РАДИОЭЛЕКТРОННАЯ БОРЬБА: РАДИОРАЗВЕДКА И РАДИОПРОТИВОДЕЙСТВИЕ

2. В присутствии сильных помех Eп / E0 >> 1 дискриминационная характеристика, определяемая в соответствии с (10.57), имеет вид

Эта дискриминационная характеристика, как показано на рис.10.б3,в, имеет нуль в сдвинутом на ∆α пеленге, что вызывает ошибку пеленгования.

что также вызывает ошибки пеленгования.

Как известно [б], у всякой рупорной антенны ДНА на основной и ортогональной поляризации сильно отличаются. На рис.10.б4,а в декартовых координатах представлены ДНА основной антенны Ао с острым максимумом и низкими по уровню боковыми лепестками (БЛ) на основной (согласованной) поляризации принимаемого сигнала f (a).

В то же время эта же антенна АО на ортогональной поляризации имеет совершенно другую ДНА f(a) с минимумом при а=0, со смещенными максимумами и высоким уровнем БЛ. При этом уровни максимумов ДНА на основной и ортогональной поляризации отличаются на К=30...40дБ. Пусть такая антенна Ао применяется в РЛС с устройством подавления боковых лепестков. Для подавления боковых лепестков используют вспомогательную малонаправленную антенну Ag с ДНА на основной gt(a!) и ортогональной g →(a) поляризациях и схему компенсации (рис. 10.64,6). Когда выходной сигнал, пропорциональный Eвых(a)=f↑(a)-mg↑(a), имеет очень низкий уровень боковых лепестков, он легко обрезается пороговой схемой. Если же на вход РЛС приходит сигнал помехи на ортогональной поляризации (->), в схеме (рис. 10.64,6) выходной эффект пропорционален Евых=f→(a)-mg→(a), который имеет совершенно другую ДНА (рис.10.64 ,в) со смещенным на ∆α максимумом. Если Рн/Pc>>1, такая схема будет работать по помеховой ДНА , и в схеме рис. 10.64,6 подавление помех по боковым лепесткам не происходит.

Пусть теперь антенна Ао применяется в РЛС слежения с угломерным каналом моноимпульсного типа, а вспомогательная антенна Ао не применяется. Тогда полезный сигнал с амплитудой Uo , пройдя Ао на согласованной поляризации, приобретет амплитуду f (a)Eo. Если на вход Ао приходит также

поляризационная помеха с амплитудой Ен но на ортогональной поляризации, амплитуда на входе приемника будет равна f (a)En. Отношение помеха/сигнал при этом равно

Eсли в станции активных помех выбрано Eн/Ес>>K, то на выходе Ао помеха будет превышать полезный сигнал, а ДНА антенны будет практически совпадать с f→(a). Т.е. у нее будет провал при а=0, смещенные максимумы (∆а) и очень сильные боковые лепестки. В этом случае в любом моноимпульсном радиопеленгаторе дискриминационная характеристика по помехе отличается от дискриминационной характеристики по сигналу и пеленгатор дает угломерную ошибку ∆а. Таким образом может быть организована совмещенная эффективная помеха на ортогональной сигналу поляризации для противодействия моноимпульсным пеленгаторам. Условие эффективности - превышение уровня помехи над уровнем сигнала порядка 30. .40 дБ и более в точке приема сигнала антеннами подавляемой РЛС.

Как уже отмечалось, против моноимпульсных радиопеленгаторов эффективны псевдокогерентные совмещенные помехи. Здесь для станций активных помех выбирается диаграмма направленности антенны с максимумами, направленными на вынесенные местные предметы. Тогда приходящий в РЛС помеховый сигнал имеет искаженный фронт волны, который создает угловые ошибки при пеленговании цели.

На рис. 10.65 представлена схема № 61 для формирования двухчастотных помех по высокой

частоте.

Получив импульсный сигнал частоты fo, в УРЧ с помощью частотных модуляторов (ЧМ), например ЛБВ пилообразной модуляцией по фазе, формируются несущие fo±∆f, где ∆f =fпр/2. Эти колебания после устройства запоминания частоты (УЗЧ) и ЛБВ с импульсной модуляцией излучаются раздельно через антенны A1, А2.

На рис. 10.66 представлена схема № 62, отличающаяся другим способом (балансной модуляцией) формирования двухчастотной помехи.

