Системы радиоэлектронного противодействия

Радиоэлектронным противодействием называется совокупность действий и мероприятий по нарушению функционирования радиосистем противника, выполняемых с помощью создания радиоэлектронных помех и постановки ложных целей. Иными словами, радиоэлектронное противодействие может осуществляться как активными, так и пассивными методами.

А. Активные методы радиоэлектронного противодействия.

Активные методы радиоэлектронного противодействия подразумевают обязательное электромагнитное излучение в сторону радиосистемы противника. Задачей этого излучения является, как минимум, ухудшить работу или, как максимум, подавить радиосистему противника.

Радиосистемы, излучения которых призвано дезорганизовать функционирование радиосистемы противника, называют системами радиоэлектронного противодействия (РРПД). Структурная схема РРПД в общем виде показана на рис. 4.32.

Генератор 1 помехи формирует напряжение, соответствующее заданному типу (шумовая, импульсная, и т.д.) помехи. Это напряжение усиливается по мощности в радиопередающем устройств 2. В качестве усилителя мощности обычно используется лампа бегущей волны, обеспечивающая как достаточно высокую (сотни ватт, а в импульсном режиме – до сотен киловатт) мощность выходного радиосигнала, так и быструю электронную перестройку частоты в широком (до нескольких десятков гигагерц) диапазоне при хорошем (до 70%) коэффициенте полезного действия. Далее мощный радиосигнал, представляющий собой активную помеху, излучается в пространство.

Схема воздушной ситуации, в которой используется РРПД, изображена на рис. 4.33.

Наземная радиосистема противника облучает самолет, на борту которого установлена РРПД. В ответ бортовая РРПД начинает излучать радиосигнал (активную помеху), стремясь подавить радиосистему противника.

Рассмотрим вопрос о расчете минимальной дальности подавления, на которой обеспечивается заранее заданный коэффициент подавления. При этом условия функционирования РРПД соответствуют ситуации, представленной на рис. 4.33.

Если задать мощность излучения наземной радиосистем противника и ее коэффициент направленного действия (равный значению максимума в диаграмме направленности), то плотность потока мощности у самолета – носителя РРПД будет равна

где - расстояние от радиосистемы противника до самолета – носителя РРПД.

Самолет – носитель РРПД, обладающий эффективной площадью рассеяния, создаст переизлученное магнитное поле мощностью :

которое, в свою очередь, распространяясь в пространстве, создаст у антенны радиосистемы противника плотность потока мощности, вычисляемую как

и тогда мощность отраженного от самолета – носителя РРПД сигнала, поступившего на вход приемного устройства радиосистемы противника, будет рассчитываться согласно соотношению

(4.24)

где - эффективная площадь приемной антенны радиосистемы противника.

Теперь обратимся к нахождению мощности активной помехи на входе приемного устройства радиосистемы противника, если бортовая РРПД излучает активную помеху мощности , а коэффициент направленного действия антенны РРПД соответствует максимуму диаграммы направленности антенны РРПД, ориентированному на радиосистему противника.

Тогда плотность потока мощности активной помехи у антенны радиосистемы противника будет вычисляться как

а мощность активной помехи на входе антенны радиосистемы противника – как

Поскольку ширина спектра активной помехи обычно больше, чем полоса пропускания радиоприемного устройства, то в радиоприемное устройство поступит не вся мощность , а лишь ее часть, равная , то есть

(4.25)

Сравнивая выражения (4.24) и (4.25), можно заключить, что при сближении самолета – носителя РРПД с радиосистемой противника мощность растет быстрее, чем мощность . Это означает, что на каком-то расстоянии мощность увеличится настолько, что активная помеха перестанет защищать самолет – носитель РРПД, и самолет – носитель РРПД будет обнаружен. Это расстояние называется минимальной дальностью подавления.

