Радиолокационные станции обнаружения целей. Тактико-технические данные

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Радиолокационные станции обнаружения целей. Тактико-технические данные



История развития РЭС и средств РЭ подавления и противодействия и РЭ защиты

РЭС - радиосвязь (локация, телевидение, акустика и т.п.);

РЭ борьба это система мероприятий и действий войск по применению специальной РЭ техники, тактических и технических приёмов для выявления и подавления РЭС и систем управления войсками и оружием противника, и для защиты аналогичных средств и систем от подавления противника.

Составные части РЭ борьбы: РЭП - радиоэлектронное подавление; РЭЗ - радиоэлектронная защита.

РЭП это мероприятия и действия проводимые войсками в бою и операции по дезорганизации или снижению эффективности действия РЭС противника путём воздействия на них электромагнитных или акустических излучений.

РЭП включает в себя создание активных и пассивных РЭ помех, распространение ложных целей, воздействия на среду ЭМ или активных волн и радио дезинформации.

РЭЗ - это совокупность способов и средств, обеспечивающих работу РЭС в условиях воздействия средств радиоэлектронного подавления и специального самонаводящегося оружия противника. Она достигается скрытием РЭС от радиоразведки. Защитой от РЭ помех и от поражения оружием.

РЛС обнаружения цели. Такие РЛС осуществляют обнаружение цели, определение их координат и параметров движения. Аппаратура РЛ опознавания по принципу «свой - чужой».

Полученные данные используются при решении задач целе-распределения и выработки команд для ЗРК, а также наведения истребителей на цели.

Они работают в режиме кругового и секторного обзора пространства.

В зависимости от зондирующего сигнала РЛС делятся на:

1) импульсные;

2) непрерывные;

3) квази-непрерывные

1) В импульсных РЛС используются радиоимпульсы с большой скважностью ; где T_n выбирается из условия однозначного измерения дальности.

В зависимости от обработки отражённых сигналов импульсные РЛС обнаружения делятся на когерентные и некогерентные.

В некоторых РЛС доплеровское смещение частоты не учитывается.

В когерентных РЛС при обработке принятых сигналов учитывается информация о их фазе и доплеровском смещении частоты.

К достоинствам импульсных РЛС относятся:

1) простота однозначного измерения дальности нескольких целей;

2) высокое разрешение целей по дальности;

3) простота развязки излучаемых и принимаемых сигналов путём использования одной антенны.

Однако эти РЛС не позволяют селектировать цели по скорости.

2). РЛС с непрерывным сигналом имеют сложную развязку, что не позволяет использовать одну антенну.

3). В квази-непрерывных РЛС имеются импульсы с малой скважностью.

Импульсные РЛС обнаружения используются для дальнего обнаружения целей летящих на средних и больших высотах. РЛС с непрерывным и квази-непрерывным импульсом применяются для обнаружения низколетящих целей.

Тактико-технические данные. Диапазон длин волн: УКВ от 1 до 100 МГц; мощность импульсов от 1 до 100 МВт; ширина диаграммы направленности по азимуту сотни градусов; скорость вращения 1-10 об./мин; коэффициент усиления антенны 1 00-1 000.

Принцип действия импульсной РЛС обнаружения. Передатчик РЛС через антенну излучает, короткие импульсы, которые отражаются от цели и принимаются той же антенной. Измерив время между излучением и приёмом сигнала можно определить расстояние между целью и РЛС: D=150t.

Направление на цель определяется изменением углового поля антенны РЛС в плоскости приёма определённого сигнала. Прямые зондирующие сигналы генерируются ВЧ генератором (магнетроном, клистроном или ламповым генератором).

Диаграмма направленности

Е - напряженность электрического поля, У - азимут.

Азимут цели определяется положению основного лепестка.

Антенна РЛС вращается вокруг оси и позволяет просматривать пространство в том телесном угле, где ожидается появление цели. Скорость вращения выбирается так, чтобы цель оставалась в основном лепестке диаграммы направленности до тех пор, пока антенна не примет k отражённых целью импульсов. При работе РЛС в круговом направлении число оборотов n должно выбираться как:

об/мин;

где ₀ - ширина основного лепестка диаграммы направленности в горизонтальной плоскости в градусах. ₀=65?/d.

Когда РЛС работает в режиме кругового обзора, луч двигается по радиусу от центра к периферии. Причем начало каждого цикла движения совпадает с 0. Синхронизация между началом развёртки и излучённым сигналом обеспечивается блоком развёртки. Дальность действия РЛС тем больше, чем выше средняя мощность РЛС и меньше уровень шума действующего на входе приёмника. Если учесть способность оконечных устройств РЛС как интенсивность, то можно показать, что дальность действия РЛС определяется отношением пачки импульсных сигналов к спектральной плотности шума.

РЛС сопровождения целей. Асц по направлению. Конич. сканирование

РЛС, работающие в контурах управления оружием, например, РЛ прицеливания, кроме обзорных режимов имеют режим сопровождения цели по одной или нескольким координатам. Такими координатами могут быть азимут или угол дальности.

В РТ системах слежения целей используются 2 метода АСЦ по направлению: одноканальный (сканирование) и 2-х канальный (моноимпульсный).



При коническом сканировании основной лепесток диаграммы направленности РЛС вращается в пространстве, причем ось его движется по образующей конуса.

Такое движение антенны можно получить, если облучатель в фокусе параболоида и вращается вокруг его фокальной оси. Если цель находится на оси конуса и симметричной оси лепестка, величина отражённого сигнала не меняется, это называется сканированием. Если цель смещена с оси конуса, коэффициент усиления антенны в направлении на цель, периодически изменяется с частотой вращения диаграммы, т.е. с частотой сканирования.

В соответствии с этим модулируется амплитуда отраженного от цели сигнала. Глубина и начальная фаза зависят от данного положения цели относительно поля антенны и могут быть использованы для её (цели) определения.

Блок схема РЛ угломерного координатора с комплексным сканированием.