Как видно, если ввести дополнительную асинхронную амплитудную модуляцию, а также разностно-фазовую и разностно-частотную модуляции (рис. 10.67), синхронизируя модулирующие

функции Pn1(t), Pn2(t), ∆φ(t), в моноимпульсном радиопеленгаторе любого типа можно создать условия, при которых будут возникать смещения по углу дискриминационных характеристик и дополнительные мерцания сигнала.

Одна из возможных схем №63 показана на рис. 10.68. Схема работает в двух режимах. Когда переключатель находится в положении I, ЗГ-1 обеспечивается модуляция ∆φ(t)= φ1-φ2, ∆φ(t) и в точке 2

образуется сигнал со спектром (рис. 10.67,а), но с постоянными амплитудами Pn1=Pn2

Дополнительная синхронная модуляция Рn1 (t)= Pn2 (t) обеспечивается в усилителе в прямой цепи. Когда переключатель находится в положении II, наступает другой режим и в спектре (рис.10.67,о) в точке 2 будут синхронные модуляции Рn1 (t)= Pn2 (t) ∆φ(t), ∆f(t)

Двухчастотные помехи в зарубежной литературе называются δ-помехами [б]. Такую помеху можно создавать за счет использования зеркального канала супергетеродинного приемника подавляемой РЛС, как на рис. 10.69. Эффект от действия такой помехи аналогичен эффекту от помехи двухчастотной, хотя фактически зеркальная помеха создается на одной частоте.

Помеха излучается на частоте зеркального канала fn=f3=fo+2fn. За счет биений сигнала и помехи (рис. 10.69, а) с частотой гетеродина, в полосу УПЧ попадает колебание сигнала на частоте fnp=fr-fo и

Помеху можно дополнительно промодулировать по амплитуде и фазе колебанием от генератора низкочастотного шума или псевдослучайного колебания. Любая антенна может быть сконструирована для приема сигналов с вертикальной или горизонтальной поляризацией. Кроме того, существуют поляризационные фильтры, пропускающие лишь сигналы с вертикальной или горизонтальной поляризацией. Есть антенны с круговой поляризацией положительного или отрицательного вращения. Существует много типов станций активных помех с поляризационными (ортогональными) помехами.

Известны два типа поляризационных помех: с настройкой поляризации данной антенны и с двумя антеннами, жестко настроенными на ортогональные линейные поляризации.

На рис. 10.71 представлена схема № 65 первого типа. Здесь на входе применяется три антенны, имеющие различную (вертикальную , горизонтальную или круговую ) поляризацию.

Тип поляризации приходящего сигнала определяется в измерителе поляризации по откликам антенн А1...АЗ. Измеритель поляризации настраивает (через систему управления СУ) единственную передающую антенну станции активных помех Аt, на ортогональную поляризацию. Переключатель пропускает один из трех сигналов на модулятор. Недостаток схемы - некоторая инерционность из-за задержки в определении нужной поляризации.

Схемы второго типа - с двумя антеннами на ортогональные поляризации - при линейной поляризации всегда имеют два канала, но зато обладают малой инерционностью. На рис. 10.72 представлена схема № 66 подобного типа.

Здесь антенны Аt1, Аt2 настроены на вертикальную и горизонтальную поляризацию соответственно, а передающие антенны Аt1, Аt2 - на ортогональные поляризации.

Сигнал, пришедший на антенну Аt1, пройдет через верхний ретрансляционный канал (РК) и будет излучен через А12 на ортогональной поляризации. Аналогично действует нижний по схеме канал. Так как принцип противодействия при помощи поляризационных помех требует излучения очень мощных помеховых колебаний, нужно использовать выходные каскады с очень большим усилением Клбв=40...50 дБ, которые практически совпадают по времени с импульсами подавляемых сигналов (рис. 10.72). Но при этом возникает серьезная проблема развязки каналов приема и передачи: как не допустить очень мощные излучаемые помехи в канал оперативной радиотехнической разведки и на антенны Ar1, Аr2. В схеме рис. 10.72 развязку обеспечить очень трудно.

На рис. 10.73 приведена аналогичная схема №67, в которой ответный сигнал сдвинут с помощью линий задержки относительно сигнальных импульсов на ∆t ≥ τc . Две пары стробирующих каскадов (СК) обеспечивают стробирование сигнальных (СК1,2) и помеховых (СК3,4) импульсов. В схеме развязка каналов приема и передачи обеспечивается за счет временного разделения моментов сигнала приема и передачи помехи.

Можно предложить также схему № 68 с тремя антеннами и СВЧ-коммутатором (рис. 10.74). В этой схеме (рис.