Расчет величины связан с эффективностью действия активной помехи. Данная эффективность оценивается коэффициентом подавления, равным

(4.26)

Тогда, подставляя (4.24) и (4.25) в (4.26), получим:

откуда

(4.27)

Выражение (4.27) называется уравнением радиоэлектронного подавления. С его помощью рассчитываются так называемые зоны подавления, то есть те области пространства, где радиосистема противника не может обнаружить самолет-носитель РРПД. Если же РРПД расположена на земле, то зона подавления представляет собой полусферу над земной поверхностью, имеющую радиус .

Количество разновидностей активных помех достаточно велико. Тем не менее все их разнообразие может быть разделено на две группы:

- маскирующие активные помехи;

- имитационные активные помехи.

Соответственно РРПД, ориентированные на излучение активных помех той или иной группы, называются РРПД с излучением маскирующих помех, либо РРПД с излучением имитационных помех.

а) РРПД с излучением маскирующих помех.

Маскирующими называются активные помехи осуществляющие воздействие на радиосистему противника случайным (хаотическим) образом, в силу чего снижается дальность действия указанной радиосистемы, ухудшаются характеристики обнаружения и разрешающаяся способность, и т.д. Использование принципа случайности приводит к необходимости применения в соответствующих РРПД генераторов случайных (шумовых) напряжений. Поэтому излучение РРПД маскирующих помех связано с функционированием таких электронных приборов сверхвысоких частот, как лампы бегущей волны 0 – типа, лампы обратной волны М – типа, лавинно-пролетные диоды, диоды с барьером Шоттки, биполярные и полевые транзисторы.

Структурная схема РРПД маскирующих помех (случай непрерывного излучения) приведена на рис. 4.34.

Основным элементом этой РРПД является генератор 1 шумового напряжения. Один из примеров этого напряжения изображен на рис. 4.36, а), а спектр этого напряжения – на рис. 4.36, б). Отметим, что чем шире спектр шумового напряжения, тем более эффективной может быть маскирующая помеха. У таких электронных приборов как фоторезисторы, электронные лампы и транзисторы (создающие так называемые дробовые шумы), у обычных резисторов (формирующих тепловые шумы) выработанные ими шумовые напряжения имеют ширину спектра Гц при равномерной спектральной плотности, равной . Такой шум (по аналогии со спектром белого света) называют белым шумом. В пространство излучается, разумеется, значительно более мощная (в 100...1000 раз по сравнению с мощностью шумового напряжения) активная помеха.

Рассмотренная РРПД использует в своей работе данные радиотехнической разведки. Это проявляется в том, что излучение радиосистемы противника принимается одной из антенн РРПД, после чего напряжение принятого радиосигнала поступает на вход радиоприемного устройства 2, с выхода которого подается как на блок 3 запоминания частоты, так и на анализатор 4. Анализатор формирует управляющий сигнал для блока запоминания частоты и задает необходимый режим блоку 5 настройки. Блок настройки воздействует на генератор 6 радиоколебаний, заставляя генератор вырабатывать радиоколебания частоты, равной частоте излучения радиосистемы противника. Сформированное радиоколебание вводится на первый вход модулятора 7. На второй вход этого модулятора подается усиленное (в усилителе 8) шумовое напряжение. Характер (амплитудная, частотная) модуляции определяется в РРПД заранее. Наконец, сформированная активная помеха поступает на радиопередающее устройство 9, и другая антенна РРПД излучает в пространство.

Данная структурная схем является достаточно общей и отражает процесс создания лишь непрерывных во времени маскирующих помех.

Отметим ряд обстоятельств.

Во-первых, блоки радиотехнической разведки могут в РРПД отсутствовать. Тогда РРПД вырождается в радиосистему, структурная схема которой представлена на рис. 4.35. Такая радиосистема называется РРПД с излучением прямошумовой активной помехи.

Генератор 1 шумового напряжения вырабатывает хаотическое напряжение (рис. 4.36, а), обладающее большой шириной спектра – белый шум. Это напряжение поступает на фильтр 2, имеющий значительно меньшую, чем полосу пропускания, после чего усиливается в усилителе 3 мощности и излучается в пространство. Полоса частот излучаемой прямошумовой помехи равна полосе пропускания фильтра.

