Основы теории радиосистем и комплексов радиоэлектронной борьбы. Учебное пособие

61

-анализируя выполнение пороговых критериев по дальности, скорости и ускорению;

-применяя эвристические алгоритмы анализа параметров сигналов во временной и частотной области.

В первом случае анализируется выполнение неравенства

Uуп Uц .

Uш Uш

Отличить полезные сигналы от уводящих помех можно:

1)предположив, что помеха превосходит по амплитуде сигнал цели (или наоборот);

2)по результатам анализа пороговых критериев по дальности, скорости и ускорению.

Всистемах АСД и АСС наибольшее распространение получили логические средства помехозащиты, позволяющие при обнаружении уводящей помехи вернуть строб в положение, соответствующее реальной цели. Для этого анализируются измерения в каналах дальности, скорости и ускорения с последующим их сравнением с установленными пороговыми значениями согласно нижеприведенным формулам.

t

R(t) R(t0 ) V ( )d CпорR ,

t0

R' (t) V (t) CпорV ,

R' ' (t) V ' (t) Cпора ,

где CпорR , CпорV , Cпора - пороговые значения расхождения параметров канала дальности, скорости и ускорения соответственно, R'(t) , R''(t) , V '(t) - соответственно первая и вторая производ-

ные дальности и первая производная скорости.

Если пороговые значения превышены, то это свидетельствует о том, что сопровождаемый объект не является реальной целью.

Величины порогов СПОР выбираются с таким расчетом, чтобы ошибки измерения соответствующих величин (дальности, скорости и ускорения) не приводили к частым ложным тревогам.

Применение в следящих измерителях систем экстраполяции позволяет предсказать положение цели после срыва сопровожде-

62

ния на основе информации о характеристиках движения цели. Интеллектуальные системы экстраполяции используют физические ограничения, не позволяющие выполнить тот или иной маневр, который относят к действию уводящей помехи. В этом случае после прекращения действия уводящей помехи следящий строб будет либо совмещен с положением сигнала цели, либо незначительно с ним рассогласован. Это существенно сократит временные затраты на поиск и повторный захват цели.

Практически применяются и другие способы и устройства защиты от уводящих по дальности помех.

1.Способ, основанный на двойных импульсах передатчика

РЛС.

Он основан на невозможности повторения ретранслятором уводящей помехи импульса, следующего сразу же за предыдущим.

ВРЛС первый импульс не используется, а на второй импульс пары ретранслятор не успевает сформировать помеху. В приемном устройстве РЛС обрабатывается только второй импульсный сигнал.

2.Сопровождение по переднему фронту импульса цели.

3.Использование сторожевых стробов.

Сторожевые стробы осуществляют защиту стробов сопровождения по дальности и (или) скорости. Сторожевые стробы не являются следящими и располагаются в фиксированных точках по обе стороны от основного строба. При уводе помехой основного строба сигнал цели появляется в одном из сторожевых стробов, что и является признаком действия уводящей помехи. Следует учитывать, что данный способ помехозащиты теряет эффективность при сопровождении большого числа близко расположенных целей вследствие возможного наложения их доплеровских сигналов, что приводит к срыву сопровождения.

4. Использование сверхкоротких импульсов РЛС.

При использовании сверхкоротких импульсов инерционность ретранслятора приводит к тому, что импульс помехи не может своевременно переизлучаться и «накрывать» импульс отраженного от цели сигнала. Такой способ целесообразно применять для РЛС с дальностью действия от 40 до 100 км.

5. Бланкирование соседних каналов дальности.

Данный способ предполагает при обнаружении цели в определенном канале дальности бланкирование остальных каналов для

63

исключения смещения мощных ответных сигналов ретранслятора уводящих помех.

6.Выделение сигнала с меньшей (большей) частотой Доплера.

7.Применение методов спектрального анализа сигналов. Сигналы, отраженные от реальных объектов, помимо сигнала

цели, содержат боковые спектральные составляющие, обусловленные вращением турбин или винтов. Боковые полосы излучений, создаваемые ретранслятором помех, являются типичными и существенно отличаются от боковых составляющих спектра полезного сигнала. Поэтому с помощью сравнительного анализа спектров отраженного сигнала и помехи можно выявить факт работы РЛС по уводящей помехе по скорости.

8. Одновременное излучение сигналов на двух разных часто-

тах.

Данный способ основан на идентичности законов увода всех принимаемых ретранслятором сигналов. Поэтому создается возможность выделить частоту полезного сигнала при одновременной передаче двух зондирующих сигналов на разных частотах f1 и f2. Частоты принятых РЛС сигналов при отсутствии уводящих помех приобретают различное доплеровское смещение, пропорциональное несущей частоте. При формировании уводящей помехи этот факт не учитывается, псевдодоплеровские частоты оказываются одинаковыми, что и учитывается в схеме защиты от помех.