Модуляция по амплитуде за счёт сканирования антенной последовательных отраженных целью сигналов после усиления и детектирования в приемнике, поступает на детектор сигнала ошибки. Когда цель смещена с равносигнального положения на детекторе сигнала ошибки (ДСО) возникает сигнальное напряжение с частотой сканирования, оно усиливается усилителем сигнала ошибки. Амплитуда выходного напряжения сигнала ошибки пропорциональна угловому отклонению цели от равносигнального направления, а начальная фаза зависит от напряжения этого смещения, отличного от некоторой опорной плоскости. С выходом УСО связаны 2 фазовых детектора, с которых к устройству управления вращением антенны подводятся определенные сигналы. В цепь опорного сигнала ФД включен фазовращатель, сдвигающий фазу сигнала на 90.

На выходах ФД создаётся 2 напряжения, которые пропорциональны смещению цели относительно равносигнального направления антенны в 2-х перпендикулярных плоскостях. Эти напряжения подаются на 2 серводвигателя, которые управляют положением антенны. Они поворачивают антенну в угломерных и азимутальных плоскостях до тех пор, пока оба сигнала ошибки не будут сведены к 0.

РЛС сц. Асц по направлению. Моноимпульсный метод

РЛС, работающие в контурах управления оружием, например, РЛ прицеливания, кроме обзорных режимов имеют режим сопровождения цели по одной или нескольким координатам. Такими координатами могут быть азимут или угол дальности. В РТ системах слежения целей используются 2 метода АСЦ по направлению: одноканальный (сканирование) и 2-х канальный (моноимпульсный).

При моноимпульсном методе условная координата цели в каждой взаимно-перепендикулярной плоскости определяется сравнением сигналов А, f, принимаемых одновременно 2-мя разными антеннами.

Антенная система моноимпульсной РЛС состоит из 4-х антенн размещённых попарно в азимутальных и угломерных плоскостях перед общим отражателем. Чтобы определить направление на цель сравнивают амплитуды сигналов принятых 2-мя антеннами затем усиленных и продетектированных 2-мя приёмниками.

Блок схема одного канала моноимпульсной РЛС.

Когда цель находится на равносигнальном направлении, амплитуды и сигналов обоих приемников равные, и на выходе схемы вычитания сигнала нет. При смещении цели амплитуды будут неравными, и на выходе схемы вычитания возникнет напряжение величина и знак, которого определяют сторону и величину смещения цели. Это напряжение управляет поворотом антенны на равносигнальное направление.

Недостатком рассматриваемой РЛС является, то, что амплитуда окажется равной амплитуде ограничения приемников РЛС, т.о. информация о угле цели будет потеряна, чтобы избежать этого нужно поставить фазовый детектор.



РЛС сопровождения целей. Асц по дальности

Позволяет без вмешательства оператора непрерывно получать дальность до захваченной на сопровождении цели в виде пропорционального ей напряжения.

В схеме используются два строб импульса U_C1 и U_C2, вырабатываемые генератором строб импульсов. Они располагаются на временной оси таким образом, что одна половина стробирующего импульса перекрывает сигнал цели передним фронтом, а вторая - задним. Выходной сигнал дискриминатора представляет 2 импульса, имеющих одинаковую амплитуду, но разную полярность. Когда середина импульса цели не совпадает по времени с серединой пары строб импульсов, тогда нарушаются условия равенства длительности импульсов дискриминатора. В этом случае схема управления вырабатывает сигнал U_УПР, который подается на генератор строб импульсов и так изменяет задержку строб импульсов, что параллельная симметрия восстанавливается.

РЛС сопровождения целей. Асц по скорости

РЛС с непрерывным излучением позволяет разделить сигналы между отраженными от движущейся цели и неподвижными объектами. Это основано на использовании эффекта доплеровского смещения частоты колебания отраженного от движущегося относительно приемника объекта.

Передатчик излучает сигнал

.

Если , то приемник находится на расстоянии D₀ от передатчика, тогда при t>0 он будет принимать колебания



;

где ; ;

Если цель движется под углом , то доплеровское смещение

F_Д=f₀ /c cos.

Сигналы, излучаемые передатчиком РЛС и приемником, дважды проходят расстояние:

F_Д=2f₀ / c cos.

Вариант блок схемы

Опорный сигнал с частотой f ₀и отраженный сигнал от движущейся цели с частотой f₀+ F_Д подается на 2 смесителя, с которыми связан общий гетеродин. Сигналы промежуточной частоты f_пр и f_пр+F_Д усиливаются в УПЧ1 и в УПЧ2 и подаются на 2-ой смеситель. Последние каскады УПЧ1 работают в режиме амплитудного ограничения. Выходной сигнал служит гетеродином для выходного напряжения УПЧ2.

На выходе второго смесителя включен фильтр, полоса которого охватывает весь диапазон F _Д. Этот блок вычитает из сигнала частоту F_Д и усиливает ее. F_Д попадает на 3-ий смеситель, где смешивается с сигналом регулирующего гетеродина в результате чего образуется сигнал с ЛЧ потом переходящий в строб скорости. Ширина строба по скорости небольшая и позволяет РЛС отдельно обрабатывать сигналы, отраженные от целей с разными скоростями.

Общая характеристика противовоздушной обороны

Исходя из того, что тактико-технические данные современных самолетов, баллистических и крылатых ракет постоянно совершенствуются, задачи ПВО постоянно усложняются. Следовательно, есть необходимость улучшения организационной структуры и технических средств ПВО. Средства ПВО должны дать командованию своевременную и полную информацию о воздушной обстановке на дальних подступах к прикрываемому району. Эта информация служит основой для распределения целей. Распределение информации для целей между средствами поражения, ЗРК, ЗСК дальнего наведения ИП целей.

ЦР - целераспределение;

ИП - истребитель перехватчик;

Средства ПВО должны также обеспечить прицеливание ЗСК и стрелково-пушечного вооружения ИП, прицеливания и наведение управляемых ракет (УРИП).

Средства ПВО:

- РЭС систем управления войсками;

- РЭС систем управления оружием ПВО.

Первые образуют контуры ЦР, а вторые прицеливание и наведение оружия на цель.

Системы наведения бывают 2-х видов:

- командные;

- самонаводящиеся.

В командных системах команды наведения вырабатываются на пункте управления (ПУ) с помощью командной радиолинии управления (ПРУ). В системах самонаведения команды управления вырабатываются на самой ракете. Системы самонаведения используются при ближнем наведении ИП «Стингер», «Спароу». Командные системы используют при дальнем наведении ИП ЗУР (зенитных управляемых ракет) «Патриот», «Найк».

