РАДИОЭЛЕКТРОННАЯ БОРЬБА: РАДИОРАЗВЕДКА И РАДИОПРОТИВОДЕЙСТВИЕ

сравнения этих огибающих. Различие в вероятностях ошибок реального и оптимального I приемника в

Если сигнал объекта разведки использует ФМ, при демодуляции| средство разведки должно использовать фазовый детектор. Независимо от конкретного схемотехнического решения, фазовый детектор должен перемножать входное колебание x(t) на опорное напряжение Uопорн (t)). синхронное и синфазное с несущим (модулируемым) колебанием. Иначе говоря, прием сигналов с ФМ требует в обязательном порядке проведения тех же операций над принимаемым колебанием, выполнение которых предписывается процедурой оптимального когерентного приема. Поэтому следует ожидать, что и характеристики качества приема КИМ-ФМ должны быть такими же, как у оптимального приемника, но с оговорками относительно влияния шумов в канале формирования опорного напряжения. Действительно, когерентное опорное колебание Uопорн (t). обеспечивающее работу фазового детектора при демодуляции КИМ-ФМ, должно формироваться из принятого сигнала. Известно много разных вариантов построения схемы формирования опорного напряжения. Выбор того или другого варианта определяется рядом конкретных условий: индексом фазовой манипуляции, соотношением сигнал/шум, элементной базой, используемой для построения приемника и т.п. Однако в любом случае вместе с опорным колебанием на фазовый детектор будет действовать шум, который, разумеется, не улучшает качества приема и демодуляции сигнала. Поэтому следует считать, что самая нижняя кривая на рис.4.17, характеризующая вероятность ошибки оптимального приема сигнала с КИМ-ФМ для модуляции на ± π/2, это верхняя граница вероятности ошибки в реальном приемнике радиоразведки при перехвате цифровых сигналов.

ЧАСТЬ 2. РАДИОЭЛЕКТРОННОЕ ПРОТИВОДЕЙСТВИЕ

Глава 5. КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ, СРЕДСТВ, СИСТЕМ И КОМПЛЕКСОВ РАДИОЭЛЕКТРОННОГО ПРОТИВОДЕЙСТВИЯ

Радиоэлектронное противодействие (РЭП) [1] - это комплекс мероприятий и действий по нарушению работы и снижению эффективности РЭС противника. Противодействие осуществляется путем [3]:

-постановки помех радиоэлектронным системам и средствам противника;

-применения ложных радиолокационных целей и ловушек;

-воздействия на среду распространения электромагнитных волн;

-огневого поражения объектов противника, имеющих в своем составе и использующих РЭС.

Вкрайнем случае, когда применение противодействия приводит к полному нарушению работы РЭС противника, оно называется подавлением РЭС.

Первым классификационным признаком средств и систем РЭП является место их размещения и назначение в боевых операциях. По этому признаку различают наземные и бортовые средства. Среди бортовых средств РЭП можно выделить те, которые устанавливаются на ударных самолетах и ракетах для их индивидуальной защиты; на специальных самолетах РЭБ (постановщиках помех) для обеспечения коллективной защиты строя ударных ЛА (в совместном строевом полете с ними, либо из зон барражирования, вне досягаемости средств перехвата) ; на самолетах поддержки прорыва ПВО, оснащенными любыми средствами РЭБ и обеспечивающими подавление зенитно-ракетных и артиллерийских комплексов ПВО.

Вторым признаком классификации является характер подавления средствами РЭП радиоэлектронных систем противника: огневое поражение для уничтожения РЭС и(или) информационное подавление.

Третьим критерием классификации служит характер применения средств РЭБ: расходуемые (одноразового применения) и нерасходуемые (многоразового применения).

Всоответствии с четвертым признаком классификации различают активные (с излучением электромагнитного излучения) и пассивные (неизлучающие) средства РЭП.

Пятым классификационным признаком средств РЭП служит их целевое назначение как в широком смысле - для подавления РЛС, систем связи, передачи данных, командных радиолиний и т. п., так и в узком смысле - для подавления подсистем обнаружения, сопровождения (по дальности, по скорости или по направлению), подсистем демодуляции или синхронизации.

Наконец, шестым критерием классификации могут служить особенности разнообразных тактических приемов применения средств, систем и комплексов РЭП.

Разумеется, приведенные классификационные признаки не разделяют все многообразие систем и средств РЭП на непересекающиеся классы. Например, одно и то же средство РЭП может быть и бортовым, и пассивным, и одноразовым. Кроме того, разные способы и, соответственно, разные средства противодействия могут применяться совместно (комплексироваться). В результате комплексного применения эффективность РЭП возрастает и оказывается больше суммы эффективностей от применения разных частных методов и средств противодействия по отдельности.