9. Мерцание частоты РЛС.

Принцип действия такого алгоритма защиты аналогичен предыдущему способу. Различие заключается в последовательном, а не одновременном, излучении сигналов различных частот.

5.7. Методы создания помех радиовзрывателям

Конечной фазой РЛ конфликта является поражение цели. Область срабатывания радиовзрывателя должна быть согласована с диаграммой поражения. При использовании метода командного наведения момент подрыва боевой части (БЧ) определяется на командном пункте. Но при этом трудно учесть условия встречи с целью. При использовании головки самонаведения (ГСН) момент взрыва определяется неконтактным методом с помощью радиовзрывателя. Применяются активный (рис. 5.5), полуактивный и пассивный методы локации [1, 2].

64

АП Пер-к

Команда подрыва Пр-к УУ РВ

Рис. 5.5. Структурная схема активного метода локации При полуактивном методе используется сигнал подсвета

РЛС и в РВ присутствует только приемная часть. Пассивный метод использует собственное излучение цели, в частности работающий передатчик постановщика активных помех. Основные типы радиовзрывателей и используемые в них методы определения момента подрыва приведены в табл. 3.

Принцип действия сверхрегенеративного радиовзрывателя основан на косвенном методе измерения дальности по амплитуде отраженного сигнала при сверхрегенеративном приеме. Колебания гасятся при отсутствии отраженного сигнала цели и усиливаются при наличии отраженного сигнала при приближении к цели. Достоинство метода – простота, а недостаток состоит в том, что уровень сигнала зависит не только от дальности, но и от размеров цели и ее ЭПР. При этом момент подрыва, а следовательно, расстояние до цели меняется в зависимости от параметров цели.

Импульсные радиовзрыватели (ИРВ) сложны в реализации ввиду малой дальности срабатывания, так как длительность импульса должна быть мала, иначе «мертвая зона» перекроит рабочую область РВ. Оптимальный угол наклона диаграммы направленности антенны ДНА к продольной оси ракеты зависит от Vц. Для определения момента подрыва выбирают оптимальный угол

65

наклона ДНА, угол оси конуса поражения. Момент подрыва определяют по формуле

t3 RР Ц / vЦ [tg( ) tg ],

где α - угол между осью конуса поражения и ДНА. θ - угол между векторами скорости ракеты и цели, RР-Ц - расстояние от цели до ракеты в момент подрыва (промах), vЦ – взаимная скорость сближения ракеты с целью. Другим способом определения момента подрыва является доплеровский способ.

5.8. Способы радиоэлектронного подавления радиовзрывателей

1.Преждевременный подрыв, например, методом добавления к сигналу цели помехи по боковым лепесткам, вызывающей срабатывание по амплитудному методу или сдвиг частоты, вызывающий срабатывание по частотному методу.

2.Нейтрализация подрыва (частота Доплера не должна переходить через нулевое значение).

3.Использование РЛ ловушек, вызывающих ложный

подрыв БЧ.

Два первых метода основаны на зависимости частоты Доплера от времени при подлете ракеты к цели, соответствующей рис. 5.6.

Fд

Сближение

t

Удаление

Момент подрыва

Рис. 5.6. Определение момента подрыва

На рис. 5.7 показаны результаты нейтрализации и преждевременного подрыва радиовзрывателя.

66

Fд Нейтрализация

Сближение

t

Удаление

Преждевременный

Рис. 5.7. Нейтрализация и преждевременный подрыв

При применении в РВ комбинированного критерия срабатывания по амплитуде и частоте для его нейтрализации необходимо имитировать аналогичный ложный сигнал подрыва. Для этого требуется усиление ретранслируемого сигнала и сдвиг частоты. Используются один или несколько шумоподобных сигналов для модуляции. Мощность помех, как правило, PП > 100 Вт, а коэффициент усиления Кус > 100 дБ. Поэтому необходимо предотвращать автогенерацию усилительных каскадов, коммутируя сигнал в приемнике.

5.9. Борьба с радиоуправляемыми взрывными устройствами

Одной из разновидностей задач РЭБ с радиоуправляемыми взрывателями является задача предотвращения подрыва взрывных устройств, используемых в преступных целях. Основными особенностями задачи радиоэлектронного подавления радиовзрывателей такого типа являются такие факторы: неопределенность местоположения объекта подавления; неопределенность рабочей частоты; кратковременность (однократность) работы радиовзрывателя; высокая цена ошибочного решения; наличие помех в каналах связи.

На рис. 5.8 показана типовая структура радиолинии дистанционного управления взрывом, включающая приемо-

67

передающее устройство, пульт управления, исполнительное устройство и шифратор – дешифратор.

Исп. уст-во Дешифратор Приемник

Рис. 5.8. Структурная схема радиолинии дистанционного управления взрывом

Основными характеристиками данного устройства являются: частотный диапазон и полоса занимаемых частот; дальность действия; чувствительность приемника; способы кодирования и модуляции сигнала; максимально возможные потери на трассе. Наиболее часто используется частотный диапазон до 1000 МГц. Полосы частот зависят от диапазона и составляют от 10…100 Гц для НЧ-приемников, до 200…300 КГц для сверхрегенеративных ВЧ-приемников. Дальность действия устройства зависит от назначения и обычно составляет от нескольких десятков метров до нескольких километров. Потери на трассе во многом определяют дальность действия, и на них влияют условия распространения радиоволн на трассе прохождения сигнала. Ближе к подстилающей поверхности мощность убывает значительно быстрее (пропорционально корню 4 степени, а не корню 2 степени в зависимости от дальности). Кодирование применяется для повышения помехоустойчивости, длительность радиосигнала составляет от 15 мс до 2 с. В сложных вариантах системы применяются перезапрос и подтверждение радиокоманд.

Используется два метода РЭП: нейтрализация подрыва и преждевременное срабатывание. Пространственное расположение РВ и устройства РЭП соответствует схеме рис. 5.9.

68

Передатчик

помех

Д3

Приемник РВ

R

Передатчик РВ

Рис. 5.9. Пространственное расположение РВ и устройства РЭП

Для создания помех используются передатчики прямошумовых помех, с модуляцией шумом, частотно-свипирующие, кратковременные помехи (типа искровых), применяются принципы создания заградительных и прицельных помех.

Показатель качества радиоэлектронного подавления (РЭП) K Д3 / RT , где RT – максимальное расстояние между передаю-

щим устройством и местом закладки, при котором возможно срабатывание взрывного устройства для заданной величины Д3 , которое блокируется средствами РЭП РВ.

меха-сигнал, при котором наступает его подавление; PпGп – энергетический потенциал передатчика помех; h – коэффициент, учитывающий параметры помех; PG – энергетический потенциал передатчика устройства управления РВ; fп – ширина спектра помехи; fпр – полоса пропускания приемника устройства управления РВ.

69

6. Средства электромагнитного поражения РЭС и энергосистем

Электромагнитное оружие (ЭМО) относится к оружию массового поражения радиоэлектронных систем (РЭС). Его объекты – системы противоракетной (ПРО) и противовоздушной обороны (ПВО). Применение ЭМО – пролог к широкомасштабным боевым действиям [2].

Воздействию ЭМО подвергаются не только сами РЭС, но

исреда распространения радиоволн. Используют кратковременные излучения сверхбольшой мощности, которые могут приводить к обратимому поражению РЭС с последующим восстановлением РЭС, а при сверхбольшой мощности и к необратимому поражению с выжиганием р-п переходов полупроводниковых приборов.

Наиболее чувствительны к электромагнитному излучению смесительные диоды РЛ и связных приемников, МОП-структуры

ЛЭ, авионика и автоэлектроника. Напряжение Uпр пробоя таких структур составляет от 0,1 до 10-ков Вольт и зависит от типа при-

бора. Так кремневые биполярные транзисторы имеют Uпр=(15…65)

В, AsGa Uпр≤10В, RAM<7В, МП - (3,3…5) В, МОП –(7…15)В.

Широко известны следующие типы ЭМО: низкочастотное (НЧ) с частотой формируемого сигнала менее 1 МГц и высокочастотное (ВЧ), формирующее сигналы СВЧ-диапазона волн.

НЧ ЭМО создает наводки в каналах обмена информацией

ицепях внешнего питания. ВЧ ЭМО проникает через АФУ по каналу прямого проникновения или через неплотности и стыки конструкции РЭС. Особенно характерно их проникновение в радиоэлектронные системы на резонансных частотах. При высокой интенсивности СВЧ излучения наблюдается ионизация воздуха, который становится электропроводным. Это увеличивает эффект экранировки в стыках конструкции, т.е. чрезмерное увеличение интенсивности излучения уменьшает поражающие свойства ВЧ ЭМО. ВЧ излучение ЭМО проникает в РЭС через антеннофидерные устройства по каналу прямого прохождения сигналов или через неплотности и стыки конструкции РЭС. Особенно значительно его проникновение на резонансных частотах, что иллюстрирует рис. 6.1.