствии с критерием обнаружения Неймана - Пирсона

54

F = const. В этом случае выражение для вероятности правильного обнаружения при действии помех примет вид:

Если при этом отношение сигнал-шум еще и много больше отношения помеха-шум, т.е. q = E/N0 >> qп + 1, то вероятность правильного обнаружения при АШП DАШП приближенно равна вероятности правильного обнаружения D при их отсутствии:

DАШП = F1/ 1 E /(qп 1)N0 F1/ 1 E / N0 = F1/(1+q) = D.

5.3. Методы защиты РЛС от активных шумовых помех

Несмотря на общую высокую эффективность применения активных шумовых помех (АШП), существенный недостаток при их использовании состоит в том, что их легко обнаружить, что ставит в уязвимое положение ПАП, а также позволяет применять различные меры борьбы с помехами.

Меры борьбы с АШП:

1)работа РЛС в короткие промежутки времени;

2)смена несущих частот;

3)применение многочастотных РЛС;

4)использование сложных сигналов;

5)использование длительного когерентного накопления сигналов.

При использовании сложных сигналов значительно снижается импульсная мощность передатчика РЛС, т.е. отношение

Ри РЛС/Рш небольшое.

Отношение сигнал-шум прямо пропорционально количеству импульсов: q ~ N (для когерентного накопления) и q ~ N (некогерентного). При малых N это несущественно.

5.4. Компенсационный метод борьбы с активными шумовыми помехами

Для борьбы с АП используют компенсационный метод, для чего применяются специальная компенсационная антенна и дополнительный компенсационный канал обработки сигнала (рис.

5.3).

Рис. 5.3. Структурная схема устройства компенсации АШП

Сигнал в основном канале UO содержит полезный сигнал UС и активную шумовую помеху UП. Благодаря форме диаграммы направленности, имеющей большую ширину, компенсационный канал содержит только АШП UП. Принцип действия устройства основан на определении корреляции между выходными величинами в каналах с последующим образованием разности в устройстве вычитания. Корреляционная обратная связь обеспечивает эквивалентность АШП в каналах, что необходимо для ее компенсации. Определим коэффициент передачи по дополнительному каналу.

В отсутствие активной помехи дополнительный канал не функционирует, так как kДОП=0 и на выходе присутствует сигнал только основного канала. При равенстве фаз можно обеспечить компенсацию на промежуточной частоте (когерентно), в противном случае компенсация осуществляется некогерентно. Для компенсации АШП от нескольких источников применяются когерентные компенсаторы с несколькими линейными каналами компенса-

ции [3].

56

5.5. Активные помехи на частоте переключений

Одним из типов РЛС является так называемая моноимпульсная РЛС, в которой используются две антенны в каждой плоскости ( , ) и определение параметров, в частности направление на цель, осуществляется по результатам анализа одного импульса. Так как при моноимпульсном методе радиолокации используется несканирующая антенна, следовательно, таким РЛС нельзя создать помеху на частоте сканирования.

Для уменьшения аппаратурных затрат иногда используется по одной антенне в каждой плоскости, при этом они поочередно переключаются. Это создает возможность формирования помехи на частоте переключения с частотой заполнения, соответствующей несущей частоте сигнала. Так как информация об угловом положении цели при моноимпульсном методе содержится в амплитуде сигнала, следовательно, такая модуляция амплитуды приводит к ложному определению угловых координат целей. Для создания таких помех необходимо знать частоту переключения, при неизвестной частоте переключения используют шумоподобную модуляцию и эффективность помехи снижается [2].

Погрешность определения углового положения цели будет зависеть от отношения сигнал-шум и отношения сигнал-помеха.

5.6. Уводящие помехи и методы их селекции

С целью сорвать сопровождение цели по координатам уводящие помехи (УП) динамически изменяют свои параметры, т.е. создают иллюзию ложной цели. Для этого необходимо обеспечить автоматический захват подавляемой РЛС сигнала ложной цели и ее сопровождение в направлении координат, не совпадающих с направлением координат реальной цели. Затем производится отключение уводящей помехи, что переводит канал сопровождения в режим поиска, и после нового захвата сигнала цели процесс повторяется. Такой режим применения уводящих помех обеспечивает расходование временного ресурса работы РЛС на мнимые цели, в то время как реальные цели остаются не обнаруженными или не сопровождаемыми системами вторичной траекторной обработки радиолокационной информации.

57

В зависимости от применяемого контура сопровождения уводящие помехи бывают по дальности, по скорости и по угловым координатам.

Рассмотрим особенности применения однопрограммной уводящей помехи по дальности. Учтем следующие особенности действия уводящей помехи.