Отметим, что если выполняется соотношение , где - полоса пропускания приемного устройства радиосистемы противника, то помеха с такой полосой называется заградительной. В РРПД с излучением прямошумовой помехи значения полосы могут доходить до 500 МГц, а мощности излучения – до 10 кВт.

Если же выполняется обратное соотношение, то есть , то при условии совмещения центральных частот помехи () и приемного устройства () радиосистемы противника такая активная помеха называется прицельной помехой.

Во-вторых, возможно автоматическое создание прицельной прямошумовой помехи в соответствием с параметрами радиосигналов, излучаемых радиосистемой противника. Структурная схема РРПД с излучением такой прямошумовой помехи изображена на рис. 4.37.

Сигнал радиосистемы противника, принятый антенной данной РРПД, поступает сначала на рециркулятор 1, затем на радиоприемное устройство 2, а далее его частотные параметры определяются в анализаторе 3 спектра. Полученные данные вводятся в вычислитель 4, который вырабатывает цифровые значения требуемых частотных параметров прямошумовой активной помехи. Эти цифровые значения подаются на блок 5 управления, который преобразует их в управляющие сигналы для генератора 6 шумового напряжения. Отметим, что до поступления сигнала радиосистемы противника генератор шумового напряжения не работает. Включение указанного генератора осуществляется с блока управления – либо по внешней команде, либо от вычислителя. Далее шумовое напряжение поступает на радиопередающее устройство 7, затем на рециркулятор и в качестве прямошумоваой помехи излучается с антенны данной РРПД на радиосистему противника. Из рис. 4.38. видно, что сформированная таким образом прямошумовая помеха относится к классу прицельных помех. Типичное значение составляет 10...20 МГц.

В-третьих, РРПД, структурная схема которой представлена на рис. 4.34., способна излучать модулированные прицельные помехи. При этом в качестве модулируемых могут использоваться различные параметры гармонического колебания.

Активная помеха с амплитудной шумовой модуляцией приведена на рис. 4.39, а).

Один из способов ее создания представлен на рис. 4.34, где радиоколебание постоянной частоты , создаваемое генератором 6 радиоколебаний, подается на первый вход модулятора 7, на второй вход которого поступает усиленное шумовое напряжение. Эпюра, представленная на рис. 4.39, а), характеризует выходное напряжение этого модулятора.

Другой способ (с использованием антенной ретрансляционной решетки Ван-Атта) формирования указанной активной помехи изображен на рис. 4.40. Сигнал от радиосистемы противника поступает на элементы 1,2,..., первой половины многоэлементной антенной решетки, каждый из которых через устройство (УП) передачи радиосигналов соединен с зеркально-противоположным элементом (1^/, 2^/,..., N ^/) второй половины той же решетки, в результате чего образуется так называемая решетка Ван-Атта (рис. 4.40, а) осуществляющая ретрансляционную функцию.

Если устройство передачи радиосигналов состоит (рис. 4.40, б) из усилителя (УМ) мощности, то активная помеха, представляющая собой радиосигнал, принятый с какого-то направления от радиосистемы противника, будет излучена в строго противоположном (то есть – на радиосистему противника) направлении. Если же к усилителю мощности в устройстве передачи радиосигналов будет добавлен управляемый фазовращатель (ФВ), то направление излучения активной помехи не изменится, но за счет подачи шумовых напряжений на внешние входы фазовращателей излучаемая непрерывная активная помеха станет амплитудно-модулированной, причем данная амплитудная модуляция окажется шумовой.

Активная помеха с частотной шумовой модуляцией представлена на рис. 4.39, б). Способ ее формирования изображен на рис. 4.34, когда шумовой модуляции в модуляторе 7 подвергается частота радиоколебаний, вырабатываемых в генераторе 6.

Активная помеха с фазовой шумовой модуляцией показана на рис. 4.39, в). Данная модуляция, как и две предыдущих, осуществляется (рис. 4.34) по отношению к радиоколебанию частоты в модуляторе 7.

Все три вида активных помех, параметры которых подвергнуты шумовой модуляции, относятся к классу прицельных помех.