10.74) устройство оперативной радиотехнической разведки (ОРТР) определяет тип поляризации и с помощью схемы управления (СУ) и быстрого СВЧ-коммутатора подключает одну или обе (в случае наклонной поляризации) .антенны Аt1, Аt2.. Измеряя параметры

приходящего сигнала, ОРТР также управляет ретранслятором (РК), создавая комбинированную ответную импульсную помеху, дополнительно настраиваемую по поляризации. Во всех двухканальных схемах №№ 66... 68 в один из каналов ставят корректирующий фазовращатель, компенсирующий фазовые сдвиги в сигналах с ортогональной поляризацией. Иногда, чтобы добиться высокого коэффициента усиления станций активных поляризационных помех (К>40...50 дБ), вместо одной ЛБВ(И) ставят цепочку ЛБВ с меньшим усилением на каждой. Иногда для регулировки Клбв в РК

используют регулируемые аттенюаторы. Очень важно соблюсти точную ортогональность векторов поляризации помехи и сигнала. При неортогональности, когда угол θ между этими векторами отличается от π/2, эффект от поляризационных помех значительно ослабляется и угловая ошибка моноимпульсного радиопеленгатора резко уменьшается. Причиной этому является уменьшение q =Рп/Рс в точке приема при θ≠π/2. Отличие всего на 2° уменьшает q на 29 дБ.

10.9. Станции пространственно разнесенных помех

Пространственно разнесенные или многоточечные помехи являются одними из наиболее эффективных помех. Они годны для подавления разных радиоэлектронных систем, трудно подавляемых совмещенными помехами. В первую очередь сюда относятся моноимпульсные радиопеленгаторы и многопозиционные радиосистемы.

Физическая причина эффективности пространственно разнесенных помех против моноимпульсных и других угломерных каналов заключается в том, что эти помехи, излучаемые с разнесенных точек в пространстве, изменяют ориентацию фазового фронта приходящей на радиопеленгатор электромагнитной волны. При этом создаются ложные пеленги (ложные цели). Пространственно временные параметры ложных целей сильно отличаются от соответствующих параметров истинных целей. В частности, отличаются и истинные пеленги. При этом любой радиопеленгатор (амплитудный, фазовый, взаимокорреляционный, с линейным и коническим сканированием) в одинаковой степени уводится в направлении ложной цели, поскольку любой из упомянутых приборов в качестве пеленга оценивает направления нормали к фазовому фронту электромагнитной волны, падающей на раскрыв приемной антенны.

С точки зрения физических принципов воздействия на РЭС различают следующие классы пространственно разнесенных помех.

Маскирующие шумовые пространственно разнесенные помехи. Если в любую вынесенную точку (точки) поставить сильные шумовые помехи любого типа, то они, воздействуя на канал приема РЛС, маскируют обнаружение и слежение за неизлучающими целями, сосредоточенными в определенной зоне пространства ("зонная маскировка").

Ложные цели. Любая вынесенная точка с ретранслятором может служить ложной целью с координатами (в том числе угловыми), отличными от координат истинной цели. Как правило, на ложных целях ставится аппаратура имитационных помех, мало отличимых от полезных сигналов.

Перенацеливающие пространственно разнесенные помехи. Помеха, создающая ложную цель и перенацеливающая на себя любое радиоэлектронное средство (радиопеленгатор, многопозиционная РЛС и т.п.), считается перенацеливающей пространственно разнесенной помехой. В качестве промежуточной операции здесь нужна операция увода РЭС (например, радиопеленгатор) с пеленга истинной цели в сторону ложной цели. В ряде случаев

приходится применять при перенацеливании дополнительные станции уводящих помех. Иногда ограничиваются операцией срыва слежения за истинной целью, а дальнейший захват ложной цели осуществляется автоматически в процессе реализации поисковой процедуры в радиоэлектронном средстве.

Очень разнообразны типы носителей, используемых в качестве вынесенных излучателей помех. Для этого, в частности, используются:

-пилотируемые постановщики помех;

-беспилотные дистанционно-управляемые летательные аппараты (ДПЛА);

-любые медленно опускающиеся летательные аппараты (парашюты, автожиры, летающие

крылья, аэростаты и т.п.) с активными передатчиками помех одноразового действия (ПОД);

-любые приспособления, осуществляющие буксирование за самолетом передатчиков активных помех - буксируемые радиолокационные ловушки (БРЛВ);

-отстреливаемые снаряды и ракеты, несущие передатчики перенацеливающих на себя помех (радиолокационные ловушки - РЛВ).