Вследующих разделах рассматриваются активные методы РЭП, основанные на применении радиоэлектронных помех, а также пассивные методы, использующие модификацию среды распространения электромагнитных волн и(или) создающие ложную сигнальную обстановку за счет применения ложных целей и радиолокационных ловушек. Преднамеренные, искусственно создаваемые для РЭП помехи, классифицируются по целому ряду различных признаков. В [3] приведена весьма полная и детальная классификация преднамеренных помех, используемых для РЭП, а в [2] дан подробный анализ эффективности методов и средств РЭП.

По своей структуре преднамеренные помехи могут быть шумовыми или имитирующими сигнал. Шумовые помехи, подобно шуму естественного происхождения, маскируют сигнал и потому относятся к классу маскирующих. Шумовые помехи универсальны по применению. При энергетическом^ превышении помех над сигналом они способны подавлять любой сигнал.

обслуживания в передней и задней полусфере (рис.5.2,о), одинаковой шириной луча ∆θa (по азимуту), ∆βa (по углу места). Это было вызвано тем, что управляемые ракеты ЗРК и АРК могли атаковать лишь с передней или задней полусфер. Обычно ∆θa=60…120o; ∆βa=20o. В последнее время, ввиду усовершенствования ракет ЗРК, АРК атаки ЛА (даже сверхзвукового) стали возможны с разных ракурсов ∆θa=0...360°. Поэтому АС САП брались в тройном комплекте (рис.5.1,в), обеспечивая ∆θa=120° каждого компонента. Угол ∆βa брался тем же.

Основной элемент станций активных помех любого типа - усилитель мощности. В настоящее время усилители мощности САП выполняются, в основном, на лампах бегущей волны. Именно эти приборы обеспечивают высокую удельную мощность выходного сигнала (на единицу массы) при высоком КПД и быструю электронную перестройку частоты в широком диапазоне. На рис.5.3 воспроизведены основные характеристики типовых ЛБВ: частотная (рис.5.3,д), амплитудная (рис.5.3,6) и фазовая (рис.5.3,в) характеристики и зависимость коэффициента передачи Клбв(V) и фазового сдвига ∆j(V) от напряжения на спирали (рис.5.3,г ,д).

На рис.5.4, а приведена шумовая характеристика, из которой видно, что вне рабочего участка напряжения спирали ЛБВ (V≠Vo) сильно возрастают внутренние шумы ЛБВ. На рис. 5.4,6 на одном графике приведены амплитудная и фазовая характеристики ЛБВ.

Приведенные характеристики ЛБВ позволяют реализовать целый ряд возможностей при построении САП.

Во-первых, амплитудные характеристики ЛБВ (рис.5.3,6, 5.4,6) имеют явный перегиб. На них ярко выражены два участка - линейный участок и область насыщения. Характеристики на этих участках описываются так:

Этот эффект обусловливает ряд важных свойств, прежде всего - свойство подавления слабого сигнала сильным. В самом деле, если Рвх1,2 > Рвх0 и Рвых1= Рвых1 + Рвых2=Рмах=сonst, Рвых1= k1Рвх1, Рвых2= k2Рвх2 , то k2Рвх2=Рмах- k1Рвх1 или

Зависимость (5.4), показанная на рис.5.4,в, свидетельствует, что первый, мощный сигнал, вызывает подавление второго, уменьшая коэффициент передачи k2.

Во-вторых, характеристика рис.5.4,6 свидетельствует о наличии у ЛБВ амплитудно-фазовой конверсии. Так, изменение Pвx(t) меняет Рвых(t) (это полезная AM) и ∆φвых(t) (паразитная фазовая модуляция). Связь AM и ФМ с изменениями Pвх(t) вызвано уменьшением скорости электронов в пучке по мере повышения Рвх.

В-третьих, линейная фазовая характеристика ∆φ(V) (рис.5.3,6) позволяет получить в ЛБВ постоянный частотный сдвиг выходного сигнала (рис.5.5,в), если на спираль подать линейно изменяющееся напряжение (рис.5.5 а), Обычно на спираль подается периодическое пилообразное напряжение с крутизной к. Если при этом на входе ЛБВ Uo(t)=Eo cos2πf0t, то на выходе ЛБВ формируется сигнал u(t)=Е соs (cos2πf0t +kt)=Е соs[2π(f0 + k/2π )t , что эквивалентно частотному сдвигу на величину (рис.5.5,в)

Меняя крутизну пилы к, можно получить ЧМ-колебание, поскольку при этом ∆F = k2(πt) Если фазовая

характеристика ∆φ(V) ЛБВ не строго линейна, в спектре на выходе ЛБВ появляются паразитные гармоники.