1.Сигнал подавляемой РЛС принимается, усиливается и излучается с минимальной задержкой, создавая мощный сигнал подсвета.

2.Мощный сигнал помехи приводит к уменьшению усиления в приемном тракте РЛС вследствие работы системы автоматической регулировки усиления (АРУ), при этом происходит захват стробом дальности сигнала помехи (так как сигнал цели из-за малого усиления теряется).

3.Временная задержка уводящей помехи изменяется во времени в соответствии с заранее заданной или псевдослучайной программой увода. Максимальные скорость и ускорение увода по дальности не должны превышать возможности перестройки строба дальности в системе АСД, иначе помеха автоматически сбросится при сопровождении и АСД перейдет в режим поиска.

4.После достижения требуемой величины увода строба дальности передатчик помех прекращает работу. Система АСД переходит в режим поиска и затрачивает максимально возможное время на повторный захват цели.

5.Процесс, описанный в п п. 1…4, повторяется.

Для усложнения задачи противодействия применяется многопрограммная уводящая помеха по дальности. Этот вид помехи отличается тем, что одновременно или последовательно реализуется несколько программ формирования уводящих по дальности помех. Для реализации постановщика однопрограммных и многопрограммных уводящих помех создаются устройство запоминания несущей частоты РЛС (технология цифрового запоминания частот, называемая DFRM) и программируемые схемы управления задержкой.

Уводящая помеха по дальности с программируемым изменением мощности является дальнейшим развитием системы радиопротиводействия. Она применяется для подавления РЛС с автоматическим сопровождением по дальности (АСД), в которых для обеспечения защиты от воздействия уводящих помех используют

58

схемы выделения сигнала с минимальным уровнем. При этом полагается, что помеха всегда значительно превосходит по амплитуде сигнал, отраженный от цели. Поэтому сигнал реальной цели на начальном этапе цикла увода селектируется захватом меньшего по амплитуде сигнала с последующим его сопровождением. Для подавления таких РЛС создается одноили многопрограммная уводящая помеха с изменяющейся амплитудой. Последняя изменяется таким образом, чтобы ответная помеха в течение начального интервала увода имела меньший уровень, чем сигнал, отраженный от цели. Далее мощность помехи постепенно возрастает до достижения ею максимального значения. При этом строб дальности РЛС будет отслеживать ложный сигнал и смещаться по задержке (дальности) до величины максимального увода по дальности.

Уводящие помехи по скорости организуются на сходных принципах, и имеют следующие варианты реализации.

Однопрограммная уводящая помеха по скорости предназначена для подавления РЛС с автосопровождением по скорости (АСС)

ивключает следующие основные этапы:

1)сигнал подавляемой РЛС принимается, усиливается и ретранслируется;

2)при приеме ретранслированного сигнала действие АРУ вызывает уменьшение коэффициента усиления и более мощная помеха захватывается РЛС;

3)доплеровская частота помехи последовательно уводится к значению доплеровской частоты, отличному от частоты реальной цели. При этом скорость изменения доплеровской частоты должна соответствовать маневренным возможностям реальных летательных аппаратов, иначе помеху легко селектировать по сопоставлению данных различных каналов РЛС;

4)при достижении заданной величины увода передатчик помех отключается, вызывая срыв сопровождения по скорости;

5)процесс по пп. 1…4 повторяется.

Воздействие уводящей по скорости помехи приводит к потерям цели и переходу РЛС в режим поиска, требующего затрат времени.

Многопрограммная уводящая помеха по скорости помехи аналогична многопрограммной уводящей помехе по дальности и создается одновременным или последовательным использованием

60

в котором a – ускорение, V – начальная скорость. Время задержки tЗ прихода помехи относительно момента приема сигнала цели по-

мехопостановщиком должно изменяться по закону:

где с – скорость света. Частота излучаемой постановщиком помехи для согласованного во времени изменения дальности и скорости должна меняться по закону:

f (t ) = f0 - 2 (V +at ) f0 /c ,

где f0 – рабочая частота РЛС. При таком способе формирования

уводящей помехи она не фиксируется сравнением показаний каналов дальности и скорости.

Примером создания дезинформирующих уводящих помех может служить схема программного имитатора помех, представленная на рис. 5.4. С ее помощью обеспечивается ретрансляция излучаемого РЛС сигнала с имитацией ложного положения по дальности.

Рис. 5.4. Схема программного имитатора уводящих помех

Для защиты от уводящих помех наибольшее распространение получили различные эвристические логические средства помехозащиты, позволяющие при обнаружении уводящей помехи вернуть строб на истинное положение дальности и (или) скорости.

Таким образом, отличить полезные сигналы от уводящих помех можно следующими методами:

- сравнивая амплитуды сигналов цели и уводящей помехи;