При этом один и тот же носитель может применяться для различных целей.

Так, шумовые помехи, как правило, применяются для целей прикрытия. Однако, располагаясь на ракетах, они могут служить перенацеливающими радиолокационными ловушками. Имитационные

Таким образом, задав пороговое (приемлемое для нормального обнаружения) значение РЛС

взятое из кривых обнаружения, нетрудно вычислить дальность обнаружения цели с заданной ЭПР σ для РЛС с заданным энергетическим потенциалом (ЭП)i,

Возьмем в качестве примера среднеэнергетическую РЛС обнаружения с параметрами: Рti=50кВт, GA=1500, λо=3 см, Fш=6 дБ, τН/сж=0,4 мкс, (ЭП)j=30 Вт/Гц, а также положим Кобр=1,

Кобн пор=4(Fлт=10-4, Рпо=0,5), f4А (εц) =1. Тогда по формуле (10.74) можно вычислить

Такая РЛС имеет дальность обнаружения боеголовок (σ =0,1 м2) -всего 7,6 км, а дальность обнаружения бомбардировщика (σ =100 м2) составит 76 км. РЛС с подобными параметрами годны в основном для обнаружения крупных целей с воздуха. Так, авианосец (σ=104 м2) будет обнаруживаться с дальностей Rmax~240 км.

Высокоэнергетические наземные РЛС ПРО и ПВО имеют значительно большие дальности обнаружения. Даже самолеты "Стелз" (σ =1 м2) будут обнаружены с дальности 1500...1700 км.

Рассмотрим теперь случай, когда шумовые помехи излучаются с постановщика помех (с вынесенной точки) рис. 10.75, находящегося на другой дальности Rn ≠Rц и действующего под другим пеленгом εп на РЛС обнаружения. Так как шумовые помехи значительно сильнее внутреннего шума приемника РЛС, последние не учитываем.

Импульсная мощность отраженного от цели сигнала по-прежнему определяется формулой (10.65). Пусть станция непрерывных ШП на постановщике помех имеет мощность передатчика Рtшп. Помеху считаем заградительной с полосой ∆fшп»∆fпр. Излучаемая спектральная плотность помехи на частоте настройки приемника f0

В точке приема 2 она

В(10.79) учтены параметры антенны станции активных помех fn 2 (ε`n ),Gn (рис. 10.75), а также суммарный коэффициент потерь РЛС по помехе К'A (за счет несовпадения поляризаций сигнала и помехи, а также ряда других факторов).

Теперь в формулах вида (10.103), (10.104) вместо Nm внутренних шумов следует поставить Nшп.

Врезультате коэффициент обнаружения в точке5

Решая (10.80) относительно Rц и вводя коэффициент подавления (10.71) Кплд(Рпо,Fлт)=К-1обл, можно определить дальность обнаружения цели, прикрываемой шумовой помехой с постановщика помех. Эту дальность называют в технике РЭП дальностью подавления РЛС:

Это уравнение в технике РЭП называют уравнением противолокации [I].

В случае применения совмещенной шумовой помехи Rп=Rц и можно положить εп=εц=0, ε'п4 Тогда из уравнения (10.83) имеем дальность подавления шумовой совмещенной помехой для случая, когда отраженный от цели сигнал полностью прикрыт этой помехой, излучаемой с цели:

Часто требуется рассчитать потребный энергетический потенциал совмещенной станции активных помех, обеспечивающей заданную дальность подавления:

Эти кривые, показанные на рис. 10.76 в логарифмическом масштабе, называются кривыми подавления, позволяющие сделать ряд важных заключений.

1. На дальностях Rп>Rц РЛС может обнаруживать цель.

2. Чем больше ЭПР σ прикрываемого помехой ЛА, тем для заданной дальности подавления требуется более мощная станция активных помех.

3.Чем мощнее РЛС, тем больше требуется энергетический потенциал станции активных помех для обеспечения заданной дальности подавления.

4.При подавлении РЛС по боковым лепесткам, потребный энергетический потенциал станции активных помех резко возрастает (на 20...40дБ).

5.Если выбранный из технических соображений (ЭП)шп станции активных помех не обеспечивает требуемой дальности подавления, помеха считается неэффективной.

Случай вынесенных шумовых помех, когда постановщик помех и цель находятся на одной

линии (εп=εц), иллюстрируется рис. 10.77. При этом дополнительно сделаны допущения εп=ε'ц =0. Тогда формула (10.72) приобретает вид