В настоящее время ЛБВ различных типов и конструкций работают в диапазонах частот вплоть до нескольких десятков гигагерц. При этом они обеспечивают усиление сигналов до выходной мощности в сотни ватт (в импульсном режиме - до сотен киловатт) при КПД до 70% и даже более. Немаловажно, особенно для бортовой аппаратуры, что ЛБВ работают со сравнительно невысокими питающими напряжениями и имеют высокую механическую прочность (удары до 50g), температурной и радиационной стойкостью [29].

Глава 6. СТАНЦИИ АКТИВНЫХ ШУМОВЫХ ПОМЕХ

6.1. Общие сведения о станциях активных шумовых помех (САП)

Шумовые помехи (ШП) являются универсальными помехами. Они могут применяться для противодействия любым радиоэлектронным системам с любыми способами передачи или извлечения полезной информации. При этом важно отметить, что если какой-либо приемник является оптимальным по отношению к внутренним гауссовским шумам, он будет оптимален и по отношению к гауссовским шумовым помехам искусственного происхождения. Поэтому станции активных шумовых помех рассматривают как стандартные помехи по отношению к оптимальному радиоприемному устройству.

В практике РЭП используются шумовые помехи нескольких видов (рис.6.1). Распространены заградительные помехи (по времени, частоте, углу), заведомо перекрывающие значениями своих параметров (τ,f,α) области значений соответствующих параметров сигнала. Используются прицельные помехи, которые имеют значения параметров (τ,f,α) , сравнимые с протяженностью областей значений

параметров сигнала. Очень важное отличие генераторных шумовых помех (ГНШП), включаемых и выключаемых произвольно, независимо от наличия сигнала, от ответных ШП, когда шум излучается лишь в ответ на пришедший сигнал.

6.2. Энергетический потенциал станций шумовых помех

Все многообразие выходных систем станций активных шумовых помех можно свести к 17 типам, объединив их в б групп. Далее в данном разделе для наглядности и для конкретности схемы выходных устройств САП иллюстрируются численными примерами.

Первые четыре типа (рис.6.2) применяют обычную однолучевую антенну с различными КНД при различной ширине лучей Gп=1 (ЭИи=0,4кВт, ∆θа=360°), Gп=13 (ЭИи=5кВт, ∆θа =60°), Gп=(ЭИи=40кВт, ∆θа =15°). Ввиду острой направленности луча (15°) для обслуживания сектора ∆θ0 =120° нужно ввести сканирование луча. Четвертый тип (рис.6.2) выполнен на линзе Люнеберга со сканирующим возбудителем.

Чтобы сочетать острую направленность АС с широким обзором, были сконструированы специальные многолучевые АС, обеспечивающие ДНА (рис.6.3). Здесь в угловой зоне ∆θ0=const можно создать многолучевую ДНА с различным количеством (n) лучей. В зависимости от n получаются различные параметры Gn, ∆θп каждого луча. Так, при n=8 получаются параметры Gn=100, ∆θп =15°, ∆θ0=1200, (ЭП)и=40кВт. Многолучевые АС можно создавать различными способами.

Один из способов заключается в попеременном включении лучей с быстрой СВЧ - коммутацией. Это можно выполнить на обычных рупорных антеннах (рис.6.3, 5 тип), многовибраторной линзе Люнеберга (рис.6.3, 6 тип) и линейной ФАР с диаграммообразующей схемой (ДОС) - матрицей Батлера

(рис.6.3, 7 тип). Для всех типов 5...7 оконечных устройств, в каждом направлении излучается помеха с энергетическим потенциалом (ЭП)и=40 кВт, но с последовательным включением лучей.

Для увеличения мощности радиопередающего устройства (РПД)

можно применить несколько некогерентных передатчиков помех и применять усилители мощности на ЛБВ.

На рис.6.7 приведена простейшая схема суммирования в пространстве мощностей помех нескольких передатчиков с несколькими антеннами. Здесь энергетический потенциал помехи, ввиду некогерентности излучений разных РПД, равен

(ЭП)и=nРпGп (6.1)

Можно также применить сумматор и одну антенну на выходе. Результат не изменится.

На схеме рис.6.8 применена одна антенная система и многоканальный усилитель мощности на расстроенных контурах, создающих заградительную помеху с полосой ∆θп.

Поскольку полосы в ПФ не перекрываются, помехи u1...un взаимно некогерентны и их мощность равна Рпi =Pп / n. Учитывая коэффициент усиления ЛБВ Квлб, получается суммарный энергетический потенциал

(ЭП)и = Pп / n Kлвб-nGп =РпGпКлбв. (6.2)

На рис.6.9 один полосовой фильтр, перекрывающий полосу помехи Af„, n канальная схема усиления на ЛБВ и одна антенная система АС. Здесь

Точно такой же результат получается, если на выходе п антенн подключить к выходам п ЛБВ. Здесь получается когерентное суммирование полей.

В станциях активных помех применяются