Контур целераспределения

Он состоит из совокупности связанных между собой РЛС обнаружения и опознавания воздушных целей, систем обработки информации и целераспределения, РЭС связи и передачи данных.

ИА - истребительная авиация, ЦО - целеобнаружение, ЦР - целераспределение, ЗСК - зенитно-ствольный комплекс, ЗРК - зенитно-ракетный комплекс

РЛС обнаружения просматривая воздушное пространство в заданном секторе, устанавливает фактическое появления целей, определяет их принадлежность, координаты и параметры движения. Полученные данные передаются с помощью РЭС в систему обработки информации о воздушной обстановке в районе ПВО. Анализируя ее с учетом возможности и готовности средств поражения, боевой расчет распределяет между ними цели. При обработке информации и решении задач ЦР используется ЭВМ, окончательное решение принадлежит командиру.

Команды целеуказания передаются посредствам связи истребителю, ЗРК и ЗСК. Объектами для радиоэлектронного противодействия являются РЛС и системы обнаружения воздушных целей, системы радиолокационного опознавания и РЭС связи и передачи данных.

Контур командного наведения

В контурах с командным наблюдением используются 3-х точечные методы при формировании команд управления (осуществляется с 3-х точек). ПУ, цели и УО (управляемый объект), ПУ может быть и неподвижным.

Из 3-х точечных методов получили распространение:

- метод параллельного сближения;

- метод совмещения.

При первом методе управляемый объект наводится на цель с упреждением. В случае отклонения от требуемого объекта, на каждую из плоскостей наведения должны подаваться команды. Данный метод имеет высокую точность, позволяет осуществлять пуск управляемых ракет на отдаленном расстоянии.

Недостаток: АСД может быть легко подавлена и реализация метода будет невозможна.

Метод совмещения требует, чтобы при наведении, управляемый объект находился на линии ПУ - цель. При этом методе невозможно наводить управляемую ракету с упреждением. Данный метод обладает худшей точностью и не позволяет наводить управляемую ракету на дальнем расстоянии. Для осуществления этого метода должны применяться 2 РЛС, ЛСЦ и АСР.



РЛС АСЦ следит за целью, а бортовая аппаратура удерживает ракету на линии ПУ - цель. Такой метод называется наведением по радиолучу. Контур наведения может работать в автоматическом или полуавтоматическом режиме.

В первом случае координация цели и управляемого объекта получаемые 2-мя РЛС работающими в режиме АСЦ, поступают в счетно-решающий прибор (СРП), который вырабатывает команды наведения. Команды кодируются шифратором КРУ и передаются на ракету, где после дешифрирования с помощью автопилота на рули ракеты, корректируя её траекторию.

Во втором случае координаты цели и управляемого объекта снимаются с экрана РЛС, и в зависимости от степени автоматизации контура штурман наведения передает команду летчику на координацию курса или вводит координаты цели и истребителя перехватчика в СРП.

В контуре автоматического командного наблюдения объектами РЭП являются РЛС наведения и распознавания целей, средства радиосвязи и КРУ.

Контур самонаведения

Современные самонаводящиеся ракеты используют для наведения 2-х точечные методы. В формирование команды управления участвуют движения 2-х точек, ракеты и цели. Команды вырабатываются на самой ракете. В них используется метод пропорционального наведения, при котором ракета наводится с упреждением. Роль координатора системы самонаведения выполняет ГСН (головка самонаведения), которая включает в себя: акселерометр, АСС (автом. сопровождение по скорости) и АСН (автом. сопровождение по направлению) и вычитатель (счетно-решающий прибор). т.о., для подавления системы самонаведения ракеты должны задаваться помехи АСС и АСН.

Контур самонаведения начинает функционировать, после того как система самонаведения вывела ракету в район цели, контур предназначен для компенсации ошибки и создания РЛ координатора для измерения координат цели.

В зависимости от типа координатора различают активный и полуактивный режимы самонаведения. При активном режиме координатор представляет собой бортовую ЭВМ, имеющую приемник и передатчик. При полуактивном режиме только приемник, он обрабатывает отраженные от целей сигналы.

Задачи и средства радиоэлектронного подавления

Задачи и методы РЭП.

Основным назначением РЭП является подавление РЭС, следящих за летательными аппаратами. Классификация РЭС РЭП приведена на рисунке:

Эти средства в радиодиапазоне можно назвать средствами РПД, а в оптическом диапазоне - оптико-электронное ПД.

Все средства РЭП можно разделить на расходуемые и не расходуемые.

Нерасходуемые: САП (станции активных помех), средства управления ЭПР с целью сделать летательный аппарат невидимым для РЛС.

Расходуемые: пассивные помехи, ЛЦ, ПРЛР.

ПП - пассивные помехи;

ЛЦ - ложные цели;

ПРЛР - противорадиолокационные ракеты;

РЛЦ - радиолокационные ложные цели.

ЛЦ подразделяются:

1. РЛ ЛЦ в виде беспилотного летательного аппарата с аппаратной имитацией ЭПР пилотируемого летательного аппарата;

2. РЛ ловушки РЛВ в виде беспилотного летательного аппарата, перенацеливающего РЛС с пилотируемого ЛА на себя;

3. Разбрасываемые (на парашютах) твердотельные САП (РСАП).

Плазменные образования являются ложными целями для РЛС. Средства РЭП могут быть как совместимыми, так и вынесенными с маскируемого летательного аппарата.

Классификация и краткая характеристика преднамеренных помех

По своему происхождению помехи делятся на преднамеренные и не преднамеренные. Непреднамеренные помехи образуются за счет отражения ЭМ волн, излучений солнца и т.п.

Преднамеренные помехи создаются средствами РЭ подавления.

1. По использованию источника электроэнергии при создании помехи:

? активные,

? пассивные,

? комбинированные.

Активные помехи создаются специальными приборами или станциями активных помех (САП). Пассивные помехи возникают вследствие отражения ЭМ волн от естественных или искусственно созданных отражателей, действуют в основном на РЛС (дипольные отражатели, длинные провода, уголковые и линзовые отражатели). Комбинированные (активно-пассивные) помехи возникают вследствие отражения ЭМ волн, излучаемых передатчиком помех в направлении естественного (земли) или искусственного образования, используются для подавления доплеровских РЛС.

2. По конечному результату воздействия на РЭС:

? маскирующие;

? имитирующие.

Маскирующие затрудняют или полностью исключают обнаружение и обработку полезного сигнала, образуют на экранах индикатора РЛС обнаружения засвеченные секторы.

Имитирующие создают ложную информацию (ложные отметки цели на экранах РЛС).

3. По закону изменения параметров во времени:

? детерминированные;

? случайные;

? непрерывные;

? импульсные;

? немодулированные;

? модулированные.

Детерминированные описываются определенными функциями времени, используются в качестве имитирующих помех.

Случайные помехи имеют параметры, изменяющиеся во времени случайно.

Непрерывные помехи - это ВЧ колебания, непрерывно изменяющиеся во времени.

Импульсные помехи - это последовательности ВЧ импульсов.

Модулированные помехи - их параметры изменяются по закону определенной последовательности.

В качестве маскирующих помех используются обычно непрерывные сигналы с изменяющимся непрерывно определенным параметром, такие помехи называются шумами.

Особую группу маскирующих помех образуют прямошумовые помехи (ПШП).

В качестве имитирующих импульсных помех используются многократные ответные помехи (МОП) и однократные (уводящие по дальности).

4. По классу подавляемых РЭС:

? используемые для подавления РЛС;

? используемые для подавления радиосвязных систем;

? используемые для подавления радионавигационных систем.

В зависимости от режимов работы помехи делятся на помехи РЛС обнаружения и помехи РЛС автосопровождения цели.

Пассивные помехи воздействуют на некогерентные импульсные РЛС. Дипольные отражатели применяются преимущественно для создания маскирующих помех, а уголковые и линзовые отражатели, антенные решетки Ван-Арта для создания импульсных помех. Они используются для подавления РЛС обнаружения т.о. они могут называться ложными целями. Могут устанавливаться на летательных аппаратах или буксироваться на тросах.

Системам АСД и АСС создаются шумовые помехи и уводящие помехи по дальности и по скорости.

Ложные захватывания по шуму обеспечивают срыв сопровождения или вносят ошибки в измерения дальности и скорости цели. Уводящие помехи вызывают срыв сопровождения цели, что приводит к перерывам передачи информации системам АСН и, следовательно, созданию ошибок по направлению, дальности и скорости.

Для нарушения работы любых систем АСН используются одноточечные и 2-х точечные помехи. Системы АСН с коническим сканированием подвержены воздействию АМ помех, прицельных и заградительных по частоте сканирования. Воздействие помех приводит к ошибкам, детерминированным или сложным.

Задачи и методы радиоэлектронной защиты

Средства РЭЗ предназначены для обеспечения с помощью любых РЭ методов защиты РЭС от средств РЭ подавления. Классификация методов и средств РЭЗ, применяемых в условиях РЭ подавления, приведена на рисунке:

В понятие РЭЗ РЭС от РЭП входит: ЭМС (электромагнитная совместимость) всех РЭС, ПЗ от активных и пассивных помех, РЭЗ радиосистеы и радиокомплексов в целом (решается применением различных методов РЭЗ: скрытностью функционирования; дублированием и комплексированием однотипных РЭС).

Проблемы ЭМС и ПЗ связанные с РЭЗ каналов приема основного, соседнего и побочных, т.к. при наличии даже непреднамеренных помех в радиоприемном устройстве возникают паразитные явления: нарушение линейности амплитудной характеристики и сужение динамического диапазона.

Для решения этих проблем применяют следующие методы ПЗ РПУ:

? защита от перегрузок широкополосного ВЧ тракта РПУ, состоящая из различных методов линеаризации этого тракта;

? компенсация помех обычно на выходе УПЧ, осуществляется с использованием вспомогательных антенн (пространственная и поляризационная селекция) и дополнительных каналов компенсации (временная и частотная селекция).

Информационные средства при генерации активных помех

При подавлении каналов радиоприема в станциях активных помех необходимо обеспечить степень перекрытия параметрами помехи соответствующих параметров информационных радиосигналов.

Эту задачу решают информационные системы РЭП. Это станция оперативной РТ развертки (ОРТР).

На рисунке а) схема соединения ОРТР и САП выполненных в виде независимых блоков. С помощью АЦП и ЭВМ, решающей задачу опознавания РЭС по принимаемым сигналам. На рисунке б) наиболее эффективный способ соединения ОРТР и САП (станция активных помех) через ЭВМ, которая выполняет:

- цифровую обработку информации на выходе ОРТР;

- цифровое распознавание (ЦР) «РЭС» по излучаемым ими сигналам;

- цифровое управление САП.

В случае применения активных помех в САП имеется 2 антенны: приемная - для радиосигнала РЭС и передающая - для ответной активной помехи.

Особенно важно использование таких комплексов при создании прицельных по частоте помех, т.к. концентрация мощности помехи в узком диапазоне частот требует точного определения несущей частоты полезного сигнала системы ОРТР и точной настройки передатчика помех на эту частоту.

Информационный критерий эффективности РЭ подавления

Средства РЭП в результате их применения не вызывают физических разрушений РЭС, они могут только изменить количество информации в подавлении РЭС. Эффективность средств и способов р/элементного подавления оценивают по информационному, энергетическому и другим критериям.

Информационный критерий используется для сравнения оценки качества помеховых сигналов и позволяет определить эффективность применяемого помехового сигнала по подавлению и его устойчивость к контрмерам противника, направленных на борьбу с помехами.

Количество маскирующих имитирующих помех по инф. критерию оценивается энтропией:

,



где - многомерная плотность вероятности.

Если помеховый сигнал стационарный длительностью Т_п

;

где - одномерная энтропия, а W(х) - это одномерная плотность вероятности.

Наилучшими маскирующими свойствами среди помех при заданной мощности обладает белый шум.

Его энтропия

;

где - мощность белого шума (дисперсия).

Качество других видов маскирующих помех по сравнению с белым шумом определяется коэффициентом качества

.

Иногда этот коэффициент кот. определяется отношением: , где Р_п - мощность помехи, энтропия которого равна энтропии белого шума.

Для оценки имитирующих помех применяют разность условных энтропий случайных измерений параметров полезного сигнала и соответствующих параметров помехи.

Наилучшая имитация, когда разность = 0. Информационный критерий позволяет выбрать из помеховых сигналов тот, который наносит максимальный ущерб.



Энергетический критерий эффективности РЭ подавления

С его помощью сравниваются энергетические возможности помех по подавлению заданной РЭС. Для сравнительной оценки вводится коэффициент подавления k_п,

,

определяющий минимальное отношение мощности помехи и сигнал на входе подавляемого приемника, в пределах его полосы пропускания, при котором имеет место заданная степень подавления. Степень подавления (инф. ущерб) проявляется в снижении вероятности выполнения своих функций в подавленном РЭС. Для БШ мощность

,

где G - спектральная плотность, - полоса пропускания линейной части приемника.

В случае импульсных помех Р_П представляет собой мощность помехового импульса или имеет прямоугольную форму. Если полезный сигнал представляет собой непрерывное колебание постоянной амплитуды, как например при ЧМ или ФМ, то под Р_С понимают мгновенную мощность, равную средней мощности сигнала. Если помеха и сигнал произвольной формы, то под Р_Пи Р_С понимают среднее значение мощности за время, равное средней длительности сигнала.

Численное значение коэффициента подавления может быть найдено только для заданного помехового сигнала и заданного подавляемого устройства.

Т.О., энергетический критерий, в отличие от информационного, требует знания конкретных характеристик подавляемых систем. Если система известна, ее можно подавить с меньшими энергетическими затратами, применяя соответствующие помеховые сигналы, не обязательно оптимальные по информационному критерию. Если известны вероятностные характеристики полезного и помехового сигнала и характеристики преобразования сигнала и помехи в РЭУ, то можно определить минимальное энергетическое соотношение с помощью теории статистических решений. В частности, для маскирующих помех коэффициент подавления находится в 2 этапа. 1 этап по информационным критериям обеспечивается наилучшее качество помехового сигнала. 2 этап для оптимального, по информационному критерию, находится коэффициент подавления, при этом его полученное значение будет приближенным, а степень приближения для различных критериев принятия решения будет различной.

Имеются 2 гипотезы: помеха и сигнал + помеха, имеется несколько критериев: Байеса, Неймана-Пирсона, Котельникова-Зигерта, Вальда. Во всех критериях решение принимается исходя из отношения правдоподобия.

,

где W_n - многомерные плотности распределения напряжения (тока) соответственно в случае аддитивной смеси сигнала и шума, и только одного шума. Делая выбор между 2-мя гипотезами по данной выборке можно допустить ошибки 2-х родов:

- ложная тревога;

- пропуск цели.

Принять решение в данном случае - это значит определить границы области R ₀ параметров , соответствующих первой гипотезе, и границы области R₁ значение этих же параметров, соответствующих второй гипотезе.

Вероятность ошибки 1-го рода Q ₀ определяется путем интегрирования по области распределения R₁ плотности распределения W₀.

.

Вероятность ошибки второго рода Q ₁ определяется путем интегрирования по области R₀ и W₁.

.

В зависимости от принимаемого критерия отношение правдоподобия принимается так, чтобы обеспечить по тем или иным соображениям, вероятности тех или иных ошибок.

Оперативно-тактический критерий эффективности РЭ подавления

С помощью оперативно-тактического критерия можно определить полноту выполнения задачи комплексно или системой. Сущность критерия можно рассмотреть на примере задачи по уничтожению цели самолетами ударной группы. Эффективность выполнения задачи можно оценить вероятностью боевой задачи Р_БЗ. Уничтожение противников возможно при соблюдении 3-х событий:

1 Преодоление ПВО самолетами ударной группы;

2 Обнаружение цели;

3 Уничтожение цели.

Эти события возникаю друг за другом и независимы: Р_БЗ=Р_ПРПВОР_ОБНР_ПОР; эти вероятности зависят от эффективности ПВО и бортовых РЭС самолетов ударной группы.

Организуя РЭП системы ПВО существенно снизить эффективность их функций и тем самым повысить Р_ПР.ПВО до значения Р_{ПР.ПВО.РЭП}. Эффективность РЭП РЭС систем управления ПВО можно оценить коэффициентом:



.

Чем больше КПД ПВО тем выше Р_{ПР,ПВО,РЭП}.

При преодолении ПВО самолеты подвергаются воздействию ЗРК, ЗСК и ИП. Если зоны их ответственности не пересекаются, то вероятность Р_ПРПВО=(1-Р_СБ.ИП) (1-Р_СБ.ЗРК)) (1-Р_СБ.ЗСК).

Вероятность сбивания отдельного самолета ПВО рассчитывается по формуле:

,

где - вероятность сбития самолета при одной атаке ИП, п - число пусков ЗУР или выстрелов ЗСК.

Повышение эффективности применения средств и способов РЭП достигается уменьшением числа атак и снижением вероятности сбития самолета до величин Р_РЭП и Р_1сбРЭП. Вероятности сбития Р_1сб и Р_1сбРЭП определяются в результате теоретических расчетов, а также при испытаниях в полигонных условиях и при проведении боевых действий. Уменьшение n до n_РЭП и Р_1сб до Р_1сбРЭП в конечном счете увеличивает Р_{ПР.ПВО.РЭП}.

Для сравнительной оценки эффективности различных способов применения средств РЭП могут служить коэффициенты:

, .

Чем меньше их значение, тем эффективнее мероприятия по РЭП РЭС систем ПВО. Уменьшение числа атак с n до n_РЭП достигается умелой организацией преодоления систем РЭП, применением ложных целей.

Подавление РЛС обнаружения затрудняет решение задач целераспределения.

РЭП РЛС автосопровождения цели приводит к недопущению захвата цели и перехода РЛС в режим АСЦ, а также приводит к срыву сопровождения цели или к ошибкам в определении данных.

Методы оценки инф. ущерба, наносимого средствами активных помех

Эффективность помех зависит от соотношения мощности помехи и сигнала, т.е. помеха может нанести заданный эффект:

,

где - коэффициент данного РЭУ заданный видом помехи (это отношение , которое обеспечивает определенный информационный ущерб).

Для оценки эффективности помех необходимо установить коэффициента k падающих помех и устройства.

Они преодолевают одну РЛС. Параметры, характеризующие систему создающую помехи: Р_n - мощность ПП; G_n - максимальный коэффициент направленного действия передатчика помех; f_n - эффективная ширина помехового сигнала; _n - коэффициент расчетный различающий помехи передатчика помех и приемника помех; _ц - ЭПР цели (эффективная площадь рассеяния); _{n, n,}Ф_n - полные координаты постановщика помех; D_c - дальность до цели.

Параметры характеризующие РЛС: Р_с - мощность РЛС; G_c - максимальный коэффициент направленного действия РЛС; f _пр - ширина пропускания приемника РЛС; F(, Ф) - функция описывающая диаграмму антенны РЛС; К_n - коэффициент подавления данной РЛС данным помеховым сигналом; А_r - эффективная поверхность поглощения антенны РЛС, определяемая формулой:

.

Найдем зависимость коэффициента k от переходных параметров. Плотность потока мощности на входе антенны РЛС будет равно:

(1),

где - коэффициент учитывающий затухание в дБ/км при прохождении сигнала только в одну сторону. Мощность на выходе РЛС равна

;

где Р_Ш - мощность собственных шумов приемника в его линейной части.

;



где - коэффициент шума.

Обычно мощность помехи значительно превышает мощность собственных шумов приемника.

(2).

В приемник попадает только часть мощности помехи определяемая отношением спектра помехи и полосы пропускания подавляемой РЛС. Исходя из формул (1) и (2) мощность помехи будет равна:

(3).

Аналогично для мощности полного сигнала на входе приемника РЛС:

(4).

Подставляем формулы (3) и (4) в формулу для определения k и находим отношение:

(5).

Выражение (5) называется уравнением кривых радиолокационных помех.



Зона подавления РЭС

(1) - уравнение кривых радиолокационных помех.

Из графиков видно, что при заданном постоянном отношении помех P_nG_n и постоянном расстоянии D_n отношение помеха / сигнал-k уменьшается с уменьшением до прикрываемой цели.

На определенном расстоянии при приближении цели к РЛС k уменьшится на столько, что помеха перестанет действовать. Область, в пределах которой k k _П (помеха является эффективной), называется зоной подавления.

Зона подавления может быть найдена графически, для этого на оси ординат необходимо отложить k _П и провести прямую параллельно оси абсцисс, точка пересечения этой прямой с кривой k=k(D_С) определит зону подавления по дальности.



Как следует из формулы (1) коэффициент k _П границы зоны подавления в значительной степени определяется диаграммой направленности антенны РЛС. Если передатчик помех действует по основному лепестку ДН, то зона подавления будет иметь большую протяженность, чем зона подавления по боковому лепестку.

На рисунке изображена в полярной системе координат заданная ДН антенны РЛС. Из диаграммы видно, что при заданном энергетическом потенциале станции помех и положении постановщика помех относительно РЛС, прикрывающей самолет ПС1, может приблизиться в безопасности в створе с постановщиком помех (помеха действует по основному лепестку ДН гораздо ближе, чем в случае, если бы ПС2 летел к РЛС не в створе с ПП). Другим словами, дальность обнаружения ПС1 будет меньше, чем дальность обнаружения ПС2. Увеличение энергетического потенциала станции помех приводит к смещению границы зоны подавления в сторону к РЛС.

Дальность действия средств активных помех

Если передатчик помех находится на ПС1 то формула

(1)



упрощается:

(2).

Если пренебречь поглощением ЭМ волн в атмосфере, т.е. б = 0, то из формулы (2) можно найти формулу для минимальной дальности подавления:

(3).

Формулу (3) называют формулой дальности действия помех.

В общем случае минимальную дальность подавления можно найти из формулы (1) по мере приближения передатчика помех к РЛС, эффективность их падает и отношение помеха / сигнал уменьшается. Это объясняется тем, что в процессе подлета самолета мощность сигнала возрастает быстрее, чем мощность помехи на входе приемника РЛС. Т.к. мощность сигнала обратно пропорциональна , а мощность помехи обратно пропорциональна , формулы (1) и (3) справедливы, если приемник не перегружается помехой.

Обобщенная структурная схема станции помех

При формировании помех предпочтение отдается помехам по несущей частоте и другим параметрам.

Для установки режима работы передатчика помех используются данные средств РТ разведки (РТР) включаемых в состав станции помех.



Сигналы подаваемые на РЛС принимаются А1, усиливаются и селектируются в развед-приемнике (РП) и поступают в устройство запоминания несущей частоты УЗЧ. УЗЧ управляет блоком передатчика помех БПП с помощью которого настраивается генератор Г, который настраивается на частоту подавления РЛС. С выхода РП сигнал поступает на устройство анализа УАРД. Он формирует управление сигналами для модулятора. При необходимости формирования шумовых помех, модуляционный шум вырабатывается специальным генератором первичным источником шума (ПИШ). Излучение помехового сигнала осуществляется А2. РП служит для усиления принимаемых сигналов, он может быть выполнен по схеме прямого усиления или по гетеродинной схеме, он может перестраиваемым и не перестраиваемым (многоканальным). Эти данные используются для управления антенной А2, при создании прицельных по направлению помех.

УЗЧ запоминает несущую частоту РЛС на заданное время: период повторения импульсов РЛС.К УЗЧ предъявляются высокие требования. Ошибка запоминания частоты не должна превысить . Блок БПП совместно с УЗЧ определяет точность и время подстройки передатчика помех. В некоторых станциях может отсутствовать БПП и УЗЧ если создаются заграждающие помехи по несущей частоте.

Генератор помех в зависимости от диапазона частот может быть выполнен на магнетронах, ЛБВ и т.д. В качестве генератора используется тиратрон в магнитном поле и др. т.е. те, которые сильнее шумят.

Принципы построения передатчиков прямошумовых помех

Наилучшими маскировочными свойствами обладают белые Гауссовы шумы. К белым Шумам относятся, тепловые шумы резисторов, дробовые шумы электрических ламп, фоторезисторов и фотоэлементов. Получение прямошумовых помех происходит прямо в генераторах, шумы усиливаются, проходят преобразование спектра и излучаются антенной. Особенностью такого помехового сигнала является, то, что все его параметры: амплитуда, фаза, частота изменяются по шумовому закону. Общее выражение для прямошумовых помех: ; и - случайные функции. Обычно для этих сигналов удовлетворяется условие: ; - ширина спектра помехи. На практике находят широкое применение 2 типа передатчиков:

1. с прямым усилением шумов первичного источника.

2. с переносом спектра методом гетеродинирования.

Упрощенная структурная схема передатчика прямошумовых помех с прямым усилением шумов

Графики спектрального шума первого источника G_Ш(f) и формирующего помехового сигнала G_n(f).

Требуемая ширина спектра помех формируется узкополосным перестраиваемым фильтром. Настройка на несущую частоту подавляемой РЛС производится по сигналам разведывательной части станции помех. Часто настройка полосового фильтра бывает фиксированной, и каждый передатчик работает на фиксированной частоте, а заданный диапазон рабочих частот перекрываться помеховыми сигналами от нескольких передатчиков, спектры которых примыкают друг к другу. Т.к. мощность передатчика помех спектральной плотности помехи: Р_пп G_n(f₀) f _n, и превосходит в сотни и тысячи раз мощность первичного шума, то при формировании узкополосных сигналов вынужденно применяются многокаскадные резонансные усилители. Число каскадов может быть уменьшено по схеме рисунока а:

На рисунке б показаны графики спектров U_Ш. К_Ф ; 0<F<F_max.

Принцип построения передатчика ШРП с амплитудной модуляцией

В таких передатчиках ВЧ колебание модулируются шумами по амплитуде

,

где К_АМ - крутизна модуляционной характеристики передатчика.

Пусть мгновенный коэффициент АМ.

Тогда получаем для АМ шумов:

(2).



Из (2) можно записать

.

Откуда следует, что спектр АМ шумовой помехи (АМШП) Gп(f) содержит регулярную составляющую на частоте f0=щ0/2р, а спектр модулирующих шумов Uш(t) образует боковые полосы с частотами f(+)=f0+Fi и f(-)=f0-Fi где Fi - i-ая составляющая спектра модулирующих шумов

Полная мощность передатчика АМ помех равна P_п.п = P_н+P_б, где P_н - мощность регулярной составляющей несущего колебания, P_б - мощность боковых составляющих спектра помехового сигнала.



Маскирующий эффект при подавлении РЛС обзора создают боковые составляющие спектра. Перераспределить P_п.п в пользу P_б в некоторой степени за счет предварительного двустороннего ограничения шумового напряжения, Но с увеличением ограничения модулирующих шумов амплитуда АМ шумов становится все более регулярной, а при предельном ограничении она будет принимать значения 1 и 0. При этом ухудшаются маскирующие свойства АМШП. Но не смотря на это в СВЧ диапазоне необходимо использовать предельно ограниченные модулирующие шумы, что свзано с явлением паразитной ЧМ или ФМ. В СВЧ диапазоне используют 2 типа передатчиков АМШП в виде АГ на магнетронах и модуляторах на ЛБВ. Схема генератора для получения АМШП с использованием ЛБВ приведена на рисунке слева.

1 - катод с системой электростатической фокусировки эл. пучка.

2 - 1-ый анод

3 - 2-ой анод (ускоряющий электрод)

4 - металлическая спираль (замедляющий электрод)

5 - Э/м фокусирующая катушка

6 - коллектор электронов

7 - входные и выходные элементы связи спирали с вх. и вых. волноводами или коаксиалами.

Сфокусированный и ускоренный анодами эл. поток поступает в пространство взаимодействия (внутр. Полость спирали) с переменным Эл. полем спирали, которое возникает в результате того, что во входном элементе связи поле наводит ЭДС. Наведенная волна распространяется вдоль витков спирали. Поток электронов в пространстве взаимодействия образует сгустки по причине изменения направления вектора напряженности переменного Эл. поля. С помощью изменения скорости движения электронов (напряжение на анодах) можно добиться торможения электронов и сл-но передачи энергии спирали. В результате поле на вых. ЛБВ , где - коэффициент усиления ЛБВ, - время распространения волны вдоль спирали.

В режиме получения АМШП ЛБВ работает как усилитель с переменным значением коэффициента усиления. В этом режиме разведывательная часть станции РП обеспечивает определение и запоминание несущей частоты, подавляемой РЛС. Поэтом на вх. ЛБВ поступают колебания . Устройство запоминания частоты (УЗЧ) может отсутствовать. В ЛБВ модулируется принятый сигнал подавляемой РЛС. Так могут быть реализованы АМШП на частоте сканирования антенны подавляемой РЛС. Модулирующие шумы с генератора поступают на двусторонний ограничитель и далее на модулятор - эл. лампу или транзистор, включенный последовательно в цепь питания 1-го анод. Изменение Ua приводит к изменению К_ЛБВ и тем самым позволяет получит АМШП, однако модулируется и скорость электронов, а следовательно и время полета их через спираль. В результате возникает паразитная ФМ. Для ее устранения шум стремятся предельно ограничить, а лампы модуляции ставят в режим коммутации тока. Рассмотренную схему применяют для получения УПШС, напряжения при создании помех на частоте сканирования.

Принцип построения передатчика шумовых радиопомех с ФМ

Фазомодул. шумовая помеха (ФМШП) - ВЧ колебание, мгновенное значение начальной фазы которого изменяется во времени по закону изменения напряжения Uш(t) модуляционного шума.

Аналитич. выражение помех. с-ла

,

где - приращение фазы помехового сигнала, изменяющегося во времени по случайному закону,

k_ФМ - крутизна фазов. модул. харак-ки передатчика.

Т.О., для получения ФМШП необходимо иметь СВЧ прибор с линейной фазовой характеристикой.

Существует много способов получения таких сигналов, но с СВЧ диапазоне наиболее часто используются ЛБВ.

Если на вход ЛБВ поступают колебания вида , то колебания на выходе:

,

где t_З (t) - время запаздывания.

Преимущества ФМШП перед АМШП:

- отсутствие в ее спектре несущего колебания при достаточно глубокой модуляции;

- возможность простым изменением коэффициента усиления, т.е. U_ш (t) весьма в широких пределах менять ширину спектра помехового сигнала.

Ширина спектра помехового сигнала:

.

При фазовой модуляции имеется возможность получать широкополосные помеховые сигналы с шириной спектра 10-100 МГц без расширения спектра модулируемого шума.

Однако при изменении U_ш (t) в широких пределах возникает глубокая паразитная амплитудная модуляция, падает мощность передатчика помех.

Принцип построения передатчика шумовых радиопомех с Чм

ЧМШП - непрерывное колебание, у которого несущее значение частоты w_П(t) изменяется по закону изменения модулируемых шумов.

w_П (t) = w₀ + k_ЧМ u_Ш(t) = w₀ + w(t)

Так как текущее значение фазы и частоты связаны соотношением , то ЧМ помеховый сигнал можно записать: . Т.о. для получения ЧМШП необходимо иметь генератор, у которого приращение частоты модулир. колебаний прямо пропорц-но напряжению модулир. шумов.

Чаще всего в таких передатчиках применяют ЛОВ с ортогон-ми элек. и магн. полями. (ЛОВ-М) - магнетронного типа.

1-катод с системой фокусирования луча; 2-управляемый электрод (анод); 3-замедляющая система; 4-поглотитель элек-магн энергии; 5-коллектор элетронов; 6-холодный катод; 7-элемент связи замедл. системы с волноводом

Вакуумный баллон помещается в магн. поле с индукцией В. Холодный катод представляет собой цилиндр, над которым расположена замедляющая система. Замедл. система имеет штыри (h ?₀ /4, где ₀ - длина волны генерируемых колебаний). Каждая ячейка замедляющей системы представляет собой широкополосный колебательный контур из индуктивности, закороченной на конце длинной линии и паразитной емкости между штырями.

Под воздействием скрещен. полей на нач. участке электроны движутся по циклоиде, т.к. действует поле ускоряющего электрода и магн. поле. Далее циклоида выравн-ся и при правильно выбранной скорости вхождения электронов в пространство взаимодействия Ve=E/B на коллектор будет приходить поток электронов, сфокусированный в ленту. Если в первой из ячеек замедл. Системы возникнут колебания, напр., за счет флуктуаций тока луча, то за счет связи они возбудят колебания в соседних элементах. По замедл. Системе начинают распространяться навстречу потоку электронов - обратная волна, попутно - прямая волна. Прямая волна почти полностью поглощается поглотителем 4, а обратная наращивает энергию за счет отбора потенциальной энергии от электронного луча.

Поддержание положительного баланса передачи энергии переменному полю обратной волны достигается за счет выбора переносной скорости сгустков электронов ( Vф =Ve, Vф - фазовая скорость обратной волны), чтобы сгустки каждый раз оказывались между зазорами замедляющей системы в момент, когда поле для них оказывается тормозящим.

Колебат. система ЛОВ-М имеет множ-во резонанс. частот. Изменением Ve можно изменить частоту генерируемых колебаний.

Преимущества ЧМШП перед АМШП: 1) изменением напряжения модулир. шумов можно в широких пределах изменить ширину спектра помех. сигнала; 2) при достаточно глубокой модуляции, когда ширина спектра помехи f_П хотя бы в 2-3 раза превышает ширину спектра f модулирующих шумов, в получаемом сигнале отсутствует несущее колебание и вся мощность генератора участвует в создании маскирующего эффекта подавляемой РЭС.

При эффективном значении (определяется как отношение эффективного значения отклонения частоты ?_ЭФ от ₀ к максимальной частоте модулирующего сигнала F_Ш.ВЫХ) индекса ЧМ m_ЧМ>>1 ширина спектра помех f_П = 2 F_Ш m_ЧМ.

ЧМШП применяется для создания заградительных помех f_П >> f_ПРМ, для кот. колебания в приемнике превращается в АМ-ные, а точнее, в импульсные случайные по моментам появления. Так как f_П случайна, то моменты попадания ее в полосу приемника также случайны.

Принцип построения передатчика хаотических импульсных помех

Хаотич. импульсн. помехой назыв. последовательность радиоимпульсов, у которых длительность t_u, амплитуда Um, период повторения Тп явл-ся случайными величинами, а несущ. частота f₀ = const.

Энергетически выгодно применять помехи, у которых Uш(t)=const. В этом случае генератор передатчика исп-ся в выгодном режиме, а в СВЧ диапазоне паразитная фазовая модуляция. Могут также исп-ся хаот. имп. помехи, у которых один параметр Тп - случайный, а t_u = const.

Модулирующие сигналы в передатчике ХИП формируют путем нелинейного преобразования шумов, имеющих достаточно равномерный спектр, F_min 0, F_max=10⁵..10⁷ Гц.

Шумы, усиленные до необходимой величины, поступают на пороговое формирующее устройство. Для получения случайных импульс. послед-тей, у которых д.б. случайными как t_u, так и Тп, применятся триггер Шмидта. Полученная последовательность импульсов Uп(t) поступает в качестве модулир. напряжения на СВЧ генератор, в котором превращается в последовательность радиоимпульсов.

Настройка РЛС на частоту противника осущ-ся по сигналам разведприемника.

Хаот. имп. помехи применяют для подавления линий радиотелеграфной связи и команд. радиолиний управления ракетами.

Построение передатчиков многократных ответных имп. радиопомех

МОП (многократные ответные помехи) - серия из N радиоимпульсов, излучаемых передатчиком помех в ответ на прием каждого импульса РЛС.

Помех. сигнал на входе приемника, подавляемого РЛС - на рис.

На экране индикатора РЛС обзора такая помеха будет имитировать N целей (боевой порядок). Удается также имитировать ложные цели и на направлениях, отличающихся от азимута цели ( ₁ и ₂₎ - прием помех по боковым лепесткам ДН антенны РЛС.

Использование таких помех не исключает возможность обнаружения постановщика помех. Однако МОП маскируют боевые порядки, затрудняют определение состава боевых групп. Отсутствуют также трудности для имитации ложных целей, упреждающих на экране РЛС отметку постановщика помех. Для этого необходимо в передатчике помех осуществлять задержку принятого сигнала РЛС на время T_П - t_З < t< T_П, где t_З - время запаздывания зондирующего сигнала в РЛС. В этом случае импульсные МОП перейдут в i+1^-й период повторения, а их отметки упредят отметку постановщика помех на экране индикатора подавляемой РЛС.

...