Таково краткое рассмотрение процессов создания основных типов маскирующих помех, непрерывных во времени.

Обратимся к другому типу маскирующих помех – дискретных во времени.

На практике наиболее часто используемой дискретной во времени маскирующей помехой является так называемая хаотическая импульсная помеха, представляющая собой последовательность радиоимпульсов (с постоянной частотой заполнения), имеющих случайную длительность и случайный период следования.

Структурная схема РРПД, использующей наиболее простой способ формирования хаотической импульсной помехи, изображена на рис. 4.41, а), а эпюры, поясняющие принцип ее работы, - на рис. 4.41, б).

Генератор 1 вырабатывает шумовое напряжение , которое поступает на вход порогового устройства 2 с порогом . Выходное напряжение этого устройства представляет собой последовательность видеонапряжений, соответствующих алгоритму

Напряжение далее преобразуется формирователем 3 в последовательность видеоимпульсов, поступающих на первый вход модулятора 4. На второй вход модулятора 4 подается гармоническое напряжение частоты с выхода генератора 5 радиоколебаний. Модулятор вырабатывает последовательность радиоимпульсов, которые, пройдя через радиопередающее устройство 6, излучаются в пространство как хаотическая импульсная помеха.

Рассмотренная РРПД является автономной радиосистемой – в том смысле, что ее работа никак не связана с особенностями функционирования радио системы противника. Более того – данная РРПД излучает хаотическую импульсную помеху даже в том случае, когда радиосистема противника вообще отсутствует. Иными словами, значительная часть излучаемой этой РРПД мощности может тратиться впустую. Поэтому на практике РРПД, вырабатывающие хаотическую импульсную помеху, снабжаются устройствами радиотехнической разведки. Структурная схема одной из таких РРПД и некоторые функционально-значимые эпюры, поясняющие ее работу, показаны на рис. 4.42.

Данная РРПД начинает функционировать лишь после приема радиоимпульса, поступившего от радиосистемы противника.

Импульс радиосистемы противника, имеющий частоту заполнения и длительность , проходит через радиоприемное устройство 1 и поступает на устройство 2 запоминания частоты, выход которого подан на вход генератора 3 радиоколебаний. Под воздействием напряжения с устройства 2 данный генератор начинает вырабатывать радиоколебания частоты .

Кроме того, импульс радиосистемы противника с выхода радиоприемного устройства подается на амплитудный детектор 4, выходные сигналы которого, следующие с периодом повторения импульсов радиосистемы противника, запускают на интервал времени блок 5 включения. Данный блок обеспечивает генерацию хаотической импульсной помехи в течение указанного интервала , несколько меньшего, чем значение .

Формирование хаотической импульсной помехи начинается с подачи радиоколебания частоты и напряжения шума (от первого генератора 6 шумового напряжения) на амплитудный модулятор 7, в результате чего на выходе амплитудного модулятора вырабатывается амплитудно-модулированное шумовым напряжением радиоколебание частоты .

Для создания случайности в периоде следования помеховых импульсов используются формирователь 8 коротких импульсов и второй генератор 9 шумового напряжения, под воздействием которого длительность интервала между соседними короткими импульсами меняется случайным образом.

Далее каждый короткий импульс запускает генератор 10 видеоимпульсов . При этом длительность этих видеоимпульсов изменяется хаотическим образом под воздействием третьего генератора 11 шумового напряжения.

После этого видеоимпульсы , следующие друг за другом со случайным интервалом и обладающие хаотической длительностью , поступают на один из входов импульсного модулятора 12, на другой вход которого подается амплитудно-модулированное шумовым напряжением непрерывное в течение радиоколебание частоты . В результате на выходе импульсного модулятора формируется хаотическая импульсная помеха , которая через радиопередающее устройство 13 и антенну данной РРПД излучается в пространство.

Отметим, что данная хаотическая импульсная помеха, поступившая на вход радиосистемы противника, успешно маскирует радиоимпульс, отраженный от самолета-носителя РРПД.

Поиск по сайту: