/
Автор: Леньшин А.В.
Теги: военно-инженерное оборудование и работы по инженерному обеспечению пути сообщения противорадиолокационные средства военная топография общая радиотехника радиоэлектронные аппараты авиационное оборудование
ISBN: 978-5-4446-0456-4
Год: 2014
Текст
2014
УДК 623.624
ББК 32.84
Л 46
Рецензенты:
Заслуженный деятель науки Российской Федерации,
доктор технических наук, профессор Ю. Л. Козирацкий
(ВУНЦ ВВС «Военно-воздушная академия
имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина»);
доктор технических наук, с. н. с. Ю. И. Маевский
(ОАО «Концерн Радиоэлектронные технологии»)
Леньшин, А. В.
Л46 Бортовые системы и комплексы радиоэлектронного
подавления [Текст] / А. В. Леньшин. - Воронеж : Изда-
тельско-полиграфический центр «Научная книга»,
2014. - 590 с.
ISBN 978-5-4446-0456-4
В настоящей книге излагаются основные принципы построе-
ния бортовых комплексов радиоэлектронного подавления, особен-
ности функционирования в различных условиях, методы создания
помех и характер их воздействия на радиоэлектронные средства, а
также способы защиты от воздействия преднамеренных и естест-
венных помех. Материал базируется на опыте чтения автором лек-
ций по дисциплине «Авиационные комплексы радиоэлектронной
борьбы» на факультете авиационного радиоэлектронного оборудо-
вания Военного учебно-научного центра Военно-воздушных сил
«Военно-воздушная академия имени профессора Н. Е. Жуковского
и Ю. А. Гагарина».
Книга рассчитана на широкий круг специалистов, работающих
в области исследований и проектирования авиационной техники
радиоэлектронной борьбы, адъюнктов (аспирантов) и слушателей,
курсантов (студентов I старших курсов высших хчебных заведений
авиационного и радиотехнического профилей.
УДК 623.624
ББК 32.84
ISBN 978-5-4446-456-4
© Леньшин А. В., 2014
© Издательско- полиграфический
центр «Научная книга», 2014
ВВЕДЕНИЕ
Анализ боевых действий в локальных войнах последних лет подтверждает
возрастающую роль авиации на всех этапах конфликтов. Победа в современном
локальном военном конфликте невозможна без применения пилотируемых и бес-
пилотных летательных аппаратов (ЛА). В современную эпоху, отличающуюся бур-
ным научно-техническим прогрессом и существенными изменениями в военно-
политических и экономических условиях России, особо остро стоит задача разви-
тия авиационной техники военного назначения, характеризуемой высокой насы-
щенностью ее радиоэлектронным оборудованием (РЭО). Радиоэлектроника про-
должает оставаться материально-технической основой всех систем управления
(СУ) войсками и оружием, применяемых в воздухе, в космосе, на суше и на море.
Важной составляющей современных войн и вооруженных конфликтов является
информационное противоборство, проводимое с целью завоевания и удержания
превосходства над противником в управлении войсками и оружием. Одним из ос-
новных путей достижения такой цели является дезорганизация СУ7 противника и
зашита своих систем управления от его воздействия. Главную роль в достижении
этой цели призваны вносить силы и средства радиоэлектронной борьбы (РЭБ). По
мере развития и совершенствования РЭБ этот вклад имеет устойчивую тенденцию
к увеличению. Возрастание роли РЭБ в операциях и боевых действиях выводит ее
за рамки вида оперативного обеспечения и превращает в отдельную специфиче-
скую часть боевых действий.
В настоящее время радиоэлектронная борьба рассматривается как инстру-
мент, который с помошью разнообразных комбинаций наступательных и оборони-
тельных тактик, методик формирует срыв информационной операции в электро-
магнитном спектре противника, используя его в собственных целях, и тем самым
обеспечивает свободу' действий в указанном спектре своим войскам. Стремитель-
ный рост возможностей, интенсивности и влияния РЭБ на исход боевых действий
требует глубокого изучения и учета исторического опыта, условий развития РЭБ,
ее влияния на современные войны и вооруженные конфликты. РЭБ в современных
условиях приняла форму специальной операции в вооруженной борьбе и, несо-
мненно, будет совершенствоваться в войнах и военных конфликтах XXI века. Из-
менение роли РЭБ в будущих операциях и боевых действиях неизбежно отразится
на перспективном содержании РЭБ.
Завоевание и сохранение превосходства в области РЭБ стало важным фак-
тором современной войны. Качественные изменения в развитии авиационных
средств, систем и комплексов РЭБ, значительное возрастание их возможностей и
влияния на исход боевых действий требуют глубокого изучения опыта организации
и ведения РЭБ в ВВС. Обьекгивный и критический анализ современного состояния
РЭБ в ВВС свидетельствует о состоявшемся переломе качественной оценки влия-
ния РЭБ на все стратегические направления развития ВВС. Авиационные системы
и комплексы радиоэлектронного противодействия (КРЭП) динамично развиваются,
используя, с одной стороны, все новейшие достижения современной науки, а с дру-
гой - способствуют стремительному развитию наукоемких отраслей. Будущее
4
Введении
авиационной техники РЭБ в значительной степени определяется двумя взаимосвя-
занными направлениями развития элементной базы современных РЭС: созданием
разнообразных схем с использованием нанотехнологий и расширением возможно-
стей цифровой обработки сигналов.
В силу целого ряда известных причин общедоступной литературы по во-
просам построения авиационных систем и комплексов РЭБ очень мало. Во всяком
случае, много меньше, чем требуют современные общественно-научные потребно-
сти. Специфика и физические принципы построения авиационных средств и ком-
плексов РЭБ, особенностей функционирования авиационных средств и комплексов
РЭБ в различных условиях такова, что далеко не все аспекты могут излагаться с
одинаковой степенью подробности в общедоступной литературе.
Среди основных книг по теории и технике РЭБ необходимо отметить
работы С.А. Вакина и ЛН. Шустова [1, 2], Лероя Ван-Бранта [3], Н.Ф. Николенко
[4], А.И. Палия [5], В.А. Вартанесяна [6], В.Г. Радзиевского и А.А. Сироты [7, 8],
А.И. Куприянова и А.В. Сахарова [9, 10], монографию под редакцией В.Г.
Радзиевского [11], монографию Ю.М. Перунова, К.И. Фомичева и Л.М. Юдина
[12], а также монографию А.И. Куприянова и Л.Н. Шустова [13].
Президентом Российской Федерации 09 января 2012 года утверждены
«Основы политики Российской Федерации в области развития системы РЭБ на
период до 2020 года и дальнейшую перспективу». Руководством страны и
Вооруженных Сил уделяется приоритетное внимание развитию и
совершенствованию системы РЭБ в непростых условиях реформирования
Вооруженных Сил Российской Федерации. Ныне исход конфликта в значительной
степени определяется устойчивостью системы государственного, военного
управления, других информационных систем к радиоэлектронному воздействию
противника [14]. Интересы национальной безопасности требуют развития
электронного компонента вооружений, создания перспективных и
совершенствования существующих авиационных комплексов и систем РЭБ.
В настоящее время ведется работы по созданию средств РЭБ на новых
физических принципах. Вселяет оптимизм то, что в России в том или ином виде
сохранены научно-исследовательские, конструкторские учреждения и предприятия
оборонно-промышленного комплекса, способные модернизировать средства и
комплексы РЭБ, создавать перспективные образцы техники. Теоретические
разработки отечественных ученых в области РЭБ, например, способов и устройств
формирования помех, до сих пор на годы опережают подобные зарубежные
достижения.
Цель данной книги - рассмотрение основных принципов построения борто-
вых комплексов радиоэлектронного противодействия, особенностей функциониро-
вания в различных условиях и оценки эффективности, способов создания помех и
их воздействия на РЭС, способов защиты от воздействия преднамеренных и есте-
ственных помех.
Автор стремился изложить материал книги с учетом последних исследова-
ний и достижений в области авиационной техники РЭБ. При подготовке книги ис-
пользовалась только открытая отечественная и зарубежная литература, а также соб-
ственный опыт чтения лекций по дисциплине «Авиационные комплексы радио-
Введение
5
электронной борьбы» на факультете авиационного радиоэлектронного оборудова-
ния Военного учебно-научного центра ВВС «Военно-воздушная академия имени
профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж). Книга состоит из ше-
сти глав и приложения.
В первой главе кратко описаны общие положения радиоэлектронной борь-
бы, рассмотрены цели, задачи, условия ведения и составные части РЭБ, проанали-
зированы радиолокационные системы (РЛС) как объекты РЭБ. Выделены сильные
и слабые стороны радиолокационных систем, показана уязвимость их от систем и
средств РЭБ. Рассмотрены частные и обобщенные критерии и показатели эффек-
тивности радиоэлектронной борьбы.
Во второй главе рассмотрены теоретические основы радиоэлектронной раз-
ведки (РЭР). При этом принято традиционное деление РЭР на радиоразведку, ра-
диотехническую и радиолокационную разведку. Особое место отводится методам
определения местоположения РЭС и методам измерения параметров сигналов
средствами радиотехнической разведки. Дана характеристика способам запомина-
ния и воспроизведения сигналов. Рассмотрены принципы действия цифровых
устройств запоминания и воспроизведения радиолокационных сигналов DRFM
(Digital Radio Frequency Memory).
В третьей главе затронуты вопросы, связанные с классификацией помех и
особенностями радиоэлектронного подавления (РЭП) различного вида РЛС (обзо-
ра, обнаружения целей, управления войсками, сопровождения целей). Описаны ме-
тоды воздействия на среду распространения и отражения сигналов, использование
радиолокационных ложных целей и ловушек для противодействия РЛС, способы
снижения радиолокационной и оптической заметности ЛА.
Отдельное внимание в четвертой главе уделено функциональному радио-
электронному поражению мощным электромагнитным излучением и специальным
программным средством. Рассмотрены особенности подавления оптико-
электронных систем управления оружием, с помощью уравнения оптико-
электронного подавления проанализировано подавление ПК головок самонаведе-
ния управляемых ракет (УР) с различными видами модуляции.
В пятой главе изложены общие положения радиоэлектронной защиты РЭС
от преднамеренных и непреднамеренных помех, рассмотрены методы повышения
скрытности и помехоустойчивости, способы и системы защиты РЭС. Проанализи-
рованы неосновные каналы излучения и приема, вопросы обеспечения электромаг-
нитной совместимости (ЭМС). Изложены основные мероприятия по противодей-
ствию самонаводящемуся на излучение оружию (CHI1O).
Шестая глава посвящена теоретическим основам построения бортовых
комплексов обороны (БКО). Приведены характеристики БКО воздушных судов во-
енного назначения. Представлены основные функции БКО, проанализированы ос-
новные подсистемы комплексов индивидуальных и групповых средств РЭБ авиа-
ционного базирования. Проанализирован бортовой комплекс обороны как система
массового обслуживания. Рассмотрены показатели эффективности БКО и его под-
систем. Отдельное внимание уделено перспективам развития БКО. В приложении
приведены основные технические характеристики систем и средств РЭБ воздуш-
ных судов военного назначения.
6
Введение
Первое издание книги [15] достаточно быстро разошлось и получило поло-
жительную оценку специалистов. Книга предназначена для специалистов в области
РЭБ, а также для студентов старших курсов и аспирантов радиотехнических специ-
альностей вузов. Для обеспечения понимания излагаемого материала книга иллю-
стрирована большим количеством графического материала. Список литературы не
претендует на полноту и является перечнем материалов, используемых автором и
рекомендуемым для более глубокого изучения. Автор считает эту монографию
своим посильным вкладом в раскрытие и освещение уникальной научной школы
ВУНЦ ВВС «ВВА» в области радиоэлектронной борьбы, созданной несколькими
поколениями ученых и специалистов академии.
Автор признателен д.т.н. Тихомирову Н.М., д.т.н., проф. Лихачеву В.П.,
д.т.н. Баринову С.П., к.т.н. Беляеву В.В., к.г.н. Панову С.А. за обсуждение отдель-
ных вопросов книги.
Автор выражает свою глубокую признательность уважаемым рецензентам:
заместителю генерального директора ОАО «Концерн Радиоэлектронные техноло-
гии» по инновациям и научной работе, генеральному конструктору по направлению
«Системы и средства радиоэлектронной борьбы» доктору технических наук Юрию
Ивановичу Маевскому и Заслуженному деятелю науки РФ, профессору' кафедры
радиоэлектронной борьбы (и технического обеспечения частей РЭБ) ВУНЦ ВВС
«ВВА» доктору технических наук, профессору' Козпрацкому Юрию Леонтьевичу,
просмотревших рукопись и сделавших ряд полезных замечаний и ценных советов,
которые были учтены при подготовке книги к печати.
Выражаю искреннюю благодарность Л.Е. Ленъшиной за кропотливое ре-
дактирование рукописи. Автор признателен и благодарен коллегам (Богданову
Ю.Н., Лебедеву В.В., Сидорчуку В.П.) по работе в Военно-воздушной академии,
оказавшим существенную помошь при подготовке и оформлении графических и
иллюстративных материалов настоящего издания, а также всем, кто способствовал
улучшению качества и содержания предлагаемой книги.
В книге автор не ставил целью дать максимально полное изложение всех
вопросов, связанных с разработкой бортовых средств, систем и комплексов радио-
электронного противодействия. Однако хочется надеяться, что читатель, проанали-
зировав результаты работы, сможет почерпнуть для себя новые сведения и продол-
жить самостоятельную работу в области авиационной техники радиоэлектронного
подавления.
Автор будет рад любым замечаниям и предложениям по улучшению кнш и.
СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ
АД
AM
АРУ
АС
АСН
АСД
АСП
АСС
АЦП
АЧХ
БКО
БЛ
БПФ
БРЛС
ВРТР
ВТО
ВУ
гон
ген
ДНА
ДПФ
ЗАК
ЗРК
ЗУ
ИИ
ИРИ
ик
КРЭБ
ЛА
ЛЗ
лц
лчм
миле
мич
но
нч
оген
ОЗУ
оэп
ОЭС
ПАВ
ПВО
— амплитудный детектор
— амплитудная модуляция
— автоматическая регулировка усиления
— автосопровождение
— автоматическое сопровождение по направлению
— автоматическое сопровождение по дальности
— атакующее средство перехвата
— автоматическое сопровождение по скорости
— аналого-цифровое (-ый) преобразование (-тель)
— амплитудно-частотная характеристика
— бортовой комплекс обороны
— боковые лепестки
— быстрое преобразование Фурье
— бортовая радиолокационная система
— воздушная радиотехническая разведка
— высокоточное оружие
— видеоусилитель
— генератор опорного напряжения
— головка самонаведения
— диаграмма направленности антенны
— дискретное преобразование Фурье
— зенитно-артиллерийский комплекс
— зенитно-ракетный комплекс
— запоминающее устройство
— источник излучения
— источник радиоизлучения
— инфракрасный
— комплекс радиоэлектронной борьбы
— летательный аппарат
— линия задержки
— ложная цель
— линейно-частотная модуляция
— модуль измерителей параметров сигналов
— мгновенное измерение частоты
— направленный ответвитель
— низкочастотный
— оптическая головка самонаведения
— оперативное запоминающее усзройство
— оптико-электронное подавление
— оптико-электронное средство
— поверхностные акустические волны
— противовоздушная оборона
8
Список сокращений
ПП
ППРЧ
ппос
ПРЛ
ПФ
пч
РИО
РЛ
РЛР
РЛС
РСН
РТ
РТР
РЭ
РЭБ
РЭЗ
РЭО
РЭП
РЭПр
РЭР
РЭС
САП
СВЧ
сдц
снио
СУ
TCP
УЗВС
УЛЗ
УР
УУ
УПЧ
ФАПЧ
ФКМ
ФМ
ФРЭПр
ЦАП
ЦУЗВС
чм
ШУ
ЭМВ
ЭМИ
ЭМС
— передатчик помех
— программная перестройка рабочей частоты
— подсистема первичной обработки сигналов
— противорадиолокационный
— полосовой фильтр
— промежуточная частота
— радиоэлектронно-информационное обеспечение
— радиолокационный
— радиолокационная разведка
— радиолокационная система
— равносигнальное направление
— радиотехническая (-ое)
— радиотехническая разведка
— радиоэлектронная (-ое)
— радиоэлектронная борьба
— радиоэлектронная защита
— радиоэлектронные объекты
— радиоэлектронное подавление
— радиоэлектронное поражение
— радиоэлектронная разведка
— радиоэлектронное средство
— станция активных помех
— сверхвысокие частоты
— селекция движущихся целей
— самонаводящееся на излучение оружие
— система управления
— технические средства разведки
— устройство запоминания и воспроизведения сигналов
— ультразвуковая линия задержки
— управляемая ракета
— устройство управления
— усилитель промежуточной частоты
— фазовая автоподстройка частоты
— фазовый детектор
— фазокодовая модуляция (манипуляция)
— фазовая модуляция
— функциональное радиоэлектронное поражение
— цифро-аналоговое (-ый) преобразование (-тель)
— цифровое УЗВС
— частотная модуляция
— широкополосный усилитель
— электромагнитные волны
— электромагнитный импульс
— электромагнитная совместимость
ГЛАВА 1
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ БОРЬБЫ
1.1. Цели, задачи и составные части РЭБ
На современном этапе РЭБ является важнейшей составной частью
оперативного обеспечения деятельности сил в мирное и военное время,
неотъемлемой частью информационной войны. Задачей РЭБ является обеспечение
достоверности разведки РЭС противника и одновременное недопущение или
снижение возможности разведки своих РЭС, а также защита вооружения и военной
техники от средств поражения. РЭБ в современных условиях приняла форму
специальной операции в вооруженной борьбе и, несомненно, будет
совершенствоваться в войнах и военных конфликтах XXI века.
Решающий шаг, позволивший перевести идеи РЭБ в практическую область,
был сделан в первые дни войны с Японией командующим Тихоокеанской эскадрой
вице-адмиралом Макаровым С.О. Вступив 24 февраля 1904 года в командование
флотом Тихого океана, уже 7 марта адмирал издал исторический приказ № 27 -
первый официальный документ в области РЭБ. Значение данного документа для
развития РЭБ и радиоразведки в русском флоте неоценимо. В короткий срок
практически на всех кораблях и судах флота было организовано несение вахт
радиоразведки. Под Порт-Артуром к решению этой задачи привлекалась береговая
радиостанция, расположенная в районе Золотой горы [14].
Особо следует выделить дату 2(15 ) апреля 1904 года, когда впервые в миро-
вой истории был сделан практический шаг от организации радиоразведки к веде-
нию РЭБ в боевых действиях на море. Японцы предприняли очередной обстрел
Порт-Артура корабельной артиллерией, вошедший в историческую хронику оборо-
ны крепости под названием «третьей перекидной стрельбы». Официальный рапорт
временно исполняющего должность командующего флотом Тихого океана содер-
жит сообщение: «В 9.11 угра неприятельские броненосные крейсера «Ниссин» и
«Касуга», маневрируя на зюйд-зюйд-вест от маяка Ляотешань, начали перекидную
стрельбу по фортам и внутреннему рейду. С самого начала стрельбы два неприя-
тельских крейсера, выбрав позиции против прохода Ляотешанского мыса, вне вы-
стрелов крепости, начали телеграфировать, почему немедленно же броненосец
«Победа» и станции Золотой горы начали перебивать большой искрой неприятель-
ские телеграммы, полагая, что эти крейсера сообщают стреляющим броненосцам о
попадании их снарядов. Неприятелем выпущено 208 снарядов большого калибра.
Попаданий в суда не было».
Успешное отражение удара японского отряда кораблей стало возможным
благодаря решению двух главных задач: дезорганизации радиопомехами каналов
управления огнем корабельной артиллерии противника и обеспечению устойчивого
функционирования собственной системы управления. Бой под Порт-Артуром 2(15)
апреля 1904 года не просто открыл эпоху РЭБ в военном деле, но и явился прообра-
зом радиоэлектронной борьбы в современном ее понимании.
10
Глава 1. Общие положения радиоэлектронной борьбы
Но были и примеры противоположного отношения к РЭБ. Вице-адмирал
З.П. Рожественский. командовавший Второй и Третьей Тихоокеанскими эскадрами
в Цусимском сражении, запретил использование радиопомех в ситуациях, когда их
необходимость была очевидной для многих офицеров российского флота. Сразу
после окончания Русско-Японской войны причины и обстоятельства Цусимской
трагедии стали предметом особого рассмотрения специальной комиссии под пред-
седательством адмирала А.В. Колчака, созданной при Главном морском штабе.
Выводы комиссии были совершенно конкретны: «Адмиралу З.П. Рожественскому
надлежало, как только он был открыт японцами, сделать все возможное, чтобы
нарушить радиотелеграфную связь между отрядами противника. Японцы, дабы не
упустить нашей эскадры, были принуждены рассеять свои силы по большому про-
странству, и радиотелеграфная связь являлась существеннейшим элементом их сил.
Нарушение этой связи радиостанциями нашей эскадры, шедшей соединенно и по-
тому не столь нуждающейся в радиотелеграфе, было тем преимуществом нашей
эскадры, которым грех было не воспользоваться. Несколько мощных, умело при-
мененных радиотелеграфных станций на русской эскадре, нарушив связь между
отрядами, сделали бы больше, чем десяток пушек» [14].
Современная история создания отечественной техники РЭБ начинается с
двух крупных событий. Первое - это подписанное И.В. Сталиным Постановление
Государственного Комитета Обороны (ГКО) от 16 декабря 1942 г. № ГОКО 2633сс
«Об организации в Красной Армии специальной службы по забивке немецких ра-
диостанций, действующих на поле боя». И второе событие — Постановление ГКО
от 7 июля 1943 г. № ГОКО ЗбЗбсс «О радиолокации», предусматривающее органи-
зацию в Наркомате электропромышленности Главного управления радиолокацион-
ной промышленности, в компетенции которого находились вопросы разработки
техники радиопротиводействия (РИД). В том же году был основан центр по разра-
ботке средств РПД (РЭБ) - Всесоюзный научно-исследовательский институт ра-
диолокации (ныне - ЦНИРТИ).
В локальных войнах и конфликтах в Корее, во Вьетнаме и на Ближнем Во-
стоке РЭБ велась всеми видами вооруженных сил воюющих стран, но наиболее ин-
тенсивно ВВС и ПВО (в США до 70 % материальных ресурсов, предназначенных
для развития и совершенствования РЭБ, поступают в авиацию). В ходе ряда кон-
фликтов в дальнем зарубежье («Буря в пустыне», «Лиса в пустыне», «Шок и тре-
пет», «Рассвет Одиссеи») авиация решала задачи по:
• дезорганизации системы государственного и военного управления стран и
их вооруженных сил;
• деморализации и слому воли армии и народа к сопротивлению;
• нанесению существенного ущерба военно-экономическому потенциалу
стран и разрушению их инфраструктуры;
• нанесению значительного урона группировкам вооруженных сил и созда-
нию условий для гарантированного успеха планируемых операций наземных сил с
минимальными потерями [16-18].
Опыт локальных воин свидетельствует: вкладывать деньги в развитие
средств РЭБ сегодня очень выгодно. По подсчетам специалистов на каждый дол-
Г\пава L Общ1№ положения раЬиоэлектронн^ боръаы
И
лар, вложенный в информационную войну, можно ждать 10 долларов прибыли.
Анализ показывает, что стоимость техники РЭБ по отношению к стоимости основ-
ных видов вооружения составляет 5...8 %. В локальных войнах и вооруженных
конфликтах были весьма наглядно продемонстрированы роль и значимость РЭБ,
когда умелое применение сил и средств РЭБ приводило к повышению боевого по-
тенциала группировок войск в 1,5 раза, позволяло снизить потери кораблей в 2...3
раза, авиации - в 4...6 раз [19, 20]. При этом потери военных объектов (бронетех-
ники, самолетов, кораблей и т.д.) часто сводились практически к нулю, а в решении
такой важнейшей задачи войск как дезорганизация СУ войсками и оружием про-
тивника вклад РЭБ был несравнимо больше, чем иных действий войск.
В настоящее время радиоэлектронные средства (РЭС) составляют основу
СУ войсками и оружием во всех видах ВС современных государств [9, 12].
Современные боевые порядки чрезвычайно насыщены РЭС и от их успешного
функционирования во многом зависит успех боевых действий. Особенностью РЭБ
на современном этапе является резкое возрастание ее роли во всех звеньях
управления [11, 15. 19, 21], все больший перенос усилий в такгическое звено, в
сферу' общевойскового и воздушного боя. Возрастание значения фактора времени,
сложность и высокая динамичность общей оперативной и радиоэлектронной
обстановки при ведении боевых действий в современных условиях определили
следующие основные принципы организации и ведения РЭБ:
1. Полное соответствие организации и ведения РЭБ замыслу боевых дей-
ствий. Цели этой борьбы, привлекаемые силы и средства РЭБ, время и порядок их
применения, организация зашиты от радиоэлектронной разведки (РЭР) и радио-
электронного поражения (РЭПр) противника должны быть тесно увязаны с дей-
ствиями авиационных частей и соединений, сухопутных войск в полосе (районе)
боевых действий, рассчитаны и спланированы по выполняемым ими задачам.
2. Массированное и комплексное применение сил и средств РЭБ на главных
направлениях при решении войсками наиболее важных задач. Поскольку одновре-
менное поражение всех РЭС противника затруднено и может привести к распыле-
нию усилий и невыполнению поставленных задач, то необходимо правильно рас-
пределить силы и средства РЭБ, быстрого сосредоточения их усилий на главных
направлениях и перенацеливания с одной за (ачи на другую. Такой же подход необ-
ходим при организации защиты своих РЭС от помех противника.
3. Внезапность применения сил и средств РЭБ, ее тактических приемов и
способов, исключение шаблона в их применении достигается:
• скрытием от противника планируемых мероприятий, планов их реализации;
• созданием группировки сил для решения задач РЭБ;
• прогнозированием изменен! РЭ обстановки и намерений противника и
упреждением его в реакции на эти изменения.
4. Обеспечение непрерывного взаимодействия сил и средств РЭБ всех видов
ВС, согласованности РЭПр с ядерным и огневым поражением, а также между сред-
ствами РЭ1I и другими РЭС с целью обеспечения их ЭМС.
5. Обеспечение одновременного комплексного воздействия на все важней-
шие элементы СУ силами и оружием противника.
12
Глава 1. Общие положения радиоэлектронной борьбы
6. Непрерывное осуществление мероприятий по РЭЗ систем и средств
управления авиационными частями, подразделениями и оружием заключается в
постоянном их проведении во всех видах деятельности войск и в любых условиях
обстановки с учетом действий противника. В основе реализации этого принципа
лежит глубокое знание состава, возможностей и характера боевого применения сил
и средств РЭБ противника, своих РЭС, а также непрерывная координация органи-
зационных и технических мер по РЭЗ.
7. Активное и комплексное противодействие техническим средствам раз-
ведки (TCP) противника достигается:
• знанием состава и возможностей TCP противника;
• проведением мероприятий по противодействию TCP;
• организацией и осуществлением эффективного контроля.
8. Активность РЭБ в целом заключается в способности и готовности штабов
авиационных частей и соединений в любых условиях обстановки умело организо-
вывать и настойчиво проводить мероприятия по дезорганизации управления ПВО и
авиацией противника, а также по сохранению своего устойчивого управления и
снижению возможностей TCP противника. Она достигается: своевременным добы-
ванием и анализом данных о силах и средствах управления, разведки и РЭБ про-
тивника; своевременной и скрытной подготовкой сил и средств, выделенных для
решения задач РЭБ, к боевому применению, их решительными действиями в ходе
боевых действий; организацией и поддержанием четкого и непрерывного взаимо-
действия сил РЭБ с обеспечиваемыми соединениями и частями [15].
Военный энциклопедический словарь определяет радиоэлектронную
борьбу как совокупность взаимосвязанных по цели, задачам, месту и времени
мероприятий, действий, направленных на выявление РЭС и систем противника, их
подавлению, а также на РЭЗ своих РЭС и средств от средств РЭП. РЭБ
представляет собой совокупность согласованных мероприятий и действий по
радиоэлектронному поражению РЭО противника, РЭЗ своих РЭО, а также по
радиоэлектронно-информационному обеспечению (РИО). РЭБ проводится в тесной
взаимосвязи с ядерным, огневым поражением, захватом и выводом из строя РЭО в
СУ силами и оружием противника [21]. Первичная цель РЭБ — затруднение или
исключение функционирования РЭО СУ. Основны ми целями РЭБ выступают:
• вскрытие и анализ радиоэлектронной обстановки;
• дезорганизация управления силами и оружием противника, поражение СУ
войсками и оружием противника, а также его средств разведки и РЭБ;
• уничтожение (разрушение) и/или внесение искажений в программное обес-
печение информационных систем противника, его баз данных, АСУ;
• снижение эффективности применения оружия, боевой техники и TCP про-
тивника;
• обеспечение устойчивости работы систем и средств управления своими
войсками и оружием в условиях двусторонней РЭБ:
• обеспечение электромагнитной совместимости (ЭМС) РЭС [15, 22].
Главными и конечными целями РЭБ как вида оперативного (боевого)
обеспечения являются: повышение эффективности применения оружия по силам
Глава 1. Общие положения радиоэлектронной борьбы
противника; повышение боевой устойчивости сил при отражении ударов против-
ника. К общим задачам РЭБ относятся:
1. Дезорганизация управления силами, снижение эффективности примене-
ния оружия и боевой техники противника.
2. Снижение возможностей TCP противника.
3. Срыв или существенное затруднение выдачи ЦУ силам противника на
прицельное применение им своего оружия.
4. Отвлечение части ударных сил противника и его оружия на ЛЦ.
5. Обеспечение устойчивой работы СУ своими силами и оружием [15, 22].
Группа задач РЭБ. решаемых авиационными РЭК современных ЛА военной
авиации, состоит из следующих частных задач'.
• индивидуальная и групповая защита ЛА от поражения средствами ПВО
противника путем соз дания активных и пассивных радиопомех и помех лазерным,
тепловизионным (ИК) бортовым и наземным системам и ГСП УР;
• контроль ЭМ обстановки, обеспечение адаптации РЭС и электронных си-
стем АРЭК к ее изменениям;
• опенка степени угрозы ЛА со стороны воздушных и наземных средств по-
ражения против! ика, оповещение летчика (экипажа) об облучении ЭМИ различных
диапазонов волн;
• определение приоритета угрозы;
• обнаружение и определение местоположения ИИ (РЛС, средств навигации
и связи, СУ);
• выбор оптимальных режимов РЭ и оптико-электронного подавления;
• автоматическое подавление РЭС противника;
• определение воздушных целей, подлежащих уничтожению;
• адаптивное управление мощностью создаваемых помех САП [15, 23].
В соответствия с определением РЭБ ее составными частями, представлен-
ными на рисунке 1.1. выступают: радиоэлектронное поражение (РЭПр); радиоэлек-
тронная защита (РЭЗ); радиоэлектронно-информационное обеспечение (Р1Ю).
Г и с. 1.1. Составные части РЭБ
1. Радиоэлектронное поражение (РЭПр) — совокупность мероприятий и
действий по функциональном радиоэлектронном} поражению, РЭП, поражению
самонаводящимся на излучение оружием РЭО противника (рисунок 1.2).
14
Глава^ L Общи£ положения ^адиоэлекпг^оннай бо]Уьбъ1
Рис. 1.2. Составные части РЭПр
Функциональное радиоэлектронное поражение (ФРЭПр) - РЭПр, заклю-
чающееся в разрушении и/или повреждении элементов РЭО противника ЭМИ или
в искажении информации противника специальными программными средствами
(рисунок 1.3).
Рис. 1.3. Составные часги ФРЭПр
Поражение ЭМИ - функциональное поражение РЭО. заключающееся в
разрушении и/или повреждении элементов РЭО противника средствами поражения
ЭМ излучением. Оно может проводиться путем использования однократных или
многократных импульсных воздействий ЭМП, приводящих к необратимым изме-
нениям электрофизических параметров в полупроводниковых или оптико-
электронных элементах РЭС в результате их перегрева или пробоя [13, 22, 24].
Поражение специальным программным средством (СПС) заключается в
снижении эффективности функционирования или выводе из строя компонентов
систем обработки информации РЭО противника, нарушении конфиденциальности,
целостности и доступности информации путем применения СПС.
Радиоэлектронное подавление (РЭП) - РЭПр, заключающееся в снижении
эффективности функционирования РЭО противника путем воздействия на них
преднамеренными РЭ помехами (рисунок 1.4). РЭП включает радио-, оптико-
электронное, акустическое и гидроакустическое подавление. Различают РЭП си-
стем управления оружием (СУО) и РЭП систем управления войсками (СУВ). Од-
ним из видов РЭП является изменение условий распространения и/или отражения
ЭМВ.
Глава L Общир положения радиоэлеюпронной борьбы
15
Рис. 1.4. Составные части РЭП
Радиоподавление - РЭП, ведущееся в диапазоне радиоволн, заключающее-
ся в снижении эффективности функционирования РЭС противника путем воздей-
ствия на них преднамеренными радиопомехами. Оптико-электронное подавление
(ОЭП) - РЭП, ведущееся в оптическом диапазоне и заключающееся в снижении
эффективности функционирования ОЭС противника путем воздействия на них
преднамеренными оптико-электронными помехами. Результатом ОЭП может быть
нарушение работы тепловых, телевизионных, лазерных и оптико-визуальных си-
стем и средств разведки, наблюдения и связи.
Акустическое подавление ведется в диапазоне акустических волн и заклю-
чается в снижении эффективности функционирования акустических средств про-
тивника путем воздействия на них преднамеренными акустическими помехами.
Гидроакустическое подав и нне (ГАП) - акустическое подавление, ведущееся в
водной среде путем применения преднамеренных гидроакустических помех. ГАЛ
предусматривает создание помех стационарным и авиационным средствам гидро-1
акустического обнаружения и гидроакустическим системам самонаведения оружия
противника [15, 22].
Изменение условий распространения ЭМ (акустических) волн заключа-
ется в изменении свойств среды распространения ЭМ (акустических) волн путем
применения средств постановки пассивных преднамеренных РЭ помех и/или со-
здания искусственных ионизированных образований. Изменение условий отра-
жения ЭМ (акустических) волн заключается в изменении величины отражения
ЭМ (акустических) волн путем применения средств постановки пассивных предна-
меренных РЭ помех и или изменения контраста окружающей среды.
Поражение СНИО - РЭПр, заключающееся в уничтожении или поврежде-
нии элементов РЭО противника СНИО. СНИО - оружие с пассивной системой
наведения по излучениям военной техники в диапазонах ЭМ и акустических волн.
При организации РЭП необходимо учитывать, что любой СУ оружием при-
сущи следу тощие функции [12]:
• поиск и обнаружение нарушителя;
• опознавание государственной принадлежности («свой - чужой»);
16
Глава 1. Общие положения радиоэлектронной борьбы
• передача по линии связи информации об обстановке в зоне ответственности
и обработка этой информации;
• выработка команд управления и передача их по линии связи;
• наведение оружия и открытие огня по нарушителю.
Усилия при организации РЭП должны быть направлены на:
• ухудшение радиолокационной (РЛ) видимости цели с помощью радиопо-
глощающих материалов и других мер, снижающих ЭПР цели;
• ухудшение условий РЛ видимости цели путем создания маскирующих ак-
тивных или пассивных помех;
• дезинформацию системы опознавания государственной принадлежности
цели путем создания ей имитационных помех;
• нарушение работы каналов передачи информации и команд управления пу-
тем создания им активных помех;
• перегрузку датчиков СУ оружием ЛЦ с помощью имитационных помех:
• создание ошибок в наведении и ложные срабатывания оружия.
II. Радиоэлектронная защита (РЭЗ) - совокупность мероприятий и дей-
ствий по устранению или ослаблению воздействия на свои РЭО средств РЭПр, за-
щите от TCP противника и обеспечению ЭМС своих РЭС (рисунок 1.5).
Рис. 1.5. Составные части РЭЗ
Защита от средств РЭПр противника заключается в снижении эффек-
тивности воздействия на свои РЭО средств функционального поражения РЭО, РЭП
и С НПО. РЭЗ от технической разведки противника заключается в исключении
или существенном затруднении добывания противником с помощью TCP охраняе-
мых сведений о РЭО. РЭЗ от TCP противника ставит целью устранение разведыва-
тельных признаков по первичным и вторичным полям военных объектов, защите
передаваемой, обрабатываемой и хранимой информации. Важное значение в обес-
Глава 1. Общие положения радиоэлектронной борьбы 17
печении РЭЗ от TCP противника имеет комплексный технический контроль защи-
щаемых объектов.
Ш. Радиоэлектронно-информационное обеспечение fPHO) - совокуп-
ность мероприятий и действий по выявлению функционирования РЭО противника
в целях их РЭПр и контролю функционирования своих РЭО в целях их РЭЗ (рису-
нок 1.6). Комплексный технический контроль мероприятий РЭЗ заключается в
оценке защищенности от TCP противника охраняемых сведений своих РЭО,
средств, комплексов и систем, а также мер обеспечения ЭМС.
Рис. 1.6. Составные части РИО
Информационная работа органов управления РЭБ заключается в сборе,
накоплении, анализе, обобщении, хранении и распределении данных о РЭО про-
тивника и своих РЭО, добываемых TCP и комплексном техническом контроле ме-
роприятий РЭЗ. Эти данные получают с помощью РЭР, для чего соответственно
оборудованные наземные станции, корабли, самолеты и ИСЗ перехватывают сигна-
лы РЭС, измеряют рабочую частоту и другие параметры радиосигналов. Для полу-
чения информации могут использоваться шпионаж, аварии военных самолетов, из-
менение политической обстановки при экспорте военной техники, а в военное вре-
мя - захват РЭС противника [12, 15].
Организационно в РИО включается контроль комплексной защиты инфор-
мации, задачами которого являются:
• выявление демаскирующих признаков в деятельности войск в ходе боевого
применения и использования вооружения, военной техники и военных объектов;
• оперативное пресечение нарушении установленных норм и требований по
противодейст в ию разведкам.
Структурная схема объединенной системы РЭБ показана на рисунке 1.7.
Получение информации от космических средств разведки отражает общую
тенденцию к объединению ресурсов (и не только информационных) средств воз-
душного и космического базирования. В связи со сложностью решения задач РЭБ и
большим влиянием результатов РЭБ на ход и исход боевых действий управление
силами и средствами РЭБ является сугубо творческим процессом и осуществляется
соответствующим должностным лицом РЭБ под руководством авиационных ко-
мандиров. Данные о своих средствах РЭБ, о РЭ обстановке обобщаются на команд-
ных пунктах объединений, соединений и частей ВВС. Управление силами и сред-
ствами РЭБ производится с наземных или воздушных командных пунктов, где
18
Глава 1. Общие положения радиоэлектронной борьбы
предусмотрено специальное рабочее место начальника РЭБ (ПУ РЭБ) с устрой-
ствами отображения информации, управления, ЭВМ и каналами связи.
Рис. 1.7. Структурная схема объединенной системы РЭБ
Выбор рациональных вариантов использования сил и средств РЭБ
производится авиационными командирами на основании предложений начальников
РЭБ. В АСУ РЭБ широко используются ЭВМ, решающие информационные или
расчетные задачи по определению потребного наряда сил и средств РЭП для
прикрытия боевых порядков групп и обороны ЛА.
На рисунке 1.8 приведена классификация (вариант) средств РЭБ ВВС.
Основными задачами РЭБ в боевых действиях авиационных частей и
соединений являются: 1) срыв или затруднение обнаружения, опознавания и
сопровождения РЛС противника боевых порядков самолетов, ракет и
своевременного принятия правильного решения на применение сил и средств ПВО;
2) снижение эффективности применения ЗРК, УР и ЗА противника; 3) снижение
вероятности наведения истребителей противника и эффективность применения ими
бортового оружия; 4) затруднение разведки и наведения авиации и других средств
поражения противника на наземные объекты и прицеливания по ним с помощью
бортовых РЭС; 5) обеспечение устойчивого управления своими войсками и
оружием в условиях двусторонней РЭБ [15].
Применительно к части, подразделению и экипажу7 цели РЭБ конкретизи-
руются с учетом ряда факторов, основными из которых могут быть: решаемые за-
дачи; состояние и возможности сил и средств ПВО противника, его средств развед-
ки и РЭБ; состав и возможности своих сил и средств РЭБ, СУ своими силами и
оружием и др.
Глсиш L Общир ш^южения^ 1)адиоэлек1пронной борьбы
19
Средства РЭБ ВВС
___у
Групповые
СНРТР
Аппаратура разведки в ИК
и оптическом диапазонах
САП различных диапазонов
Станции (средства) ОЭП
Устройства выброса
средств РЭБ
Устройства
РЭЗ бортовых РЭС
Устройства ПДТСР
*____
Бортовые
Наземные
Индивидуальные
Станции РЭР
Станции
непосредственной РЭР
Аппаратура
предупреждения
экипажа о пуске ракет
Станции и передатчики
активных помех
различных диапазонов ЭМВ
Устройства выброса
средств РЭБ
(ЛЦ, ЛТЦ, снарядов)
Устройства управления
заметностью ЛА в
различных диапазонах ЭМВ
Станции активных помех
Станции пассивных помех
Средства уменьшения
оптической и
РЛ контрастности
Устройства управления
заметностью ЛА и создания
аэрозольных облаков
и образований
Управляемые и
неуправляемые средства
поражения РЭС противника
Средства
фун кционал ьного
поражения
Устройства управления
(БЦВМ), контроля и
индикации
ДПЛА (ПП)
Средства контроля
состояния и
боевой эффективности
Рис. 1.8. Классификация средств РЭБ ВВС
РЭБ организуется в соответствии с решением командующего (командира),
указаниями начальника штаба и распоряжением по РЭБ вышестоящего штаба. РЭБ
в ВВС по своему содержанию, мест} и роли в подготовке и ведении боевых дей-
ствий охватывает деятельность всех отделов и служб штабов, командиров частей и
соединений.
1.2. Условия ведения РЭБ
При выборе сил. средств и способов ведения РЭБ должны учитываться сле-
дующие факторы: решаемые задачи СУ противника, их физические и логические
структуры; алгоритмы (правила) функционирования; возможности элементов СУ,
20
Глава 1, Общие положения радиоэлектронной борьбы
реализуемые функции; исходные и конечные состояния СУ, внешние условия и
другие факторы [15, 22]. К исходным данным о системах РЭБ относятся:
• решаемые задачи, возможности систем управления средствами РЭБ;
• характеристики средств РЭБ, реализуемые функции;
• условия взаимодействия с другими системами РЭБ и РЭР;
• затраты на решение поставленных задач и другие.
При планировании РЭБ необходимо принимать во внимание важность ре-
шаемых задач объектами РЭБ. К самым важным относятся задачи боевых систем и
их СУ. Это задачи нанесения ракетно-бомбовых ударов авиацией, применение ра-
кетного оружия по защищаемым объектам и другие. Успешность их решения зави-
сит о г эффективности космической, воздушной, морской и наземной РЭР, осу-
ществляющей наблюдение за театром военных действий, вскрывающей СУ силами
и оружием. Требуется обоснование управляющих решений, своевременная и точная
их передача системами радио-, оптической, проводной связи ударным силам и
средствам. Для обоснования управляющих решений, связанных с большим объе-
мом обработки информации, в настоящее время задействуют вычислительные цен-
тры, боевые информационно-управляющие системы, различные автоматизирован-
ные рабочие места.
Добываемая, передаваемая и обрабатываемая информация характеризуется
ценностью и полнотой; избыточностью и защищенностью; достоверностью и дру-
гими свойствами. Значение ценности информации определяется, прежде всего,
важностью задач, решаемых получателями информации, и ее ролью в достижении
преследуемых ими целей. Каждый объект РЭБ имеет свою структуру и состав эле-
ментов, различающихся по их показателям. Объекты РЭБ функционируют по свой-
ственным им правилам. Применяемые РЭС добывания, передачи и обработки ин-
формации работают в конкретных средах, частотных диапазонах, обладают своей
пропускной способностью, дальностью действия, помехозащищенностью и други-
ми особенностями.
Объекты РЭБ имеют свои исходные состояния, которые во многом опреде-
ляют их возможности в различных ситуациях. Среда (естественная или искусствен-
ная) распространения энергии накладывает существенные ограничения как на воз-
можности объектов противника, так и на способы РЭБ. Влияние среды, в частности
атмосферы, на работу РЭС в различных диапазонах волн сказывается по-разному.
Системы РЭБ характеризуются своими структурами, применяемыми сред-
ствами РЭР, РЭП и РЭЗ, их параметрами. Возможно использование средств радио-,
радиотехнической (РТ), радиолокационной, оптико-электронной, гидроакустиче-
ской и другой разведки. В системах и средствах РЭР имеют место различные мето-
ды обработки принимаемых сигналов и измерения их параметров. Системы и сред-
ства РЭП обладают своим запасом ресурсов. Средства РЭП различаются по рабо-
чему диапазону частот, излучаемой мощности, направленности приемных и пере-
дающих антенн, чувствительности, времени реакции, ширине спектра и видам
формируемых маскирующих и имитирующих помех, пропускной способности,
числу одновременно подавляемых РЭС, обслуживаемых секторов [2, 5].
Глава 1, Общие положения радиоэлектронной борьбы
21
Возможно применение как индивидуальных, так и коллективных средств
РЭЗ. Средства и мероприятия РЭЗ не идеальны, обладают своими характеристика-
ми, рассчитаны на защиту от определенных воздействий. Мероприятия по РЭЗ мо-
гут предусматривать селекцию полезных сигналов по времени и направлению при-
хода, несущей частоте, длительности и другим параметрам. Средства противодей-
ствия TCP позволяют устранять демаскирующие признаки, защищать передавае-
мую информацию. СУ силами и средствами РЭБ характеризуются своим временем
реакции и точностью действий.
Для успешного решения задач РЭБ с СУ силами и оружием противника си-
лы и средства РЭБ должны удовлетворять требованиям [15]:
• по наносимому (предотвращаемому) ущербу;
• оперативности и точности решения боевых задач;
• пропускной способности, количеству и видам одновременно наблюдаемых
и подавляемых систем;
• разведывательной доступности;
• управляемости средствами РЭБ и защищаемыми объектами;
• видам формируемых помех и их характеристикам;
• скрытности и непрерывности функционирования;
• внезапности и мобильности;
• надежности и устойчивости от внешних воздействий;
• совместимости с другими системами;
• распределенности в пространстве;
• взаимодействию (сопряженности) с другими аналогичными системами, пе-
рестраиваемости и адаптивности;
• времени жизни, непрерывной работе;
• составу средств РЭБ в системах и их характеристикам;
• аппаратному и программному^ обеспечению процессов РЭБ;
• подготовленности личного состава, затратам материально-технических,
людских, финансовых и друтих ресурсов.
Кроме того, в конкретных ситуациях должны учитываться и другие усло-
вия, свойственные процессу двусторонней РЭБ [7].
1.3. Радиолокационные системы как объекты РЭБ
В качестве объектов РЭБ могут рассматриваться различные СУ силами,
войсками и оружием, входящие в них отдельные РЭС добывания, передачи и обра-
ботки информации, а также энергетические системы. СУ силами как объекты РЭБ в
зависимости от важности решаемых задач подразделяют на системы стратегическо-
го, оперативно-стратегического, оперативного, оперативно-тактического и тактиче-
ского уровней [22]. В качестве РЭС добывания информации выступают активные и
пассивные рати о, оптико-электронные комплексы, станции и устройства Средства
передачи информации как объекты РЭБ - это средства радио, оптической, кабель-
ной связи. К системам и среде вам обработки информации как объектам РЭБ отно-
сятся различные ЭВС и устройства: глобальные и локальные вычислительные сети.
22
Глава L Общие положения радиоэлекр1роннор борьбы
вычислительные центры, боевые информациоцно-управляющие системы, отдель-
ные ЭВМ, микропроцессорные устройства. Всем системам и средствам свойствен-
ны свои сильные и слабые стороны, которые необходимо учитывать при решении
задач РЭБ. К сильным сторонам СУ силами относятся:
• возможность ведения РЭР в широком диапазоне частот с использованием
разветвленной сети космических, воздушных, корабельных, наземных подвижных
и стационарных сил разведки;
• применение развито!: системы космической и наземной связи с высокими
показателями оперативности и достоверности передачи информации, значительное
резервирование узлов и линий связи;
• широкое использование средств автоматизации при обработке информации
и выработке управляющих решений.
Слабыми сторонами СУ силами являются:
• уязвимость РЭС от преднамеренных помех и поражающих воздействий;
• высокая наблюдаемость излучений РЭС средствами РЭР;
• зависимость эффективности сил от успешности функционирования систем
РЭР, навигации и связи, недостаточно защищенных от средств поражения и РЭБ.
В условиях применения противником средств РЭБ эффективность РЭС
управления различного назначения в значительной степени зависит от успешного
функционирования РЛС, позволяющие обнаруживать и распознавать различные
объекты (цели), определять их координаты, параметры движения и другие данные
методами радиолокации. Наиболее существенные изменения в требования к даль-
нейшему совершенствованию РЛС обусловлены развитием средств воздушного
нападения по пути снижения РЛ заметности ЛА, повышения маневренности и рас-
ширения диапазона скоростей и высот полета, создания мини и микро ЛА. а также
в результате возросших возможностей средств РЭП и ракетно-бомбового пораже-
ния РЛС. Многочисленные попытки совершенствования РЛС на базе традиционной
физической радиолокации наталкиваются на проблемы принципиального характе-
ра. Выходом из создавшегося положения является развитие новых радиолокацион-
ных технологий MIMO (multipleinput — multipleoutpui («много входов - много вы-
ходов») - РЛ технология, основанная на получении и совместной апостериорной
обработке результатов измерений), САОРИ (JAPRM technology) и создание нетра-
диционных РЛС на их основе.
Достоинства РЛС САОРИ состоят в возможности непротиворечивого при-
менения известных принципов повышения живучести, информативности, помехо-
защищенности и быстродействия РЛС, представленных в таблице 1.1 [25].
Таблица 1.1
Требования Принципы
Повышение живучести РЛС Сетевой принцип построения РЛС с большим количе- ством простейших в конструктивных отношениях авто- матических предающих элементов. Повышение эффективности ЗРК по защше элементов РЛС на основе повышения информативности и быстро-
Глава L Общие^ положения ^адиоэлект])онной^ бо])ьбь1
действия за счет многофункциональности РЛС и автома- тизации процессов ПВО.
Повышение информативности РЛС: 1) по обнаружению ЛА с ма- лой РЛ заметностью (снижен- ной по программе «Stealth») и малозаметных БЛА; 2) по распознаванию целей; 3) по обнаружению целей на фоне пассивных помех и мед- ленно летящих целей на фоне отражениг от земной поверх- ности. Сетевой принцип построения, обеспечивающий миними- зацию результирующего рассеяния до всех целей, нахо- дящихся в зоне обороны. Использование сигналов боль- шой когерентной длительности и когерентное накопление отраженных сигналов. Разнесенный прием, использующий повышенную отра- жающую способность целей. Использование сверхширокополосных многочастотных сигналов различных длин волн, ориентированных на про- явление эффекта резонансного отражения волн. Сетевой принцип построения с использованием сверхши- рокополосных сигналов большой когерентной длительно- сти. Реализация принципа радиовидения целей. Применение сиг налов большой когерентной длительно- сти, оптимальная обработка сигналов с выделением сиг- налов медленно летящих ЛА.
Повышение помехозащищен- ности РЛС: 1) к активным помехам путем подавления сигналов САП; 2) по отношению к ложным целям за счет селекции реаль- ных целей на фоне ЛЦ и РЛ ловушек. Применение многоэлементных АФАР с адаптивной обра- боткой сигналов и формирование провалов в ДНА на ис- точник помех. Применение оптимальной ПВО многоканальных и мно- гочастотных сигналов с получением РЛ изображении це- ли с разрешающей способностью порядка длины волны излучения.
Повышение быстродействия РЛС Постоянный одновременный обзор всей зоны ИВО за счет использования ненаправленных приемных и пере- дающих элементов и технологии САОРИ. Обеспечение прямого доступа потребителей к первичной РЛ информа- ции. момент обнаружения, измерения координат и опо- знавание цели соответствует моменту захвата ее на со- провождение и пуску ЗУ Р
Для описания качества функционирования РЛС, как правило, используются
II, точности ".К и достоверности X Получаемой информации,
показатели полноты
определяемые как
1 А'с
N.
5
Л
24
Глава 1, Общие положения радиоэлектронной борьбы
где Nc - число правильно отображенных системой (с допусти «ой ошибкой) объек-
тов из общего числа Nx воздушных объектов в зоне ее ответственности: сг1 - СКО
(радиальная) сопровождения /-го истинного объекта; - число сопровождаемых
ложных траекторий.
Специфика РЭП при групповой и коллективной защите ЛА заключается в
том, что ограниченным числом постановщиков помех должны быть прикрыты от
обнаружения все объекты защит.: ем ого боевого поря ка. I [нформационный ущерб
системе ПВО прп решении указанной задачи может быть лишь частично охаракте-
ризован показателем полноты радиолокационной информации. Так. в первом при-
ближении можно считать, что при П —> 0 задача групповой зашиты решается в
полном объеме, а при П 1 задача не решена. В то же время указанный показа-
тель не отражает всю возможною информацию, извлекаем}ю в РЛС при обработке
принимаемой реализации, никак не определяя области возможного (наиболее веро-
ятного) нахождения воздушных объектов [17].
Классификацию РЛС можно проводить по различным признакам. Различа-
ют РЛС по следующим основным признакам [26]:
1) по способу локации - активные, пол} активные, пасс ивные:
2) по месту установки - наземные, корабельные, авиационные, ракетные,
космического базирования (спутниковые) и другие;
3) по виду излучения - импульсного, непрерывного, квазинепрерывного,
щумового и комбинированного излучения:
4) по рабочему диапазону длин волн — миллиметровые, сантиметровые, де-
циметровые, метровые, декаметровые, многодиапазонные и другие;
5) по назначению — обнаружения целей, разведки навигационные, управ-
ления оружием, обзора, обеспечения полетов, метеорологические, опознавания гос-
ударственной принадлежности, многофункциональные и другие;
6) по числу измеряемых координат - двух координатные (обычно даль-
ность и азимут), трехкоординатные (обычно дальность, азимут и угол места);
7) по числу занимаемых позиций — однопозиционные, многопозиционные.
Авиационные (самолетные) РЛС делятся на РЛС обзора воздушного про-
странства (перехвата и прицеливания, дальнего радиолокационного обнаружения
(дозора) и наведения (управления), защиты своих самолетов, обхода препятствий в
воздухе), РЛС обзора земной поверхности (панорамные, бокового обзора с антен-
ной. расположенной вдоль фюзеляжа, бокового обзора с синтезированной аперту-
рой, подповерхностной радиолокации), многофункциональные РЛС. Авиационные
РЛС задействуются для обнаружения наземных, надводных и воздушных объектов,
а также для решения задач навигации, бомбометания, пуска ракет, разведки, обес-
печения безопасности полета. Среди БРЛС имеют место:
• бортовые станции наведения на цели;
• станции перехвата и прицеливания, используемые на истребителях для об-
наружения целей, сближения и атаки, для выхода из атаки;
• самолетные панорамные станции, предназначенные для получения изобра-
жения земной поверхности, над которой пролетает ЛА;
Глава L Общие положения радиоэлектронной. борьбы
25
• станции бокового обзора, обеспечивающие наблюдение земной поверхно-
сти с высокой разрешающей способностью по угловым координатам;
• РЛ прицелы, устанавливаемые на ЛА для обнаружения воздушных целей и
управления стрельбой по этим целям;
• РЛ дальномеры, пре. назначенные для точного измерения дальности и ис-
пользуемые совместно с различными прицелами;
• станции измерения скорости полета самолета;
• РЛ высотомеры точного измерения истинной высоты полета ЛА (ракеты);
• РЛ взрыватели, обеспечивают ле подрыв боевого заряда УР при ее прибли-
жении к цели.
Среди основных задач БРЛС можно выделить:
• обнаружение и идентификация целей для формирования первичных изме-
рений дальности, скорости сближения, бортовых пеленгов в двух взаимно-
перпенд.икулярны\ плоскостях (азимута и \ гл а места);
• завязка траектории истинных и ложных целей с использованием стробов
отождествления информации по параметрам первичных измерений;
• экстраполяция траекторий всех видов (прогнозирование фазовых координат
относительно движения целей и ЛА);
• фильтрация и и юнтифпкация вновь поступающих измерений с экстраполи-
руемыми траекториями;
• коррекция раекторий, выделение истинных целей и сброс ложных отметок.
Перечисленные задачи должны выполняться последовательно, однако ре-
альный поря ок их выполнения зависит от скла. ывающейся обстановки (тактиче-
ской, радиоэлектронной, угроз АСП. наличия отказов и т.д.) и диктуется общим
алгоритмом управления ИР Э К [27].
Основными тенденциями развития перспективных БРЛС являются:
1) расширение перечня задач, решаемых БРЛС в интеграции с системами
РТР, РЭП и навигации для решения задач обороны ЛА;
2) повышение скрытности излучения за счет использования различных диа-
пазонов ЭМВ (3 мм, 8 мм) и свер\широкополосны . сигналов, управления мощно-
стью излучения I изменения формы перелающей ДНА;
3) групповое применение авиации - бистатические системы, работа в усло-
виях встречного излучения БРЛС противника и помех, обеспечение ЭМС.
К тактическим характеристикам РЛС относятся: 1) назначение; 2) сек-
тор или зона работы: 3) время обзора этого сектора; 4) качественные показатели
(показатели эффективноеiи > обнаружения объекта; 5) число измеряемых координат
и параметров движения объекта и точность этих измерений; 6) вид выходных дан-
ных: 7) разрешают я способность; 8) пропускная способность; 9) помехозащищен-
ность; 10) надежность; 11) экономичность; 12) мобильность (маневренность) и др.
Основными техническими характеристиками РЛС являются следующие:
• режим работы и вид модуляции (манипуляции i зондирующих сигналов;
• диапазон частот (длин волн);
• энергетические характеристики (импульсная и средняя мощности передат-
чика, чувствительность приемника);
26
Глава 1. Общие положения радиоэлектронной борьбы
характеристик антенн, способы обзора пространства;
• характеристики вычислительных средств;
• используемая элементная база;
• число и тип выходных устройств;
• массогабаритные характеристики;
• мощность первичных источников питания и др. [26].
Структура РЛС существенно зависит от их назначения, места установки,
источника сигнала, способов измерения координат и т.д. Однако при всем много-
образии РЛС можно выделить элементы, которые в топ или иной степени присущи
большинству современных, а также перспективных РЛС. На рисунке 1.9 приведена
обобщенная структурная схема РЛС, содержащая системы (подсистемы), предна-
значенные для непосредственного получения РЛ информации.
Рис. 1.9. Обобщенная структурная схема РЛС
На рис. 1.9 введены обозначения: АС - антенная система; ППМ - приемо-
передающий модуль; СПОИП - система первичной обработки информации и поме-
хозащиты; СВ(Т)О РЛИ - система вторичной (третичной) обработки РЛ информа-
ции; САР - система автоматического распознавания; АРМ - автоматизированное
рабочее место оператора. В качестве дополнительных систем (подсистем), которые
могут включаться в состав РЛС, выделяют: робототехнические устройства для ав-
томатического свертывания и развертывания АС; аппаратура зашиты от ВТО;
спецпроцессор для управления и обработки РЛ информации: тренажерно-
имитационные средства; система первичного и вторичного питания; система госу-
дарственного опознавания; автоматизированная система контроля (диагностики),
поиска неисправностей и восстановления работоспособности; спутниковая радио-
навигационная система [26].
Широкое распространение получили многофункциональные РЛС, решаю-
щие несколько различных задач. В системе ПВО используются следующие типы
РЛС: импульсные, непрерывные и импульсно-доплеровские. Принцип действия
импульсной РЛС основан на излучении в пространство ВЧ импульсных сигналов с
периодом повторения, согласованным с максимальной дальностью обнаружения.
Отраженный от цели сигнал после соответствующей обработки в приемнике инди-
цируется на экране индикатора или фиксируется автоматическим устройством об-
наружения. Упрощенная структурная схема непрерывной РЛС приведена на рисун-
ке 1.10.
Глшш /. Общи£ положения радиоэлекп^онной^ бо])ьб1Я
27
Рис. 1.10. Структурная схема непрерывной РЛС
Для реализации непрерывной РЛС требуется когерентный ВЧ передатчик и
высокостабильный гетеродин. Сигнал гетеродина /г поступает на первый смеси-
тель, где смешивается с сигналом передатчика fG, в результате чего формируется
сигнал на частоте /р ± /г и подается на второй смеситель, где смешивается с отра-
женным от цели сигналом. В результате формируется сигнал на частоте гетероди-
на, смешенный на частоту Доплера Л , который далее подается на ФД. На выходе
ФД выделяется сигнал только доплеровской частоты, в результате чего обеспечива-
ется обнаружение и селекция движущихся целен. Для обеспечения возможности
измерения дальности, частота передатчика модулируется по периодическому зако-
ну (обычно треугольному и ли синусои 1альному).
Структурная схема импульсно-доплеровской РЛС показана на рисунке 1.11.
КОГЕРЕНТНЫЙ
ГЕНЕРАТОР
ГЕН ЕРА ТОР
СО СДВИГОМ
ЧАСТОТЫ
пч
ИМПУЛЬСНЫЙ
УСИЛИТЕЛЬ
НЕ РЕ КЛЮЧ А ТЕЛЬ
ПРИЕМ/
ПЕРЕДАЧ I
СМЕСИТЕЛЬ
И УПЧ
БАНК ФИЛЬТРОВ
УСТРОЙСТВО
СТРОБИРОВА НИЯ
ПОЯ
СМЕСИТЕЛЬ
ПРИЕМО-
ПЕРЕДАЮЩАЯ
АНТЕННА
Рис. 1.11. Структурная схема импульсно-доплеровской РЛС
Разрешающая способность по дальности такая же, как и в обычных импуль-
сных РЛС, но за счет использования высокой частоты следования импульсов воз-
Глава L Общи£ пшмженлм радиоэл£кт])онной_ борьбы^
никают проблемы неоднозначности измерения да бности. которые решаются
обычно путем модуляции или переключения трех сменных частот следования им-
пульсов [12]. В настоящее время РЛС с ЛЧМ сигналам i и с фазокодоман ш\ лиро-
ванными (ФКМ) сигналами (рисунок 1.12) получили наиболее широкое распро-
странение [15].
Рис. 1.12. Упрощенная структурная схема РЛС с ФКМ-сигналом и сжатием импульсов
Как видно из рисунка 1.1 первичным источником ФКМ-сигналов является
генератор непрерывного сигнала. Этот сигнал подается на стробирующую схему и
преобразуегся в широкие СВЧ-импульсы длительностью Ти, которые далее посту-
пают на ФМ и кодируются по фазе с определенным декретом. С этой целью фор-
мируется специальный управляющий код, обычно бинарный, обеспечивающий
ступенчатое изменение фазы СВЧ-сигнала на 180°. Отраженный от цели сигнал
после усиления в приемнике подвергается сжатию по длительности, осуществляе-
мому, как правило, с помощью линии с отводами, фазовая характеристика которых
соответствует обратному коду ФКМ рабочего импульса РЛС. Например, если код
ФКМ импульса соответствует структуре 11001, где условно под 1 подразумевается
значение фазы 0, а под 0 - значение фазы 180°, то фазовая характеристика отводов
ЛЗ фильтра должна соответствовать структуре 10011. В результате осу ществляетея
когерентное сложение и формирование узкого импульса с длительностью, равной
длительности дискрета кода. При использовании оптимальных кодов образующие-
ся в процессе сжатия БЛ имеют малую величину.
Ядром современных РЛС становятся мощные специализированные ЭВМ.
При первичной обработке сигналов они обеспечивают:
• аналого-цифровое преобразование принимаемых сигналов;
• защиту от импульсных помех;
• межпериодное накопление сигналов;
• автоматическое обнаружение сигналов;
• селекцию отметок целей и измерение координат отметок;
• оценку параметров отметок и другие задачи.
Глава L Общир положения радиоэлеюпроннай борьбы
29
Во время вторичной обработки с помощью ЭВМ реализуется автоматиче-
ский захват целей на сопровождение, идентификация отметок, фильтрация траек-
торий движения целей.
К основным показателям эффективности РЛС относят зону и период об-
зора, вероятность обнаружения и точность измерения координат целей, разрешаю-
щую способность, помехозащищенность. Зона обзора характеризуется максималь-
ной и минимальной дальностями действия РЛС.
Максимальная дальность действия РЛС в свободном пространстве в
условиях преднамеренных активных помех имеет вид
PcGcffXA/„
4я/’п6пО„рлД4рМ'р
(1.4)
где Рс - излучаемая мощность РЛС; Gc - максимальное значение коэффициента
усиления (КУ I антенны РЛС; <тц -ЭПРцели; R. - расстояние от СП до РЛС; Д/п
- ширина спектра помехи; Р - излучаемая мощность СП; Gn - КУ антенны ПП;
6 - КУ антенны РЛС в направлении СП; Д/ПР - ширина полосы пропускания
приемника РЛС; у — коэффициент, учитывающий несовпадение поляризации ан-
тенн РЛС и СП; К - коэффициент различимости по мощности [22].
Из формулы (1.4) следует, что с ростом R и Д/п уменьшается спектраль-
ная плотность помехи на входе РЛС и увеличивается дальность ее действия. Уве-
личение этой дальности возможно путем уменьшения А\, т.е. увеличения помехо-
р
устойчивости РЛС.
К сильным сторонам РЛС относят применение в них высокоэффективных
антенн, мощных передатчиков, сигналов с большой базой, наличие ППРЧ по псев-
дослучайному закону, когерентной обработки сигналов.
( iми сторонами РЛС как объектов РЭБ являются:
• мощность принимаемых сигналов, отраженных от цели, убывает пропорци-
онально 1/R4, где R - расстояние до цели, для преднамеренных активных помех
коэффициент равен 1/R2 ;
• РЛС открыты как для преднамеренных помех, так и для средств функцио-
нального поражения РЛС мощными ЭМИ, СНИО;
• активные помехи могут восприниматься РЛС не только по основным, но и
по БЛ ДНА;
• возможности обработки сигналов в РЛС не безграничны: РЛС обладают от-
носительно низкой способностью классификации целей по сравнению с оптиче-
скими устройствами.
Возможности нарушения работоспособности большинства РЛС вытекают
непосредственно из принципа их работы, заключающегося в излучешш радиосигна-
лов в пространство и приехме отраженных объектами сигналов [15]. Излучение сиг-
налов не только демаскирует РЛС и позволяет обнаружить его местоположение, но и
Глава 1. Общие положения радиоэлектронной борьбы
дает возможность определить основные характеристики режима его работы: рабочую
частоту, вид излучения, поляризацию сигнала, вп । и параметры модуляции сигнала
(AM, ЧМ, ФМ, ФКМ), ширину спектра, длительность импульса, частоту следования
импульсов, излучаемую мощность.
Измеренные характеристики дают возможность определить тип облучающей
защищаемый объект РЛС, сформировать помеховый сигнал в соответствии с преду-
смотренным заранее алгоритмом и нарушить нормальнуто работу РЛС. При этом
непосредственная задача РЭП может заключаться в создании \ словим. при которых
отраженный от объекта сигнал будет замаскирован более мощным помеховый! сиг-
налом, в результате чего исключается возможность извлечения из него полезной ин-
формации, необходимой для системы ПВО, или создаются сигналы, несущие лож-
ную информацию об объектах и воздушной обстановке в целом.
В результате этого в системе ПВО могут вырабатываться неверные реше-
ния, снижающие эффективность ее работы и влекушие за собой последствия раз-
личной тяжести. Методы создания помехи могут быть самыми различными, обу-
словленными различиями подавляемых РЛС и количество ! объектов частвующих
в РЭП [2, 12, 15].
Современные РЛС решают широкий крут задач, связанных с обнаружением РЛ
объектов, определением их местоположения в пространстве и оценкой параметров их
движения. РЭ воздействие на РЛС требует знания конкретных функциональных ха-
рактеристик аппаратуры, определяющих возможности решения возложенных на си-
стему задач. Наибольшего эффекта РЭП достигает тогда, когда оно организуется це-
ленаправленно с учетом индивидуальных особенностей подавляемой аппаратуры.
Приемную РЛС можно представить в виде совокупности устройств, изображенных на
рисунке 1.13.
Рис. 1.13. Структурная схема приемной радиолокационной системы
с точки зрения возможностей создания ей похмех
Основным устройством, определяющим возможность работы системы в це-
лом, является приемная антенна. Важную роль приемная антенна m рает в обеспече-
нии работы системы определения угловых координат цели ! системы АСН). Сигна-
лы, принятые антенной от цели, проходят преобразование частоты, после чего по-
ступают на УПЧ, обеспечивающий поднятие их уровня до необходимой величины.
Глава 4. Основы ФРЭПр и ОЭП
361
Рт
~R0~
(421)
где Р - мощность ИИ; г - длительность импульса; R — расстояние до цели; 0 -
угол расходимости пучка лазерного излучения (0 = а = /3).
Для того, чтобы лазер разрушил (прожег) металлическую защитную по-
верхность корпуса цели на дальности , его яркость В = Рт/О2 должна удовле-
творять условию B = QR^ (Qo =20 кДж/см2).
4.3. Функциональное поражение специальным
программным средством
Функциональное поражение СПС заключается в выводе из строя или сни-
жении эффективности функционирования компонентов систем обработки инфор-
мации РЭО противника, нарушении конфиденциальное!и, целостности и доступно-
сти информации путем применения СПС. К радиоэлектронным угрозам инфор-
мационной безопасности АРЭК относятся:
• перехват и дешифрирование информации в каналах радиосвязи и передачи
данных;
• РЭП радиоэлектронных систем и устройств;
• РЭП и ОЭП каналов передачи данных и линий связи;
• дезорганизация информационных систем и СУ;
• ввод ложной информации в каналы передачи данных и линии связи;
• вирусные «атаки» (внедрение вирусных программ в информационные и
управляющие сисл емы);
• внедрение электронных средств перехвата информации в аппаратные сред-
ства устройств и систем [23].
Среди известных к настоящему времни разновидностей вредоносных про-
грамм наиболее опасными для БЦВМ являются электронные вирусы, которые мо-
гут не только осуществлять несанкционированные действия, но и обладают спо-
собностью к саморазмножению. Вирусные «атаки» можно рассматривать как спе-
цифическую форму РЭБ и называть ее вирусным подавлением [23]. Вирусное по-
давление может при . сняться для достижения следующих целей: 1) скрытого изме-
нения функций системы; 2) вывода системы из строя; 3) разрушения файлов дан-
ных, функциональных и прикладных программ.
Специальные программные средства - совокупность программных и7или
технических средств, предназначенных для нарушения (изменения) заданной тех-
нологии обработки информации и/или целенаправленного разрушения извне внут-
реннего состояния информационного вычислительного процесса в ЭВС [126].
Под поражением ЭВС понимается комплекс организационно-технических
мероприятий, направленных на нарушение нормального функционирования этих
систем путем создания преднамеренных программных помех (СПС). СПС облада-
ют рядом отличительных характеристик по сниженному энергопотреблению, высо-
кой скрытности, избирательности, авторегенерируемости, прозрачности, сложности
Глава L Общие положения радтоэлеюпроннор борьбы
31
Как правило, в РЛС УПЧ снабжается системой АРУ, позволяющей обеспе-
чивать требуемый динамический диапазон приемника и устраняющий амплитудные
искажения принимаемых сигналов, способные существенно нарушить точность ра-
боты угломерных систем. С выхода УПЧ после видеодетектирования сигналы по-
ступают на индикатор. За УПЧ обычно следуют системы селекции по дальности и
скорости, обеспечивающие измерение дальности и скорости цели и работу систем
АСД и ACC. С выхода системы селекции целей сигналы поступают на угломерную
систему, обеспечивающую автосопровождение по направлению.
Каждое из перечисленных устройств может быть объектом РЭП. Антенная
система в совокупности с системой АСН может являться объектом РЭП, нацелен-
ным на срыв режима автосопровождения цели по направлению или существенное
искажение угловых координат цели. Известен большой набор средств РЭП угло-
мерных систем [9-13, 15, 19]. Часть из них рассчитана на подавление конкретных
типов угломерных систем. При их создании обычно требуется информация о прин-
ципах и параметрах системы АСН подавляемой РЛС.
Проведенный анализ РЛ приемника как объекта РЭБ свидетельствует о необ-
ходимости комплексного подхода к оценке возможностей и эффективности РЭП
РЛС. Для разработки средств РЭП имеют значение следующие характеристики си-
стем оружия, управляемого РЛС [15]:
• диапазон рабочих частот;
• вид сигнала, внутри импульсная модуляция (ЛЧМ, ФКМ);
♦ скачкообразная перестройка несущей частоты РЛС или работа на разнесен-
ных частотах:
• эффективная излучаемая мощность передатчика РЛС;
• длительность импульса, модуляция длительности импульсов, использова-
ние групп импульсов;
• период повторен Iя импульсов, модуляция периода повторения;
• модуляция сигнала из-за сканирования антенного луча;
• характеристики IHA РЛС (главного луча и БЛ);
• поляризационные характеристики антенной системы РЛС;
• способ сопровождения цели по угловым координатам;
• способ наведения ракет;
• способность работать в пассивном режиме по импульсным и непрерывным
сигналам;
• характеристики неконтактных взрывателей;
• способы взаимодействия с другими системами оружия;
• число, местоположение, максимальная дальность действия и другая инфор-
мация о назначении РЛС;
• используемые способы защиты от воздействия помех и их характеристики.
Значительное возрастание роли РЭБ привело к тому, что любая современная
РЛС оснащена системой помехозащиты (ПЗ), включающей набор соответствующих
алгоритмов и устройств. Анализ типовых способов ПЗ РЛС показывает, что их
условно можно разделить на три группы.
32
Глава I. Общие положения радиоэлектронной борьбы
В первую группу входят способы, основанные на применении специальных
устройств (компенсаторов помех по БЛ ДНА, устройств бланкирования имитиру-
ющих помех, схем селекции движущихся целей (СДЦ)), обеспечивающих частич-
ное или полное устранение помеховых воздействий. Специфической особенностью
способов этой группы является возможность улучшения характеристик системы
при их применении. Управление устройствами ПЗ осуществляется по принципу
«включил - выключил» после установления факта создания помех. Применение
первой группы способов ПЗ практически не требует временных затрат РЛС и обес-
печивает снижение уровня помех в полосе пропускания приемника.
Во вторую группу входят способы, основанные на применении специаль-
ных режимов работы, позволяющих эффективно извлекать информацию из помех и
затруднять их создание на противостоящей стороне <пассивное сопровождение,
сопровождение по переднему импульсу и силовое преодоление («прожигание»)
постановщика помех). Способы второй группы реализуются, как правило, при
установлении факта создания помех по главному лепестку ДНА РЛС.
Третья группа включает способы ПЗ, основанные на управлении характе-
ристиками (структурой и парамеграми) РЛС. Применение способов данной грлттпы
осуществляется, как правило, в сочетании со способами первой группы и позволяет
перераспределять энергетический ресурс РЛС между обслуживаемыми целями и
режимами работы, добиваясь требуемого качества ее функционирования в текущей
радиоэлектронной обстановке.
Среди возможных способов защиты РЛС от воздействия помех представля-
ют интерес для РЭП следующие сведения:
• виды и особенности работы АРУ приемника;
• способы накопления сигнала в приемнике;
• способы селекции движущихся целей;
• наличие схемы, состоящей из широкополосного усиления, ограничителя и
узкополосного усилителя (ШОУ);
• способ поддержания в приемнике постоянного уровня ложных тревог;
• применение корреляционных методов;
• алгоритм обработки сигнала в приемнике;
• наличие сторожевых стробов в каналах автосопровождения;
• обработка сигнала в фазированной антенной системе РЛС;
• способы подавления приема помех, воздействующих через БЛ;
• способы пассивного определения дальности;
• другие меры защиты РЛС от диполей, помех по дальности, скорости и угло-
вым координатам, от ЛЦ [2, 9, 10, 24, 28].
На определенном этапе РЭП может быть достаточно эффективным для по-
давления РЛС, но разработка средств защиты РЛС вновь восстанавливает баланс,
отбрасывая РЭП назад, т.е. сводя к нулю его эффективность. Изолированное рас-
смотрение функциональных систем, входящих в РЛС, не позволяет в полной мере
оценить эффективность подавления. Подавление только систем АСД и АСС еще не
решает задачи РЭП. Если при этом работоспособность угломерной системы будет
сохранена, РЛС может выполнить боевую задачу, например, связанную с обеспече-
Ijiaeci L Общие положение ^адиоэлеюпронной^ oojjbfart
33
нием полуакгивного наведения ракет или управлением наведения ракет триангуля-
ционным методом.
Различные виды РЭП вызывают в РЛС У О следующие основные эффекты-.
• нарушение процесса обнаружения (пропуск цели);
• дезориентацию оператора РЛС;
• задержку обнаружения или задержку начала АС цели;
• сопровождение ЛЦ. перегрузку систем обработки информации большим ко-
личеством ЛЦ;
• нарушение способности измерения РЛ средствами дальности, скорости и
направления;
• создание ошибок в измерении дальности, скорости и направления;
• срыв автосопровождения цели или ракеты [12, 15].
Достижение указанных эффектов возможно при правильной реализации пе-
речисленных методов создания помех в аппаратуре РЭП и ее установке на соответ-
ствующих защищаемых ЛА.
1.4. Частные и обобщенные критерии оценки
эффективности радиоэлектронной борьбы
Основная и непосредственная цель РЭП- нарушение нормальной работы
РЭС противника, максимальное снижение эффективности их использования.
Достижение этой цели приводит к ухудшению качества функционирования СУ
силами и оружием, снижению эффективности применения боевой техники и
созданию благоприятных условии для действия своих сил и использования своего
оружия. Указанное выше может быть достигнуто решением задач-.
• прерыванием функционирования РЭС за счет ФРЭПр;
• уменьшением в заданном интервале времени количества полезной
информации, циркулирующей в СУ (задержкой ее во времени);
• внесением ложной информации в СУ [15].
Основу методов РЭПр составляют:
• подавление РЭС маскирующими и имитирующими помехами;
• ФРЭПр, рассчитанное на выведение из строя элементов приемных
устройств, создание компьютерных помех путем внедрения в ЭВМ компьютерных
вирусов (СПС);
• применение ложных радиолокационных целей и ловушек;
• воздействие на среду распространения и отражения ЭМВ.
Методы создана я к iu пых и пассивных помех применимы к:
• системам обнаружения и распознавания;
• системам АС по дальности, скорости и направлению;
• системам связи и линиям управления;
• радиовзрывателям и др.
Основной принцип РЭП - уменьшение радиотехническими методами бое-
вой эффективности средств поражения противника путем изменения количества
34
Глава L Oqiaiie^ поломам борьбь)
информации в его СУ. Эффективность подавления РЭС определяется мерой разру-
шения полезной информации, поступающей на вход обнаружителя РЭС путем
формирования энергетической суммы полезного сигнала и помехи. Для уяснения
общих принципов РЭП и определения критериев оценки их эффективности необ-
ходимо установить зависимость между параметрам! средств РЭБ и степенью их
влияния на боевую эффективность подавляемых РЭС противника. Если сложное
действие может быть разбито на составные этапы, каждый из которых оценивается
независимо, как решение частной задачи, то в этом случае применяются главные
(основные) и частные критерии.
При оценке эффекгивности радиоэлектронного подавления РЭС противни-
ка пользуются основными (главными) и частными критериями. Основными
(главными) критериями оцениваются мероприятия по РЭБ (по нанесению ущерба
той или иной стороной в процессе проведения боевых операций с применением
средств РЭБ [9]) в боевых действиях авиационных частей и соединений, и для их
вычисления, как правило, необходимо предварительное вычисление частных кри-
териев. Частными критериями оценивается эффективность решения частных за-
дач. Частные критерии могут использоваться для уяснения влияния отдельных фак-
торов на успешность боевых действий, позволяют оценивать качество отдельных
технических решений, проводить сравнение различных средств РЭБ, определять
рациональные технические характеристики и оценивать степень совершенства экс-
плуатационных характеристик комплексов РЭБ.
Выбор критерия определяется целью, которая должна быть достигнута в ре-
зультате применения оружия и действия войск. Критерий должен отражать:
• конечную цель, поставленную на ведение боевых действий;
• связь между параметрами средств РЭБ;
• способами их применения и степенью их влияния на боевую эффективность
подавляемых РЭС противника.
В то же время он должен быть чувствительны?: к изменению регулировок,
параметров средств создания по мех при изменении способов их применения. Не
существует универсального критерия эффективности РЭБ: в различных условиях,
на различных этапах ведения РЭБ используют различные критерии. Под критери-
ем! боевой эффективности понимается правило, по численном} значению которо-
го оценивается эффективность действия боевой техники и войск.
Для количественной оценки эффективности РЭБ применяются обобщенные
(общие) и частные критерии. К основным (главным) критериям относятся опера-
тивно-тактические критерии, определяющие степень выполнения комплексом или
средством РЭБ стоящих перед ним задач в заданное время. Оперативно-
тактически е критерии являются определяющими при разработке концепции РЭБ
на определенном этапе развития ВВС. С помощью оперативно-тактических крите-
риев формируются исходные положения для разработки новых комплексов РЭБ,
оцениваются мероприятия по организации РЭБ в боевых действиях ВВС по степе-
ни нанесенного информационного ущерба в СУ оружием на показатели боевых
возможностей группировки войск противника.
Глава L Общи£ положения радиоэл^юпронной барьбы
К частным критериям относятся, главным образом, технические крите-
рии. характеризующие качество применяемых помех и эффективность отдельных
средств создания помех:
• Информационные критерии позволяют оценить качество конкретных по-
меховых сигналов и качество мероприятий по нанесению противнику информаци-
онного ущерба.
• Энергетические критерии рассматривают энергетические характеристики
помехового сигнала и подавляемого средства.
• Эксплуатационные критерии используют при эксплуатации средств РЭБ.
• Военно-экономические критерии в виде абсолютной или относительной
стоимости средств РЭБ применяется при оценке деятельности предприятий про-
мышленности. Критерии позволяют оценить экономические показатели различной
техники РЭБ при ее эксплуатации и боевом применении, являются одним из основ-
ных критериев при принятии решения о разработке комплексов РЭБ.
Оптимальное согласование частных и общих критериев ведет к повышению
эффективности РЭБ [15].
1.4.1. Оперативно-тактические критерии
В качестве критериев боевой эффективности применяются оперативно-
тактические критерии:
• степень снижения надежности управления войсками и оружием ПВО про-
тивника;
вероятность выполнения гручшой ЛА (звено, эскадрилья, полк и т.д.) боевой
задачи (задания I РБЗ;
• вероятность прорыва ПВО Р во в условиях постановки помех;
• вероятность поражения Рпр (непоражения) самолета;
• среднее число подавленных радиопомехами РЛС;
• среднее число потерь группы самолетов m(k) за k возможных атак;
• снижение математического ожидания т количества потерянных самолетов,
наведений истребителей /?ис, количества выпущенных по своим самолетам ракет,
снарядов п и др. [9, 15].
На каждом этапе исследования комплекса РЭБ < проектирование, испытание,
эксплуатация, боевое применение) обосновывается необходимость применения то-
го или иного критерия и устанавливается функциональная связь выбранного крите-
рия с оперативно-тактическими /й; । и техническими характеристиками комплекса:
^бз = ^бз («(')> ДО) , ™ = ™(«(0> ДО), РПР = ОЛДО» ДО) и др.
Пусть гру ппа ударных самолетов должна выполнить боевую задачу и выйти
в зону применения оружия. Предварительно выбирается маршрут их полега, назна-
чаются априа(/)ори количество возможных атак перехвата на маршруте, конкрет-
ных типов ЗРК, АСП. Затем, в качестве фрагмента, берется промах группы самоле-
Глава L Общш ш>ложения ^адиоэл^ктр^11ной борь&ы
тов над одним из средств ПВО. В качестве критерия оперативной эффективности
выбирается среднее число потерь группы самолетов т(к) за к возможных атак
этого средства
т(к) = No-Nk = кп() - Р), n<Nk_},
(1-5)
'No - кн([ -Р}), при п < Nk_t,
(1.6)
’ прн
где No — число ударных самолетов, преодолевающих зону ПВО: Л - число само-
летов, оставшихся непораженными после А>ой а гаки; п — число ракет ЗРК. выпу-
щенных залпом по самолетам в каждой А-ой атаке; Р} - вероятность непораженья
каждого самолета в одной атаке (дуэльной ситуации).
Из выражений (1.5) и (1.6) следует, что критерий оперативной эффективно-
сти связан простой зависимостью
т(к) = кпРпог (1.7)
с вероятностью поражения о того самолета Рпор = 1 - Р, в дуэли с ЗРК.
В качестве оценки эффективности комплексов РЭБ используют показатель
где Р ,р - эффективность залповой атаки ЗРК. когда средства РЭБ на ударных ЛА
не применяются; Р ор - эффективность при условии применения средств РЭБ [9].
Обоснованным критерием выбора наилучшего варианта применения помех
может быть максимум снижения относительных потерь группировки авиации
[171]. С учетом динамики возможного изменения численности группировки авиа-
ции данный критерий имеет вид
где j - номер варианта применения помех; М - число вылетов группировки ЛА
(i = Х...М ); Aj - число ЛА в первом вылете: Д'П(. - среднее число возможных по-
терь группировки в /-ом вылете без применения помех; А , - среднее число воз-
можных потерь группировки в /-ом вылете и применении помех по /-му варианту;
NPj — число ЛА, дополнительно привлекаемых к выполнению /-го вылета.
Рассмо/рим подробнее оценку7 эффективности РЭБ по вероятности вы-
полнения боевой задачи РБЗ заданной группой самолетов. Для того, чтобы боевая
задача была выполнена, необходимо совместное наступление трех основных неза-
висимых событий:
Глава L Общие положения радиоэлек1пронной борьбы
37
преодоление ПВО ударными самолетами;
отыскание (обнаружение) цели;
нанесение объекту действий заданного ущерба.
Вероятность выполнения боевой задачи можно записать как
БЗ ГПВО ’ Г ОБН ’ Г ПОР ’
(1-9)
где Д1В0 - вероятность преодоления самолетами ПВО противника (определяется на
основании технических характеристик РЭС противника); Р0БН - вероятность обна-
ружения цели (тактическая характеристика РЭС); Рпор — вероятность нанесения
объекту7 действий заданного утцерба, определяется качеством СУ оружием [15].
Во многих случаях для оценки эффективности РЭБ достаточно ограничить-
ся рассмотрением только вероятности преодоления ПВО. Количественные значе-
ния Р в могут быть определены только для конкретных условий боевого приме-
нения. Аналитическая модель преодоления системы ПВО должна оценивать веро-
ятность пролета группировкой ЛА определенного маршрута с учетом возможных
типов атакующих средств перехвата (АСП), которые включают в себя зенитно-
ракетные комплексы (ЗРК), истребительную авиацию (ИА), зенитную артиллерию
(ЗА). Кроме того, вероятность прорыва системы ПВО группой ЛА зависит от:
• номенклатуры и характеристик АСП, ь том числе данных о РЭО, оружии и
средствах защиты от РЭП, применяемых в АСП — помехозащищенности и наличия
контррадиопротиводействпя;
• видов собственных ЛА, состава и ТТХ РЭО, установленного на них оружия
нападения и защиты ЛА от АСП;
• основных способов применения средств РЭП (впереди, в строю или позади
ударной авиации);
• номенклатуры авиационных средств РЭП, имеющейся в составе группиров-
ки, и наличия постановщиков помех;
• наличия в составе группировки самолетов огневой поддержки, оборудован-
ных индивидуальными комплексами защиты ЛА (самолеты поддержки связывают
боем ИА противника и уничтожают РЛС пунктов наведения и управления ЗРК, ИА,
ЗА [29].
Наиболее эффективным способом массового налета авиации, преодолева-
ющей систему7 ПВО с допустимыми потерями, являются «три волны» налета:
1) первоначальная постановка пассивных или комбинированных (активно-
пассивных) маскирутощих помех с ДПЛА путем сброса ДО, ПЛОД и применения
других средств РЭП;
2) нанесение ракетных ударов под прикрытием помех с самолетов поддерж-
ки по РЛС ЗРК, ЗА и аэродро мам базирования ИА в условиях противодействия со
стороны системы ПВО:
3) уничтожение заданных целей ударной авиацией, поддержанной ПП, так-
тическими разведчиками с аппаратурой РЭП для выявления оставшихся наземных
средств ПВО и собственной авиации.
38
Глава L Общи£ положения радиоэлектроннай qojjbobi
Со стороны авиапин при преодолении системы ПВО могут участвовать до
4...6 тактических групп по 2. ..6 ЛА в каждой. Для их поражения могут привлекать-
ся 4...6 истребителей перехватчиков, 5...7 наземных (корабельных) ЗРК большой и
средней дальности и до 3...5 зенитных комплексов малой дальности. 1нформаци-
онное обеспечение применения комплексов перехвата возможно в пределах даль-
ности прямой видимости с использованием их собственных и взаимодействующих
РЛС при их общем числе до нескольких десятков [17].
Для получения аналитического выражения вероятности прорыва системы
ПВО рассматриваемые «три волны» налета авиации нельзя считать независимыми,
что существенно усложняет расчеты. Предположим, что в аналитической модели
не надо учитывать первые две «волны» налета авиации, а только задать коэффици-
ент вывода из строя (подавления! системы ПВО порядка 0,75 и более. Такое усло-
вие реально и достаточно часто выполняется в локальных конфликтах. Следствием
этого предложения является децентрализация системы ПВО, когда атаки уцелев-
ших средств перехвата случайны и независимы друг от друга [29]. В этих предпо-
ложениях любой самолет ударной группировки преодолеет ПВО, если имеет место
совместное наступление трех, как правило, независимых событий: самолет не сбит
ИА, ЗРК или ЗА.
По теореме произведения соответствующих вероятностей итоговая вероят-
ность преодоления ПВО Рпв0 определяется как
ПВО
"3PKJ
(110)
где Р|ЗА, Р13рк, Р|ИА - вероятность поражения ЛА за одну атаку ЗА, ЗРК, ИА (веро-
ятность поражения ЛА одни*м обобщенным выстрелом может быть снижена за счет
применения индивидуальных средств РЭБ, воздействующих на РЛС управления
оружием - бортовые РЛС, РГСН и т.д.)); лЗА1, иЗРК1 - среднее количество выстрелов
ЗА и ЗРК, приходящихся на одну цель; - количество атак ИА.
Выражение (1.10) можно представить в компактном и общем виде
т т
^пво = П(1--Р.,Г=ПИ? .
/=1 r=1
(111)
где Рп - вероятность поражения (Иу - вероятность непоражения) ЛА в одной ата-
ке z-м АСП; п - число атак /-го АСП; т - количество различных типов АСП.
Простейшее выражение для вероятности прорыва предварительно ослаб-
ленной системы ПВО имеет следующий физический смысл: если система ПВО де-
централизована и атаки средств перехвата независимы, то вероятность сохранения
каждого ЛА прорывающейся группы определяется только числом атак и вероятно-
стью непоражения ЛА в одной из этих атак. Если атаки АСП разного качества, то
ПВО
т п,
П П У •
/=1 /=1
(1.12)
где п - число атак /-го АСП различными видами вооружений.
Глава L Общие положения радиоэлектронной борьбы
39
Если необходимо обеспечить минимум потерь авиации при преодолении
системы ПВО, то первые две волны налета авиации должны обеспечить децентра-
лизацию и минимальное число атак системы ПВО по труппировке по формулам
• 1.10), (1.11), т.е. добиться пуассоновского потока атак малой интенсивности. В то
же время БКО должен отражать любую атаку с максимальной эффективностью
И’, —> 1 в (1.11). По подсчетам зарубежных специалистов применение средств РЭБ
индивид} альной и групповой защиты ударной группировки в 20 раз снижает уяз-
вимость самолетов в зоне действия противоборствующей стороны, что означает
снижение Pti j\q> 0,05. Другие исследования показывают, что уменьшить Р. до зна-
чений, близких к нулю, достаточно сложно из-за залпового применения УР в одной
атаке ИА, высокой помехозащищенности АСП от преднамеренных помех, моноим-
пульсных методов получения и обработки информации в РЛС АСП [29]. В услови-
ях ведения РЭБ указанные величины изменяются
р’ = (]-Р* 'PFKI.h-P* Г*41 fi и}
^ПВО V Г1ИА ) V1 Г\ЗРк) V1 ^I3A ) ’ к1-13/
где знаком * обозначены значения в условиях ведения РЭБ.
В качестве оперативно-тактического показателя эффективности ведения
РЭБ выбирают разность
(1.14)
или отношение
(М5)
показывающее, во сколько раз вероятность выполнения боевой задачи
увеличивается при ведении РЭБ.
При ведении РЭБ сокращается время для анализа воздушной обстановки и
принятия решения. Эго приводит к уменьшению среднего числа атак истребителей,
среднего количества запушенных ракет. Поэтому показатели эффективности РЭБ
могут вычисляться как отношения
_ ПИА п _ ЗРК
ИА ♦ 5 ЧЗРК *
п И
"ИА *ЗРК
(1.16)
Трудности использования оперативно-тактических критериев
эффективности РЭБ заключаются в сложности создания математической модели
системы ПВО, адекватной реальной ситуации. Вид показателя эффективности РЭБ
определяется также типом подавляемой РЛС, ее основным тактическим
назначением. К недостаткам критерия выполнения боевой задачи можно отнести:
1. Количественные соотношения могут быть определены только для
конкретных условий.
2. Критерий не критичен к конкретным видам помех и средствам РЭБ из-за
достаточно больших обобщений.
3. Критерий не учитывает цену7 выполнения боевой задачи [15].
40
Глава 1, Общие положения радиоэлектронной борьбы
Для определения вероятности поражения ЛА ракетой с контактным
взрывателем необходимо знать характеристику уязвимости ЛА и закон рассеяния
ракет (снарядов). Характеристика уязвимости (живучести) ЛА опись вается коор-
динатным законом G(m который представляет собой условную вероятность по-
ражения ЛА очередью независимых выстрелов при условии, что в ЛА попало ровно
т снарядов
G(m) = l-(l-p,)",
(1.17)
где р —вероятность поражения цели одним снарядом, попавшим в нее.
Вероятность попадания снаряда в контур цели S (в картинной плоскости
XY) определяется законом рассеяния Р(ДХ,ДУ)
Рх = Др(Дх,Ду)б7х<Л>,
(1.18)
где Дх, Ду - промахи, порождаемые действ! ем помех.
При малых размерах J . но сравнению с размерами области рассеяния
(1-19)
где Ех = 0,68сгх . Еу = 0,68сгу — главные вероятные отклонения вдоль главных осей
эллипса рассеяния; <тх, сгу — среднеквалрат ические значения промахов; р = 0,477;
Дх, ДY — математические ожидания промахов [13].
Если установлены зависимости £' = £(«(/), Д (г)) и Д = Д(а(г),Д(г)), то с
помощью формулы (1.19) можно оценить эффективность комплекса РЭБ по борьбе
с ЗРК и определить оптимальные параметры характеристики) комплекса. При от-
сутствии систематических ошибок (Дх = 0, Ду = 0)
Анализ выражения (1.20) показывает, что при нулевом математическом
ожидании промахов наиболее эффективны те помехи, которые приводят к росту сгх
и сгу. В некоторых случаях можно положить Дх = Ду = Д, сгх = сгу = ст, тогда
При ст = Д вероятность Д достигает максимального значения
2теД2
(1-22)
Глава L Общие положения радиоэлектронной борьбы
41
Наиболее неэффективными с точки зрения РЭБ являются такие помехи, ко-
торые вызывают промахи с одинаковыми эффективным значением и математиче-
ским ожиданием ст = А. Более целесообразно выбирать такие помехи, которые
приводят к промахам с ст» А или А
it к промахам с ст» А или А » а [13].
Вероятность поражения ЛА ракетой с неконтактным взрывателем
^ПОР = | )^Дх^Ау ’ (1
(1-23)
где /?(Дх,Ду) - условная вероятность поражения цели при заданных значениях
ошибок наведения Ах, Ау - закон рассеивания ракеты, характеризующий двумер-
ную плотность вероятности промахов Дх, ДY ; 5 - область интегрирования, соот-
ветствующая площади, ограниченной проекцией контура цели в картинной плоско-
сти XY.
Для. гауссовского закона распределения ошибок наведения ракеты Дх и Ду
при Ах = Ду = 0 и среднеквадратических отклонениях промахов = crY = ст вы-
ражение для вероятности поражения ЛА имеет вид
где АЭФ - эффективный радиус поражения цели (характеризует точность наведения
ракет с неконтактными взрывателями).
Описанные выше способы количественной опенки эффективности средств
РЭБ справедливы, когда ошибки наведения, порождаемые помехами, значительно
превышают естественные ошибки системы, вызываемые непреднамеренными по-
мехами [13].
Вероятность наведения истребителя противника на цель может быть
определена следующим образом. Истребитель противника может поразить цель
при условии, что сам он выведен в зону, где его БРЛС обнаружит цель, создающую
помехи. В предположении возможности всеракурсной атаки с дальностей, соответ-
ствующих дальности /)0БН обнаружения цели БРЛС вероятность поражения це-
ли равна
ПОР ГНАВ‘ГР’
(1-25)
где Рндв - вероятность наведения истребителя на цель (вероятность того, что
ошибка наведения (промах) А не превышает допустимого значения А < Дп); Р. -
условная вероятность сбитня прикрываемого самолета. При известном законе рас-
пределения промахов /2(А) вероятность наведения истребителя на цель равна
j /?(АрА.
(1-26)
42
Глава 1. Общие положения радиоэлектронной борьбы
При нормальном законе распределения промахов /?(Д I с математическим
ожиданием А и дисперсией ст2
(1-27)
Z. Г Д
где Ф\х) = le at - интеграл вероятности (функция Лапласа i [4].
W Jo
Значение Р0БН в случае самоприкрытия зависит от характеристик БКО a(t)
и /?(/). При подавлении БРЛС активными помехами D равна минимальной
дальности подавления
ОБН min
4ffPnGn7A/n[. '
(1.28)
где К. - коэффициент подавления; PCGC, PnGn - энергетические потенциалы
БРЛС и САП; А/н - ширина спектра помехи; - полоса пропускания подавля-
емого приемника; сгц - ЭПР самолета-цели; у - поляризационный коэффициент.
Математическое ожидание и среднеквадратическое значение ошибки наве-
дения истребителя на цель зависят от характеристик БКО а(/) и Д(7)
сг = су (а(О,Д(С)> А = Д(а(/),Д(/)).
(1-29)
Функциональные зависимости (1.29) могут быть определены для каждой
конкретной задачи. Выражение (1.27) с учетом (1.28), 11.29) дает возможность ис-
пользовать оперативно-тактический критерий вероятность наведения истребителя
на цель для решения различных задач по оценке эффективносги комплексов РЭБ.
Вероятность Р{ в формуле (1.25) зависит от вида применяемого оружия и характе-
ристик БКО a(t) и [3(1} [13].
Под эффективным обстрелом понимается выстрел г пуск ракеты i. пора-
жающий ЛА с вероятностью />пор. Для определения числа эффективных обстре-
лов ЛА иЭФ, преодолевающего зоны обстрела средств ПВО, местоположение кото-
рых известно, используется выражение
= z VРппр п > (1.зо)
ЭФ ^j^jrnOP// эф/ ’ v z
7-1 у-1 /=1
4
где п Эф(. = д у>ПС1Р - число эффективных обстрелов, совершаемых 7-ым средством
7=1
ПВО; - вероятность поражения ЛА 7-ым средством ПВО при у-ом обстреле;
чу - число типов оружия, применяемого противником при перехвате (обстреле)
ЛА; / - число обстрелов, совершаемых /-ым средством ПВО [13].
Глава 1. Общие положения радиоэлектронной борьбы
Если количество средств ПВО большое и координаты их точно не известны,
то для определения при пролете ЛА к зон ПВО используется выражение
(1-31)
ш
где п.,= \L SR РуРпор, - число эффективных обстрелов на каждом участке
7 = 1
к
маршрута (всего к участков) всеми типами средств ПВО; п ф1 = p^^p^^R -
7=1
число эффективных обстрелов, совершаемых 2-ым средством ПВО (всего средств т
штук) на всем маршруте: L - ширина зоны обстрела Z-го комплекса ПВО на у-ом
участке (при общем числе типов ти); р - плотность комплексов ПВО 2-то типа на
каждом у-ом участке маршрута; Д7?. — длина отрезков маршрута, проходящего че-
рез зону ПВО, обслуживаемую комплексом ПВО 7-го типа на каждом /-ом участке;
у>пор, - вероятность поражения ЛА при обстреле его комплексом /-го типа.
Ожидаемые потери ЛА (УБП - число самолетов боевого порядка), преодо-
левающих зону ПВО при нар\ шенном целераспределении, определяются как
(1-32)
Число эффективных обстрелов при использовании средств РЭБ зависит от
характеристик средств РЭБ а(г) и /?(/) [13]. Эффективность средств РЭБ может
быть оценена с помощью абсолютного и относительного снижения числа обстрелов
Ал Эф («(О, Р (0) = 'Чф “ "эф рэб («(')> /КО) > (1-33)
/2ОТ11 (а VI • Р V))=--------------• (1 • ->4)
/7ЭФ
где л ф, п фрэв (а(Э,/?(0) _ число обстрелов при отсутствии и при использовании
средств РЭБ соответственно.
Оптимизация характеристик комплекса РЭБ сводится к минимизации числа
эффективных обстрелов [13]
77ЭФРЭб(®0) — ®ОРт(0’/К0 — ДэРТ^О) — 0?ЭФРЭБ L ' (1.э5)
Аналогично определяется снижение ожидаемого числа потерь ЛА, преодо-
левающих зону ПВО.
ААПОТ (= Nnor - А ПОТРЭБ («(/)./?(/)), (1.36)
A’ \ R/t\\ А^ПОТ РЭБ .
7' отн (О, р (о) =------------------- (1-57)
пот
44
Глава L Общи£ положения ^адиоэлект^орнор борьбы
где У,..т, Л^потрэб(a(Z),/?GH - число ожидаемых потерь ЛА при отсутствии и при
использовании средств РЭБ соответственно.
Среднее число подавленных помехами РЛС М зависит от многих харак-
теристик комплекса или системы РЭБ: от количества САП Д и их энергетического
потенциала РПСП; вида и качества помех; характеристик систем разведки и управ-
ления (АСУ) и др. Для определения зависимости .1/ от числа САП в системе РЭБ
N и вероятности подавления РЛС р предположим, что подавляемая система
ПВО имеет Л/ однотипных РЛС, а система РЭБ - \ однотипных САП. Вероят-
ность подавления каждой /-ой РЛС одной у-ой САП равна
/’пД9 = А-^’ О'38)
где р - вероятность действия (наведения)у-ой САП на /-ю РЛС (при наличии АСУ
РЭБ р -1, при отсутствии АСУ РЭБ р < 1); ру - условная вероятность подавле-
ния 7-ой РЛСу-ой станцией помех.
Вероятность подавления /-ой РЛС системой РЭБ, состоящей из N штук
САП, определяется выражением
N
аи^-ПО-ла)-
7=1
(1-39)
Среднее число подавленных РЛС Л/ определяется как сумма вероятностей
м v Г у
M=Y.Pm=l. ’-ПО-ла)
/=1 /=1 _ у=1
При подавлении однотипных РЛС (рх,, = рх 12 =
(1-40)
= Р-h ~ Р}) получаем
А/
(1.41)
Среднее число подавленных РЛС М. АСУ системой РЭБ. состоящей из одно-
типных САП и имеющей систему' АСУ, можно получить при р = 1 в (1.41)
Ч АСУ =
(1.42)
В выражении (1.42) учтено, что с вероятностью р = 1 на каждую подавля-
емую РЛС наводится N = N/ М штук САП. При отсутствии АСУ РЭБ или при ее
подавлении можно положить, что САП распределяются на все подавляемые РЛС с
равной вероятностью. Полагая в формуле (1.41) рг = 1/М, можно получить выра-
жение для среднего числа подавленных РЛС Л/, системой РЭБ без АСУ
Глава 1. Общие положения радиоэлектронной борьбы
45
М,=М 1-
(1-43)
Если известны тактические характеристики подавляемого РЭС, то вводят
тактические критерии эффективности РЭБ, позволяющие оценить на (во) сколько
ухудшились тактические характеристики подавляемого РЭС. Тактические крите-
рии, как правило, применяются на этапе проектирования и боевого применения
средств РЭБ. В качестве тактических критериев могут быть использованы: уве-
личение ошибок сопровождения цели; уменьшение дальности действия РЭС; уве-
личение времени выполнения задачи и т.д. [15]. Поскольку конечной задачей всех
РЭС является получение информации, то задача РЭБ - разрушение этой информа-
ции. Поэтому для оценки эффективности РЭБ можно использовать информацион-
ные критерии.
1.4.2. Информационные критерии
Информационные критерии используются для сравнительной оценки каче-
ства помеховых сигналов и их способности нанесения противнику наибольшего
информационного ущерба. Перспективным считается применение информацион-
ных критериев для оценки качества функционирования систем информационного
обеспечения, систем принятия решения, систем контроля надежности и боевой эф-
фективности комплексов РЭБ [13]. Информ анионные критерии характеризуют со-
вокупность различных технических характеристик комплекса РЭБ по наносимому
информационному ущербу и позволяют судить о том, насколько эффективен ком-
плекс РЭБ к насколько он устойчив к контрмерам противника.
В зависимости от вида помехового сит нала и класса подавляемого РЭС
имеют место различные информационные критерии'.
1. Максимум дифференциальной энтропии.
2. Дивергенция Кульбака.
3. Критерии информационно! о \ шерба.
4. Энтропийная мощность.
5. Информационный коэффициент качества.
Для правильного функционирования современных РЭС систем ПВО обяза-
тельным является знание в той или иной степени характеристик полезного сигнала.
В противном случае не представляется возможным обеспечить работоспособность
информационной системы. Маскирующие помеховые сигналы должны исключить
возможность обнаружения полезного сигнала с вероятностью, превышающей за-
данное значение. Идеальные маскирующие сигналы должны создавать такие усло-
вия, при которых апостериори, после приема полезного сигнала, априорная неопре-
деленность в системе информационного обеспечения сохранялась бы.
Рассмотрим сличай, когда с источника информации могут быть переданы
независимые и несовместимые сообщения х ,х2, ... х с априорной вероятностью
46 Глава L Общие положения радиоэлуектроннай борьбы
/7(х(), /?(х2),.... р(хн) соответственно. Эти сооощения образ}тот полную группу
п
событий Ур(х ) = 1 .
7 = 1
Чем меньше априорная вероятность, тем большее количество информации
она несет. Количество информации, содержащейся в сообщении х,, связано с
априорной неопределенностью этого события. Априорная штропия Н(Х) для
всей совокупности случайных сообщений получается усреднением по всем
сообщениям
п
Н(Х) = -^р(х,)10ё,р(х,). (1.44)
/=1
Если бы РЭС работала в условиях отсутствия помех, то в результате обра-
ботки сигналов априорная неопределенность была бы полностью снята. При созда-
нии помех после приема и обработки сигналов неопределенность не снимается.
Обозначим принятые сообщения через yt,y,, ... у„. Наличие помех нару-
шает однозначное соотношение между передаваемы м принимаемыми сообще-
ниями. Необходимо уже говорить об условной вероятности pi х у) передачи со-
общения х при условии, что принято сообщение у.. Условная вероятность
р(х jy) говорит о том, что имеется неопределенность в сообщении у. относи-
тельно х(. Энтропия всего переданного сообщения Н(АбУ) на прие1мной стороне
определяется условной энтропией
п
Я(Х| Y) = -£ X \ | у,) log, р( х, Р,). (1.45)
7=1
Количество пришедшей информации I(X,Y) на приемной стороне ха-
рактеризует величину исчезнувшей неопределенности
Выражение (1.46), используя свойство условной энтропии, можно привести
к виду
1(Х, У) = Н(Х) + Я(У) -Я(АГ,У) • (1-47)
Следовательно, количество получаемой информации равно сумме энтропий
передаваемого А и принятого У сообщений за вычетом совместной энтропии
H(X,Y). В канале связи без помех может быть установлено однозначное соотно-
шение между X и У \Н(Х Y} = 0, т.е. 7(Х,У) = Я(А ).
При наличии в канале помех Н(1 )^Н(Х) и Н(Х У)^0. В этом слу-
чае количество информации, содержащейся в У равно
Г(Х,У) = Н(Х) - Н\Х | У) . (1.48)
В качестве информационного показателя РЭБ берут количество исчезнув-
шей для получателя информации AZ
Глава 1. Общие положения радиоэлектронной борьбы
47
М = /(X,Y) - Г(Х,У) = Н*(Х | У). (1.49)
Следовательно, информационный ущерб равен апостериорной энтропии.
Количество информации, получаемое противником от данной РЛС, может быть
уменьшено за счет увеличения энтропии помехи. В настоящее время
информационные критерии разработаны для оценки качества маскирующих и
имитирующих помех [1,4, 13, 26].
Информационные критерии для оценки качества маскирующих помех.
Любое РЭС противника работает в условиях неопределенности. Мера неопреде-
ленности - энтропия Н [1]. Для РЛС - это пространственно-временная неопреде-
ленность положения целей, для систем связи - это неопределенность принимаемого
сообщения. В теории информации конечную задачу РЛС представляют как выбор
конкретного элементарного объема Кц, содержащего цель, из всего рабочего объе-
ма Ко, обслуживаемого РЛС. Объем Иц определяется пространственно-временной
разрешающей способностью РЛС. Весь рабочий объем Ео можно разбить на эле-
ментарные объемы V' (z = 1, 2, ... /V), а затем каким-либо методом произвести вы-
бор объема Гц из всей совокупности объемов
Отраженный от цели сигнал 5 = £(/,/*,Л,а) несет полную информацию о
состоянии цели (г - вектор, характеризующий местоположение цели; Л , а - век-
торы измеряемых и неизмеряемых параметров полезного сигнала). Маскирующие и
имитирующие помеховые сигналы п = я(/,гп,Лп,ап) характеризуются аналогично
(гп — вектор, характеризующий местоположение САП; аП — векторы измеряе-
мых и неизмеряемых параметров помехи).
Если сигнал 5’(/,г,Л,а) и помеха /?(/,гп,Лп,ап) являются независимыми
^((,г,гп,Л,Лп,а,ап) = 5(/,г,Л,а)+ н(г,гп,Лп,ап), (1.51)
то количество информации на один отсчет (или на единицу времени) равно
I&S) = Н (и), (1.52)
где и Я(«) - энтропии принимаемой смеси %(/,г,гп,Л,Лп,а,ап) и помехи
п {/,гп,Лп,ссп) соответственно [30].
Из формулы (1.52) следует, что необходимо обеспечивать увеличение эн-
тропии помехового сигнала «(г,гп,Лп,ап), так как это приводит к росту неопреде-
ленности сообщения. Неопределенность в данном случае определяется лишь мно-
гомерной плотностью случайного процесса £(уг,гп,Л,Лп,а,ап).
В теории РЭБ наилучший маскирующий сигнал определяется, исходя из
принципа максимума энтропии, согласно которому из множества помеховых сиг-
48
Глава 1. Общие положения радиоэлектронной борьбы
налов выбирается тот, энтропия которого выше (при одних и тех же ограничениях,
наложенных на помеховые сигналы) [1]. Распределения вероятностей случайной
величины (амплитуды, частоты, фазы), позволяющие получить максимальное зна-
чение энтропии, называются экстремальными. При постоянной средней мощности
максимальной энтропией обладает гауссовский процесс, в этом смысле прямошу-
мовая помеха имеет наилучшие маскирующие свойства.
Достоинством энтропии как характеристики качества маскирующих помех
является возможность оценки потенп иалыюи маскирующей способности помех без
рассмотрения конкретных особенностей обработки сигналов в подавляемом РЭС.
Маскирующий помеховый сигнал, синтезированный по критерию максимума эн-
тропии, является наилучшим среди всех видов маскирующих помех только в том
случае, если в процессе синтеза не задаются конкретной структурой подавляемого
РЭС. Когда структура подавляемого РЭС известна, с помощью друтих критериев
^например, по критерию минимума вероятности плавильного обнаружения цели
Рп0 при заданном значении ложной тревоги Рлт,) можно подобрать помеху,
наилучшим образом маскирую иду ю полезный сигнал 13].
Энтропия помехи /?(/,гп,Лп,ап) является основной характеристикой ее
маскирующей способности. С помощью энтропии помехи Н(н) определяется ко-
эффициент качества маскирутощей помехи г/, являющийся функцией энтропии
?7 = rj[H(n. Многомерная энтропия непрерывной маскирутощей помехи опреде-
ляется выражением
оо оо
#п(м) = “[•••[ - z/„)l°g^n(nPw2’ - un)duxdu2.,.dun, (1.53)
где ГЕп(?/.,щ, ... ип) - многомерная плотность вероятности мгновенных значений
помехового сигнала [1].
Если помеховый сигнал представляет собой стационарный случайный про-
цесс длительностью 7ф и шириной спектра Аф, то его многомерная энтропия
ЯП(«) = 27’НД/Л,(«), (154)
00
где Нх(и) = - W(i/)log2H/(u)du - одномерная энтропия; И(п) - одномерная плот-
ность вероятности [4].
Коэффициент качества маскирующей помехи может быть записан в виде
Л ~ ^7эн ' ^сп ’ .55)
где ?/эн - энтропийный коэффициент качества, учитывающий степень отличия
плотности распределения мгновенных значений помехи от гауссовой; Г) п -
спектральный коэффициент качества, учитывающий неравномерность спектра по-
мехи 5П(/) [13].
Энтропийный коэффициент качества определяется выражением
Глава L Общир положения радиоэлеюпронной борьбы^
49
е2Н{"}
(1'56
Рп - средняя мощность помехи.
Спектральный коэффициент качества находится с помощью выражения
А^п
J 1п5п(/)#
о
^сп —
Д/т
4/п
Т^п ’
f $П(Ш
о
Д/и _ ширина спектра помехи.
В качестве грубой опенки ;/сп можно принять
^7сп
П max П min
П max П min
П шах
nmin ~ максимальное и минимальное значения спектральной плотности
помехи соответственно [13].
Наибольшей энтропией наилучшими маскирующими свойствами) при
одинаковых мощностях обладает «белый» шум (гауссов шум (БГШ) с равномерной
спектральной плотностью). Одномерная энтропия такого шума имеет вид
(1-59)
БШ >
' 4 БГШ
где Р л - мощность «белого» шума [4}.
Многомерная пия помехового сигнала с равномерной спектральной
плотностью, О1раниченной полосой Л/п, на интервале наблюдения
(1.60)
П БШ Н .'П >VO2 \ БШ '
Для сравнения качества маскирующих помех с Ы Ш вводят коэффициент
качества помехи
п
КАЧ н бгш log, у12леР.ш
Иногда коэффициент качества определяется отношением
(1.61)
^КАЧ=-^- (1-62)
гд,е Рл - мощность помехи, эн ропия которой равна энтропии «белого» шума [4,
111Значение коэффициента находится в пределах 0 < < 1.
Коэффициент качества помехи А КАЧ показывает во сколько раз мера не-
определенности. вносимая маскирующей помехой, меньше меры неопределенности
БГШ. Примеры расчета коэффициента качества помехи приведены в работе [31].
50 Глава 1. Общие положения радиоэлектронной борьбы
Наилучшей маскирующей помехой является та, у которот i равных ширине
спектра и средней мощности больше энтропия.
Информационные критерии для оценки качества имитирующих помех.
Имитирующие помехи действуют на РЭС (вояким образом: 1 iaipj няют выделе-
ние (обнаружение) полезных сигналов на фоне подобных им имитирующих помех;
2) вносят случайные и детерминированные ошибки при оценке информационных
параметров Л полезного сигнала и пространственны х координат г источника полез-
ного сигнала. Исходя из особенностей воздействия имитирующих помех на РЭС,
необходимо оценивать эффективность действия помех по изменениям тех характе-
ристик РЭС, которые определяют их тактико-технические возможности. Такими
характеристиками РЭС являются способность опознавания полезного сигнала на
фоне помех, а также точность и разрешающая способность.
Для оценки степени устойчивости имитирующей помехи к мерам против-
ника, направленным на ее распознавание, используется информационный крите-
рий подобия (ИКП). Информационный критерий подоб;1я (ИКП) оценивает (в ве-
роятностном смысле) степень отличия имитирующей помехи от полезного сигнала.
Эффективность имитирующей помехи с точки зрения ухудшения точности и раз-
решающей способности подавляемой РЭС оценивается информационными кри-
териями ошибок (ИКО). ИКО дает возможность количественно определить сте-
пень ухудшения точностных характеристик РЭС, работающих в условиях РЭП, и
произвести оценку ухудшения разрешающей способности РЭС [13]. В качестве
ИКО применяется разность многомерных условных энтропий некоторого случай-
ного параметра а, (например, мощности) имитирующей помехи и полезного сиг-
нала АН . Наилучший эффект имитации будет при условии, что эта разность равна
нулю [4].
Для помех, имитирующих полезные сигналы в пространстве пара-
метров Л, случайно изменяющихся во времени Л =(Л,(/),Л,(г), ... л;(()) разность
многомерных условных энтропий АН определяется по формуле
ЛЯ, = Л„(Д)-ЯС(Л,), (1.63)
где 77П(Л ), НС(Л;) - условные многомерные энтропии имитирующей помехи и
полезного сигнапа по параметру7 Л (при условии, что опознавание ведется по пара-
метру Л.) [1].
Полное и достоверное описание информационного ущерба, наносимого по-
мехами, может быть достигнуто путем изучения статистических характеристик до-
статочной статистики, под которой понимается некоторая функция оцениваемого
случайного параметра Л . При исследовании особенностей радиоподавления РЛС
под достаточной статистикой понимается отклик РЛС как реакция на воздействие
полезного сигнала и помехи. Отклик РЛС «выходной эффект РЛС) при простран-
ственно-временной обработке суммарного случайного ЭМП можно записать в виде
А) = J J ,Лп,х)1Г(/,Лс, х)ЛА, (1.64)
Т
Глава 7. Общие положения радиоэлектронной борьбы
51
(1-65)
где Sc(t,A,Ac,x) й 5п(/,Я,Лп,х) - сигнальные и помеховые поля в апертуре антен-
ны РЛС; w(/,A,x) - приведенные внутренние и внешние шумы; А = (Л,,Л2, ... Лп)~
вектор информационных параметров, измеряемых РЛС; Яс и Яп - истинные значе-
ния информационных параметров сигнала и помехи; х - радиус-вектор точки обла-
сти интегрирования Sa, занимаемой антенной; dx — элемент интегрирования обла-
сти <Sa; W(t,Ac,x) — весовая функция РЛС, описывающая особенности обработки
пространственно-временного сигнала в приемном тракте, включая антенну; Т -
время обработки сигнала в РЛС [13].
Выражение для отклика (1.64) можно представить в виде трех слагаемых
^(Я,ЯС, Ап) — <?с(А А?) <7п(А Ai) + (7ц! ’ (1.66)
где qc(A,Ac) и qn(A.Ait) - соответственно отклики на полезное и помеховое воз-
действия; <7Ш - составляющая, порожденная приведенным естественным шумом (в
дальнейшем при большом отношении помеха/сигнал не учитывается).
На рисунке 1.14 пунктирными линиями изображены отклики РЛС на воз-
действие полезного сигнала и помехи. Предполагается, что энергия помехового от-
клика ^„(Л.Ап) значительно превышает энергию полезного отклика g .(/l,/lc).
I ’ис. 1.14. Отклики РЛС на воздействие полезного сигнала и помехи
Помеховый и полезный отклики имеют максимумы соответственно в точ-
ках : = лп и /. = /.с. Суммарный отклик РЛС #(Я) принимает максимальное зна-
52
Глава 1. Общие положения радиоэлектронной борьбы
чение при Л^ЛП [13]. Качество имитирующей помехи и вносимая в измеритель-
ную систему РЛС ошибка могут быть оценены средним смещением и средней ши-
риной отклика тл и сг, [32]
(1-67)
Смещение максимума суммарного отклика АЛ относительно положения
максимума помехового отклика ЛП носит случайный характер и зависит от ширины
помехового отклика сгл. Если АЛ = 0. то вносимая помехой ошибка полностью
определяется значением т (рис. 1.14). Для определения V. разложим выходной
отклик q( Л) в ряд Тейлора в окрестности экстрем ума 7. = .
Ч(Л) = 9(ЛП) + (Л-ЛП)^- +Л(Лп).
Л.Л,
(1.68)
Уравнение правдоподобия в линейном приближении имеет вид [32]
сП-
d Чп ( )
dT
(1-69)
При оценивании по максимуму функции прав доподобия при большом от-
ношении помеха/сигнал должно выполняться условие dqu{ 7. )/</7. = 0 при 7=7.^.
поэтому из уравнения (1.69) получим выражение для абсолютного значения слу-
чайной ошибки (без учета знака)
(1-70)
При большом отношении помеха/сигнал можно пренебречь вторым слагае-
мым в знаменателе (1.70), поэтому
дЛ2
(1-71)
На практике для оценки среднего смещения ДЛСР применяют выражение
Главр L Общие. положения, радисп-^^^ борьбы
(1-72)
Для гауссовой аппроксимации отклика <7П(Л)
\ бл2
(1-73)
— П
о ’
п Л
где ст. определяется формулой (1.67); £. - энергия имитирующей помехи.
Выражение (1.72) с учетом (1.73) принимает вид
(1.74)
где Е — энергия полезного сигнала; <7сн(л) - нормированный отклик РЛС на дей-
ствие полезного сигнала.
Как следует из (1.74), имеет место квадратичная зависимость Алср от ши-
рины помехового отклика, что имеет важное значение для определения требовании
к структуре имитирующей помехи. Физически выражение (1.74) характеризует по-
ложение «центра тяжести» отклика РЛС на суммарное воздействие помехи и сиг-
нала. При значительном отношении помеха/сигнал (Еп/Ес »1) ДАСР = 0 и вноси-
мая помехой ошибка в определении истинно! оценки (координат цели) полностью
характеризуется средним смещением т; . значение которого можно найти с помо-
щью соотношения (1.67). В качестве критерия эффективности имитирующих по-
мех, широко применяемых для подавления следящих систем, можно использовать
среднее значение ошибки, т.е. усредненное смещение т., определяемое с помо-
щью (1.67).
Выражения (1.66)...(1.68) позволяют при заданных характеристиках полез-
ного сигнала S (7,Л.Лс,х) и весовой функции РЛС П’(г,А ,х) найти оптимальную
пространственно-временную структуру помехи, которая при фиксированном отно-
шении помеха/сигнал вызывает наибольшую погрешность оценки координат цели
при определении ее типа. При необходимости получения максимального смещения
т следует применять помехи, порождающие отклики с минимальной шириной,
определяемой соотношением (1.67) [13]. Введение энтропии как характеристики
качества помех позволяет оценить потенциальные возможности помех, не учитывая
при этом конкретные способы обработки сигналов в подавляемых устройствах.
Удобной характеристикой качества имитирующей помехи является дивер-
генция Кульбака [1, 33], которая записывается следующим образом
1
(1.75)
54
Глава 1. Общие положения радиоэлектронной борьбы
где Р (ЛА С) - условная вероятность k-му признаку истинной цели принять значе-
ние Л/ (у = 1, 2, ... N ,к-\, 2, ... ли); РГкк П) - условная вероятность £-му при-
знаку ложной цели принять значение Л/ ; т - количество элементов в множестве
истинных и ложных целей.
Дивергенция Кульбака выгодно отличается от энтропийной меры тем, что
она позволяет получить более простые расчетные формулы в случае нормальных
законов распределения. Дивергенция Кульбака полностью определяется апостери-
орными распределениями. В силу независимое гл от априорных распределений ве-
роятностей дивергенция Кульбака является весьма удобным критерием качества не
только имитирующих, но и маскирующих помех 1]. Чтобы применять этот крите-
рий качества для маскирующих помех, необходимо знать условные апостериорные
распределения вероятностей для реализации, представляющей только помеховый
сигнал р(х{,х2, ... хп П), и реализации, содержащей смесь полезного и помехового
сигналов р(х ,х2, ... х С).
Если многомерные плотности распределения дифференцируемы и опреде-
лены на всей действительной оси, то
оо со
Div П|С= л„|С)-р(л-,,.т,,... х„ П)]х
(1-76)
Удобство приведенных выше информационных критериев состоит, прежде
всего, в том, что у разработчиков средств РЭП практически всегда имеется необхо-
димая информация для проведения конкретных расчетов по этим критериям. Ин-
формационные критерии позволяют оценить качество помеховых сигналов без
привязки к конкретным подавляемым РЭС, способам обработки сигналов и алго-
ритмам принятия решения противником в условиях помех. Информационные кри-
терии позволяют выбрать из широкого класса помеховых сигналов тот, который в
наилучшей степени осуществляет подавление полезных сигналов, даже если вид
последних неизвестен [1, 15].
1.4.3. Энергетические критерии. Коэффициент подавления
Использование информационных критериев оценки эффективности РЭБ
позволяет определить количество информации, теряемой противником при
воздействии на его РЭС различных помех. Информационный ущерб, порождаемый
воздействием помех, проявляется в маскировке, имитации, искажении полезного
сигнала и в общем слу'чае приводит к ухудшению тактических показателей
(характеристик) подавляемых РЭС. Для успешного применения помех
недостаточно их «разрушительных» свойств в информационном смысле.
Необходимо еще, чтобы помехи обладали энергией, достаточной для нанесения
Глава 1. Общие положения радиоэлектронной борьбы
55
заданного информационного ущерба (эффекта подавления). Один и тот же эффект
подавления может быть доспи нут при воздействии на конкретные РЭС различных
видов помех. Очевидно, что помеха, для которой требуемый эффект подавления
достигается при меньшей мощности может считаться более эффективной.
Энергетические критерии предназначены для оценки энергетических воз-
можностей комплексов РЭБ по подавлению РЭС противника. С помощью энерге-
тических критериев оценивается эффективность использования энергетического
ресурса, отводимого для комплекса РЭБ, в интересах радиоэлектронной борьбы с
РЭС противника. Энергетические критерии сложат для определения необходимого
энергетического потенциала САП, значений параметров ЛЦ, средств создания пас-
сивных помех и других средств РЭБ, применение которых дает возможность нане-
сти противнику за щнйый информационный ущерб 113].
Сравнение различных помех можно осуществить по энергетическому кри-
терию, в качестве показателя которого используют коэффициент подавления. Ко-
эффициентам подавления называется минимально необходимое отношение
мощности помехи Рпвх к мощности полезного сигнала Р . на входе приёмника
подавляемого РЭС в пределах полосы пропускания VnPM линейной части прием-
ника, при котором обеспечивается заданный информационный ущерб Ц (требуе-
мый эффект подавления, снижение показателей качества функционирования РЛС)
А=тш^- . (1.77)
-Vrpm Р р
СВХ
"свх
Заданный информационный ущерб и степень подавления РЭС определяют-
ся предварительно с учетом боевой задачи с использованием оперативно-
тактических критериев и соответствующих показателей эффективности и требуют
знания конкретных характеристик подавляемых РЭС. условий их функционирова-
ния и характеристик срелств Р >П. Коэффициент подавления А может быть опре-
делен теоретически и экспериментально. В обоих случаях задаются парой «подав-
ляемое РЭС - САП» и для конкре ho i помехи определяют К .
При теоретическом определении Кц используются различные зависимо-
сти, характеризующие функциональную связь показателей качества функциониро-
вания РЭС с отношением помеха сигнал. Применительно к РЛС обнаружения для
определения А используют кривые обнаружения. Задаваясь значениями вероят-
ности правильного обнаружения Р1Ю и ложной тревоги Рт, находят пороговое
значение отношения мощности помехи к мощности сигнала. РЛС считается подав-
ленной. если Рпо<0.5 и Рп >1-10“5 [4]. Для определения Кп при подавлении
связных радиоприемников в качестве исходных рассматривают зависимости раз-
борчивости речи от отношения помеха сигнал. Коэффициент подавления каналов
АС целей по скорости. дальности и углу определяется с помощью кривых срыва
слежения или зависимостей ошибок слежения от энергетических параметров поме-
хи и сигнала.
56
Глава 1, Общие положения радиоэлектронной борьбы
Значение А , во многом определяется характеристиками помехового сигна-
ла: плотностью распределения мгновенных значений, спектральной плотностью,
шириной спектра и др. Обычно имеются оптимальные параметры помехи, при ко-
торых коэффициент подавления минимален. Однако оптимизация помехового сиг-
нала по минимальному значению коэффициента подавления может быть проведена
только для конкретной пары «РЭС - САП» и не может распространяться на широ-
кий класс помех (маскирующих, имитирующих», предназначенных для подавления
нескольких типов РЭС. Оптимальные параметры помехи, определенные для одного
РЭС, могут быть неоптимальными для другого РЭС [13, 15].
Для экспериментального определения } необходимо иметь макет по-
давляемого РЭС, САП, имитатор полезного сигнала и измеритель мощности. На
вход приемного устройства РЭС подается полезный сигнал и фиксируется его
мощность Рсвх . Затем туда же подается помеха, мощность которой увеличивается
до тех пор, пока не будет достигнут заданный информационный ущерб. Пороговое
значение Рппор замеряется. Отношение Рппор/Р зч является искомым коэффици-
ентом подавления. Когда по условиям эксперимента нет возможности изменять
мощность помехи, варьируют мощностью полезного сигнала.
Значение К. имеет большое практическое значение для проведения опера-
тивно-тактических расчетов. Помеховые сигналы САП одного и того же комплекса
РЭБ однотипных ЛА могут иметь различные значения коэффициента подавления
Кп заданной РЛС. Поэтому при эксплуатации необходима паспортизация К по
отношению к типовым РЛС противника. Изменения Кп должны немедленно дово-
диться до начальников РЭБ частей и учитываться ими при проведении оперативно-
тактических расчетов [13].
На практике иногда применяют понятие «коэффициента подавления по
напряжению»
а'""=?"177^ = ^- (L7S)
ч/црм и
^СВХ
Замечания:
1. Коэффициент подавления К не может быть принят в качестве обоб-
щенного энергетического критерия, способного оценивать качество маскирующего
или имитирующего сигнала по подавлению РЭС различного назначения.
2. Коэффициент подавления характеризует качество помехи, а не эффектив-
ность подавления РЭС. Требуемая эффективность подавления задается заранее на
основе оперативно-тактических критериев. Например, для РЛС обнаружения за-
данный эффект может заключаться в ухудшении ее основных тактических показа-
телей (вероятностей правильного обнаружения, ложной тревоги, дальности обна-
ружения и т.д.) до определенных величин.
Для РЛС слежения за негью заданный эффект может выражаться в увели-
чении вероятности срыва слежен» я или увеличении ошибок слежения больше не-
которых пороговых величин. Радиолинии связи могут считаться подавленными,
Глава 1. Общие положения радиоэлектронной борьбы
57
если на приемной стороне не воспринимается больше половины переданных слов
или команд. Чем меньше значение Ки при одном и том же эффекте воздействия на
РЭС, тем качество помехи лучше. Требуемый эффект подавления достигается при
меньшей мощности помехи, то есть такая помеха энергетически более выгодна.
3. Коэффициент А?п характеризует помехозащищенность подавляемой РЭС
[4, 15]. Та РЭС, для которой значение Кп больше, является более помехозащищен-
ной от данной помехи, для ее подавления требуется большая мощность помехи.
Значение Кп зависит от конкретных видов (спектральной структуры) помехи и
сигнала, способа обработки сигнала в процессе его приема в подавляемом РЭС, из-
быточности кода и некоторых параметров, характеризующих помехозащищенность
РЭС [22]. Вместе с тем, однозначно определять степень помехозащищенности ка-
ких-либо РЭС по значению К нельзя.
4. При определении К учитываются лишь мощности, взятые в пределах
полосы пропускания подавляемого приемника. Частотные составляющие помехи,
выходящие за пределы полосы пропускания приемника, не оказывают воздействия
на РЭС.
Энергетический критерий в отличие от информационного требует знания
конкретных характеристик подавляемых систем. Заранее известная система может
быть подавлена с меньшими энергетическими затратами помеховым сигналом, не
обязательно оптимальным по информационному критерию [15, 19]. Если помехо-
вый сигнал выбран и имеется возможность изменения какого-либо из его парамет-
ров. то наилучшая степень подавления будет соответствовать помехе с минималь-
ным коэффициентом подавления и наибольшей энтропией.
При воздействии на РЛС шумовых помех уменьшается вероятность РГ|0
правильного обнаружения и возрастает вероятность Рп ложной тревоги. Под ко-
эффициентом подавления шумовым сигналом импульсных РЛС, работающих в
режиме обзора, понимается минимально необходимое отношение мощности Ртох
помехового сигнала к мощности полезного сигнала Рсвх на входе приемника РЛС в
пределах полосы пропускания его линейной части, при котором вероятность Рпо и
вероятность Р Принимают некоторые критические значения, задаваемые с уче-
том необходимой степени подавления РЛС.
Для оптимального по критерию Неймана-Пирсона обнаружителя, обеспечи-
вающего наибольшую вероятность Рпо правильного обнаружения сигнала на фоне
ГБШ при заданной вероятности ложной тревоги, пороговое значение
q=hP Р ) определяется выражением
9 = (IgP1T/lgPno)-l. (1.79)
При когерентном накоплении пачки п импульсов
К„=Р-Вп, (1.80)
Яп
Глава 1. Общие положения радиоэлектронной борьбы
для случая некогерентного приел а сигналов
К„=-Ев-Л, (1.81)
где q\ =3/N0; Э - энергия сигнала; ;V0 - спектральная плотность мощности по-
мехи; В - база сигнала [31]. Количество накапливаемых импульсов л =to6 F_, (г
- время облучения БРЛС цели; Аи - частота следования импульсов).
Если ширина ДНА по азимуту Да , а скорость ее вращения (сканирования)
Qc, то время облучения = Ла/Q,,, и
В РЛС с системами АС луч ДНА не сканирует в режиме сопровождения
(когда она «удерживает» захваченную дель). Количество накапливаемых при
обработке импульсов определяется техническими возможностями аппаратуры
накопления.
К энергетическим показателям эффективности средств РЭБ можно отнести:
1. Энергетический потенциал р = PnGn
2. Удельный энергетический потенциал САП
Рп=^- (1.83)
3. Средний удельный энергетически м потенциал
Рур. Руд ' ^кдч ' 'пл ' 'бр ’
(1-84)
где /ГКАЧ - коэффициент качества помехи; - вероятность обслуживания
(постановки помех); Р ? - вероятность безотказной работы.
4. Энерготехнологический показатель САП
Ръ Руд
"'САП^САП
(1.85)
где Д/сАп - перекрываемый диапазон частот постановки помех; т хп - масса САП;
Е. хп - энергия, потребляемая от бортовой сети.
5. Энергетический коэффициент качества
^КЭ = ^"гБш/^Ш • (1 .86)
Энергетический коэффициент качества - это отношение мощности
гауссового белого шума в пределах полосы пропускания линейной части ПРМ, при
которой обеспечиваются заданные Роьн и Р1|Т, к средней мощности реального
шума, обеспечивающей те же значения РОБН и Р^ [15, 19].
Глава L О&щир нолдженшц)^ борьбы
59
1.4.4. Военно-экономьческие критерии
Военно-экономические критерии характеризуют затраты на создание и
эксплуатацию комплекса РЭП. Основными показателями военно-технической
эффективности техники РЭБ являются:
• тактико-технические характеристики комплекса РЭБ;
• решение принципиально новых военно-технических задач РЭБ;
• практическая значимость технологии в аспекте возможности применения в
различных системах вооружения РЭБ;
• степень унификации отдельных блоков и модулей;
• модернизационный потенциал и научно-технический уровень (новизна тех-
нологии, сравнение с мировым уровнем).
В качестве показателей военно-экономической эффективности КРЭП
выделяют: снижение необходимых ресурсных затрат; экспортный потенциал; уве-
личение экономического показателя. Военно-экономические критерии в виде абсо-
лютной или относительной стоимости КРЭП позволяют оценить экономические
показатели различных КРЭП при их эксплуатации и боевом применении. Эффек-
тивность подавления РЭС противника определяется мерой разрушения полезной
информации, поступающей на вход РЭС путем формирования энергетической сум-
мы полезного сигнала и помехи [12]. Реализация определенных энергетических со-
отношений помеха/сигнал на входе подавляемого РЭС требует решения сложных
технических вопросов, связанных с созданием высокоэффективных САП и их
управлением в комплексе РЭП [15, 20].
Сложность повышения боевой эффективности КРЭП определяется тем, что
в конкретных условиях достижение требуемого значения боевой эффективности
может быть осуществлено множеством вариантов, среди которых имеется
оптимальный вариант, соответствующий минимуму затрат на его реализацию.
Перед разработчиками КРЭП возникает актуальная проблема, связанная с выбором
системы РЭБ, которая при заданном значении эффективности имела бы
наименьшую стоимость (наименьшие затраты на разработку, эксплуатацию и
боевое применение), т.е. возникает необходимость оценки по критерию
«эффективность-стоимость».
Реализация КРЭП будет оптимальной при условии
Э = Ръ/С- max.
(1-87)
где PF> - показатель боевой эффективности комплекса; С — затраты на создание,
эксплуатацию и боевое применение комплекса [12].
Критерием «эффективность-стоимость» 11.87) удобно пользоваться при
оценке однотипных КРЭП
(1.88)
При большом числе исследуемых КРЭП их эффективность удобно
оценивать путем сравнения с эффективностью некоторого эталона
60
Глава L Общие полоэкения ^аЪлоэлекпр^оннай боръбы
отн
(1-89)
Для проведения оценки эффективности КРЭП на различных этапах (разра-
ботка, изготовление опытного или серийного образца, испытания, эксплуатация,
боевое применение) необходимо установить функциональные зависимости Ръ и С
от технических и оперативно-тактических характеристик исследуемого КРЭП.
Под техническими понимается совокупность пара-
метров величин «(/) = [« а2 ... at... ап], описывающих схемные, конструктивные,
энергетические, информационные и другие особенности средства. Технические ха-
рактеристики зависят от состояния элементной базы, уровня профессиональной
подготовки разработчиков и заказчиков. К техническим характеристикам относят
энергетический потенциал САП, силу излучения ЛТЦ, чувствительность разведы-
вательного приемника, рабочий диапазон частот САП. массу, надежность и др.
Оперативно-тактические характеристики Д|/) = [Д /32 ... Д ... /З.г]
определяют способы и условия боевого применения средств, комплексов и систем
РЭБ. Примерами таких характеристик являются: число САП в комплексе или си-
стеме РЭБ, пропускная способность комплекса, виды помеховых сигналов, пара-
метры боевых порядков самолетов и др. Оперативно-тактические и технические
характеристики взаимосвязаны: пропускная способность комплекса зависит от та-
ких технических характеристик, как быстродействие ЭВМ, чувствительность раз-
ведывательных приемников, энергетических возможностей передатчиков и других.
С учетом зависимости боевой эффективности и стоимости средства (ком-
плекса, системы) РЭБ от технических и оперативно-тактических характеристик,
можно записать показатель критерия «эффективность-стоимость» в виде
Э(а(г),/?(/))
Р„ (afr),/?(Q)
С(а(/),/?(г)) '
(1.90)
где a(j) = [at а2 ... а ... ап] - вектор технических параметров КРЭП;
Д(/)-[Д Pi ••• Pi ••• Рт] -вектор оперативно-тактических параметров КРЭП.
Определение зависимостей вида (1.91) дает возможность приступить к ре-
шению задач исследования эффективности средств, комплексов и систем РЭБ:
• синтез средства, комплекса или системы РЭБ;
• оптимизация отдельных характеристик средства РЭБ;
• оценка эффективности применения КРЭБ при решении конкретных БЗ;
• поиск и определение рациональных путей совершенствования КРЭП;
• определение новых способов боевого применения комплексов РЭП [13].
В работе [12] приведены характеристики КРЭП, определяющие
эффективность РЭП, и методика использования критерия «эффективность-
стоимость» на примере подавления самолетной РЛС обзора земной поверхности и
управления оружием с помощью САП. Критерий «эффективность-стоимость»,
учитывающий боевую и экономическую эффективность КРЭП. является
Глава 1. Общие положения радиоэлектронной борьбы 61
универсальной мерой оптимальности КРЭП. Критерий позволяет разработчикам
КРЭП и тем, кто их эксплуатирует, решить актуальную задачу получения боевой
эффективности не ниже заданной при минимальных затратах на создание,
эксплуатацию и боевое применение этих комплексов.
1.5. Показатели эффективности РЭБ
Эффективность РЭБ оценивается по показателям различных уровней (рису-
нок 1.15). Это могут быть показатели эффективности объектов (сил, оружия), в ин-
тересах которых задействованы дезорганизуемые (защищаемые) СУ.
Рис. 1.15. Показатели эффективности РЭБ
Часто показатели эффективности этого уровня называют боевыми показате-
лями. При их использовании эффективность РЭБ определяется по приращению
(уменьшению) числа уничтожаемых объектов заданным оружием за счет меропри-
ятий РЭБ, снижению затрат на поражение целей, уменьшению расхода боезапаса и
др. [21, 22]. На уровне показателей эффективности дезорганизуемых (защищаемых)
СУ эффективность РЭБ оценивается по приращениям времени цикла управления,
уменьшению количества добываемой и передаваемой информации, вероятности
своевременного управления, расходу материальных ресурсов на управление и др.
62
Глава 1. Общие положения радиоэлектронной борьбы
Говоря о показателях эффективности РЭБ на уровне функционирования от-
дельных РЭС противника, отметим, что они подразделяются на группы по видам
РЭС. Эффективность РЭБ на этом уровне оценивается через изменения показателей
эффективности РЭС противника. В качестве показателей эффективности систем
добывания информации как элементов СУ — объектов РЭБ выступают дальность и
вероятность обнаружения сигналов (целей), затраты времени на получение разве-
дывательных данных и другие. К показателям систем передачи информации, через
которые часто оценивают эффективность (ероприятп РЭБ. относят дальность свя-
зи, задержку во времени при передаче сообщений, вероятность своевременной и
безошибочной передачи данных и другие.
Среди собственных показателей систем обработки информации, чув-
ствительных к мероприятиям РЭБ, выделяют:
• ценность результатов решения расчетных и информационных задач;
• число решаемых задач за заданное время;
• технические, материальные и другие ресурсы для решения задач.
Помимо основных показателей эффективности этих систем и средств в
условиях РЭБ имеют место вспомогательные показатели, отражающие успешность
решения не основных задач, достижения второстепенных целей. К вспомогатель-
ным показателям могут относиться показатели:
• защищенности от различных преднамеренных воздействий:
• совместимости и скрытности;
• надежности и восстанавливаемости;
• распределенности в пространстве;
• мобильности, времени жизни и другие.
Показателями защищенности систем обработки информации выступают:
среднее время обнаружения и устранения помех; структурная и временная слож-
ность защиты; потребляемые системой зашиты ресурсы и др. При решении различ-
ных задач РЭБ одни и те же показатели эффективности могут выступать как основ-
ными, так и вспомогательными. Наиболее чувствительны к мероприятиям РЭБ по-
казатели информационного и программного обеспечения: ценность, содержатель-
ность, достоверность, полнота, избыточность, надежность, защищенность и другие
показатели. Влияние мероприятий РЭБ на операторов может быть оценено через
снижение (увеличение) времени выполнения возложенных на них операций, изме-
нение их состояния и другие показатели.
Собственные показатели эффективности средств РЭБ\
• дальности эффективной РЭР и эффективного действия помех;
• вероятности обнаружения и РЭП РЭС противника;
• время реакции средств РЭБ, продолжительность работы средств РЭБ;
• одновременное число подавляемых и защищаемых объектов;
• полоса частот, в которой одновременно могут наблюдаться и подавляться
объекты противника;
• виды разведываемых сигналов и виды создаваемых помех;
• затраты технических, материальных ресурсов и др.
К показателям эффективности СУ средствами РЭБ относят:
Глава 1, Общие положения радиоэлектронной борьбы
63
• вероятность своевременного и безошибочного управления средствами РЭБ
и длительность цикла управления;
• затраты людских, материальных и других ресурсов на управление сред-
ствами РЭБ;
• скрытность функционирования;
• оперативность взаимодействия с аналогичными системами;
• мобильность, распред ел енность в пространстве, надежность и другие.
Показатели боевой устойчивости систем РЭБ - это вероятность неуни-
чгожения системы РЭБ противником за заданное время, время ее восстановления
после поражения, время жизни и другие. Все показатели эффективности РЭБ в об-
щем случае носят вероятносгный характер. На них влияют многие случайные фак-
торы. Нередко применяется способ составления «обобщенного показателя эффек-
тивности», который представляет собой «взвешенную сумму» частных показателей
[34], в которую каждый из них входит с каким-то весовым коэффициентом а,,
отражающим его важность
(1.91)
Для тех показателей, которые желательно увеличить, весовые коэффициен-
ты берутся положительными, уменьшить — отрицательными.
Правильны/} выбор критерия эффективности определяет глубину и качество
исследований, проектирования и испытаний средств РЭБ. Без правильно выбранно-
го критерия эффективности не могут быть получены правильные для принятия ре-
шения рекомендации. Особое значение имеет выбор соответствующего критерия
при планировании боевого применения средств РЭБ. Операции, организованные
под углом неудачно выбранного критерия, могут привести к неоправданным затра-
там и потерям [15]. Неправильный выбор показателя эффективности очень опасен,
в этом случае выбранный тот или иной показатель эффективности средств РЭБ в
значительной степени может оказать негативное влияние на выполнение боевой
задачи.
ГЛАВА 2
РАДИОЭЛЕКТРОННАЯ РАЗВЕДКА
2.1. Задачи радиоэлектронной разведки. Критерии
эффективности воздушной разведки
Выявление РЭС управления войсками и оружием противника проводится
для определения назначения, состава и принадлежности СУ войсками, разведыва-
тельно-ударными комплексами (РУК) и другими видами ВТО, сил и средств раз-
ведки и РЭБ противника. Основные задачи разведки в интересах РЭБ решаются с
помощью средств РЭР. Современные технические средства разведки используют
для добывания информации практически все известные к настоящему времени фи-
зические поля. Арсенал средств разведки отличается большим разнообразием по
назначению, по оперативности, по местам базирования и платформам размещения,
по характеру и особенностям добываемой разведывательной информации [15].
РЭР является одним из существенных элементов, обеспечивающих эффек-
тивное выполнение боевых действий. В современных условиях к действиям разве-
дывательной авиации предъявляются следующие основные требования: целе-
устремленность, непрерывность, активность, своевременность, достоверность и
полнота разведывательных данных, высокая точность определения координат, вне-
запность и скрытность. Информация РЭР может использоваться по-разному: для
уточнения обстановки, чтобы затем могло быть принято решение предпринимать
ли какую-то совокупность мероприятий (наступательных, оборонительных) или
воздержаться от них; для уточнения конкретного плана операции, решение о кото-
рой уже принято [35].
В зависимости от характера поставленных задач, целей и глубины ведения
разведки, от масштаба командных инстанций, в интересах которых она организует-
ся и ведется, воздушная разведка подразделяется на стратегическую, оперативную
и тактическую. Среди источников информации РЭР можно выделить: 1) радиоло-
кационные системы; 2) системы АСУ; 3) системы (сети) связи и передачи данных.
РЭР представляет комплекс мероприятий, направленных на добывание и
уточнение данных о РЭС противника, необходимых для организации и ведения
РЭБ. В зависимости от характера решаемых задач РЭР подразделяется на РЭР в
интересах принятия решения командованием, штабами и РЭР в интересах обеспе-
чения действий по РЭПр и РЭЗ. РЭР в интересах РЭБ включает в свой состав [15,
22]: радиоразведку (РР); радиотехническую разведку (РТР); радиолокационную
разведку (РЛР); оптико-электронную разведку (ОЭР); инфракрасную разведку
(ИКР); лазерную разведку; компьютерную разведку (КР); радиотепловую разведку;
акустическую (АР) и гидроакустическую (ТАР) разведки; другие средства разведки
(тепловая, фото-, теле-, и др.).
Радиоразведка (РР) — пассивная разновидность РЭР добывает сведения о
противнике путем поиска, обнаружения, пеленгования излучений его радиосредств
и перехвата сообщений, циркулирующих в радиоканалах и сетях.
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
65
Радиотехническая разведка (РТР) в пассивном режиме добывает сведения
о пространственно-временных параметрах сигналов РЭС противника и на основа-
нии анализа этих сигналов определяет тип и назначение РЭС. Средства РТР ис-
пользуются для определения назначения, типа и местоположения РЭС по данным
измерений параметров принятых сигналов; вскрытия дислокации и назначения во-
енных и военно-промышленных объектов; определения состава группировок и дея-
тельности вооруженных сил; вскрытия систем радиотехнического обеспечения
противовоздушной, противоракетной и противокосмической обороны; определения
состояния и перспектив развития радиоэлектронного вооружения.
Радиолокационная разведка (PJ1P) обеспечивает извлечение информации
из ЭМ полей, рассеянных объектами разведки. РЛР делится на видовую и парамет-
рическую. Видовая РЛР добывает информацию, содержащуюся в радиолокацион-
ных изображениях различных объектов и окружающей их местности, а параметри-
ческая РЛР связана с получением информации о пространственных, скоростных и
отражательных характеристиках подвижных объектов (космических, воздушных,
наземных и морских).
оптико-электронная разведка (ОЭР) добывает информацию с помощью
средств, включающих входную оптическую систему с фотоприемйикоЛ и элек-
тронные схемы обработки электрического сигнала, которые обеспечивают прием
ЭМВ видимого и ПК диапазонов, излеченных или отраженных объектами и мест-
ностью. ОЭР выявляет военные и военно-промышленные объекты; определяет их
характеристики, в том числе и боеготовность; вскрывает характер и объем выпус-
каемой военно-промышленными объектами продукции; производит съемку терри-
торий при картографировании местности. Средства ОЭР характеризуются следую-
щими параметрами [36]:
• мгновенным утлом поля зрения приемного канала;
• временем наблюдения элемента сектора поиска или числом посылок зонди-
рующих импульсов в элемент сектора поиска;
• законом сканирования (просмотра) сектора поиска;
• алгоритмом принятия решения об окончании поиска;
• условной вероятностью ложных тревог за время наблюдения в элементе
сектора поиска;
• условной вероятностью правильного обнаружения за время наблюдения.
Оптико-локационная разведка основана на обнаружении, опознавании и
определении местоположения объектов по отраженным от них ЭМ излучениям оп-
тического диапазона с использованием принципов и устройств радиолокации и
теплопеленгации. Оптический локатор облучает объекты ЭМВ, принимает отра-
женные излучения и преобразует их в электрические сигналы, а затем в видимое
изображение.
Инфракрасная разведка (ИКР) получает информацию, принимая и анали-
зируя сигналы электромагнитных полей ИК диапазона, излученных или отражен-
ных объектами и предметами окружающей местности. Средства ИКР - это прибо-
ры ночного видения (ПНВ), тепловизоры, теплопеленгаторы, радиометры. НЫВ
могут быть активными, пассивными и полу активными, работающими с подсветом
местности специальъгым излучателем.
66
Г.лава 2. Радиоэлек1пронная разведка
азерная разведка и разведка лазерных излучений решает те же задачи, что
и фоторазведка, но по сравнению с ней обеспечивает возможность скрытного веде-
ния разведки в ночных условиях; обеспечивает оперативную обработку и передачу
разведывательной информации на пункт сбора и обработки данных.
Радиотепловая разведка обнаруживает и определяет местоположение
наземных, морских, воздушных и космических объектов по их тепловому излуче-
нию в радиодиапазоне. Характеристики радиотеплового гзлученья, такие как ин-
тенсивность и спектральный состав, зависят от физических свойств вещества и
температуры объекта. Разведка ведется с помощью радиотепчолоканионных стан-
ций (РТЛС), устанавливаемых на воздушных и космических платформах. Радио-
тепловая разведка возможна только при наличии контрастности теплового излуче-
ния объектов и фона (земной поверхности, неба и т.д.). Контрастность объекта и
окружающего фона оказывает существенное влияние на дальность действия РТЛС.
Телевизионная разведка (ТР) позволяет получать видимые изображения
объектов, в том числе ночью при низком уровне освещенности. ТР основана на
преобразованиях видимого изображения объекта - пространственного распределе-
ния освещенности на наблюдаемом объекте во временную последовательность
электрических сигналов (видеосигналов! - с помощью построчно сканирующей
оптической системы и фоточувствительного преообразователя.
Компьютерная разведка (КР) - это деятельность, направленная на получе-
ние информации из электронных баз данных ЭВМ, включенных в компьютерные
сети, а также информации об особенностях их построения и функционирования. КР
добывает сведения о предмете, конечных результатах, формах и способах деятель-
ности субъектов, являющихся пользователями информационно-вычислительной
сети, и используемом аппаратурном и программном обеспечении, протоколах
управления и информационного взаимодействия, а также используемых средствах
и методах защиты информации.
Акустическая разведка (АР) получает информацию, переносимую упруги-
ми колебаниям л воздушной среды и вибрационным i колебаниями строительных
конструкции. При этом принимаются и анализируются акустические сигналы ин-
фразвукового, звукового и ультразвукового диапазонов. Гидроакустическая раз-
ведка (ГАР) получает информацию, принимая и анализируя упругие колебания
водной среды в инфразвуковом, звуковом и улыразвуковом диапазонах. ГАР
предусматривает разведку гидроакустических шумовых полей, создаваемых рабо-
тающими гребными винтами, различными двигателями и механизмами надводных
кораблей и подводных лодок, гидролокационную видовую разведку, обеспечиваю-
щую добывание информации о рельефе дна. Также ГАР обеспечивает гидролока-
ционную параметрическую разведку информации, которая содержится в простран-
ственных, скоростных и других характеристиках объектов, разведку7 гидроакусти-
ческих сигналов, создаваемых различными работающими средствами гидроакусти-
ческого вооружения надводных кораблей и подводных лодок.
В интересах решения задач воздушной разведки объекты разведки условно
подразделяются по следующим основным признакам: назначению, конструктив-
ным особенностям, степени важности, размерам занимаемой площади, степени по-
движности, расположению относительно земли, степени маскировки. К числу7 объ-
Глава 2, Радиоэлектронная разведка
61
ектов самолетной РЭР относят: наземные РЛС и РЛС истребителей-перехватчиков
ПВО; ЗРК со своими каналами радиолокации и радиоуправления; ракеты с ГСН,
использующие различные системы наведения; РЭС передачи данных и т.д.
Обнаружение и опознавание объектов противника в процессе выполнения
воздушной разведки и обработки ее результатов осуществляется по совокупности
опознавательных признаков или по одному из них. Задачи РЭР самолетов-
разведчиков, самолетов РЭБ и ударных самолетов детализируются различным об-
разом: в первом случае проводится предварительная, во втором и третьем - непо-
средственная разведка, определяющая текущее использование средств создания
помех и СНИО. На ударных самолетах используется при этом более простая аппа-
ратура РЭР и меньший арсенал средств РЭП, чем на специализированных самоле-
тах РЭБ. Простейшая аппаратура РЭР ЛА - это аппаратура предупреждения об об-
лучении комплексами наведения средств поражения противника.
Аппаратура воздушной РТР (ВРГР) работает, главным образом, с сигналами
РЛС. Специфика разведки - большое число достаточно мощных сигналов с весьма
разнообразными характеристиками, бортовые антенны из-за габаритных и аэроди-
намических ограничении имеют слабую направленность. Основными достоин-
ствами средств ВРГР являются: 11 высокая дальность, обеспечивающая принци-
пиальную возможность превентивного обнаружения объекта, имеющего активную
РЛС; 2) возможность распознавания типа ПРИ, а затем и типа объекта; 3) скрыт-
ность (отсутствие активного излучения) [37]. Необходимо учитывать и недостат-
ки В РТР, состоящие в невозможности обнаружения объекта при отсутствии на нем
' вблизи него) работающего на излучение ПРИ; низкой точности измерения дально-
сти до ИРИ из одной точки; необходимости использования угловых измерений для
определения координат ИРИ. Важные особенности В РТР:
• большое число мощных сигналов с различными характеристиками;
• площади ВРГР достигают миллиона квадратных километров;
• бортовые приемные антенны из-за массогабаритных и аэродинамических
ограничений имеют слабую направленность;
• кратковременность, зачастую, однократность разведки;
• трудность определения дальности до РЛС, когда приходится базироваться
на угловых измерениях;
• необходимость измерения большого числа параметров сигналов.
Основные функции и этапы ВРТР в интересах РЭБ: 1) обнаружение объ-
ектов РЭБ по их первичным и вторичным полям; 2) селекция; 3) местоопределение;
4) обработка и анализ добытой информации, распознавание типа РЛС (определение
характеристик), распознавание сложного объекта; 5) выдача рекомендаций по про-
ведению мероприятий РЭБ.
С использованием информации ВРТР решаются задачи:
1. Планирование нанесения удара авиации по военным объектам (аэродро-
мам, позициям ЗРК, ЗАК, РЛС).
2. Планирование РЭП и управление в процессе РЭБ средствами индивиду-
альной и групповой РЭБ ЛА (выяснение загрузки диапазонов волн, обшей интен-
сивности работы РЛС, режимы работы и координаты средств ПВО).
3. Планирование рациональных маршрутов преодоления ПВО.
68
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
4. Контроль процесса перевооружения (детальная разведка ранее неизвест-
ных РЛС и новых режимов известных РЛС) разведываемого РЛ поля.
5. Контроль эффективности воздействия на РЭС помехами.
Перечисленные решаемые задачи формулируют задачи В РТР:
• разведка РЛС (тип, место, режим, детальная разведка);
• разведка РЛ поля (тип и песто множества РЛС, разведка плотности, количе-
ства РЛС разных типов по маршруту, разведка загрузки разведываемого диапазона
волн);
• разведка сложных объектов, обслуживаемых несколькими РЛС. в комплек-
се с другими средствами или самостоятельно;
• разведка в интересах обороны ЛА (индивидуальной, групповой).
Все названные задачи сводятся к задаче разведки отдельных РЛС и их сово-
купности, образующей РЛ поле [37].
Обнаружением сигнала называется последовательность РТ операций, вы-
полняемых над входным напряжением, в результате которой формируется решение
о наличии (отсутствии) сигнала. Оконечным каскадом обнаружителя должно яв-
ляться пороговое устройство, формирующее на своем выходе значения 1 или 0.
Обычно под входным напряжением i < ) понимается либо аддитивная смесь полез-
ного сигнала Sir » и помех (шума) /?(/)
и(0 = ЭД + и('), (2.1)
либо только помеха (шум) = n(f).
Обнаружение — процесс установления факта наличия сигнала S(i) на вы-
ходе приемника в одном из элементов его разрешения по одной из координат
(дальности, скорости, углу', частоте), когда на его входе присутствует аддитивная
смесь сигнала и помехи (шума ! или только помеха (шум) и(/). Под обнаружением
сигнала в радиоэлектронике понимают процесс анализа принятого колебания ?/(/),
завершающийся установлением факта наличия или отсутствия в нем некоторой по-
лезной составляющей, которую и называют сигналом <$(/) [36]. Возможность при-
нятия того или иного решения определяется физическим различием между' смесью
сигнала с помехой (шумом) и только помехой (шумом). Чем больше эти различия
(в амплитуде, длительности, частоте), тем легче обнаружить сигнал.
Шумовая составляющая н(Т) присутствует в напряжении «(/) всегда, по-
скольку своим происхождением она обязана таким неустранимым факторам как
тепловое движение электронов, наличие галактических радиоизлучений, флуктуа-
ции электронных потоков и т.д. [28, 38]. Вследствие этого шумовое напряжение
«(/) является случайным и его поведение описывается плотностью распределения
вероятностей РКш(м). Плотность Иш(н), существующая на входе приемного
устройства, должна быть пересчитана в соответствующую плотность Н7ш(и) для
выхода приемного устройства, которая для шума, прошедшего через согласован-
ный с сигналом фильтр и АД, задается выражением
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
69
(2.2)
где <Тщ - мощность шума на выходе порогового устройства (дисперсия случайного
процесса i/(Z)). Из-за наличия шумовой составляющей в выражении (2.1) случай-
ным является и соответствующее напряжение u(t).
Плотность распределения вероятностей FFCJ <w) напряжения, прошедшего
согласованный с сигналом фильтр и АД, на выходе приемного устройства записы-
вается как
^с+ш (") =
где Е - энергия сигнала; 70(...) - модифицированная функция Бесселя нулевого
порядка 128].
Поскольку во входном напряжении щ7) присутствует случайный компо-
нент «(г), то выходные сигналы (0 и 1) порогового устройства будут иметь вероят-
ностную природу, причем вероятности возникновения этих (0 и 1) сигналов будут
зависеть от того, какой именно плотности Иш(7/) или Wc+U (?/) будет подчиняться
случайный процесс «(/) на входе порогового устройства в данный момент. Плот-
ности и распределения вероятностей выходного напряжения при-
емного устройства показаны на рисунке 2.1.
ЮЧ4
Рис. 2.1. Плотности й (г/) и Р’ . г (м) распределения вероятностей
выходного напряжения приемного устройства
Возможны четыре различные ситуации:
1. Смесь сигнала с шумом превышает порог Uo. Вероятность этого события
называется вероятностью права. н>ного обнаружения
еЛ
2. Смесь сигнала с шумом не превышает порог . Вероятность этого со-
бытия называется вероятностью пропуска
70
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
Р =\-Р (2 5)
3. Шумовое напряжение превышает порог UQ. Вероятность этого события
называется вероятностью ложной тревоги
со
Д, = J («М« • (2-6)
Ь’о
4. Шумовое напряжение не превышает порог Ц,. Вероятность этого собы-
тия - вероятность правильного необнаружения
Рнов=1-^Т- (2-7)
Вероятности РОБН и РН0Б являются вероятностями правильных решений,
вероятности Рпр и Рт - вероятностями ошибочных решений. Качество обнаруже-
ния тем выше, чем больше Розц (обычно 0,8...0,99) и чем меньше Рлг ( Ю’5...1О’8)
[28]. Сочетание этих величин с отношением мощности сигнала к мощности шума
дается характеристиками обнаружения (зависимостью Р0БН от отношения сиг-
нал/шум при параметре Рпг), представленными на рисунке 2.2а. При обнаружении
сигнала в условиях априорной неопределенности о его структуре и параметрах це-
лесообразно использовать схему энергетического обнаружителя (рисунок 2.26),
состоящую из полосового фильтра (ПФ) с полосой А/ = Д/пр, квадратичного детек-
тора (КД), интегратора со сбросом (И) с постоянной интегрирования ТИ и порого-
вого устройства (ПУ) [36, 39].
Рис. 2.2. Характеристики обнаружения (а) и С1руктурная схема
энергет ического обнаружителя (б)
Известной считается полоса частот Af, которую приблизительно занимает
сигнал. Шум предполагается гауссовым и аддитивным с нулевым средним значени-
ем. Выходной сигнал интегратора равен энергии той части сигнала на входе КД,
которая заключена в интервале длительности [0,Ти]. Предварительная фильтрация
используется для ограничения шума по полосе (шум на входе КД имеет ограничен-
ную по полосе постоянную спектральную плотность).
Глава 2. РаЬиоэлекпууонлая разведка
71
Согласно критерию Неймана-Пирсона задается вероятность ложной тревоги
Р}Т (вероятность превышения шумом порогового уровня Uo. На практике порог
устанавливают по дисперсии шума на выходе приемника h =ич/сш . Вероятности
правильного обнаружения и ложной тревоги для сигнала со случайными амплиту-
дой и начальной фазой будут определены как
Для вероятное: / правильного обнаружения получим
= (Ат . (2-9)
где а - отношение сигнал/шум [36, 39]. Выражение (2.9) устанавливает функцио-
нальную связь между качественными показателями обнаружения по критерию
Неймана-Пирсона для сигнала со случайными амплитудой и начальной фазой.
Характеристики обнаружения используются для сравнительной оценки эф-
фективности различных обнаружителей. Процесс обнаружения опережает процес-
сы измерения параметров, которые начинают выполняться сразу после формирова-
ния решения «сигнал есть» (1 на выходе порогового устройства). При достаточном
динамическом диапазоне приемника условие обнаружения цели в маскирующих
стационарных активных помехах типа белого шума имеет вид
Епг.><7(Л'0+Л'пвх), (2.10)
где £пр - энергия отраженного от цели сигнала, принимаемого на ходе приемника
РЛС; q - коэффициент различимости при заданных показателях эффективности
обнаркжения или измерения; N() = кТКш — спектральная плотность внутреннего
шума приемника; А =1,38-!0 23 Вт• с/град - постоянная Больцмана; Т - абсолют-
ная температура; Хш - коэффициент шума приемника РЛС; А’п вх - спектральная
плотность маскирующей помехи на входе приемника.
Если на вход приемника воздействуют колебания от нескольких источников
активных помех (i = 1, 2, ..., /и), то
N
П ВХ
(2.11)
где Pn., - мощность шума и ширина его энергетического спектра; <7П/. - коэф-
фициент усиления антенны в направлении на РЛС для z-го источника помех; Д. -
эффективная площадь приемной антенны в направлении на /-й источник помех; г
- расстояние от РЛС до /-го источника помех; - коэффициент, учитывающий
различие поляризаций помехи, приходящей от z-го источника помех, и поляриза-
ции. оптимальной для приемной антенны (от 1 до 0); at - коэффициент, учитыва-
ющий возможное ухудшение качества помехи от /-го источника за счет использо-
вания модуляции шумом [26].
72
Глава 2. Радиоэлеюпроннар разведка
Дальность обнаружения при наличии помехи D выражается через даль-
ность [36], соответствующую тем же вероятности : Р и Р при отсутствии по-
мехи 7)0 следующим образом
(2.12)
где ЛГП, Nq - спектральные плотности помехи и собственных шумов.
Примерны;! перечень за ач и требований к измерениям пространсгвенно-
временных параметров сигналов (к обработке сигналов) [7] приведен в таблице 2.1.
Таблица 2.1 - Перечень задач и требований к обработке сигналов
Формулировки задач Технические характеристики и частные показатели ффекгивности
Первичная обработка си налов: обнару- жение и измерение первичных параметров сигналов, поимпульсное (поэлементное) распознавание (идентификация) сигналов. Чувствительность приемников. Пропускная способность приемников по потоку входных сигналов. Точность измерения первичных параметров. Вероятностные характеристики обнаружения и распознавания сигналов.
Вторичная обработка информации: раз- деление (селекция i смешанного потока результатов измерения первичных пара- метров сигналов; сопровождение объектов в пространстве первичных наблюдений в соответствии с гипотезами относительно структуры и параметров ПРИ: оценка па- раметров СОСТОЯН1 it 11РИ по совокупности первичных наблюдений; распознавание типов ПРИ по вторичным параметрам. Вероятностно-временные характерце гики разделения входного потока и выделения последовательностей сигналов различных источников. Вероятностно-временные ха- рактеристики сопровождения. Точность и достоверность оценки вторичных парамет- ров. Вероятностные характеристики распо- знавания. Пропускная способность аппара- туры вторичной обработки по потоку ра- диоизлучений.
Третичная обработка информации: се- лекция смешанного потока наблюдений вторичных параметров; сопровождение объектов в пространстве вторичных наблюдений; оценка гипотез и комплекси- рование информации, получаемой при вы- явлении основных состояний; распознава- ние объектов по третичным наблюдаемым параметрам. Точность и достоверность оценки третичных параметров. Вероятностно-временные ха- рактеристики выделения основных состоя- ний. Вероятностные характеристики вскры- тия объектов.
Примерный порядок временных интервалов, в переделах которых проявля-
ются изменения состояний объекта наблюдений, определяется для выделенных
этапов обработки сигналов в радиолокации следующими значениями: 10...103 с;
0,1. ..10 с; 0,0001. ..0,1 с [39].
Существует много методов фильтрации наблюдений ПРИ. полученных пас-
сивными способами. Укрупненно их можно разделить на три группы: 1) по макси-
Глава. 2. Радиоэлектртшая разведка
73
муму апостериорной вероятности обнаружения ИРИ, оценки его параметров и
определения координат; 2) по минимуму СКО определения местоположения ИРИ;
3) по минимуму применения расходуемых ресурсов на траектории полета ЛА при
выводе его в заданную область пуска ВТО. Все эти методы используют различные
модификации калмановской фильтрации или линеаризованную марковскую филь-
трацию (разложение в ряд уравнений Стратоновича и ограничение линейными чле-
нами при малых помеховых возмущениях) с корректировкой расходимости оценок.
Реальные возможности техники Р ГР в значительной степени определяются
достижимыми характеристиками элементной базы радиоэлектроники. Главное
направление разработок связывается с реализацией принципов построения беспо-
исковой или быстродействующей поисковой приемоанализирующей аппаратуры.
Можно выделить технику аналоговой (акустоэлектронная (АЭ), акустооптоэлек-
тронная (АОЭ), магнитоэлектронная (МЭ), РЭ) и технику цифровой обработки.
Аналоговые элементы используются в основном на этапе первичной обработки
сигналов, цифровые устройства - на этапах первичной, вторичной и третичной об-
работки сигналов и информации [7]. В таблице 2.2 приведены сравнительные ха-
рактеристики используемых в средствах РТР устройств обработки узкополосных
сигналов с применением современной и перспективной элементных баз [172].
Таблица 2.2 — Сравнительные характеристики устройств обработки сигналов
с применением перспективной элементной базы
< обобщенные характеристики устройств АОЭ- те\н 1ка АЭ- техника МЭ- техника Цифровая техника
Верхняя граница диапазона рабочих частот (без гетеродинирования), МГц 5000 2000 40000 100...300
Динамический диапазон, дБ 35...45 40...50 50...60 80...100
Ширина полосы беспо исков ого по частоте приема, МГц 500...2000 100...500 200... 1000 100
Ширина полосы пропускания элемен- тарного канала (разрешение по часто- те), МГц 0,05 и более 1 и более 5 и более неограни- чена
Длительность обрабатываемых сигна- лов при запоминании и корреляции, мкс Ю3...1О4 1О3...1О4 до 20 неограни- чена
Плотность размещения частотных v... каналов при интегральном исполне- нии, ед/см’ деся гки единицы единицы сотни
Как следует из анализа обобщенн ix характеристик, к основным недостат-
кам аналоговых устройств можно отнести ограниченность динамического диапазо-
на и способность флт1кционирования в фиксированном частотном диапазоне. По-
следний недостаток присущ и цифровым устройствам, которые включаются на ПЧ
после предварительного гетеродинирования. Выбор способа реализации отдельных
блоков и устройств тесно связан со спецификой целевого использования и типа
Jb_______________________2. Радиуэл^кт^онная разведка
средства ВРТР. При ВРТР сигналов РЛС достаточно широкие возможности откры-
ваются на основе акустооптоэлектронной обработки сигналов [172].
Анализ процессов получения и обработки данных ВР ГР позволили сформу-
лировать ряд частных и комплексных критериев оценки эффективности разведки
[37] для отдельных РЛС (дифференциальные) и для всего РЛ поля в целом (инте-
гральные). Эти критерии приведены в таблице 2.3. Критерии эффективности, пред-
ставленные в таблице 2.3, носят вероятностный характер.
Таблица 2.3 — Критерии оценки эффективности ВРТР
Этапы разведки Критерии оценки эффективности
дифференциальные (для отдельных РЛС) интегральные (для РЛП)
Обнаружение Вероятность обнаружения. Даль- ность обнаружения при фиксиро- ванной вероятности. Математическое ожидание числа обнаруженных РЛС в заданной зоне.
Селекция Вероя гность селекции по пара- метрам или координатам. Средняя вероятность ошибки селекции.
Местоопределение Погрешность определения коор- динат. Вероятность определения координат с погрешностью не бо- лее заданной. Распределение числа РЛС. координаты которых опреде- лены с погрешностью не бо- лее заданной.
Распознавание типа РЛС Вероятность распознавания типа РЛС Средняя вероятность распо- знавания типа РЛС
Распознавание типа сложного объекта Вероятность распознавания слож- ного объекта, включающего РЛС. Средняя вероятность распо- знавания тала сложного объ- екта поля.
Возможно использование информационных оценок, но выигрыш от введе-
ния больших объемов данных далеко не очевиден. Вероятностные критерии удоб-
ны для оценки комплексов, составленных из разнородных средств. Критерии 4. 5
являются наиболее полными тактическими характеристиками аппаратуры ВРТР.
2.2. Разведывательные и демаскирующие признаки
объектов
В процессе РЭР осуществляется обнаружение и распознавание объектов,
т.е. отнесение их к тому или иному классу, подклассу, типу. Под классом
(подклассом, типом) понимается совокупность (множество) объектов, имеющих
общий признак (совокупность признаков), позволяющий отличить их от объектов
другого класса (подкласса, типа).
Любое РЭС характеризуется некоторым множеством независимых призна-
ков (параметров). Совокупность этих параметров - вектор
Индекс j указывает на принадлежность вектора X /-му
РЭС. Иначе вектор Х7 называется собственным вектором РЭС /-го класса. Первая
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
75
координата X' может характеризовать, например, несущую частоту сигнала РЭС,
Xj - длительность импульсов. Вероятность опознавания типа РЭС зависит от чис-
ла измеряемых признаков и точности их измерения. В предельном случае, когда
ошибки измерения несущей частоты /0, длительности импульсов ти, периода сле-
дования Т стремятся к нулю, вероятность опознавания РЛС по параметрам /0, ти,
Т близка к Р = 0,96 [13].
Степень деления на класс, подкласс, тип зависит, как правило, от степени
близости признаков. Обычно под признаками объектов понимают все то, по чему
можно узнать, определить, т.е. распознать или описать эти объекты. Признаки
разведываемых объектов часто называют разведывательными признаками.
Необходимым условием использования признака в качесгве разведывательного
является возможность его обнаружения с помощью TCP. Разведывательные
признаки объектов в условиях применения средств маскировки называются
демаскирующими признаками. Демаскирующие признаки, по которым объекты
обнаруживаются, называются первичными, а признаки, по которым объекты
распознаются, - вторичными. Если вторичные демаскирующие признаки являются
постоянными, то первичные демаскирующие признаки непостоянны.
Объекты разведки по характеру и количеству демаскирующих признаков
делятся на простые и сложные. К простым объектам (ПО) относятся отдельные
образцы военной техники и вооружений, а также отдельные военные объекты.
Сложный объект (СО) - совокупность нескольких одинаковых или различных ПО,
расположенных на ограниченной территории и функционально связанных между
собой. Демаскирующие признаки, непосредственно принадлежащие объекту,
называются прямыми демаскирующими признаками. Демаскирующие признаки,
косвенным образом указывающие на наличие объекта в данном месте, называются
косвенными демаскирующими признаками. ДехМаскирующие признаки СО часто
называют оперативно-тактическими признаками.
Детерминированные признаки - признаки, принимающие конкретные
числовые значения (например, размеры объектов), которые могут рассматриваться
в качестве координат точки в признаковом пространстве, соответствующей
данному объекту. Вероятностные признаки - признаки, случайные значения
которых распределены по всем классам объектов, при этом решение о
принадтежности распознаваемого объекта к тому или другому классу может
приниматься только на основании конкретных значений признаков данного
объекта, определенных в результате разведки.
Логические признаки объектов можно рассматривать как элементарные
высказывания, принимающие два значения истинности («да», «нет» или «истина»,
«ложь») с полной определенностью [37]. К логическим относятся признаки, не
имеющие количественного выражения. К логическим можно отнести такие
признаки, у которых важна не величина признака объекта, а лишь факт попадания
или непопадания ее в заданный интервал. Каждый объект характеризуется во
времени свойствами используемых РЭС и множеством физических портретов,
отражающих специфические особенности формы, содержания и решаемые задачи
объекта через его собственные физические поля: оптические (видимые и ИК) и РЛ.
76
Глава. 2. Радиоэлектронная. разведка
Признаками источников разведывательных сведений являются те характеристики и
параметры РЭС, которые позволяют распознавать их среди множества других и
определять их состояние.
Для радиотехнических источников эти признаки присутствуют в органи-
зации систем РТ обеспечения; технических характеристиках; их расположении на
местности, воздушном и космическом пространстве. Признаки состояний источни-
ков проявляются в изменениях перечисленных характеристик РЭС систем связи и
РТ обеспечения. Все признаки принадлежности и состава источников подразделя-
ются на групповые и индивидуальные.
Групповые признаки характеризуют принадлежность источников к опреде-
ленному классу РЭС и служат для определения их назначения, типа и места уста-
новки (принадлежности к объектам определенного класса). Они позволяют устано-
вить принадлежность РЭС к определенной стране, вид}' ВС, роду войск, соедине-
нию, части, подразделению, пункту управления [22]. Индивидуальные признаки
служат для поэкземплярного распознавания однотипных источников с целью опре-
деления их принадлежности к конкретным объектам данного класса.
Демаскирующими признаками средств ря щосвязи являются: диапазон ис-
пользуемых частот; технические параметры и время работы радиостанций; подго-
товка, дисциплина и индивидуальные особенности радистов; особенности элемен-
тов радиообмена (позывные, коды, служебные знаки, адреса, тексты радиограмм);
правила построения радиограмм и радиообмена; порядок назначения (количество
частот назначаемой радиосети, назначение специальных частот, частот вызова и
передачи радиограмм) и смены частот [15].
К основным демаскирующим признакам РЛС относятся: несущая частота
(длина волны) и частота повторения импульсов; длительность и форма огибающей
серии импульсов; способ и скорость обзора пространства; форма импульса и дру-
гие. Несущая частота (длина волны) позволяет судить о назначении, типе и дально-
сти действия РЛС. По частоте повторения импульсов можно выявлять информацию
о назначении, типе, дальности до цели, а в некоторых случаях и о характере дей-
ствий объекта, на котором РЛС установлена. Длительность импульса определяет
разрешающую способность РЛС по дальности (для простых импульсов, без БИМ).
Форма огибающей серии импульсов характеризует класс РЛС. Способ и скорость
обзора пространства позволяют судить о назначении, типе и режиме работы РЛС.
Форма импульса может быть использована в качестве индивидуального признака,
позволяющего различать однотипные РЛС. Демаскирующие признаки активных
оптических систем во многом совпадают с выделенными признаками для радиосвя-
зи и радиолокации [15,22].
2.3. Типовые характеристики РЛС как объекта воздушной
радиотехнической разведки
Проанализируем характеристики РЛС как объекта ВРТР с позиций возмож-
ности ее обнаружения, определения координат и распознавания типа РЛС.
Характеристики РЛС, влияющие на вероятность ее обнаружения. Воз-
можности обнаружения сигналов РЛС средствами ВРТР определяются уровнем
Глава 2. Радиоэлек^^ разведка
77
входной мощности Рвх, которая находится по известному уравнению радиосвязи
[1]. Специфика ВРТР, заключается в необходимости обнаружения сигналов не
только по главному, но и, главным образом, по боковым и задним лепесткам ДНА
[37]. Поэтому уравнение радиосвязи для входного сигнала удобно записать в виде
Рвх = Z*GJG, (0) / G,„ ] [G2 (0) / GMK ID2, (2.13)
где Z = (A / - энергетический парамегр РЛС; Я - длина волны; Р - из-
лучаемая мощность; GiC и С20 - КУ антенн РЛС и станции ВРТР в главных
направлениях; £ - коэффициент потерь (на распространение, несогласованность
трактов и др.); Gi(6y/Gw и G2(0)/G2Q - нормированные коэффициенты усиления
антенн в направлении «РЛС - ВРТР»; в - угол между заказанным направлением и
главными направлениями антенн РЛС и ВРТР; D - дальность до РЛС.
Антенны станции ВРТР в силу особенностей размещения обычно имеют
слабую направленность и неравномерность коэффициента усиления в пределах ра-
бочего сектора, поэтому, когда зависимость коэффициента усиления антенны от
угла рассогласования для конкретного ЛА неизвестна, принимается G2(#)/G20 =1.
Применительно к антеннам РЛС такое приближение недопустимо, так как отличия
в уровнях главного и БЛ измеряются десятками децибел. Для дальнейших расчетов
необходимо знать нормированную ДНА G](#)/Gl0, удовлетворяющую требовани-
ями: адекватности типовым ДНА РЛС; возможности учета характеристик, приводи-
мых в паспортных данных РЛС и справочниках; сравнительной простоте.
Часто используется зависимость КУ типовой параболической антенны от
угла рассогласования в и диаметра антенны £>А [15]
G\(6} ~ (1 + cos#)2 sin2 [(7tDa /A)sm6>]
<7io 4 [(л-£)а /Я) sin#]2
(2. J 4)
В справочных данных по РЛС диаметр антенны обычно не приводится, а
дается ширина ДНА в горизонтальной (#(1) и вертикальной плоскостях (#L,B). В
функции от нормированного угла рассогласования (# / в0) выражение (2.14) приоб-
ретает вид
£,(#) ~ Г sin 2,78(#/#0)
Gl0 2,78(#/#0)
(2-15)
В реальных ДНА из-за неоднородности апертуры, отражений от местных
предметов и других непредсказуемых факторов провалы между лепестками ча-
стично заполняются, положения минимумов и максимумов смещаются, а их отно-
сительный уровень имеет, как правило, меньшее значение [7, 37], чем вычисленное
согласно (2.15). При расчетах вероятности обнаружения сигналов РЛС часто необ-
ходимо знание суммарного за период вращения антенны времени, когда уровень
принимаемого сигнала превышает пороговый (время облучения). Из (2.15) может
быть получена такая зависимость в области БЛ, для которой суммарное время об-
78
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
лучения за период вращения антенны было бы равно суммарному времени облуче-
ния ДНА. Результаты решений уравнений и расчетов привозят к выражению
G(0)
<Л>
exp -2,78(01 $0)2 ”1 при 0 < 0 < 0Q,
I— —
О,О625/(0/0о)д при 0^<0<тг.
(2-16)
Можно использовать среднюю характеристик} ДНА в виде зависимости
уровня ослабления по отношению к главному лучу от вероятности Р достижения
этого уровня всеми лепестками ДНА. В аппроксимации (2.16) СКО флюктуаций
относительно среднего значения составляет 5...7 дБ, что в 1.5...2 раза меньше СКО
относительно среднего значения, рассчитанного для всего иапазона значений уг-
лов 0...2/Г. Выражение (2.16) позволяет также учесть так называемое «качество»
позиции РЛС. ее «засоренность» местными предметами. Этот учет осуществляется
с помощью показателя степени и во второй ветви формулы [7]. Для «хорошей»
позиции с минимальным числом местных предметов показатель степени
/7=2 ... 2,5, для «плохой», где отражения от местных предметов поднимают сред-
ний уровень бокового излучения, // = 1 ... 1,2. Для позиций неизвестного качества
можно принять /7 = 1.5. Зависимость (2.16) в логарифмическом масштабе имеет вид
'С(6>)\ |-12(^/6*0); при 0<6><£0,
k Со ? —12 —10//lg(0 / 0.,) при (90 <0 < л.
(2Д7)
Кроме характеристик ДНА РЛС на процесс обнаружения сигналов РЛС
станцией ВРТР влияют также: параметры модуляции, режимы их изменения (пере-
стройка несущей частоты от импульса к импульсу); плотность входного потока
сигналов от РЛС, не являющихся в данный момент объектами ВРТР; интерферен-
ция радиоволн от подстилающей поверхности и др. [15].
Характеристики РЛС, влияющие на эффективность определения их
координат.
1. Координаты РЛС, разведуемой станцией ВРТР, определяются путем об-
работки угловых измерений, существенное влияние на точность местоопределения
оказывает рабочий диапазон волн РЛС, что вызвано зависимостью точности изме-
рения направления на РЛС от размеров антенны станции ВРТР и ограниченностью
линейных размеров антенн на ЛА. Координаты РЛС. работающих в длинноволно-
вой части диапазона, определяются с меньшей точностью, чеу! РЛС. работающих в
коротковолновой части [37].
2. На точность местоопределения РЛС влияет степень подвижности объ-
екта, на котором она установлена. Задачи определения координат подвижных и
неподвижных объектов решаются по-разному на уровне различий в алгоритмах об-
работки результатов измерений углов на уровне осуществления самих измерений
[15]. При получении дополнительной информации, необходимой для компенсации
погрешностей, вызываемых движением объекта ВРТР, может оказаться необходи-
мым специальный маневр ЛА, на котором установлены средства ВРТР.
3. На эффективность местоопределения влияет так называемый «паузный»
режим работы РЛС. когда измеряется число пеленгов, недостаточное для уверен-
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
79
ной идентификации и оптимальной обработки результатов измерений. Причиной
недопустимо высоких погрешностей местоопределен ия может быть также работа
нескольких РЛС на близких или одинаковых несущих частотах.
Характеристики, влияющие на эффективность распознавания типа
РЛС и типа сложного объекта. Основной характеристикой РЛС, определяющей
эффективность распознавания ее типа, является «контрастность» многомерной об-
ласти возможных значений параметров сигналов этого типа на фоне характеристик
других РЛС. Мерой «конграсзности» может быть вероятность распознавания
типа РЛС. Достоверное распознавание имеет место в том случае, если хотя бы
один из параметров сигнала, измеряемых станцией ВРТР, занимает такую область
возможных значений, которая не пересекается ни с одной из областей других типов
РЛС. Для распознавания СО помимо сведений о технических параметрах РЛС, со-
ставляющих эти объекты, необходима также априорная информация о комплекта-
ции объектов теми или иными типами РЛС. Задача распознавания отдельных РЛС
и отдельных СО не может быть решена без рассмотрения всей совокупности РЛС,
которая может оказаться в зоне действия станции ВРТР (РЛ поля). В системе ПВО
главной задачей при формировании РЛ поля является создание сплошного поля
обнаружения ЛА для разных высот их полетов [15].
2.4. Задачи и организация радиолокационной разведки
Радиолокационная разведка обнаруживает, распознает, идентифицирует,
определяет координаты и параметры движения объектов, способных отражать
энергию ЭМВ и обладающих радиоконтрастом с окружающей средой [10]. Опреде-
ляя параметры движения объектов разведки (РЛ целей), средства РЛР позволяют
судить об их ТТХ. Аналогичные средства также применяют для картографирования
земной, водной и ледовой поверхности, для экологического мониторинга, исследо-
вания природных ресурсов Земли [40, 41]. Обобщенная блок-схема средства РЛР
представлена на рисунке 2.3 и практически ничем не отличается от схемы РЛС.
К основным показателям, по которым судят об эффективности средства
РЛР, следует отнести следующие:
1. Точность, которая измеряется величиной ошибки, сопровождающей ра-
боту средства РЛР. Особую роль для описания точности в области малых ошибок
итраег нормальный закон распределения вероятностен. Практически любая сим-
метричная и «узкая» по сравнению с интервалом априорных значений функция
плотности распределения вероятностей ошибки можег быть хорошо аппроксими-
рована квадратичной экспонентой (гауссовой кривой). Условие «узости» плотности
распределения вероятностей ошибки РЛ измерителей на практике всегда выполня-
ются. Если форма закона распределения ГЕ(г) нормальных ошибок задана таким
образом, достаточной характеристикой точности будут два параметра этого закона:
математическое ожидание (ошибка смещения опенки /* относительно истинного
значения оцениваемой величины Л) М{е} = Л/{Л-2‘} и дисперсия
Глава_ 2. Радиоэлект]2йннй^
прд
АНТЕННА
ПРМ
Рис. 2.3. ()бобшенная блок-схема средства РЛР
АНТЕННЫЙ
ПЕРЕ КЛЮЧ А ТЕЛЬ
1ЕМОД
ОБРАБОТКА
ИНДИКАЦИЯ
РЕГИСТРА-
ЦИЯ
Характер поведения оценки (результата работы РЛР) во времени характери-
зуется автокорреляционной функцией (АКФ) или функционально связанным с
АКФ энергетическим спектром Ge (со). Конкретные значения больших, грубых
ошибок не важны для характеристики точности. Эти ошибки оценивают по вероят-
ности их появления Р(|£|)» Зег. . Грубые ошибки (промахи) могут происходить ,
при неправильном раскрытии неоднозначности измерении, сбоях в аппаратуре, при
действии специально организованных помех.
Средняя вероятность правильного обнаружения с помощью БРЛС сигналов
групповой цели, прикрытой ПП, для случая, когда цели и ПП равномерно распре-
делены в круге радиуса R, определяется выражением [27]
2 R/D
р'от= \ p^D,e)\v(6)de, (2.18)
О
где D - дальность до групповой цели; РОЬ1( (£),#) - зависимость вероятности обна-
ружения от D и 0 - углового «расстояния» между целями и ПП; 1Р(в) - плот-
ность распределения в, которая при 0 <6 < 2Rj D имеет вид [421
W(3) =
32D
3n2R
exp
(2.19)
Зависимость 7^bfI( Z),0) получена в работе [421 и представляется в виде
^оБн(А<9) = ехр
1п4г
1 +-----—------поп
<70^о;ю(Рв)п G(e)/«,] °"
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
81
О ’
- энергетический потенциал аппаратуры РЭП; Dn = D}
- дальность обнаружения цели с определенной ЭПР сг0 и
ПО 5
О >
где Рт - вероятность ложной тревоги; q )П = (In Р T/ln Р,) -1; Ро - вероятность об-
наружения цели в условиях получения паспортных данных,
(PG)„ = (PG)n0
G(0)/G„ = [G(₽)/G„ ]0; O0
определенной вероятностью PQ при фиксированной Pm; D - удаление аппарату-
ры РЭП от БРЛС для которых приводятся значения Do, Ро, Рпг.
2. Рабочая область (зона действия) - это область геометрического про-
странства R , в пределах которой средство РЛР обеспечивает требуемую точность.
Размер рабочей области определяет максимальное удаление R объекта разведки
от разведывательной РЛС. Па величину Rmax влияют несколько факторов. На пути
27?тах от РЛС до цели и обратно, а также при отражении от цели, рассеивается
энергия РЛ сигнала. Для обеспечения точности РЛР принятый сигнал должен иметь
мощность не ниже некоторого порогового значения Р .
Максимальная дальность, которой соответствует уровень Р на входе
приемника средства РЛР, определяется как
ц
max
(2.21)
у у у пор
где Р - мощность излучаемого радиолокации зондирующего сигнала; Gc - коэф-
фициент усиления передающей антенны; S = СсЛ2 / 4л - эффективная площадь
приемной антенны, если передача и прием ведется на одну и ту же антенну; сгц -
ЭПР пели; ту - коэффициент, учитывающий потери в антенно-фидерном тракте.
Для больших антенн величина S приближается к геометрической площади раскры-
ва, но и у антенн с исчезающе малой геометрической площадью величина S конеч-
на и вполне значима [9].
Соотношение (2.21) получено для условий прямолинейного распростране-
ния радиоволны на трассе между РЛС и РЛ целью. Какова бы ни была мощность
излучения и другие переменные в (2.21), все равно радиус рабочей зоны средства
РЛР, работающего в обычных РЛ диапазонах, не может превзойти дальности пря-
мой видимости. С учетом рефракции в атмосфере эта дальность составляет
(2.22)
О max
где Н и Н - соответственно высота антенны РЛС и высота РЛ цели над сфе-
рической земной поверхностью среднего радиуса = 6400 км. Все величины в
(2.22) измеряются в километрах и формула (2.22) справедлива вплоть до высот ор-
бит ИСЗ РЛ разведки. Для увеличения R антенну средства РЛР поднимают над
поверхностью Земли, размещая РЛР на борт}' самолета (это системы дальнего ра-
диолокационного обнаружения - ДРЛО) или ИСЗ. Другой способ увеличения даль-
ности основывается на использовании декаметровых волн, трасса распространения
82
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
которых увеличивается за счет отражений от земной поверхности и от ионосферы.
Этот принцип использует загоризонтная радиолокация (ЗГРЛ). Поскольку при ре-
шении разных задач (обнаружения, распознавания, измерения параметров движе-
ния) требуемая точность достигается при разных Р , максимальная дальность то-
же может быть разной у одного и того же средства РЛР.
3. Помехоустойчивость и помехозащищенность - это способность РЛР
обеспечивать требуемую точность в условиях действия помех естественного про-
исхождения (помехоустойчивость) и специально организованных противоборству-
ющей стороной, с которой средство РЛР состоит в информационном конфликте
(помехозащищенность) [9]. При анализе и проектировании средств РЛР различают
реальную и потенциальную помехоустойчивость. Потенциальные - наивысшие,
предельно достижимые - характеристики помехоустойчивости и помехозащищен-
ности всегда выше реальных и соответствуют наилучщим способам обработки при
приеме РЛ ст нала.
4. Скрытность характеризует доступность информации о параметрах сиг-
налов для средств РТР противника в условия РЭБ при том, что РЛР обеспечивает
требуемую точность.
5. Разрешающая способность средств РЛР - это способность к раздельно-
му наблюдению (обнаружению, измерению параметров и т.п.) сигналов от разных
объектов разведки при обеспечении требуемой точности. Разрешающая способ-
ность характеризуется минимальным рассогласованием ДА = \ -А, значений па-
раметров сигналов, отраженных раздельно наблюдаемыми РЛ целями Ц и LP .
Мера разрешающей способности ДА, определяет размер элемента разрешения в
рабочей зоне средства РЛР по параметру А. Количество элементов разрешения в
рабочей зоне средства РЛР зависит от размера этой зоны, свойств зондирующего
сигнала, характеристик и свойств антенной системы.
Для улучшения разрешающей способности по дальности расширяют спектр
зондирующего сигнала; по радиальной скорости - увеличивают длительность сиг-
нала Тс. Совместное уменьшение размеров элемента разрешения по дальности и по
скорости требует увеличения базы сигнала В = BfcTc. Увеличение разрешающей
способности по угловым координатам достигается за счет уменьшения ширины
ДНА РЛР: чем меньше ширина ДНА, тем меньше размер элемента разрешения по
угловым координатам. Радиолокаторы, установленные на борту самолета или ИСЗ,
синтезируют апертуру антенны за время движения по дуге траектории L. При этом
размер синтезированной апертуры, определяющий размер элемента разрешения,
оказывается гораздо больше физического размера антенной апертуры.
6. Пропускная способность - это максимальное количество информации,
которое может быть извлечено средством РЛР в единицу времени при выполнении
требований к точности формируемых разведывательных данных. Пропускная спо-
собность может измеряться числом целей (обнаруженных, распознанных, принятых
на сопровождение) в секунду [15]. Кроме перечисленных показателей, средства
РЛР могут характеризоваться надежностью, эксплуатационной эффективностью,
экономическими и оперативно-тактическими параметрами.
Глава 2, Радиоэлектронная разведка
83
2.5. Работа средств разведки в сложной
сигнальной обстановке
Информативность сигнала РЭС для средств РТР зависит от того,
насколько надежно этот сигнал обнаруживается и достоверно определяются его
параметры, несущие полезные для разведки сообщения. Информацию средства РТР
получают, анализируя ЭМП w(/,r) на раскрыве приемной антенны reL в течение
времени te[-Tl2’,T 2] на фоне пространственно-временных помех n(t,r)
w(/‘,r,A) = 5(f,r,A) + w(r,r), (2.23)
5’(г,г,л) - сигнал, зависящий от временных Л и пространственных г параметров.
Временные параметры Л и пространственные параметры г доставляют
разведке полезную для нее информацию. При этом совершенно не обязательно,
чтобы векторы параметров Л и г информативны и для средства разведки, и для
РЭС противника. Обработка сигнала w(r,r,A) на раскрыве приемной антенны сред-
ства РТР почти всегда разделяется на пространственную и временную [15]. Вначале
производ! тся пространственная обработка. Эту операцию выполняет антенная
система - пространственный фильтр, селектирующий сигнал на фоне помех из раз-
ных областей пространства и определяющий пространственные параметры сигнала.
Результатом пространственной обработки являются оценка параметров простран-
ственного положения и движения ИРП.
Далее производится временная обработка. В результате временной обра-
ботки определяются несу ши с частоты, мощности излучения, качественные и коли-
чественные характеристики модулирующих функций и другие параметру сигналов
РЭС объектов разведки: вид сигнала (импульсный, непрерывный, квазинепрерыв-
ный); вид модуляции (AM, ЧМ, ФМ и т.п.); параметры .модуляции (длительность
импульсов ги, период следования импульсов 7И, частоту модуляции, индекс моду-
ляции). Знание этих параметров позволяет определять назначение и тип разведыва-
емых РЭС. а также режимы работы РЭС: последовательность использования режи-
мов РЭС (обзор, захват, автосопровождение, подсвет цели и т.п.) и моменты вклю-
чения, продолжительность и периодичность излучения.
Информативные для РТР параметры сигнала могут иметь различный
характер [10, 43]:
1. Я — дискретная величина, в фиксированный момент времени Л может
принимать лишь одно значение из счетного множества Л,, Я,,..., Л.. Для систем
передачи данных параметрами являются цифровые сообщения, при передаче дан-
ных. представленных числами в двоичной системе, ? = 2 (0 или 1).
2. Л - непрерывная величина, постоянная в течение времени воспроизве-
дения Т. но способная принимать любое значение в некоторых пределах (в дина-
мическом диапазоне) Л < Я < Ятах. В радиолокации такой характер имеют дан-
ные о координатах и параметрах движения целей, когда время Т сравнительно не-
велико.
84
Г.павр 2^ Радиоэлектронная разведка
3. Л - непрерывная функция времени (так меняются параметры сигнала в
системах связи, передающих аналоговые сообщения).
4. r = r(t, х, у, z) - функция времени t и пространственных координат.
Сама сложная сигнальная обстановка является, с одной стороны, яредхметом
анализа для средств ВРГР: в ее создании участвуют излучения объектов разведки.
С другой стороны, сложность сигнальной обстановки затрудняет средствам ВРТР
обнаружение и определение параметров сигналов объектов разведки на фоне неин-
формативных для разведки излучений. Первейшая задача ВРТР состоит в слежении
за динамикой изменений сигнальной обстановки, т.е. фиксации следующих сиг-
нальных ситуаций в области интересов разведки [9, 15].
1. В области интересов разведки не наблюдаются сигналы, имевшиеся ра-
нее, что может быть признаком изменения дислокации или снятия с эксплуатации
излучающих эти сигналы объектов.
2. В области интересов разведки появились новые для средства разведки, но
известные ему сигналы.
3. В области интересов разведки появились новые неизвестные ранее сигна-
лы, что может служить признаком появления новых, ранее не известных РТР объ-
ектов, систем или средств.
Решения по указанным ситуациям средство ВРГР формирует на основе ана-
лиза принятого колебания u(t) = S(/) + /?(Г), содержащего в аддитивной смеси с
шумом ;?(/) все сосредоточенные в области разведки сигналы. S(f) - сигнал, пред-
ставляющий собой сумму /н модулированных колебаний (парциальных сигналов).
п/
(2.24)
Формально для фиксации любой из трех перечисленных ситуаций средству
разведки по наблюдениям колебания z/(f) нужно проверить гипотезу о том, содер-
жит ли u(t) все ожидаемые априори сигналы или некоторых сигналов в u(t) нет
(решение по эт ой гипотезе фиксирует ситуации 1 и 2). против гипотезы о том, со-
держит ли ?/(/) только априори ожидаемые сигналы, или ь области разведки есть
еще сигналы, априорная информация о которых у разведчика отсутствует (под-
тверждение этой гипотезы фиксирует ситуацию 3).
Первая из указанных задач сводится к обнаружению на фоне шума и
остальных сигналов каждого из парциальных сигналов S(l), для которых априор-
ная вероятность присутствия в смеси u(t) не равна нулю. Средство ВРТР наблюда-
ет ситуацию, обусловленную «нормальной» сигнальной обстановкой, которая
предполагает выполнение требований ЭМС. В конечном итоге «нормальная» сиг-
нальная обстановка предусматривает обеспечение ортогональности сигналов всех
РЭС, совместно работающих в области интересов разведки РЭС, т.е. взаимной ор-
тогональности парциальных сигналов s.It). Если ортогональность нарушается,
шумы неортогональности снижают качество обнаружения парциальных сигналов
по сравнению с обнаружением сигналов ортогональных. Поэтому характеристики
Глава 2^ Радиоэлектронная разведка
85
обнаружения ортогональных сигналов могут служить верхними оценками эффек-
тивности обнаружения сигналов.
Структура приемника, оптимального для обнаружения с распознаванием
ортогональных сигналов, сводится к т канальному приемному устройству. Каждый
из каналов согласован с определенным сигналом и содержит пороговое устройство
для его обнаружения. Лучшего приемника средство разведки принципиально при-
менить не может [9]. Решение о наличии на входе такого приемника (в составе ко-
лебания w(0) любого парциального сигнала s (f) эквивалентно решению о том,
что амплитуда а. отлична от нуля. Вероятность ошибки принятия такого решения
при наблюдении на фоне шума суммы ортогональных сигналов будет определяться
априорной информированностью средства разведки о каждом из этих сигналов и
степенью учета априорной информации при построении приемника-обнаружителя.
Априорная информация всегда ограничена. Значения пространственно-
временных параметров обнаруживаемого сигнала для разведчика случайны. Мак-
симум, что о них может быть известно, - это априорная плотность распределения
И' (Л). Априорные распределения параметров сигнала либо определяются на осно-
ве некоторых моделей, либо считаются равномерными. Равномерные распределе-
ния часто оказываются наименее благоприятными. Основываясь на них, можно по-
лучить осторожные оценки качества обнаружения и определения параметров сиг-
налов. При сделанных предположениях функция правдоподобия может быть
найдена усре, нением по априори известным случайным для средств и систем раз-
ведки параметрам сигнала
Р(.г. 5(/)) = I Р(х, 5(/,Л)^(Л)Л , (2.25)
где область интегрирования совпадает с областью определения совместной плотно-
сти П .(/.') [44]. Неизвестными для разведки могут быть следующие параметры
сигналов, определенных в соответствии с (2.25).
Начальная фаза (р и амплитуда. Обычно считается, что фаза сигнала рав-
новероятна в пределах [0: 2л], а амплитуда распределена на сегменте [0; Ас].
Несущая частота сигнала щ(1, которая может изменяться при использова-
нии для маскировки нерест poi ки (скачков» по частоте или из-за взаимного движе-
ния источника сигнала и средства разведки. Несущую частоту можно считать неиз-
вестной для средства разведки и равновероятно распределенной в диапазоне
[щ0 -5си / 2; со0 + Seo / 2].
Ширина спектра chi нала Ай). Многие современные РЭС используют
дискретные виды модуляции и кодированные последовательности для повышения
скрытности. Несущие колебания модулируются дискретнокодированными подне-
сущими колебаниями. Неизвестность ширины спекгра оказывается в этих условиях
эквивалентной неизвестности тактовых частот модулирующих колебаний. Считает-
ся. что априорные для средств разведки плотности распределения тактовых частот
И' (Ту) равномерны в интервале [0; /\А].
( редкий риск средства разведки при обнаружении сигнала
86
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
R = r0P(S = 0)Р(15 = 0) + г1/’(5 = 1)Р(0 5*0),
(2.26)
где г и г\ - парциальные риски соответствующих ошибок: /’(5 = 1) и Р(5 = 0) -
априорные для разведчика вероятности наличия и отсутствия сигнала в принимае-
мом колебании;
Р(1
5=0) = Рлт
CG
= J W(x 5 = O)dx -условная вероятность ложной тревоги;
h
h
Р(015 * 0) = Рпр = [ 1Е(х|5 * 0)<7х
-условная вероятность пропуска сигнала обна-
ружителем средства разведки; й - пороговый уровень, который определяется ис-
пользуемым критерием обнаружения.
Если сигнал наблюдается на фоне белого шума с равномерным в полосе
наблюдения спектром, то
[ ] т
Р(х 15) = к ехр [[ЛЭД - 5(/)]2 dx , (2.27)
I A0J J
где Nq - спектральная плотность мощности шума: Т — длительность временного
интервала наблюдения сигнала [38].
При одинаковых значениях парциального риска г0 =/;. т.е. при одинаково
опасных для разведчика ошибках типа пропуска и ложной тревоги, максимальная
эффективность разведки (минимальный риск разведчика» достигается при равен-
стве апостериорных вероятностей ошибок [44]
P(S = 0) Р|115 = 0) = P(S * 1)Р(0 |5 * 0). (2.28)
Из условия (2.28) выбирается величина порога обнаружения в приемнике
средства разведки. Традиционные модели параметрической неопределенности сиг-
нала [9, 10] (полностью известный сигнал, сигнал с неизвестной фазой и флуктуи-
рующей амплитудой, неизвестными временем прихода и частотой) дают хорошее
приближение при описании работы обнаружителей в РЛ и радионавигационных
приемниках, в радиосистемах передачи информации. Опенка качества обнаружения
и пороговых соотношений сигнал/шум в условиях параметрической неопределен-
ности сигнала можно характеризовать диаграммой, представленной на рисунке 2.4.
Па рис. 2.4 обозначено: Т - длительность времени наблюдения; 8 - диапа-
зон неизвестности частоты; &f0 - диапазон неопределенности ширины спектра; I -
количество элементов сигнала, из которых составляется сложная структура; А/ш -
эквивалентная шумовая полоса приемника средства РТР. Расстояние между стол-
биками диаграммы по оси абсцисс характеризует изменение (увеличение) энтропии
сигнала за счет роста неопределенности его параметров.
Высота столбиков на диаграмме (рис. 2.4) показывает, в какой мере порого-
вое для обнаружения соотношение сигнал/шугм обменивается на неопределенность
параметров сигнала. При построении диаграммы считалось, что средство РТР рабо-
тает в условиях Рпр = 0,5 при Рп = 0,1 [9].
2. Радиоэлектронная разведка
87
Рис. 2.4. Сравнение качества обнаружения и пороговых соотношении сигнал/шум в
условиях параметрической неопределенности сигнала
Объект разведки излучает сигнал s(t,V) зависящий от времени на интерва-
ле наблюдения t g [-Т / 2;Т / 2] и набора параметров к е /\ . Компонентами вектора
к «кроме частоты, амплитуды, фазы, задержки) могут быть: средняя и пиковая
мощности передатчика, координаты точки расположения ИИ, ширина спектра из-
лучения, стабильность частоты, вид и индекс модуляции несущего колебания и др.
Но основные скрываемые параметры - координаты точки расположения РЭС, ха-
рактерные частоты излучения (несущие и поднесущие), ширина спектра излучае-
мого сигнала, связанная с видом и индексом модуляции.
Качество РТР и эффективность противодействияоцениваются по величинам
ошибок, навязываемых средству РТР. Если истинные значения параметров к0, а
оцененные средством РТР к, ошибки Д = к’ -к0 можно рассматривать, выделив
нормальные (малые) и аномальные составляющие. Ошибка принадлежит к нор-
мальный. если оан по модулю не превосходит полуширины интервала апостериор-
ной неопределенности Дк; / 2. Величина ДХ# совпадает с интервалом разрешения
(по Релею) двух сигналов по параметрам - областью значений к., в которой суще-
ственно отлична от нуля огибающая модуля сигнальной фнукции (функции не-
опр ед ел енн ости).
Абсолютные величины аномальных ошибок определяются протяженностью
интервалов априорной для средств РТР неопределенности значений измеряемого
параметра. Аномальные ошибки характеризуются вероятностью того, что ошибка
оценивания превосходит по модулю пороговый для нормальных значений уровень
Л=р{|).’-;,7|»ДХ,/2}. (2.29)
88
Глава Z Радиоэлектронная разведка
Обыкновенный набор оснвоных параметров РЭС, информативных для
средств РТР, — это пространственные координаты точки расположения ИИ и рабо-
чие частоты.
2.6. Обобщенная структурная схема станции
воздушной РТР
При всем многообразии схем средств ВРТР [9, 10, 15, 28] можно отметить
ряд обязательных блоков, которые могут бьпь раздельными либо конструктивно
объединенными друг с другом. Типовая станция ВРТР [37], представленная на
рисунке 2.5, состоит из: приемной антенной системы; приемника; пеленгатора; се-
лектора; устройства обработки принимаемого сигнала: измерителя параметров сиг-
нала; запоминающего устройства; линии передачи данных (телеметрического
устройства). Антенная система должна удовлетворять требованиям:
• быть широкополосной (применение нескольких антенн);
• обеспечивать пеленгацию РЭС с необходимой точностью во всем разведы-
ваемом диапазоне частот;
• иметь минимальные БЛ и обеспечивать хорошую ЭМС с другими РЭС, что-
бы исключить ложное определение направления на пеленгуемый источник.
ОТ НАВИТАЦИОННОЙ
СИСТЕМЫ
Рис. 2.5. Обобщенная структурная схема станции ВРТР
Удовлетворить всем требованиям с помощью одной антенны просто невоз-
можно, поэтому обычно применяют несколько антенн, перекрывающих весь разве-
дываемый частотный диапазон: рутюрные, диэлектрические, линзовые, параболи-
ческие, спиральные и другие. Для РЭС с направленными антеннами ВЧ диапазона
могут применяться несколько аппроксимаций ДНА. Простейшей из них является
прямоугольная аппроксимация [7], при которой зависимость рассеиваемой мощно-
сти в указанном направлении имеет вид
0.5’
0.5
(2.30)
Глава 2, Радиоэлектронная разведка
где Ри - излучаемая мощность; G. - КНД антенны излучателя; Аи(0) - функция,
описывающая ДНА излучателя; 0 - угол между указанным направлением и
направлением главного луча ДНА: 0О 5 - ширина ДНА в соответствующей плоско-
сти сечения на уровне половинной мощности; b1 «1 - относительный уровень
мощности БЛ.
Данная аппроксимация определяет связь между С?и , Ь2 и ©05 для антенн с
достаточно узкой («игольчатой») формой главного лепестка, обладающих осевой
симметрией
(2.31)
В [7] приводится более сложная аппроксимация узконаправленных антенн
2,78(©/©0 5) _, © <©05,
_|о.О625/(0/0О5Г, 0О5 <|0|<тг,
(2.32)
где // - коэффициент, изменяющийся от 2 до 1 в зависимости от степени «засорен-
ности» позиции 11РИ местными предметами.
Усредненные ДНА некоторых РЛС обычно помещают в справочниках. При
отсутствии данных о форме ДНА можно использовать следующие аппроксимации
F(©) =
2,т" - sin2 0
(2.33)
1 +13 • (®/0й5 )3'7
F(@) = exp -1,4-(®/©05)2
(2.34)
(2.35)
Для определения направления на РЭС могут применяться специальные ост-
ронаправленные антенны или антенны специальной конфигурации. Антенны раз-
мещаются вдоль бортов ЛА, а также в носовой и хвостовой части. Размеры и коли-
чество антенн определяются диапазоном и заданной точностью пеленгации [15].
Приемник характеризуется следующими параметрами:
• разведываемым диапазоном частот />;
• временем перестройки Т (характеризует оперативность разведки в диапа-
зоне/;);
• коэффициентом шума и чувствительностью Pmin;
• разрешающей способностью по частоте 8f;
способом поиска сигнала объекта разведки по несущей частоте;
вероятностью его обнаружения;
шириной полосы пропускания ;
точностью определения параметров принимаемых сигналов;
90
Глава 2. Радиоэлекп1ронная разведка
• динамическим диапазоном;
• величиной перекрестных искажений;
• фазовыми шумами, стабильностью и скоростью перестройки синтезатора:
• массой и габаритными размерами;
• сложностью в производстве и эксплуатации, стоимостью [15].
Важной технической характеристикой приемника является полный диапа-
зон частот, в котором с его помощью можно осуществить поиск разведываемых
сигналов. Приемник - беспоисковый многоканальный, поисковый по частоте (ска-
нирующий), смешанный (комбинированньш I, матричный или цифровой [7-10, 43].
Пеленгатор служит для определения утла прихода радиоволн и местопо-
ложения разведываемого РЭС. Наиболее важными показателями качества пеленга-
тора (амплитудного, фазового или комбинированного) являются [15]:
• точность пеленгации и быстродействие;
• чувствительность и помехоустойчивость;
• разрешающая способность и диапазон рабочих частот;
• вид пеленгуемого сигнала: масса и габаритные размеры:
• сложность в производстве и эксплуатации, стоимость.
Селектор используется аналоговый или цифровой, совмещенный с устрой-
ством обработки. Устройство обработки принимаемого сигнала (УО) служит
для обнаружения и опознавания образа разведываемого РЭС. У О оценивает пара-
метры разведываемых сигналов: временные (частоты и длительности сигналов,
временные интервалы между импульсами, параметры модулирующей функции);
пространственные (координаты точки излучения, характеристики направленности
его антенн); поляризационные (ориентация вектора электрического поля объекта
разведки); спектральные <ВЧ спектр и спектр огибающей сигнала); энергетические
(мощность и спектральная плотность) [15].
У О также демодулирует сигнал, определяет вид и индекс модуляции, харак-
теристики модулирующей функции. Исходная информация для опознавания сигна-
ла содержится в значениях его параметров. На основе опенок первичных парамет-
ров находят более сложные обобщенные характеристики (например, тип и назначе-
ние РЭС, тип объекта, использующего РЭС, и др.). УО характеризуются количе-
ством учитываемых при обработке параметров сигналов, а также количеством об-
рабатываемых сигналов за единицу времени (пропускной способностью).
ЗУ обеспечивает автоматическое запоминание параметров разведанных
сигналов. Для запоминания параметров сигналов могут использоваться: элек-
тронно-лучевые трубки, магнитные ленты, фотографирование индикаторов, спе-
циальные индикаторы и запоминание в памяти БЦВМ, магнитные и другие носи-
тели, используемые в современной вычислительной технике. Линия передачи
данных (телеметрическое устройство) служит для передачи разведывательной
информации на землю в реальном масштабе времени.
Основными характеристиками станций ВРТРявляются:
• диапазон разведываемых частот и сектор разведки;
• разрешающая способность;
• вид используемого приемника;
• пропускная способность и время разведки;
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
91
вероятность правильного распознавания типа РЭС;
сложность в производстве и эксплуатации, стоимость [15].
2.7. Дальность воздушной РТР
Успешное обнаружение и последующая обработка сигналов объектов
разведки возможны [7, 22] в случае:
• сигналы попадают в ДНА станции ВРТР;
• поляризация приемной антенны соответствует поляризации принимаемых
сигналов, иначе обнаружение будет затруднено;
• несущая частота сигнала объекта разведки попадает в полосу контролируе-
мых частот станции ВРГР;
• ширина спектра сигнала не превышает полосу пропускания станции ВРТР,
в противном случае сигнал может быть обнаружен, но его параметры будут опре-
делены с искажениями;
• мощность сигналов Р. на входе приемника станции ВРТР больше или равна
некоторому порогу обнаружения (условие энергетического обнаружения сигналов)
(2-36)
где q - коэффициент различимости (определяется параметрами приемника, усло-
виями обнаружения и индикации ^ = 1...10); Р ... - мощность собственных шумов;
Рп - мощность внешних помех;
• длительность обнаруживаемого сигнала гс при использовании панорамных
средств BP 1 Р не меньше разности между периодом перестройки разведывательно-
го приемника Т = Ф/ у и временем просмотра им элементарного участка А/ по-
лосы обзора Фо
tc >Т-т,
(2-37)
где у - скорость изменения частоты, а г связана с разрешающей способностью
Д4 условием &f0‘T = const.
Решение задачи обнаружения сигнала базируется на определении вероятно-
сти совпадения частотно-временных характеристик сигнала со временем просмотра
и частотой соотвест вующего участка диапазона поискового приемника станции
ВРГР и вероятности энергетического обнаружения [36]. Следует отметить, что все
параметры объектов разведки и самой системы РЭР носят вероятностный характер.
Вероятность обнаружения сигналов объектов разведки PityОБН в ряде случаев
можно рассматривать как следующую функцию времени
^(Ообн
(2-38)
где тс = 1 / AF - длительность принимаемых сигналов; AF - ширина спектра сиг-
налов. При малых значениях отношения К = РС /д(Ршс +4J вместо (2.38) имеем
92
Гпава 2. Радиоэлектронная разведка
^(ОоБН
(2.39)
Из формулы (2.39) видно, что увеличение времени наблюдения за слабым
сигналом равноправно увеличению его мощности на входе приемника.
Среднее время обнаружения /0БН слабого сигнала равно
^ = д(РщСрРп)Тс (2.40)
Под дальностью ВРТР понимается расстояние между станцией ВРТР и
разведываемым РЭС, в пределах которого обеспечивается прием сигналов РЭС с
заданной вероятностью. Требуемую чувствительность разведывательного прием-
ника Piin и дальность разведки Dp связывают между собой, исходя из условия, что
мощность сигнала разведываемого РЭС на входе приёмника Р должна превы-
шать чувствительность приемника Р > Рт.п. Для надежной регистрации сигнала
его мощность на входе приемника станции ВРТР должна превышать чувствитель-
ность в q раз: Р =qP. .
J п вхр 1 ппп
Мощность сигнала нс входе разведывательного приемника определяется
следующим выражением
, (2.41)
4я Dp-
где Рс - мощность излучения РЭС; G - КНД антенны РЭС; /\:(6),<р) - нормиро-
ванная ДНА по мощности антенны РЭС; Ар - эффективная площадь антенны стан-
ции ВРТР; у - коэффициент, учитывающий несовпадение поляризации сигнала
разведываемого РЭС и антенны станции ВРТР; с/ - коэффициент передачи мощ-
ности из антенны на вход разведывательного приемника; а - коэффициент, учи-
тывающий затухание в атмосфере, дБ/км.
Из анализа выражения (2.41) можно сделать выводы:
1. В сантиметровом и дециметровом диапазонах для реальных дальностей
разведки затуханием в атмосфере можно пренебречь, т.е. io~o l a Dp «1.
2. При расчетах среднее значение у и <// принимают равным 0,5.
3. Эффективная площадь антенны станции ВРГР Ар = A2GPFP /4 л (где
Л - длина волны сигнала РЭС; G? - КНД антенны станции ВРТР; Fp(0,(p) - нор-
мированная ДНА по мощности антенны станции ВРТР). Можно считать, что
Fp(&,(p) - 1, так как станции ВРТР имеют ненаправленные антенны, либо обработ-
ка сигнала производится в момент, когда максимум ДНА направлен на РЭС [15]. В
этом случае Ар = Л2Ср/4л . С учетом этих замечаний выражение (2.41) имеет вид
вхр
(2.42)
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
Необходимая чувствительность разведывательного приемника опреде-
ляется как
PcGcGp Л" х /О /12\
Р- = /л П v •~Грс(6>.<Р)- (2.43)
(4/т£>р) 4q
Из выражения (2.43) дальность BPl Р
(2.44)
Дальность ВРТР и требуемая чувствительность разведывательного приём-
ника зависят от ориентации антенны и мощности излучения разведываемого РЭС.
Требуемые чувствительности по главному и БЛ ДНА РЭС отличаются на несколь-
ко порядков, а граница зоны, где возможна разведка, повторяег форму ДНА РЭС,
т. е. Dp (0. ф) = KFC (0, <р).
2.8. Способы построения приемоанализирующей
аппаратуры
Этап первичной обработки сигнала предусматривает решение ряда задач,
объединенных термином «прием сигналов». Можно выделить подсистему первич-
ной обработки сигналов (ППОС), несущую основную функциональную нагрузку
по решению задач приема и состоящу ю из первичных датчиков, соединенных в со-
ответствии с принятым алгоритмом обработки. На выходе ППОС формируется по-
ток наблюдений первичных параметров в виде сгруппированных данных, содер-
жащих результаты измерения параметров сигналов в соответствующем формате.
Типовой перечень данных, вырабатываемых на выходе ППОС, содержит измерения
его несущей частоты, длительности, амплитуды, времени прихода, направления
прихода в азимутальной и угломестной плоскостях, признак наличия и вида ВИМ и
т.п. В рамках ППОС осуществляется классический набор системных операций «об-
наружения - различения - оценивания» параметров сигналов ПРИ - РЭС различно-
го назначения.
Функциональная схема первичной обработки представлена на рисунке 2.6.
Операции обнаружения и оценивания параметров сигналов могут осу-
ществляться как раздельно (данный вариант показан на схеме рис. 2.6), так и сов-
местно [7]. Другими специальными операциями, которые могут осуществляться в
ходе первичной обработки, являются распознавание и идентификация наблюдений.
Задача распознавания состоит в определении принадлежности данного объекта
(наблюдения) одному из заранее выделенных классов объектов в соответствии с
имеющимися эталонными описаниями [38].
Для определения сходных по смыслу задач используются термины «иден-
тификащ я», «отождествление», «классификация». Задача идентификации состо-
ит в определении принадлежности объекта к некоторому классу объектов без ука-
зания на его принадлежность к каким-либо другим классам («он - не он»). Задача
отождествления состоит в определении принадлежности двух объектов одному
классу, в том числе и в случае, если эталонное описание этого класса отсутствует
94
Глава 2. Радиоэлеюпронная разведка
(«один и тот же» - «разные»). Задача классификации - определение числа классов
и их эталонных описаний на основе имеющейся совокупности объектов [7, 8].
На следующий этап
Входной поток сигналов
Рис. 2.6. Функциональная схема первичной обработки
Серьезной проблемой при создании современных средств ВРТР в интересах
достижения требуемых времени и достоверности принятия решений является обес-
печение беспоискового по частоте и направлению прихода поимпульсного (поэле-
ментного) приема сигналов. При этом должны сохраняться необходимые уровни
чувствительности обнаружения и точности измерения основных параметров сигна-
лов, что противоречит требованиям широкополосности аппаратуры приема. Суще-
ствует группа проблем, связанная с необходимостью привлечения для анализа сиг-
налов ранее нетрадиционных для данной области характеристик [8, 15], а также с
необходимостью обработки новых видов сигналов (сигналов повышенной скрыт-
ности и сверхширокополосных сигналов). Сигналы повышенной скрытности имеют
большую базу (до 106) и являются обычными длинноимпульсными и широкополос-
ными сигналами при малой излучаемой мощности.
Построение ППОС во многом определяется реализуемыми принципами по-
иска сигналов по частоте и направлению при их обнаружении. Это связано с тем,
что наиболее громоздкая часть приемоанализирующей аппаратуры (антенны, фиде-
ры, ВЧ-фильгры) в своем конструктивном исполнении определяется поддиапазо-
нами частот и секторами направлений, в пределах которых обеспечивается одно-
временный прием сигналов различных РЭС [7]. Обобщенная структурная схема
ППОС представлена на рисунке 2.7 (МРЧ, МОН - модули определения частоты и
направления; МИПС - модуль измерителей параметров сигналов).
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
95
Рис. 2.7. Обобщенная структурная схема ППОС и разведывательного средства в целом
Связи между МОЧ и МОН могут осуществляться различным образом, как
напрямую, в рамках схем, обеспечивающих определенную интеграцию процедур
обнаружения - определения частоты и направления прихода сигналов, так и через
МИНС. В рамках МИПС реализуется измерение полного набора первичных пара-
метров сигналов, включая, частоту и направление прихода. В общем случае МИПС
состоит из набора измерителей частотно-временных и пространственных парамет-
ров сигналов, обнаруживаемых в каналах приема по частоте и направлению. На
выходе МИПС формируются оцифрованные результаты измерений, сгруппирован-
ные по каждому принятому сигналу.
Варианты построения приемника [7], реализующие различные схемы орга-
низации взаимодействия МОЧ и МОН, представлены на рисунке 2.8, где обозначе-
но: а) поисковый по частоте без определения направления; б) беспоисковый (мно-
гоканальный : по частоте без определения направления; в) поисковый по направле-
нию и поисковый или беспоисковый по частоте; г) беспоисковый по частоте с уз-
кополосным МОН, наводимым по частоте; д) многоканальный по направлению с
независимым поисковым или беспоисковым определением частоты; е) беспоиско-
вый по частоте и направлению с реализацией функциональной обработки; Р — схе-
ма регистрации, обеспечивающая грубое (с точностью до канала) или точное опре-
деление частоты и направления.
В схемах «а», «б» отсутствует возможность определения направления при-
хода сигналов: АФУ реализует либо ненаправленный прием сигналов, либо прием
сигналов в широком секторе направлений прихода. На практике реализуется ком-
бинированный поиско-беспоисковый просмотр пространства наблюдений на ча-
стотной оси. Схема «в» реализует сочетание поиска по направлению со схемами
поискового или беспоискового по частоте приемников («а», «б»). Поиск по направ-
лению здесь осуществляется путем вращения или сканирования узконаправленной
антенны в заданном секторе. Положение антенны в данный момент времени с точ-
ностью до ширины главного луча ДНА автоматически определяет оценку направ-
ления прихода принимаемого сигнала, для которого далее тем или иным способом
определяется частота.
Схема «г» реализует часто используемый подход, когда при беспоисковом
(многоканальном) режиме определения частоты осуществляется настройка узкопо-
лосного пеленгатора. Такая схема приближается к реализации беспоискового по
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
частоте и направлению приемника в случае, если решается задача обработки потока
неперекрывающихся во времени импульсных сигналов и время настройки пеленга-
тора много меньше длительности этих сигналов. Вариант приемника (схема «д»)
является многоканальным, беспоисковым по направлению прихода с использова-
нием набора узконаправленных антенн, перекрывающих в совокупности заданный
сектор направлений, к выходу каждой из которых подключен поисковый или бес-
поисковый по частоте приемник. Схема является громоздкой и не обеспечивает вы-
сокой точности определения направления.
г)
Д)
Рис. 2.8. Типовые схемы построения приемников
Схема «е» реализует беспоисковым по частоте и направлению прием сигна-
лов на основе функциональной обработки, обеспечивающей совместную оценку
частоты и направления прихода сигнала. Для ее реализации применяют специаль-
ные технологии создания малогабаритных многоканальных по частоте приемных
устройств. Введенная классификация вариантов построения приемников раскрыва-
ет возможные способы организации взаимодействия МОЧ и МОН. Приведенные
варианты построения приемоанализирутощей аппаратуры в основном известны и
подробно описаны в [1, 7-10, 13, 15, 28].
Панорамный (сканирующий) npi [емник. Поисковый по частоте приемник
панорамного типа в простейшем случае представляет супергетеродин, перестраива-
емый в диапазоне рабочих частог РЭС [1, 7]. Его структурная схема представлена
на рисунке 2.9 (СМ - смеситель. Д - детектор, ПГ (СЧ) - перестраиваемый гетеро-
дин, ПУ — пороговое устройство).
Панорамные приемники настраиваются по программе на все частоты в диа-
пазоне разведки. Чаще всего программа перестройки сводится к последовательному
просмотру всех частот разведывательного диапазона. Но возможны и другие алго-
ритмы работы, например, перестройка с пропуском участков диапазона, в которых
работают неинформативные для разведки РЭС. Наиболее часто среднюю частоту
приемника изменяют по линейному (или близкому7 к линейному) закону. Портатив-
Глава 2, Радиоэлектронная разведка
97
ные сканирующие приемники способны вести разведку в полосе частот 100 кГц...2
ГГц. Для приемников ВРТР этот диапазон шире, так как он перекрывает все воз-
можные рабочие частоты РЭС, т.е. простирается до 40 ГГц и выше, в диапазон
миллиметровых волн.
Рис. 2.9. Структурная схема перестраиваемого приемника панорамного типа
При перестройке частоты гетеродина сигнал принимается фактически в уз-
кой полосе частот шириной АЛ,, определяемой характеристиками частотно-
избирательной части приемника (шириной полосы пропускания в статическом ре-
жиме А/Д и скоростью перестройки у ). и далее поступает на детектор и видеоуси-
литель (ВУ). Схема регистрации осуществляет определение частоты на основе ана-
лиза выходного сигнала с учетом данных о реализуемой в данный момент времени
частоте гетеродина. В качестве гетеродина широко используются цифровые синте-
заторы частот (ЦСЧ• с системой ИФАПЧ [45, 46].
При медленной перестройке, когда А/ст / у » 1, эквивалентная ширина по-
лосы пропускания равна А/Пр ~А/СТ [7]. Точность определения частоты составляет
половину ширины полосы пропускания 5f = 0,5 А/Д. Увеличение скорости пере-
стройки ведет к потере точности измерения частоты и к снижению чувствительно-
стп приема, так как при этом фактически увеличивается ширина эквивалентной по-
лосы пропускания, а точность определения частоты определяется величиной
А/тах ^0,5А/пр [7, 15]. При воздействии на вход приемника узкополосного непре-
рывного сигнала и при АДт / У «1 на выходе ВУ формируется импульсный сиг-
нал, длительность которого определяется соотношением т = А/ст / у .
При больших значениях у с уменьшением А/Д уменьшается т, что равно-
ценно увеличению Л/пр или увеличению у при прежнем значении А/ст. В общем
же случае соотношение между АД. и А/Д определяется закономерностью вида [8]
А/Д = А/Д + const f IА/Д . (2.45)
Стремление повысить разрешающую способность приемника вызывает же-
лание уменьшить статическою полосу пропускания частотно-избирательной части.
98
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
При этом существует оптимальное сочетание величины Л/ст для заданной у [7],
когда можно полечить минимальную динамическую полосу пропускания Л/^,
Д/СТ0„ =(0,60...0,66)V7, Д/т,Л =(0,8...0,9)V7. (2.46)
Величина у связана с величиной общей полосы частот обзора АГ и вели-
чиной времени обзора Т соотношением у = hf /T . Требования по чувствитель-
ности, точности и разрешающей способности находятся в противоречии с требова-
ниями по полосе частот и времени обзора. Это является одним из главных недо-
статков данного типа приемников. Иначе обстоит ситуация, когда такой приемник
функционирует при дискретной настройке частоты, например, в рамках пеленгаци-
онных каналов схемы «г» рис. 2.8. В данном случае проявляются все основные до-
стоинства такого приемника: высокая частотная избирательность и относительная
простота аппаратуры. Время анализа (перестройки по диапазону Л/р) составляет
TatfX [43].
Используемые для РТР сканирующие панорамные приемники перестраива-
ются со скоростью 20.. .30 частотных каналов в секунду при полосе каждого канала
А/" в пределах от 50...500 Гц до 50 кГц...1 МГц. Принципиальным недостатком
поискового метода является возможность пропуска кратковременных сигналов,
например, сигналов импульсных РЛС.
Многоьанальный приемник. Наиболее распространенным методом бес-
поискового определения несущей частоты является многоканальный прием, с по-
мощью которого могут быть получены большая точность и разрешающая способ-
ность. Весь заданный для разведки диапазон частот перекрывается системой ПФ,
полосы пропускания которых примыкаю! друг к друту. В качестве ПФ часто ис-
пользуют автономные приемники с фиксированной настройкой. Функциональная
схема многоканального приемника, реализующего данный метод, показана на ри-
сунке 2.10. Антенны могут быть как отдельными для каждого канала, так и общими
для нескольких каналов или даже для всех каналов.
Рис. 2.10. Структурная схема многоканального приемника
При этом факт наличия сигнала определяется номером сработавшего кана-
ла. Если в многоканальном приемнике используется общая антенна, то после нее
может быть поставлен общий широкополосный усилитель. Это позволит не только
повысить чувствительность приемника, но и сократить число усилителей в каналах.
Данный приемник состоит из общей ВЧ части, гетеродина и смесителя, преобразу-
ющих входные сигналы в область промежуточных частот. Далее диапазон ПЧ раз-
Глава 2, Радиоэлектронная разведка
99
деляется системой фильтров на ряд элементарных поддиапазонов шириной
Af = А/" / N, а затем параллельно для каждого канала элементарного поддиапазо-
на осуществляю!ся стандартные операции усиления на ПЧ, детектирования и уси-
ления НЧ сигналов. Схема регистрации проводит обнаружение сигналов на выходе
каждого канала и регистрацию частот.
Точность измерения частоты определяется шириной полос пропускания
фильтров. Если полосы всех каналов равны Д/i = Л4 = = ••• = •> т0 макси-
мальное зн ачение абсолютной ошибки измерения частоты будет одинаковым
во всем диапазоне частот и равным А/^х = А/" / 2.
Среднеквадратическая ошибка измерения частоты определяется как
<7, = Д//2ч/з .
(2-47)
При этом число N каналов, на которое разбивается разведываемый диапазон
частот, равно Аг = Л/'р/Д/’. Однако при таком разбиении относительная ошибка
8 = Af/2/ измерения частоты будет различной на разных участках разведываемо-
го диапазона (разные значения /с), что неприемлемо при больших диапазонах раз-
ведываемых частот. Целесообразнее ширину полос пропускания ПФ выбирать так,
чтобы относительная погрешность <5 измерений была одинаковой во всем диапа-
зоне частот. Ширина полосы пропускания i-го канала будет определяться как
(2.48)
Число необходимых каналов N, обеспечивающих перекрытие заданного
диапазона частот, равно
1g----
]-<5
(2.49)
Время разведки не может быть .меньше времени установления переходных
процессов в каждом фильтре и составляет Т ^a/kf (а = 2 ... 3). При одинаковой
разрешающей способности Л/ время анализа многоканальным приемником оказы-
вается примерно в N раз меньше времени обзора полосы Д/р сканирующим одно-
канальным приемником. Цена такого увеличения оперативности разведки - про-
порциональное (в Д’ раз) усложнение аппаратуры [43].
Достоинствами данного приемника являются: достаточно высокая точ-
ность определения несущей частоты разведываемого РЭС для целей непосред-
ственной РТР; простота реализации и малое время измерения; отсутствие времен-
ных искажений разведываемого сигнала.
Недостатком метода является рост числа каналов, веса и габаритов при
большом диапазоне разведываемых частот и требуемой высокой точности. При
одинаковой разрешающей способности время анализа многоканальным приемни-
ком примерно в N раз .меньше времени обзора полосы панорамным (сканирующим i
одноканальным приемником. Платой за увеличение оперативности (быстродей-
ствия) является пропорциональное (в N раз) усложнение аппаратуры [15].
100
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
Матричный приемник. Главный недостаток многоканального приемника
— его громоздкость. Требования повышения точности, разрешающей способности и
ширины полосы обзора по частоте находятся в противоречии с ограничениями по
массогабаритным характеристикам приемника. Один из возможных вариантов раз-
решения этого прогиворечия связан с реализацией схемы матричного приемника [1,
Я 10,15,20], представленной на рисунке 2.11.
Рис. 2.1 J. Структурная схема матричного приемника
Матричный приемник содержит набор элементарных ячеек, состоящих из
фильтров Фу. индикаторов И у, гетеродинов Гу\\ смесителей. Ячейки располагаются
по М строкам (/ = ) и N столбцам ( / = 1.А’). Фильтры 1-го столбца разбивают
весь заданный разведывательный диапазон шириной Д/р на М поддиапазонов с
шириной полосы
Д/ = Д/„/М. (2.50)
Все сигналы с выходов этих фильтров гетеродинируются на одну и ту же
ПЧ / • Таким образом, исходный рабочий диапазон частот [/min./min + ДАР] преоб-
разуется в М раз более узкую полосу’ A/J. Второй столбец трансформирует про-
цесс из полосы Д/ в полосу’ Af2
Д/; = Д/; / А/= Vp / Л/;. (2.51)
В последнем Л-ом столбце сигнал наблюдается в полосе
Глава 2, Радиоэлектронная разведка
При таком построении приемник обеспечивает разрешение по частоте
А/ = А/ / MN при использовании MN фильгров, тогда как многоканальный прием-
ник такого же разрешения потребовал бы Л/л >MN фильтров [9, 43]. Для исклю-
чения неоднозначности при определении частоты в каждой ступени преобразова-
ния используется система индикаторов, позволяющая определить реализуемое со-
четание задействованных фильтров. Срабатывание индикатора означает.' обнаруже-
ние сигнала на частоте соответствующего фильтра, точность измерения частоты в
матричном приемнике определяется шириной полосы этого фильтра. Матричные
приемники представляют собой достаточно сложные устройства и имеют ряд недо-
статков, связанных с проблемой устранения неоднозначности. Учитывая возросшие
возможности по миниатюризации основных конструктивных элементов приемни-
ков и реализации интегрированной функциональной обработки сигналов, все чаще
возвращаются к классической схеме многоканального беспоискового приемника.
Сканирующий приемник с многоканальным измерением частоты. Хо-
рошие результаты может дать совместное применение поискового и многоканаль-
ного методов. Противоречие между высокой скоростью перестройки по частоте,
которую для повышения оперативности разведки нужно выбирать как можно
большей, и разрешающей способностью устраняется в сканирующем приемнике с
многоканальным измерением частоты [9, 10] (рисунок 2.12).
Рис. 2.12. Сканирующий приемник с многоканальным измерением частоты
Параллельные узкополосные фильтры (УПЧ) на выходе смесителя пере-
крывают своими полосами пропускания весь частотный диапазон. Приемник поз-
воляет раздельно наблюдать (разрешать по частоте! сигналы РЭС, если только раз-
нос рабочих частот этих РЭС не меньше разрешающей способности. В разведывае-
мом диапазоне А/ нужно разместить N = / А/1 +1 параллельных фильтров [10].
Время разведки не может быть меньше времени установления переходных процес-
сов в каждом фильтре. Для Л-канального приемника (рисунок 2.12)
/р «(2,..3)/Д/-.
(2.53)
102
Глава_ 2. Радидэл£К1п])онная 1)азведка
Беспоисковый приемник с функциональной обработкой сигналов при
измерении частоты. Приемники данного типа основаны на применении частотных
различителен (дискриминаторов), выходной эффект которых связан функциональ-
ной зависимостью с частотой одиночного входного сигнала. Условием их нормаль-
ной работы является несовпадение сигналов входного потока по времени. Класси-
ческой схемой построения является схема приемника с мгновенным измерением
частоты (МИЧ) в широкой полосе рабочих частот [7]. Приемник способен обеспе-
чивать высокую точность измерения частоты при плотности потока входных им-
пульсов, для которой сохраняется малая вероятность их перекрытия по времени.
Структурная схема МИЧ-лриемника представлена на рисунке 2.13.
Рис. 2.13. Структурная схема МИЧ-прпемника
ВЧ сигнал, разделяясь на два идентичных сигнала, поступает в два канала: с
ЛЗ и без нее. Сдвиг фазы сигнала при известном времени задержки т3 зависит от
частоты Д^ = 2тг/т3, то на выходе фазового коррелятора (ФД) формируется два
видеосигнала, пропорциональные синусу и косинусу Д^>. Далее эти сиг налы оциф-
ровываются и производится обнаружение и измерение частоты входного сигнала.
Точность измерения частоты определяется как относительная величина
8f!f « 8<plb<p, (2.54)
где 8f - ошибка измерения частоты, а 8<р - ошибка измерения фазы. При этом
ширина рабочего диапазона однозначного измерения частоты зависит от выбран-
ных граничных значении измеряемой разности фаз, кратных тс, и будет обратно
пропорциональна величине задержки.
Для расширения рабочего диапазона частот требуется уменьшить время за-
держки, что одновременно приводит к снижению точности и разрешающей способ-
ности приемника. Преодоление данного противоречия основывается на использо-
вании многоканальных приемников с несколькими ЛЗ, настроенными на однознач-
ное измерение частоты в различных участках рабочего диапазона [7].
Достоинствами МИЧ-приемииков являются предельно малое время обна-
ружения и измерения частоты, широкий рабочий диапазон и достаточно малые га-
бариты. Недостатки', относительно низкая чувствительность и необходимость
существенного усложнения аппаратуры для обеспечения возможности определения
частоты нескольких перекрывающихся по времени сигналов.
Приемник со сжатием представляет собой супергетеродинный приемник
со сверхбыстрой перестройкой частоты и функциональной обработкой сигналов,
реализуемой специальным фильтром сжатия. Приемник обеспечивает вероятность
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
103
перехвата, которая обычно бывает у широкополосных и высокочувствительных
приемников, и, кроме того, обладает способностью разделять сигналы, близкие по
частоте, как это делает узкополосный супергетеродин [7, 15]. Структурная схема
приемника со сжатием представлена на рисунке 2.14.
Рис. 2.14. Структурная схема приемника со сжатием
Гетеродин сканирует всю рабочую полосу ДГ за время Т , меньшее, чем
длительность самого короткого из подлежащих прием} импульсов. На выходе сме-
сителя при этом формируется импульсный сигнал с ЛЧМ, который подается на
фильтр сжатия (дисперсионную ЛЗ). Наличие линейной зависимости времени за-
держки сигнала т3 в фильтре от его частоты приводит к тому, что задержка НЧ со-
ставляющих будет больше задержки ВЧ составляющих.
Результатом этого является сжатие импульса на выходе фильтра, причем
форма импульса отражает Фурье-преобразование входного сигнала, а результиру-
ющая задержка зависит от частоты. Если на входе присутствует несколько сигна-
лов с различными частотами, то на выходе появляется последовательность импуль-
сов, расстояние между которыми определяется разностью соответствующих частот.
Непрерывный сигнал приемник будет преобразовывать в импульсный с фиксиро-
ванной длительностью. Эквивалентная полоса пропускания приемника на ПЧ,
определяющая уровень собственных шумов, равна ~ 1 / ДТ (где Д77 - время
задержки сжимающего фильтра).
Благодаря этому приемник имеет высокую вероятность перехвата, харак-
терную для широкополосных приемников, и одновременно высокую чувствитель-
ность. Практические ограничения возможностей приемника связаны с требования-
ми обеспечения высокой скорости перестройки и линейности закона модуляции
гетеродина. Кроме того, ограничены разрешающая способность и динамический
диапазон приемника, а также точность измерения времени прихода сигналов, кото-
рая не может быть ц'чше. чем величина времени сканирования.
Цифровые радиоприемные устройства. Использование цифровой техни-
ки в приемниках ВРТР основано на возможности выполнения сколь угодно слож-
ных, функциональных операций над дискретизированными по уровню и времени
цифровыми эквивалентами принимаемых сигналов. Принципиальные ограничения
по характеристикам цифровых устройств обработки связаны с быстродействием
104
Глава Г Радаоэлекп1ронная разведка
выполнения основных операций, разрядностью представления данных и необходи-
мым объемом памяти для хранения данных.
Преимущества цифровых методов обработки общеизвестны [47]: высокая
точность и стабильность характеристик аппаратуры, возможность запоминания,
хранения и воспроизведение сигнала, что очень важно для систем непосредствен-
ной РТР поддержки РЭП. Недостатки цифровых методов (зависимость ширины
частотного диапазона разведки от быстродействия цифровых схем, дополнитель-
ные погрешности, обусловленные шумами вычислений, аналого-цифровыми и
цифроаналоговыми преобразованиями) достаточно убедительно компенсируются
преимуществами цифровых устройств [15]. Совершенствование методов и алго-
ритмов обработки сигнала, использование современной элементной базы РЭ аппа-
ратуры позволяет решать многие задачи ВРТР при помощи цифровых приемников.
Цифровое радиоприемное устройство (ЦРПУ) — это приел ное устрой-
ство, в котором осуществляется обработка сигнала в аналоговой и цифровой фор-
мах. В ЦРПУ, предназначенном для приема аналоговых сигналов, осуществляется
полная или частичная цифровая обработка сигналов (ЦОС). По степени использо-
вания ЦОС ЦРПУ можно разделить на две группы:
• приемники, в которых отсутствует преобразование принимаемого сигнала в
цифровую форму, а на цифровой элементной базе реализованы отдельные узлы
(УУ, контроля, отображения информации, системы вхождения в связь. ЦСЧ);
• приемники, в которых сигнал преобразуется в цифровой вид и на цифровой
элементной базе выполнена часть главного тракта приема, включая цифровой
фильтр селекции сигналов, цифровые демодуляторы, цифровые устройства распо-
знавания и измерения параметров сигналов, а также вспомогательные узлы.
Практически все современные профессиональные ЦРПУ' имеют в своем со-
ставе узлы, реализованные на цифровой базе. К приемникам второй группы отно-
сятся устройства, в которых в аналоговом виде осуществляется предварительная
фильтрация сигнала, его усиление, преобразование частоты сигнала на ПЧ, далее
сигнал ПЧ подвергается АЦП и вся дальнейшая обработка сигнала осуществляется
в цифровом виде. Ко второй группе относятся практически все современные ЦРПУ.
Обобщенная структурная схема ЦРПУ [33] показана на рисунке 2.15.
L____________________________________________________________________________________J
Рис. 2.15. Обобщенная структурная схема ЦРПУ
Глава 2. Радноэлектронная развеох
105
Усилительно-преобразовательным тракт принимает сигнал от антенны,
отфильтровывает его от помех, смещает спектр входного сигнала на ПЧ, на кото-
рой выполняется АЦП. В состав тракта могут входить вспомогательные узлы - си-
стема АРУ, аттенюаторы, ограничители. В тракте ЦОС осуществляется основная
обработка сигнала. Он включает фильтр, определяющий помехоустойчивость при-
емного устройства, демодулятор, цепи последетекторной обработки.
Синтезатор частот (СЧ) преобразует частоту внешнего или собственного
опорного генератора и формирует из него необходимые для работы сетки частот.
СЧ позволяет перестраивать приемное устройство на другую входную частоту. От-
дельные СЧ могут входить в состав следящих систем, формировать сетки частот,
необходимые для работы цифровых устройств обработки сигнала.
Устройство управления и отображения реализует в автономном режиме
заданный алгоритм работы приемного устройства (включение, выключение, поиск
и выбор сигнала, адаптацию к меняющимся условиям работы и т.п.). Вторичный
источник питания предназначен для преобразования энергии первичного источ-
ника (бортовой сети), в форму пригодную для использования непосредственно в
приемном устройстве.
Для реализации цифрового приема сигналов в заданной полосе частот сиг-
налов в аппаратуре обязательным является наличие двух основных устройств: ана-
лого-цифрового преобразователя (АЦП) и процессора, выполняющего дискретное
преобразование Фурье (ДПФ) (рисунок 2.16).
Рис. 2.16. Цифровой приемник-спектранализатор
.АЦП осуществляет квантование по уровню и дискретизацию по времени
сигнала 5(?), поступающего от входной ВЧ части приемника или после гетероди-
нирования на ПЧ. Если сигнал 5(г) изменяется в диапазоне 5’inin..-5'max, то каждое
числовое значение, харакгеризующее величину аналогового сигнала в момент t,, на
выходе представляется /7-разрядным двоичным кодом с погрешностью квантова-
ния, относительная величина которой не превосходит 2 ". Отдельные элементы
данных, характеризующих величин} преобразуемого сигнала в моменты времени
t , формируются с некоторым интервалом At, называемым интервалом дискрети-
зации [7]. Обычно At определяется, исходя из величины верхней границы обслу-
живаемой полосы рабочих частот At < 1/2 f . Если f = 2 f. , Az = f - f. , to
t / J rnax max mm 7 p </ max J min 7
достаточно выбрать At = 1/ Af [47].
Современные технологии АЦП позволяют получать разрядность представ-
ления данных до 16 бит при частотах дискретизации входного сигнала от единиц
герц до 100 МГц. Разрядность представления данных в АЦП определяет и динами-
ческий диапазон обрабатываемых сигналов, предельное отношение 5max /Smin = 2".
106
Глшш 2. Радиоэлек1нронная разведка
АЦП, необходимое при переходе к ЦОС, предусматривает дискретизацию сигнала
по времени и квантование по уровню. Используя известное представление процесса
5(f) в виде огибающей и фазы или через две квадратурные компоненты [46], мож-
но получить
s(t) = <S(f )cos[ct>0/ - cp(f) = Х(/) cos + У(7) sin <дог, (2.55)
где S(t) и (p(n - соответственно огибающая и фаза процесса s(t), а
X(t) = s(t)cos<p(l), Y(f) = 5(nsin<p(f) - квадратурные компоненты, однозначно свя-
занные с огибающей и фазой соотношениями
S(t) = 7F?r) + r2(7); р(О = arctg^- . (2.56)
Х(7)
Из (2.55) и (2.56) следует, что процесс на выходе линейной части разведы-
вательного приемника однозначно определяется парами процессов: огибающей
S{t) и фазой (p(t) или квадратурными компонентами X(t) и }'(/). Для такого пре-
образования процесса 5(f) в цифровую форму достаточно сформировать цифровые
выборки двух процессов: огибающей S(r) и фазы <р(0 либо квадратурных компо-
нент А (/) и У(7) [15]. Основные характеристики и показатели качества АЦП:
• число разрядов (число символов кода, необходимое для того, чтобы в вы-
бранной системе исчисления отобразить в заданном объеме информацию о преоб-
разуемом сигнале);
• нелинейность (максимальное отклонение уровней квантования от линеари-
зованной характеристики преобразования);
• дифференциальная нелинейность (максимальное отклонение значения
младшего разряда от его среднего значения);
• погрешность в конечной точке шкалы (отклонение уровня квантования от
номинального значения в конечной точке характеристики преобразования);
• время преобразования (интервал времени от момента заданного изменения
входного сигнала до появления на выходе соответствующего устойчивого кода);
• диапазон входного напряжения (динамический диапазон);
• максимальное значение опорного напряжения [20].
Диапазон входного напряжения (тока) и максимальное значение опорного
напряжения, как и другие конкретные параметры, зависят от типа АЦП. В частно-
сти, разрядность АЦП определяется двумя факторами: допустимым уровнем шума
квантования и выбранным динамическим диапазоном.
Следующим этапом обработки в схеме на рис. 2.16 является реализация
ДПФ, при котором преобразованию подвергаются элементы конечной структуры
данных - векторы, полученные при равномерной дискретизации с интервалом Xt
входного сигнала длительностью . Длина обрабатываемого вектора
S = (5(0),...,5(Л' - 1))т, 5(/) = 5(7 = iXt), 7 = 0, Л -1 определяется соотношением
N = Tc/Xt.
Для формирования вектора перед выполнением спектрального анализа в
структуре цифрового приемника обычно требуется предусмотреть использование
Глава 2. Радиоэл^юпронная разведка
107
буферной памяти накопления данных. При выполнении ДПФ на выходе процессора
формируется N спектральных составляющих
/=0
(2-57)
при этом расстояние между спектральными линиями ДПФ, то есть фактическое
разрешение, равно \/Тс .
Прямая реализация ДПФ в последовательных алгоритмах не находит при-
менения, вычисления по приведенной выше формуле требуют примерно N2 опера-
ций сложения и умножения. На практике широко применяется метод быстрого пре-
образования Фурье (БПФ), в котором объем вычислений имеет порядок NlogjN
операций сложения и умножения [7]. Для обеспечения непрерывности обработки
сигналов в цифровом приемнике схемы рис. 2.16 должен быть реализован анализ
перекрывающихся по времени входных реализаций.
Особенно следует отметить цифровое МИЧ-приемник, имеющий очень
широкую полосу частот и обеспечивающий мгновенное перекрытие большой части
спектра. Его чувствительность ниже чувствительности перестраиваемого по часто-
те супергетеродинного приемника. Дальность обнаружения сигналов подавляемых
РЭС приемником с МИЧ будет несколько меньше дальности обнаружения суперге-
теродинного приемника [15]. Принимая РЛ сигналы с перестройкой несущей ча-
стоты от импульса к импульсу, цифровой приемник с МИЧ регистрирует несущую
частоту каждого импульса, в то время как на выходе супергетеродинного приемни-
ка импульсные сигналы будут возникать в случайные моменты времени, определя-
емые моментами попадания сигнала в узкую полосу приемника. Для перехвата им-
пульсов длительностью 0,1 мкс в полосе частот 2... 18 ГГц приемнику с МИЧ доста-
точно использовать 1600 фильтров, одновременно перестраиваемых за это время в
полосе 10 МГц каждый. Особенностями вышеуказанных приемников являются
возможности измерения частоты излучаемых РЛС импульсов при ее перестройке от
импульса к импульсу и внутриимпульсном кодировании, прямое подключение
принимаемых сигналов к процессорам без использования АЦП. Сравнительные
характеристики цифровых приемников МИЧ приведены в таблице 2.4 [20].
Таблица 2.4 — Характеристики цифровых приемников МИЧ
Параметры приемников Диапазон частот, ГГц
1...2 2...4 4...8 8...12 12...18
Мгновенная полоса частот, МГц 1060 2120 4240 4240 6360
Чувствительность, дБ/Вт -95 -95 -95 -95 -90
Динамический диапазон, дБ 70 70 70 70 65
Разрешение по частоте, МГц 0,52 1,04 2,08 2,08 3,12
Точность определения частоты (СКО), МГц 1,25 2,50 5,00 6,50 12.00
Минимальная длительность принимаемого импульса, нс 95 60 45 45 40
108
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
Возможной альтернативой построения беспоискового многоканального по
частоте приемника с ЦОС является использование блока цифровых ПФ, перекры-
вающих заданную полосу анализа частот. Фильтры могут быть с конечными и бес-
конечными импульсными характеристикам ! имеют высокую стабильность пара-
метров, любые самые разнообразные формы АЧХ и ФЧХ, не требуют настройки и
легко программируются [47]. До настоящего времени в силу ограничений по быст-
родействию выполнения операций над данными они уступают по возможностям
параллельной обработки сигналов в широкой полосе частот процессорам БПФ.
2.9. Методы определения местоположения РЭС
При выполнении прицеливания требуются данные о дальности до цели,
скорости сближения, углах пеленга и угловых скоростях линии визирования в вер-
тикальной и горизонтальной плоскостях. В случае самоприкрытия цели помехами и
при подавленных в БРЛС каналах измерения дальности и скорости, а также при
действии по другим радиоизлучающим целям определение местоположения ПРИ
проводится пассивными методами Г15].
Процедуры определения фазовых координат состояния радиоизлучающей
цели являются достаточно сложными и могут быть классифицированы по множе-
ству признаков. В зависимости от количества оцениваемых координат состояния
пеленгуемой цели различают позиционные и позиционно-скоростные методы
[48]. При использовании позиционных методов определяются только абсолютные
или относительные координаты, характеризующие местоположения цели в про-
странстве. Позиционные методы определения координат ПРИ используются для
определения местоположения наземных РЛС и других радиоизлучающих средств
противника при ведении воздушной разведки, а также при применении противора-
диолокационных ракет, при нахождении расстояния до воздушной цели, когда до-
пустимы большие погрешности оценивания. Позиционно-скоростные методы поз-
воляют наряду с местоположением определять скорости и ускорения движущейся
цели. В рамках последнего метода фазовые координаты ЛА и измерения представ-
ляются в виде векторов в многомерном пространстве состояния.
Среди алгоритмов, оптимальных по минимуму дисперсии ошибок оценива-
ния состояния радиоизлучающих целей, можно выделить три большие группы. Од-
на из них, получившая наибольшее распространение, базируется на использовании
процедур оптимальной фильтрации (как нелинейной, так и линейной) [49]. В осно-
ве второй группы лежат алгоритмы метода наименьших квадратов. В последнее
время все большее распространение получают алгоритмы третьей группы, осно-
ванные на использовании процедур параметрической идентификации.
На практике приходится использовать алгоритмы с автоматическим устра-
нением расходимости. Наиболее точными из них являются алгоритмы адаптивной
фильтрации [50]. Более простыми являются алгоритмы фильтрации с коррекцией
коэффициентов усиления невязок на основе S-модификации фильтра Калмана [51,
52] и алгоритмы с оптимальной коррекцией прогноза на основе математического
аппарата статистической теории оптимального управления [53].
Глава 2. Радцоэлекп1])онш1^ разведка
109
Местоположение РЭС противника может быть определено как прямыми,
так и косвенными методами. Под прямыми методами понимают измерения ме-
стоположения источника в результате непосредственной обработки принимаемых
сигналов. В косвенных методах определение местоположения источника по
формулам, связывающим координаты источника с его пеленгами, произведенны-
ми из нескольких точек, и расстояниями между точками измерения пеленгов. Ос-
новное отличие между прямыми и косвенными методами определения местопо-
ложения: прямой метод - местоположение принципиально может быть осу-
ществлено за счет направленного приема сигнала в одной точке; косвенный ме-
тод - требуется осуществить прием и пеленгацию минимум в 2-х точках про-
странства [15]. Задача определения местоположения РЭС при ведении РЭР прин-
ципиально не отличается от соответствующей задачи радионавигации. Однако она
усложняется рядом обстоятельств:
1. Ни параметры разведываемых сигналов, ни режим работы РЭС заранее
не известны. Разведывательный приемник не согласован с принимаемым сигна-
лом, что ухудшает соотношение сигнал/шум и характеристики обнаружения.
2. Для определения местоположения разведываемых РЭС нельзя использо-
вать методы радионавигации, которые требуют согласованной работы передающе-
го и приемного устройства. Это снижает точность и затрудняет определение ме-
стоположения РЭС.
3. Средства ВРТР определяют местоположение РЭС в системе координат,
связанной с самолетом-разведчиком. Для привязки разведанных РЭС к местности
необходимо определять местоположение самолета и ориентацию его в простран-
стве в момент измерения координат РЭС (производится обычными навигационны-
ми способами).
4. Необходимая точность определения местоположения РЭС зависит от цели
разведки. Если координаты РЭС определяются с целью организации их подав пения
САП. то в высокой точности измерения координат нет необходимости. Если же ко-
ординаты РЭС измеряются с целью его последующего поражения (уничтожения),
то точность измерения координат при ведении ВРТР должна быть значительно бо-
лее высокой. Обеспечение высокой точности определения местоположения РЭС -
одна из наиболее трудных задач ВРТР [37, 54].
На первом этане на основании анализа РТ параметров сигналов объектов
разведки определяются геометрические параметры (пеленг, направляющие коси-
нусы или разности дальностей), однозначно характеризующие искомое местопо-
ложение РЭС относительно места самолета-разведчика. На втором этапе на ос-
нове геометрических параметров вычисляются пространственные координаты
РЭС. Чаще всего средства РТР для местоопределения ИН используют триангуля-
ционные методы, но находят применение и другие методы - взаимокорреляцион-
ные, основанные на разностно-дальномерных измерениях, и комбинированные.
2. 9.1. Триангуляционнь-г метод
К позиционным методам определения местоположения целей относится
широко известный триангуляционной метод, называемый также пеленга цион-
по
Глава_ 2. Радиоэлеюпррннар разведка
ным или угломерным [9, 48]. Триангуляционный метод определения положения
цели основан на определении направлений (пеленгов) на ИИ в двух точках про-
странства и использует формульные зависимости между сторонами и углами тре-
угольника, вершины которых связаны с целью и ЛА. Этот метод предполагает ре-
шение алгебраических уравнений. Принцип триангуляционного местоолределе-
ния на основе измерений азимута и угла места ИИ иллюстрируется рисунком 2.17.
РЭС (x,y,z)
Рис. 2.17. Триангуляционное местоопределение
Линией положения - геометрическим местом точек, которым соответству-
ют постоянные значения измеренного азимута a - const и угла места ft = const -
является прямая. Поэтому точка положения излучающего объекта в пространстве
может быть определена на пересечении двух таких прямых, т.е. по двум парам оце-
нок (а *; /3 *), измеренных в двух точках, разнесенных в пространстве [15]. Пелен-
гаторы расположены на поверхности Земли на расстоянии d друг от друга. С пелен-
гаторами связаны декартовы топоцентрические системы координат соответственно
OIXIYZI и <92A2Y,Z2. Если в качестве основной системы принять одну из систем
координат OtX.YlZl = Oxyz, то координаты объекта разведки в этой системе можно
оценить на основе очевидных из рисунка 2.17 геометрических построений [9]
, sin a, cos а.
х = d----------------L,
sin(cz2 - а,)
sintz2 sin
sin(cr> -а,)со8(Д + cp2)
d sin a,
III- .1 « I I —. —..
R sin(a2 — a})
(2.58)
(2-59)
(2.60)
(2.61)
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
111
sma
5
R sin(a, - «J)
где R - радиус Земли для топ области, где работают пеленгаторы; Az - превыше-
ние точки расположения 2-го пеленгатора над точкой расположения 1-го пеленга-
тора.
Для определения трех пространственных координат объекта разведки в
принципе достаточно трех независимых измерений. В четырех измерениях (двух
азимутов и двух углов места) содержится избыточность. Но практически число из-
мерений для местоопределения не только не уменьшают, но даже увеличивают за
счет применения большего числа пеленгаторов. Действительно, при двух пеленга-
торах возможны такие ситуации, когда две из трех пространственных координат не
определяются. Это непосредственно следует из (2.58) - (2.62) при На прак-
тике обычно используют число пеленгаторов больше двух. Избыточность в изме-
рениях позволяет увеличить точность определения местоположения РЭС 115].
Триангуляционный метод с использовнаием фазового пеленгатора, оцени-
ваюшего направляющие косинусы, описан в [9]. Для триангуляционного определе-
ния пространственных координат объекта разведки вовсе не обязательно использо-
вать неподвижные пеленгаторы. Пеленгаторы могут перемещаться в пространстве,
но при этом нужно, чтобы законы их движения (траектории) были известны и вре-
менные зависимости собственных мгновенных координат ].x(/), _v(/),z(/)} учитыва-
лись бы при обработке. Измеряя пеленги на ИИ в разных точках, которые последо-
вательно занимает ЛА при движении по траектории, и зная координаты этих точек,
можно вычислить неизвестные координаты неподвижного излучающего объекта.
СКО определения местоопределения зависит не только от ошибок пелен-
гации, но и от дальности и D.) до РЭС и угла пересечения пеленгов у
Дон
Да,
sin у
и _ дисперсии ошибок пеленгации.
При использовании идентичных пеленгаторов сгДа] = <т. = сгд
ТР
(2.63)
ТР
smy
Существенным недостатком триангуляционного метода является то, что
при увеличении количества ИИ, находящихся в зоне действия пеленгаторов, могут
происходить ложные обнаружения несуществующих источников (рисунком 2.18).
Антенны пеленгаторов, расположенных в точках П1 и П2, обладают конеч-
ной шириной ДН. Если в пределах этой ширины наблюдаются несколько ИИ
(например, как па рис. 2.18 два источника ОР1 и ОР2) по азимутам соответственно
а.., О' и О', , то триангуляционная система кроме истинных координат (х,у.)
и (х, v„) будет определять ложные координаты (,v, yt) и (х2у,). Соответствующие
этим координатам ложные отметки местоположения объектов разведки (ЛЦ1 и
112
Глава 2, Радиоэлек1П])онная разведка
ЛЦ2 на рис. 2.18) находятся на пересечении линий пеленгов. Исключить ложные
обнаружения можно путем получения избыточной информации о пеленгуемых ис-
точниках - увеличением количества разнесенных пеленгаторов или опознаванием
принадлежности получаемой информации к определенному источнику.
Рис. 2.18. Эффект размножения целей при пеленгации
Опознавание может быть проведено при сравнении сигналов, принимаемых
пеленгаторами, по несущей частоте, периоду следования и длительности импуль-
сов. Дополнительную информацию о положении и количестве ИИ получают и за
счел корреляционной обработки сигналов, принимаемых в пространственно разне-
сенных точках [4].
Триангуляционный метод определения координат
радиоизлучающих целей
В простейшем случае при неподвижной цели этот метод основан на измере-
нии угловых направлении на объект в двух приемных пунктах, разнесенных на рас-
стояние L, называемое базой (рисунок 2.19). Если самолет перемещается в горизон-
тальной (вертикальной) плоскости, достаточно измерить два азимута и а, (или
угла места Д и Д,). Местоположение цели определяется точкой пересечения двух
прямых, каждая из которых является линией положения, т.е. геометрическим ме-
стом точек возможного местонахождения ИИ. При определении пространственных
координат цели достаточно точно измерить азимуты и а, в двух пунктах и утол
места Д и Д в одном, либо, наоборот, углы места Д и Д в двуч пунктах и ази-
мут и в одном.
На рисунке 2.19 точка Т характеризует положение цели на земной поверх-
ности, а точки Р] и Р2 показывают положение самолета в моменты времени /, и г,
измерения углов. Положение точки Р] на рисунке совпадает с началом системы ко-
ординат. Точка Th — проекция точки Т на горизонтальную плоскость, проходящую
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
через траекторию полета самолета. OXYZ - прямоугольная невращающаяся система
координат, ось OY направлена по местной вертикали, ось ОХ совпадает с линией
пути самолета, движущегося прямолинейно в горизонтальной плоскости.
Рис. 2.19. Определение местоположения неподвижной цели триангуляционным методом
Местоположение цели соответствует точке пересечения трех поверхностей
положения (трех плоскостей). Дальность до цели вычисляют по измеренным углам
и известной базе L [48]
£ =-----------—-----------(2.65)
cosР] (cosa, -sma}ciga2)
Выражение (2.65) не имеет смысла при = 90°, а, = 0°, Д = 90° . В само-
летных системах обычно имеют дело с углами визирования цели в вертикальной и
горизонтальной плоскостях. Так как точность пеленгования ограничена, вместо
линий и поверхностей положения приходится иметь место с областями положения.
Размеры областей положения (областей неопределенности) тем больше, чем выше
заданная вероятность местонахождения объекта в пределах области. Для уточнения
положения цели в расчет необходимо вводить большее число результатов измере-
ний. чем это минимально необходимо для определения координат. Точность изме-
рения наиболее высока, если угол пересечения линий положения достаточно бли-
зок к прямому, и заметно снижается, если линии положения пересекаются под ост-
рым утлом.
Минимальная ошибка определения местоположения будет, если цель рас-
полагается в точке, находящейся на перпендикуляре, восстановленном в середине
базы, на расстоянии 0.35L от базы [15]. Этой точке соответствует угол у = 109° (у
— угол, определяемый направлениями на точки пеленгации с цели, или угол, обра-
зуемый двумя пеленгами на источник). Минимальная ошибка не превосходит 4 % в
случае, когда отношение дальности от объекта до середины базы к базе находится в
пределах от 0,2 до 0,8. Статистическая обработка случайных ошибок позволяет
уменьшить СКО определения дальности R для триангуляционного метода
114
Г\лава_ 2. Радиоэл£1рпронная разведка
R
(2.66)
где у¥ - число отсчетов; сга — СКО пеленгатора [48]. Выражение t2.66) справедливо
при 0° < у <180°. При определении координат наземных пелен часто высота поле-
та ЛА значительно меньше дальности до цели, поэтому угол места близок к нулю.
Случай двукратной пелен! ации имеет место при ведении воздушной раз-
ведки наземных РЛС. При пеленгации неподвижного ИИ, расположенного в точке
Т, из двух точек Р} и Л (рисунок 2.20 а), отстоящих друг от друга на расстояние L,
координаты источника определяются путем решения треугольника РхТР-> по двум
углам (р{ и (р2 и основанию L. При этом имеют место следующие соотношения [37]
= ср1-(р, - утол. равный разни-
, 2 ч , R. = . , ч • (2.67)
где (р} и (р2 - бортовые пеленги цели в точках Т~\ и Р относительно направления
полета, совпадающего с продольной осью самолета.
Минимальные погрешности определения координат при двукратной сим-
метричной пеленгации получаются при у = 70.5° (
це пеленгов). Отношение дальности R до цели по линии траверза к базе L равно 0.7.
Ранее для угла у было приведено другое значение (109.5'). Различие в значениях
чисел объясняется тем, что при минимизации ошибок местоположения в 48] ми-
нимизировалась величина crR / L , а в работе [37] — <rR / R.
При выполнении боевого задания самолетом важна погрешность определе-
ния местоположения цели, отнесенная к дальности до цели. В работе [37] найдено,
что при двукратной пеленгации на базе, сравнимой с дальностью до объекта, и точ-
ности пеленга около одного градуса, относительная погрешность определения ме-
ста 3...5 %. Предполагается, что координаты ЛА, осуществляющего пеленгацию,
определяются с существенно более высокой точностью, чем координаты цели, т.е
составляющими из-за неточности знания собственных координат ЛА можно не
считаться.
( лучай малых углов пеленгации. Некоторые варианты боевого примене-
ния авиации требуют полета к наземной РЛС по кратчайшему пути. При примене-
нии ПРЛ ракет вначале осуществляется обнаружение работающей наземной РЛС,
затем измерение ее координат и далее прицеливание и пуск ракеты, который целе-
сообразно производить при совпадении ее продольной оси с направлением на цель.
Продолжительность процедур обнаружения, измерения и прицеливания должна
быть минимальной, чтобы в максимальной степени обеспечить безопасность само-
лета-носителя. В процессе обнаружения, измерения и прицеливания траектория
самолета должна иметь искривление. В этом случае приходится определять даль-
ность до цели при малых углах пеленга цели. Пеленги на РЛС измеряются в двуос
точках: точке Р\ первоначального обнаружения (дальность 7?i) и точке Рг выдачи
данных (ТС) (рисунок 2.20 б).
Глава 2. Радиоэлект^^
115
Рис. 2.20. Определение местоположения неподвижной цели при
двукратной пеленгации в одной плоскости (а) и в случае малых углов пеленгации (б)
Недостатками метода являются: 1) увеличение точности пеленгации
требует увеличения габаритов антенных устройств, что не всегда допустимо на ЛА;
2) дальность пеленгации в УКВ диапазоне ограничивается дальностью прямой ви-
димости; 3 ♦ при пеленгации РЭС двумя и более пеленгаторами, установленными на
различных ЛА, усложняется аппаратура разведки [15].
Случай многократной пеленгации. В процессе воздушной разведки воз-
можен прямолинейный полет самолета и измерение пеленгов цели через равные
промежутки времени. Получены алгоритмы обработки результатов измерения по
методам наименьших квадратов и весовых коэффициентов. Целесообразным явля-
ется такой порядок обработки, когда два пеленга, соответствующие одному изме-
рению. выбираются симметричными относительно линии траверза. При большем
числе пар пеленгов (более 10) оптимальный угол между крайними пеленгами со-
ставляет 102,67° [48].
2. 9.2. Разностно-дальномерный метод
Триангуляционная система местоопределения поддерживается измерения-
ми пеленгов (или направляющих косинусов) объекта разведки. В совокупности
оценок пеленгов из разных точек пространства разрутпена значительная часть ин-
формации о взаимной корреляции принимаемых сигналов разведываемого объекта.
Учет этой информации может существенно повысить точность местоопределения.
Взаимную корреляцию сигналов в разнесенных точках используют разностно-
дальномерные методы местоопределения [9]. Геометрические соотношения, ил-
люстрирующие применение разностно-дальномерного метода местоопределения,
показаны на рисунке 2.21.
Местоположение ИII на плоскости определяется в результате измерения
разности моментов времени приема сигнала в двух точках, разнесенных на величи-
ну базы d. Геометрическое место точек, соответствующих разности дальностей
R} (,v, у) - Л, (х, у) = AR, = const, это гипербола. Точка положения ИИ находится как
точка пересечения двух гипербол, для построения которых нужно измерить две
разности дальностей А7?12 и ДЯ,. на двух базах d]2 и d23. Для определения трех
116
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
пространственных координат нужно, соответственно, получать три независимых
измерения на трех базах [15].
Рис. 2.21. Разности о-дальномерный метод местоопределения
Для измерения разности дальностей до объекта разведки применяются вза-
имокорреляционные измерители (рисунок 2.22).
от ИI:
П РМ
► ПРМ
ЛЗ
Рис. 2.22. Взаимокорреляционный измеритель
Схема подобна схеме фазового пеленгатора и содержит: двухканальное
РПУ с общим гетеродином (Г) на оба канала; ЛЗ - измерительную ЛЗ; измеритель,
состоящий из перемножителя и интегратора; СУ - систему управления, синхронно
Глава 'L разведка
управляющую ЛЗ; дифференцирующую цепь. В этом следящем измерителе сигна-
лы с выходов обоих каналов перемножаются, результат перемножения усредняется
и управляет задержкой в ЛЗ, устанавливая Дт *, при котором максимизируется
выходное напряжение измерителя z(/). Оценка Дт * - это формируемый схемой
выходной отсчет. На выходе включена дифференцирующая цепь dj dt для форми-
рования нечетной дискриминационной характеристики измерителя.
На входах антенн создаются напряжения
w, (?) = Re {£, (?) ехр(/®0?)},
W] (?) = и2 (t - At) = Re {£, (t - At) exp (jco0 (t - Д?))},
(2.68)
где At = AR/c = (R - £, )/c = t -f2 — измеряемая взаимокорреляционным измерите-
лем разность задержек когерентных сигналов, связанная с пеленгом соотношением
ARV = d cos 8 = с At.
(2.69)
Гетеродин создает напряжение z/r(?) = Re(£r ехр(у(д)0 + &>Iir)?)j. При иде-
альных идентичных комплексных коэффициентах передачи приемников в точках 4,
5 формируются напряжения
U2(t) = Re{£0(?)• £д ехр(./бУ1|Г/)},
(?) = Re {£о(г - At) £д ехр(уй)пг?) • ехр(-у«0Д?)} .
ВЧ взаимокорреляционная функция принимаемого сигнала
_ «о(О "о(' + ') dt = -Re{fi„(r)exp(y<i>(,-)}
О ~
т
где 7^ (г) = Г£0(?)£ (? + г) dt - огибающая корреляционной функции.
J
о
Выходной эффект измерителя на выходе 8 имеет вид
т
Z(r) = 2£ J//,(?- r)u2(t - Ат*) dt =
о
(2.70)
(2.71)
(2.72)
£ (t -At - т)Е0У - Дт*)ехр(- /(<у0Д? + &>пг(/ - AT*))dt
Сравнивая полученное выражение (2.72) с (2.71), можно установить, что
полезный выходной эффект измерителя с точностью до коэффициента пропор-
циональности совпадает со смещенной АКФ принимаемого сигнала
7(т) = г[т-(Дт*-Дг)] = £,
[г-(Дт*-Дт)1
L -“-Л1
(2.73)
Выходной эффект (2.73) корреляционного измерителя в точке 8 воспроиз-
веден на рисунке 2.24. Выражение (2.73) позволяет сделать следующие выводы.
118
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
1. Выходной эффект взаимокорреляшюнного измерителя соответствует
смещенной на Ат*-Ат = Ати АКФ К (т) принимаемого сигнала с отличием лишь
частоты заполнения (й)пг вместо щ0).
б/
2. При установке ЛЗ на величину задержки Ат* = А/ = —sins Z(t) совме-
щается с А?0(т) по методу максимума.
Для повышения точности измерителя система, следящая за задержкой Ат,
формирует производную dr . Измерения взаимокорреляционной функции
можно проводить по огибающей выходного эффекта R^ т-(Ат*-Дт)], показан-
ной на рисунке 2.23 пунктиром, но точность отсчета задержки при этом будет ни-
же. Цифровой измеритель разности задержек сигнала на основе системы слежения
за максимумом взаимокорреляционной функции подробно описан в [9].
Функция ЯДА^т) - огибающая корреляционной функции - является чет-
ной. Максимум функции Яо (АЯт) будет проявляться при равенстве задержки сиг-
нала А/ и задержки т, введенной одной из ЛЗ. К выходу 8 интегратора подключе-
на дифференцирующая цепь, на выходе которой формируется сигнал dR (т)/ dr,
являющийся нечетной функцией (рисунок 2.24). Этот сигнал используется СУ для
подстройки ЛЗ.
Рис. 2.23. Выходной эффект
корреляционного измерителя
Рис. 2.24. Характеристика дискриминатора
Измерив относительную задержку, можно определить разность расстояний,
которую прошла волна от РЭС (ИИ) до антенн измерительной системы.
АЯП = dcoss = с At,
где s - направление на ИИ (направление прихода волны от ИИ составляет угол s
с нормалью к базе d).
Цифровой измеритель разности задержек сигнала на основе системы слеже-
ния за максимумом взаимокорреляционной функции описан в [9. 13].
Глава 2. Радиоэл£К1п^онная [разведка
119
Точность взаимокорреляционного из мерителя зависит от протяженности
базы d. При наличии ошибки измерения задержки сгДг ошибка определения пелен-
га составит
coss
(2.74)
Следовательно, для повышения точности местоопределения нужно увели-
п / 2 измерения сопровождаются очень большими ошибка-
чивать базу. При s
ми. Поэтому взаимокорреляционный измеритель должен иметь несколько непарал-
лельных баз. Применительно к широкополосным сигналам использование разност-
но-дальномерного метода местоопределения позволяет существенно уменьшить
ошибку местоопределения ПРИ (до 65 %) по сравнению с триангуляционным ме-
тодом [15]. Разностно-дальномерный метод наиболее удобен при определении ме-
стоположения импульсных РЭС. Технически метод сложен, гребует согласованной
работы аппаратуры разведки. В сложной РЭ обстановке задача выделения всеми
приемными устройствами сигналов одного и того же РЭС также представляет серь-
езные трудности.
2.9.3. Кинематическим метод определения местоположения
Простейший кинематический метод опирается на знание уравнений, опи-
сывающих процесс взаимного перемещения самолета и цели, в том числе и движу-
щейся. Современный кинематический метод, который можно было бы назвать
намико-кинематическим [45], основан на математическом описании в простран-
стве состояний относительного движения цели и ЛА. В качестве фазовых коорди-
нат относительного движения выступают дальность до цели и угловые координаты.
Данный метод хорошо сочетается с оптимальными (квазиоптимальными) алгорит-
мами оценивания. При использовании простейшего варианта кинематического ме-
тода модель относительного движения в одной плоскости описывается уравнением
co = V,!R.
(2.75)
где со — угловая скорость линии визирования; V - составляющая скорости движе-
ния цели относительно самолета, перпендикулярная линия визирования и называе-
мая тангенциальной; 7’ - дальность до цели (так как цель неподвижна, то пред-
ставляет собой проекцию скорости самолета на нормаль к линии визирования) [48].
При наличии оценок величин, входящих в формулу (2.75), ошибка вычис-
ления дальности определяется выражением
AR = R-R =
ДТсо - ДсоТ
о
СО'
(2.76)
А А А А
где Дсо = со - со. Д1'=Р;-К,; R, со,
Vt — оценки соответствующих величин.
Если считать ошибки Дсо и ДР' гауссовскими с математическим ожидани-
ем, равным нулю, некоррелированными между собой, то математическое ожидание
120
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
ошибки АТ? оценивания R также равно нулю, а дисперсия DR ошибки &R с учетом
равенства V = Rco
(2.77)
R
со
СО'
где Dy и Da - дисперсии ошибок оценивания F, и со. DR меньше, чем больше со.
При фиксированном R увеличения со можно достичь возрастанием F,, что
обеспечивается за счет увеличения нормальной к линии визирования составляющей
скорости движения самолета. Одноразового оценивания дальности может быть не-
достаточно, в процессе прицеливания требуется периодически уточнять координа-
ты движущейся цели. Для достижения приемлемой точности необходимо специ-
альным образом формировать траекторию полета ЛА.
Простейший кинематический метод определения координат радиоиз-
лучающих воздушных целей позволяет определять расстояния до радиоизлучаю-
щей цели автономно без привлечения данных от других измерителен. Пусть цель и
истребитель для простоты движутся в одной плоскости. БРЛС истребителя Р (ри-
сунок 2.25) принимает сигнал от РЭС. установленного на самолете Т противника, и
измеряет угловое положение (бортовой пеленг) цели ср} и угловую скорость линии
визирования истребитель-нель
(2.78)
где £t - угол визирования в момент времени [48].
Рис. 2.25. Определение координат воздушной цели простейшим кинематическим методом
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
121
Угловая скорость линии визирования связана с дальностью R\ до цели и
тангенциальной составляющей У/ге1 линейной скорости перемещения цели относи-
тельно истребителя
V. . = И. sin<7 +И,sine). = К + К„, (2.79)
tre\ Т э Р г 1 Tt pt\ 1 v
где q - курсовой угол цели; Ут - скорость цели; Vp - скорость своего самолета; УГ!
и /г ! - тангенциальные составляющие скоростей цели и истребителя.
При известных значениях скоростей VT, Vp и углов <7, измерение угловой
скорости 6), позволяет найти дальность до цели
^ = rrsin? + /fsin^ (280)
но скорость цели VT и угол q неизвестны. В этом случае истребитель Р маневром в
направлении относительно линии визирования LOSi изменяет угловое положение
линии визирования и, тем самым, бортовой пеленг цели.
Этот маневр приводит к изменению угловой скорости визирования, которая,
если пренебречь изменением курсового угла q за время маневра, становится равной
(2.81)
Разность }тловых скоростей и после выполнения маневра истребите-
ля определяется соотношением
Дщ = со, -
I •—
(2.82)
Изменением расстояния до цели за время измерений можно пренебречь,
R « , что позволяет упростить выражение (2.82)
Дбо =—(sin^- sin<p2), (2.83)
R,
k(o = bVpJR2 (2.84)
Величина ДИ = I .н - Г , характеризует изменение относительной танген-
циальной скорости цели, обусловленное только маневром истребителя Р. Она зави-
сит лишь от величины изменения угла пеленга (р и всегда может быть вычислена на
борту истребителя. Приращение угловой скорости Дш находится при непрерывном
отслеживании цели по угловым координатам путем вычитания угловых скоростей
Дбд = й)( — (о~. Дальность до цели А, рассчитывают по результатам измерений как
отношение приращения ДГ тангенциальной скорости истребителя к приращению
Д<у угловой скорости визирования [48]
122
Глава 2, Радиоэлектронная разведка
R2=bVpt/bco. (2.85)
Анализ точности определения дальности R до цели показывает, что вычис-
ление расстояния по формуле (2.85) приводит к значительным погрешностям. При
больших расстояниях до цели погрешность вычисления дальности существенно
возрастает. Требуется дополнительно вводить фильтрацию параметра R. например,
с помощью фильтра Каймана, т.е. необходимо переходить к кинематическому ме-
тоду определения координат в пространстве состояний. При последовательных
дискретных измерениях величин А К и Аш можно выполнять с помощью фильтра
оценивания дальности до цели и в результате значительно уменьшить погрешность
вычисления R.
2.9.4. Дальномерный и дальномерно-угломерный методы
При дальномерном методе определение местоположения разведываемого
РЭС производится измерением расстояния до него из двух или более точек (точки
А и В на рисунке 2.26). Линии положения в этом случае являются дугами окружно-
стей с центрами в точках А и В. Местоположение разведываемого РЭС находится
как точка пересечения линий положения. СКО местоопределения определяется
СКО измерения дальностей О и D,
где ст" , сг^ - СКО измерения дальностей. Дальномерный метод не нашел широ-
кого применения в ВРТР из-за сложности аппаратуры, необходимой для измерения
дальности до РЭС и невысокой точности измерения места [15]. Время разведки при
использовании данного метода оказывается большим.
Дальномерно-угломерный метод позволяег определять координаты разве-
дываемого РЭС с помощью аппаратуры разведки, установленной на одном ЛА, в
сравнительно короткие промежутки времени. При использовании этого метода для
определения местоположения РЭС из одной точки одновременно измеряется пе-
ленг (угол О на рисунке 2.27) этого РЭС и дальность D до него.
Рис. 2.26. Дальномерный метод
местоопределениия
Рис. 2.27. Дальномерно-
угломерный метод
Глава 2, Радиоэлектронная разведка
123
Местоположение РЭС определяется как точка пересечения линии пеленга с
окружностью радиуса D, проведенной из точки измерения. СКО ошибка место-
определения определяется выражением
<т„ = 7(0,0175-0., (2.87)
где сгде - СКО измерения пеленга; o\D - СКО измерения дальности.
К недостаткам угломерно-дальномерного метода относится сложность
разведывательной аппаратуры (необходимость иметь и пеленгатор, и дальномер) и
невысокая точность измерения дальности. Однако имеегся возможность быстрого
определения местоположения разведываемого РЭС, что особенно важно при раз-
ведке кратковременно излучающих РЭС [15].
На основании вышеизложенного сделаем несколько замечаний:
1. В случае самоприкрытпя цели помехами целесообразен переход к одно-
или многопозиционным системам определения местоположения цели, основанным
на пеленгационных методах. Наиболее широкое распространение получили одно-
позиционные системы [48]. Основны м недостатком является значительное время,
затрачиваемое на выполнение местоопределения цели, а в некоторых случаях и
низкая точность оценивания координат и параметров ее движения, а основное до-
стоинство - независимость от других ЛА и более простой состав оборудования,
чем в многопозпцпонных системах. Для получения удовлетворительной точности в
однопозиционной системе ЛА необходимо лететь по специальной траектории.
2. Способы и алгоритмы оценивания местоположения ИИ на основе угло-
мерных данных базируются на различных вариантах триангуляционного, разност-
но-дальномерного и кинематического методов. Триангуляционные методы опреде-
ления положения цели используют формульные зависимости между сторонами и
углами треугольника, вершины которых связаны с целью и ЛА (решение систем
алгебраических уравнений». Кинематические методы в пространстве состояний ос-
нованы на математическом описании собственного или относительного движения
цели и ЛА и использовании результатов измерений в алгоритмах фильтрации.
3. Некоторые методы определения местоположения целей предполагают
знание собственных координат и параметров движения ЛА. осуществляющего пе-
ленгацию. Устройство оценивания координат и параметров движения цели включа-
ет в свой состав, наряду с пеленгатором, датчики собственного движения ЛА.
4. В однопозиционных системах актуальной является задача управления ЛА
для достижения максимальной точности определения местоположения цели [15,
54]. Одним из резервов повышения точности функционирования измерительных
систем является разработка алгоритмов оптимального управления процессами
наблюдения, к решению задачи оптимального управления ЛА как измерительным
объектом привлекаются методы оптимального управления наблюдением.
2. 10. Методы определения дальности до РЭС
Рассмотрим некоторые методы определения дальности до РЭС, применяе-
мые в устройствах ВРТР. Угломестный метод определения дальности до РЭС ил-
124
Глава. 2, Радиоэлеюпроннар разведка.
люстрируется рисунком 2.28. При использовании угломестного метода горизон-
тальная дальность Dr до РЭС находится по высоте полета Н и углу места ср
Dr=H-tg<p. (2.88)
Этому методу присущи следующие недостатки', при больших значениях
ср точность метода невелика, так как в этом случае малым изменениям ср соответ-
ствуют значительные изменения функции ig(p; при больших дальностях сказывает-
ся кривизна земной поверхности (ошибка на дальности прямой видимости состав-
ляет 50 % от измеренного значения £>г).
Рис. 2.28. Угломестный метод измерения дальности
Угломестный метод целесообразно применять лишь при относительно не-
больших дальностях, не превышающих нескольких высот полета. Этот метод обес-
печивает приемлемые точности измерения только при больших высотах полета са-
молета [15]. Сфера его применения ограничена.
Метод измерения дальности по многократным значениям пеленга пред-
ставлен на рисунке 2.29. Станция разведки, установленная на ЛА, перемещается
вдоль оси X с путевой скоростью I [15].
Рис. 2.29. Измерение дальности по многократным значениям пеленга
Глава_ 2. Радиоэлект^Р^ЬРЗ. PHAJFPllPL
125
Пусть в момент времени /, самолет находился в точке А и пеленг разведы-
ваемого РЭС составлял угол 0(, а в момент в времени t2 самолет переместился в
точку В и пеленг РЭС составлял угол 02. За это время самолет пролетит путь
S = VAt, где Д/ = Л - /]. Тогда в момент времени А, появляется возможность изме-
рения дальности D до РЭС. Действительно по теореме синусов имеем
ГД/
sin©
sin(0, -0,)
sin(0, -©,)
(2.89)
Отсюда дальность до РЭС равна
тг sin О.
D = VM • ------’--.
sin(®2 -0j)
(2.90)
Достоинствами данного метода измерения D являются простота и доста-
точно высокая точность измерения дальности до РЭС. К недостаткам метода сле-
дует отнести следующее: большие ошибки при малых значениях курсовых углов
0, метод применяется, как правило, при углах 0 > 20°; невозможность использо-
вания метода при полете на РЭС; большое время разведки.
Метод измерения дальности по выходному напряжению приемника и
скорости его изменения. При полете на РЭС дальность D до РЭС и мощность
Рвхр сигнала на входе приёмника непрерывно меняются. Характер этого изменения
может быть использован для определения дальности до РЭС. При этом предполага-
ется, что разведываемое РЭС непрерывно сопровождает JIA, и, следовательно, зна-
чение его ДНА во времени не изменяется: Fc(6' ср ,t) ® const. Кроме того, предпо-
лагается неизменным во времени и значение ДНА станции разведки, антенна стан-
ции РТР сопровождает РЭС. Из уравнения дальности ВРТР, пренебрегая затухани-
ем ЭМВ, получаем
/>„.(/) = СДГ(/), (2.9!)
где С - ——- А уу/ «const; Рс - мощность излучения РЭС; Gc - КНД антенны
4лг
РЭС: у — коэффициент, учитывающий несовпадение поляризации сигнала разве-
дываемого РЭС и антенны станции ВРТР; у/ - коэффициент передачи мощности из
антенны на вход разведывательного приемника.
Прологарифмируем выражение (2.91) и выполним операцию дифференци-
рования по времени Рар(/)/Рвхр(0 = D(t) . Выражение для дальности мож-
но записать в виде
D(t) = -2D’(t)
(2.92)
Так как Рвхр(/) = Ajt/BXp(/) , где £/вхр(/) - эффективное напряжение на вхо-
де разведывательного приемника, то, полагая, что приемник работает в линейном
режиме с постоянным коэффициентом усиления, получаем
126
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
(2.93)
где СВЬ1ХР(/‘) - эффективное напряжение на выходе разведывательного приемника.
При приближении к разведываемому РЭС
D'(f) = -V -cos0(Z), (2.94)
где #(/) - угол между направление.м вектора путевой скорости и направлением на
РЭС. Окончательно получаем
D(t) = V cos 6(t)
(2-95)
Дальность до РЭС можно определять, измеряя путевую скорость Г, угол
0(/) между вектором путевой скорости и направлением на Р 'С и напряжение на
выходе разведывательного приёмника. Достоинствами метода являются: 1) ма-
лое влияние значения утла 6(f) на точность измерения дальности; 2) метод приме-
ним при полете на РЭС, когда 6(f) = 0. Недостатками метода являются:
1. Величина С не всегда постоянная из-за изменений условий распростра-
нения ЭМВ, флуктуаций мощности передатчика и т.п.
2. Для реализации метода требуется приемник с линейной характеристикой
в широком диапазоне изменения входной мощности, которая изменяется обратно
пропорционально квадрату дальности до РЭС [15].
Существует несколько способов измерения дальности преимущественно
путем измерений уровня принимаемого сигнала и его изменениями [54], вызван-
ными перемещением ЛА:
• измерение дальности при малых высотах полета и малых курсовых утлах на
объект;
• определение дальности по характеристиках интерференционной кривой;
• определение дальности методом регистрации пролета горизонта:
• определение дальност i методами энергетических измерений.
Конкретный метод измерения дальности до РЭС выбирается с учетом задач
воздушной разведки, параметров разведываемых РЭС, радиоэлектронной и опера-
тивно-тактической обстановки.
2.11. Пеленгация РЭС средствами ВРТР
Направление на РЭС (или пеленгование РЭС) в целях ВРТР определяется
теми же методами, что и в радионавигации, и в радиолокации. Пеленгуются РЭС с
помощью антенн, ДНА которых позволяют установить направление прихода ЭМВ
(направление на ИИ). Пеленгаторы служат для определения угловых координат
ИИ. К пеленгационным устройствам станции РТР предъявляются высокие требова-
ния по: быстродействию (возможность измерения пеленга по максимально корот-
кой реализации сигнала, в идеале — по 1 импульсу); точности пеленгации; разре-
шающей способности в широком диапазоне частот [9, 15]. Различаю! два основных
способа определения пеленга: амплитудный и фазовый.
Глава 2. Padiiopj^KiHpoiman разведка 127
Амплитудный способ пеленгования основан на анализе амплитудного
распределения поля, создаваемого сигналом РЭС на раскрыве приемной антенны:
уровень сигнала максимален в том случае, когда раскрыв антенны параллелен
фронту падающей волны. Известны три разновидности амплитудного способа:
пеленгование по максимуму, по минимуму и пеленгование на основе сравнения
[7-10, 13, 15,43].
Пеленгование но максимуму ДНА применяют средства РТР, работающие в
дециметровом и сантиметровом диапазоне, в которых можно построить острона-
правленные антенны. ДН такой антенны показана на рисунке 2.30, где обо-
значены: 0. - угол ориентации максимума ДНА; 0И - угол между заданным
направлением и направлением на ИИ (истинный пеленг источника); 0 - угол меж-
ду направлением максимума ДНА и направлением на ИИ. При пеленговании про-
странственное положение ДНА изменяется и направление максимума совмещается
с направлением на ИИ. При использовании метода максимума ДНА обеспечивается
большая дальность пеленгации, но точность пеленгации невысока - она определя-
ется крутизной ДНА в окрестностях максимума и составляет примерно 0,1 от ши-
рины ДНА по уровню половинной мощности.
Пеленгование но минимуму ДН 1 применяется, когда можно сформировать
ДНА с ярко выраженным минимумом приема (рисунок 2.31).
Рис. .30. Пеленгация по максимуму
Рис. 2.31. Пеленгация по минимуму
Пеленгование осуществляется путем поворота ДНА до положения, при ко-
торое уровень сигнала на выходе приемника имеет минимальное значение. При
пеленгации по способ}' минимума достигается более высокая точность измерения,
поскольку в окрестности минимума ДНА имеет большую крутизну зависимости
dF(0,<p) / й0. Но дальность действия пеленгаторов по минимуму меньше, чем у
пеленгаторов по способу максимума (уровень принимаемого сигнала выше).
Структурная схема амплитудного пеленгатора, работающего по способу
максимума или минимума, представлена на рисунке 2.32. Сущность пеленгования
128
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
на основе сравнения (метод равносигнальной пеленгации) иллюстрируется рисун-
ком 2.33.
Рис. 2.32. Следящий пеленгатор РТР
ДНА
Рис. 2.33. ДНА при равносигналь-
ной пеленгации
ДНА пеленгатора имеет два одинаковых главных лепестка Fi0) и F(0),
максимумы которых развернуты в пространстве на углы ±0О относительно неко-
торого среднего направления 0 = 0. Направление на РЭС определяется путем
сравнения сигналов на выходе пеленгатора, принимаемых соседними лепестками
Д(0-0О) и F,(0-0O) ДНА, отчет пеленга производится при равенстве амплитуд
сигналов на выходе приемного устройства. При 0 = 0 Д (0) = F,(0) и направление
0 = 0 называется равносигнальным. Амплитуды сигналов, принимаемых лепест-
ками ДНА такой антенны с некоторого направления 0, составят
Е} = K}EF} (0), Е2 = K2EF2 (0).
По физическому смыслу К и К2 - коэффициенты усиления принимаемого
сигнала, имеющего амплитуду Е. Представив функции Д(0) и F,(0) в окрестно-
сти 0 = 0 их степенными рядами и удерживая два члена разложения, получаем
Е} = К EF^-K^E
F(0) +
Л0
Е2 = К EF2(@) К2Ё F2(0) +
^Д(О) n
------0
d&
(2.96)
По условию Д (0) = Д(0), а производные ДНА в окрестности РСН равны по
абсолютной величине и имеют разный знак
dF(0)_ JF(0)_ dF(®)
dF) dF) d®
Решая (2.96) относительно пеленга 0 , можно установить, что
0 = А,Д(©)~ К'2Д(0)
2(F,+F2)F'(0)
(2.97)
(2.98)
Главр 2. PadaoppeKinponiutn разведка
129
В случае равенства коэффициентов усиления К{ = К2= К, угол пеленга
0 ^(0)~Л(©)_ Et-E2
4Г'(0) 4ХЕ'(0)
(2.99)
линейно связан с разностью уровней сигнала, принимаемых антеннами с ДНА
F}(®) и Е2(0). Измеряя разность уровней сигнала, можно определять пеленг. Ин-
тервал значений 0, в пределах которого имеет место линейная связь разности ам-
плитуд Ех-Е2 с пеленгом, может составлять величину порядка 0О. Примерный
вид этой зависимости — дискриминационной характеристики амплитудного пе-
ленгатора - представлен на рисунке 2.34.
Рис. 2.34. Дискриминационная характеристика амплитудного пеленгатора
Амплитудный пеленгатор, реализующий метод РСН для измерения угловой
координаты в одной плоскости, может использовать одну антенну, максимум ДНА
которой изменяет свое пространственное положение (сканирует) в пределах +0СК
около РСН, или две антенны, с ДНА, развернутыми на ±0 относительно того же
РСН. Пеленгатор со сканирующей антенной осуществляет последовательное срав-
нение амплитуд сигналов, принятых при разных ориентациях ДНА. Для определе-
ния угловых координат ИИ в двух направлениях антенна должна совершать пере-
мещения в двух плоскостях. Легче всего перемещение осуществить за счет враще-
ния ДНА вокруг РСН, при котором ось ДНА описывает коническую поверхность.
Амплитуда принятого сканирующей антенной сигнала
£(/) = Ео[1 + kEcos(QCKt -<р)1 = Ео[1 + ksx cosQ.CKt +ке} sinQcl7], (2.100)
где Ео - средняя амплитуда за период сканирования; е - угловое рассогласование
направления прихода падающей на антенну волны и РСН; QCK - угловая скорость
вращения ДНА при коническом сканировании; (р - фаза огибающей принятого мо-
дулированного по амплитуде сигнала; s, и s — ортогональные проекции состав-
ляющих угловой ошибки 8 ; к - крутизна дискриминационной характеристики,
равная в соответствии с (2.99)
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
д(0) _ 1
д(Е} -Е2)~ 4KF'(0)
(2.101)
Амплитуды двух ортогональных составляющих огибающей принятого ска-
нирующей антенной сигнала Ех (z) = кехЕй cos QCK t, Е ‘. f) = ksyE sinQ^r содержат
информацию об угловых рассогласованиях направления на излучающий объект и
РСН. Выделяя эти амплитуды ФД, можно измерить составляющие угловой ошибки
£х и s. Если оси ДНА ориентированы соответственно в горизонтальном и верти-
кальном направлениях, ортогональные составляющие углового рассогласования £
будут соответственно ошибками пеленга по азимуту и по углу места.
Пеленгаторы, использующие последовательное сравнение амплитуд сигна-
ла, принимаемого одной сканирующей антенной в разные моменты времени, обла-
дают существенными недостатками. Онг: весьма чувствительны к таким колебани-
ям уровня принимаемого сигнала, которые искажают информативную для них оги-
бающую сигнала. В настоящее время в основном используют измерители угловых
координат с одновременным сравнением сигналов, принятых’ несколькими антен-
нами [7, 15]. Такие системы не разворачивают во времени процесс анализа ориен-
тации фронта волны, падающей на раскрыв антенной системы, их называют пелен-
гаторами с мгновенным РСН. или моноимпулЯсными (способными определять пе-
ленг мгновенно, по одному принятому Импульсу, а не по огибающей, которую
можно выявить только приняв и обработав некоторую пачку импульсов).
В моноимпульсных пеленгаторах применяют амплитудное, фазовое или
смешанное амплитудно-фазовое сравнение сигналов, принятых разными антенна-
ми. Усложнение пеленгатора с одновременным сравнением за счет замены одной
антенны системой их нескольких и соответствующий переход к многоканальному
приемному устройству - это плата за улучшение качества - точности пеленгации и
устойчивость к помехам.
Амплитуда а я обработка сигнала в моноимпульсных пеленгаторах осно-
вывается на использовании систем из нескольких антенн, минимум - двух для пе-
ленгации в одной плоскости. Амплитуды сигналов, принятых двумя антеннами, оси
ДНА которых развернуты на угол 0О относительно РСН 0 = 0, представляются
выражениями (2.96), а работа моноимпульсного пеленгатора с амплитудной обра-
боткой иллюстрируется рисунком 2.35.
При одинаковых формах ДНА и коэффициентах усиления приемников (рис.
2.35) отношение амплитуд, вычисляемое схемой сравнения, составит
д ^(0) эд+вд-0 1|2Н0)
Е2 F2 (0) ~ R (0) - К'(0) • 0 ~ “ /ДО)
(2.102)
Приближение в (2.102) оправдано постольку, поскольку
Д (0) = Е (0) = /ДО), F'(0) = -ГДО) = Г (0) и
F'(0)
/ДО)
Дискриминационная характеристика моноимпульсного пеленгатора с ам-
плитудной обработкой изображена на рис. 2.35.
Глава 2. РаЬиоэлектртпшя разведка
131
Рис. 2.35. Моноимпульсный пеленгатор с амплитудной обработкой сигнала
Для вычисления отношения (2.102) УПЧ идентичных приемников обоих
каналов пеленгатора охватываются цепями АРУ, причем регулирующее напряже-
ние в приемнике первого канала выбирается из условия постоянства амплитуды на
выходе приемника второго канала Е2 = const. Это возможно, когда коэффициент
усиления УПЧ второго канала обратно пропорционален амплитуде сигнала на его
входе, т.е. иАРУ -cfEm2 . Используя г/^ру для регулировки усиления в УПЧ
первого канала так, что кК - и <ру , можно полая ить на его выходе
Е.=КЕВХ1=с^-. (2.103)
^ В\ 2
Сравнение амплитуд Et и Е2 облегчается, если в обоих каналах использо-
вать УПЧ с логарифмическими характеристиками, а схему сравнения выполнить
как устройство вычитания. Действительно, разность логарифмов амплитуд эквива-
лентна монотонной функции их отношения - логарифму. При этом дискриминаци-
онная характеристика оказывается равной
//(0) = log = log (©) - log Е (0) (2.104)
Д,
и проходит через нуль при Д(0) = Д(0), т.е. при ориентации РСН на направление
прихода волны от ИИ.
Сумм ирно-разностная обработка сигнала в моноимпульсных пеленгато-
рах существенно снижает требования к идентичности амплитудных и фазовых ха-
рактеристик усиления в разных каналах. Для получения суммарных и разностных
сигналов выходы антенн моноимпульсного пеленгатора (рисунок 2.36) подключа-
ются к волноводному мосту (двойному волноводному тройнику).
Если фронт волны, созданной ИИ, образует с базой антенной системы мо-
ноимпульсного пеленгатора угол 0, то сигналы на входах антенн оказываются
сдвинутыми по фазе относительно фазы в центре базы на величину
Е(р = +л—sin0, (2.105)
где d - размер базы (расстояние между фазовыми центрами антенн).
132
Глсиш 'L Радиоэлект])онная разведка
Рис. 2.36. Моноимпульсный пеленгатор с суммарно-разное гной обработкой
Разностный н суммарный сигналы оказываются равными
и (/) = Ео cos(a)/ - &<р)-Е0 cos(d)/ + А</>) = 2Е0 sin Aipsin&ir,
и- (t) = E0cos(cot - A<p) + E, cos(d>r + A 4?) = 2£0cosA<7)COS6)r.
(2.106)
Амплитуды сигналов на выходе приемников разностного £д и суммарного
каналов будут пропорциональны £osinA<p и £bcosA<p соответственно, а их
отношение с учетом (2.105) и (2.106)
£д _ sinA<p
£v cos \(р
(2.107)
В пределах малых отклонений пеленга на 11И от РСН когда тангенс при-
мерно равен своему аргументу, дискриминационная характеристика пеленгато-
ра будет определяться соотношением
0 = arcsin
(2.108)
Ошибки при реализации амплитудного способа пеленгования возникают из-
за неидентичности амплитудных каналов приема сигналов, включая и искажения
формы реальных ДНА.
Фазовый способ пеленгования основан на использовании завис![мости
разности фаз сигналов, принимаемых двумя одинаковыми антеннами А1 и А2 (ри-
сунок 2.37), которые разнесены в пространстве на некоторое расстояние (базу d).
Если объект разведки удален от середины базы пеленгатора на очень большое рас-
стояние R » d , фронт излученной им волны около антенной системы пеленгатора
можно считать плоским.
Приемный тракт фазовых пеленгаторов строится, как правило, по суперге-
теродинной схеме, включающей перестраиваемый гетеродин (Г), смесители (СМ) и
УПЧ, а также ограничители (ОГ), используемые для уменьшения влияния неста-
бильности усиления сигналов в каналах, и ФД, обеспечивающий измерение разно-
сти фаз в канавах, которая преобразуется в выходной сигнал пеленгатора [15]. Раз-
ность фаз возникает из-за разности расстояний от ИИ до точек приема. Как следует
из рисунка 2.37, AD = d sin 0И . При разности расстояний А£> разность фаз сигна-
лов л, (/) и и, (f) на несущей частоте при истинном пеленге 0И составит
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
133
ч ЛйК . _
Д<р = <у0Дт =—-sjn®
= 2/Т—sin®H,
(2.109)
где Дт = Д/с - временная задержка прихода сигналов на разнесенные антенны.
Рис. 2.37. Фазовый пеленгатор
Из выражения (2.109) можно определить направление на ИИ
. сДс? . ЯДб?
®= arcs ш------ arcs m----. (2.110)
и co0d 2nd
Во многих случаях от пеленгаторов не требуется вычисления угла 0(1, а до-
статочно измерения значения некоторой функции от этого угла (например, направ-
ляющего косинуса, т.е. косинуса угла между базой пеленгатора и направлением на
ИИ). Этот угол дополняет ®и до 90° и поэтому
cos(9O-0H ) = cky/a^d. (2.111)
В фазовых пеленгаторах высокие требования предъявляются к идентично-
сти фазовых характеристик приемных трактов. Точность определения направления
будет тем выше, чем больше отношение базы антенны d к длине волны Я. Однако
увеличение отношения dj X приводит к неоднозначности измерений, для устране-
ния которых увеличивают количество элементов антенной системы, что вызывает
трудности возникновения взаимного влияния элементов, искажающих структуру
поля в раскрыве антенны, и усложнением обработки [7]. Возникающую неодно-
значность измерений можно устранить путем использования нескольких баз, раз-
меры которых меньше, чем у основной базы, определяющей точность измерений.
134
Глава 2, Радиоэлеюпронная разведка
Элементы антенн фазовых пеленгаторов обычно размешают так, чтобы их
фазовые центры находились на заданных расстояниях друг от друга, а раскрывы
располагались в одной плоскости. Обычно используют слабонаправленные элемен-
ты, обеспечивающие обзор заданного сектора по направлению в беспоисковом ре-
жиме [8]. Mei од использования базы для измерения пеленга получил дальнейшее
развитие при построении автоматических двухканальных пеленгаторов с вращаю-
щимися антеннами [15]. В современных станциях РТР такие пеленгаторы широко
используются и называются доплеровскими [9].
Упрощенная схема доплеровского пеленгатора, работающего в КВ и УКВ
диапазонах, показана на рисунке 2.38. Две антенны, ненаправленные в горизон-
тальной плоскости (например, вертикальные штыри А' и А2), расположены сим-
метрично относительно оси и вращаются мотором (М) с угловой скоростью Q,
описывая цилиндрическую поверхность радиуса R.
Рис. 2.38. Доплеровский пеленгатор
На рисунке 2.39 показана функциональная схема доплеровского пеленгато-
ра.
Рис. 2.39. Функциональная схема доплеровского пеленгатора
Если РЭС излучает сигнал на частоте 69О, сигналы во вращающихся антен-
нах составят
Глава. 2. Радиоэлекп1ро1П1ая разведка
135
и. (t) = Е cos Г a)of - (р} (z)l = Е cos
и it} = Ecos o\t-cp2(/)] = £cos
®о(1 +
(2.112)
где <p,(f), (p2(t) - фазы сигнала, изменившиеся во времени в силу взаимного движе-
ния антенны и ИИ; Гк(г) - радиальная скорость этого движения - проекция вектора
линейной скорости движения антенны на направление прихода сигнала, равная
ГДЛ = И cosa(n = QjRcosa(z) = Q7?cos«(Q/ + 0И), (2.113)
где a(t) - мгновенное значение угла между направлением на ИИ и вектором ли-
нейной скорости вращающейся антенны V.
Приемники пеленгатора перемножают колебания с выходов двух симмет-
ричных антенн. Результат перемножения с точностью до усредняемых в фильтрах
осциллирующих составляющих на частотах 2<д0 дает
0ftsin(Q/ + 0И)
(2.514)
Спектр колебания с периодической угловой модуляцией (2.114) содержит
гармоники известной частоты Q вращения антенны
(w) - функция Бесселя порядка к от аргумента; т =
ФНЧ после перемножителя (рис. 2.39) всегда можно выделить первую гар-
монику этого напряжения
и, используя формируемые ГОН колебания, синхронные и синфазные с вращением
антенны, вычислить оценку пеленга 0' как
- arcig
U ’sinQz sin®.,
= arctg——------~ arctg-----
U cosQz cosO .
(2.116)
Приближение в (2.116) означает, что величины X и 1 формируются в ре-
зультате усреднения напряжений на выходах соответствующих ФД (перемножите-
лей). При усреднении можно пренебречь колебаниями с двойной частотой 2Q. В
доплеровских пеленгаторах не вращают антенну, а используют кольцевую решетку
неподвижных антенн, расположенных по образующим цилиндра радиуса R и пери-
одически подключаемых парами ко входу приемника. Скорость коммутации антенн
— 0. В случае использования в составе пеленгатора многоканального приемника, с
его помощью можно определять направления на разные РЭС, работающие на раз-
ных несущих частотах.
136
Главр 2. Радиоэлектронная разведка
Современные доплеровские пеленгаторы работают в диапазоне 20 МГц...2
ГГц и обеспечивают при этом точность пеленгования не хуже <т0 <2° j 15]. Точ-
ность пеленгования определяется как мощностью сигнала РЭС, так и базой пелен-
гатора R (вернее, величиной 2R/Л). Точность определения направления и опера-
тивность получения информации о пеленге на РЭС в значительной степени зависит
от метода обзора пространства в области разведки. Все системы радиопеленгова-
ния, используемые для целей РТР, по методу обзора пространства подразделяются
на беспоисковые (одновременные) и поисковые (последовательные).
2.12. Методы обзора пространства средствами ВРТР
Для обзора пространства используют направленные свойства антенных си-
стем. Мощность сигнала, подводимого от антенны к входу приемника, зависит от
ориентации направления максимума приема относительно направления на ИИ.
Диаграмма направленности антенны (ДНА) - нормированная к единице зависи-
мость мощности принятого сигнала от направления прихода сигнала. Уровень при-
нимаемого сигнала тем выше, чем выше коэффициент усиления приемной антенны
G = 4/r.S',,JA2 ,
(2. И 7)
где 5ЭФ - Рзых/ /7 j - эффективная поверхность антенны (отношение мощности
выходного сигнала к плотности потока мощности через раскрыв антенны).
КУ антенны также связан с шириной ДНА. Для узконаправленных антенн
значение КУ в направлении максимутла ДНА (а0; Д) составляет
(-7(^0 ’ Ро )
max
41235
Дб/О5АД5
(2.118)
где Да05 и ДД05 - параметры ширины ДНА в двух ортогональных плоскостях (по
азимуту а и по утлу7 места Д ) [43].
Увеличение надежности поиска сигнала по направлению прихода за счет
коэффициента усиления антенны потребует сужения ДНА (уменьшения Да05 и
ДД05). Но при этом неизбежно возрастет время, необходимое для анализа (скани-
рования направления прихода сигнала) подпространства области разведки. Для
ускорения поиска сигнала по направлению используют многоканальные системы,
аналогичные применяемым для ускорения поиска по частоте. В таких системах ис-
пользуют антенные системы с многолучевыми ДНА.
Беспоисковым называется такой метод пеленгации, при котором определе-
ние направления на РЭС возможно в любые моменты времени в пределах заданно-
го сектора пространства без изменения (перемещения) ДНА. Антенны должны
иметь узкие и развернутые в пространстве ДНА. Беспоисковые пеленгаторы служат
для оповещения об облучении ЛА в станциях оперативной ВРТР для непосред-
ственной поддержки РЭП [15]. Беспоисковые методы позволяют в принципе
определять направление на РЭС мгновенно, в то время как поисковые методы тре-
буют некоторого времени в связи с необходимостью просмотра всего сектора обзо-
ра. Сокращение времени разведки при использовании беспоисковых методов дает-
Глава 2, Радиоэлектронная разведка
ся ценой либо ухудшения точности и разрешающей способности, либо увеличени-
ем объема аппаратуры.
Поисковым называется метод пеленгации, при котором сигналы разведыва-
емого РЭС в данный момент времени принимаются в пределах сектора меньшего,
чем сектор обзора, и для просмотра всего заданного сектора обзора производится
перемещение в пространстве ДНА. При поисковых способах определения направ-
ления применяются сканирующие антенны. Поисковые методы при значительном
времени разведки позволяют измерять направление на РЭС с большой точностью и
обеспечивают высокую разрешающую способность.
2.12.1. Беспоисковые методы обзора пространства
Многоканальный метод относится к амплитудным методам определения
направления. При использовании этого метода система определения направления
включает п антенных устройств (А ,А2 ... Ап на рисунке 2.40), каждое из которых
подключено к своему разведывательному приемнику (ПРМл, ПРМг,..., ПРМ„) с ин-
дикатором. ДНА примыкают друг к другу (рисунок 2.41) и в совокупности пере-
крывают весь заданный сектор А© углов обзора
н
/=1
где ©0 s, - ширина ДН z-ой антенны.
Рис. 2.40. Многоканальная система
определения направления
Рис. 2.41. ДН
многоканальной системы
Направление на РЭС определяется по номеру канала, в котором принят сиг-
нал. При этом ошибка пеленгования ах не превышает половины ширины ДНА
max
(2.119)
Обычно допустимая ошибка измерения задается. Ширина каждой из ДНА
определяется выражением О9 . < 2<9Эп1ах. Требуемое число лучей ДНА (в случае
идентичных антенн)
138
Глава_ 2. Радноэлектроиная разведка.
(2.120)
max
0.5,
Достоинствами многоканального метода являются: простота реализации;
практически мгновенное определение направления на РЭС; возможность одновре-
менной пеленгации нескольких РЭС, разнесенных по углу не менее, чем на 0О5
[15]. К недостаткам многоканального метода можно отнести: невысокую точ-
ность пеленгации (достижимая на практике ошибка пеленгации лежит в пределах
5... 10°); для обеспечения более высокой точности необходимо большое число ан-
тенн и приемников, чго приводит к усложнению аппаратуры.
2.12.2. Поисковые методы обзора пространства
(в течение времени поиска Т?). За
В поисковых системах наибольшее распространение получил метод пелен-
гации по максимуму ДНА из-за сравнительно простой технической реализации.
Антенна станции РТР с узкой ДНА вращается (или сканирует) в заданном секторе
направлений Д0 с угловой скоростью Q
направление на ИИ принимается положение максимума ДНА в момент приема сиг-
нала разведываемого РЭС. Если разведываемое РЭС работает на направленную ан-
тенну, то его обнаружение (и определение направления на него) возможно только в
те интервалы времени, когда антенна разведываемого РЭС направлена на станцию
РТР, а антенна последней - на разведываемое РЭС. Разведываемое РЭС, располо-
женное в точке Ос, излучает в направлении станции разведки, расположенной в
точке Ор. только в интервалы времени, называемые временем облучения
0.5с
f — 0-5с
0БЛ - ОАс
где Тс - период вращения антенны разведываемого РЭС [15].
Антенна станции разведки принимает сигналы с направления ОДЭр только
в интервалы времени, называемые временем приема
__ 0,5р __ 0.5р гр
ПРМ — ~ А Р ’
где Тр — период вращения антенны станции разведки; Д0 - заданный сектор ска-
нирования. Данному случаю соответствует азимутально-временная диаграмма, по-
казанная на рисунке 2.42.
Из диаграммы следует, что обнаружение РЭС возможно только при совпа-
дении интервалов /оь и /прм . Причем эти интервалы должны совпадать в течение
времени rmin, достаточного для регистрации сигнала разведываемого РЭС. Такое
совпадение является случайным событием. В общем случае вероятность обнаруже-
ния РЭС меньше единицы, и соответственно метод определения направления назы-
вается вероятностным поиском по направлению.
Глава 2. Ради^эл^кн1]юнли1я разведка
139
Рис. 2.42. Азимутально-временная диаграмма при вероятностном поиске по направлению
В частных случаях вероятность обнаружения РЭС может равняться едини-
це, и соответствующий метод определения направления называется достоверным
(гарантированным) поиском по направлению. Различают достоверный поиск при
медленном и быстром обзоре пространства - медленный и быстрый поиски по
направлению. При вероятностном поиске по направлению скорость обзора про-
странства выше, чем при медленном поиске, но ниже, чем при быстром. Поэтому
вероятностный поиск по направлению часто называют поиском со средней скоро-
стью [1, 15].
Вероятностный поиск по направлению. Обнаружение РЭС возможно
только в том случае, если интервалы г0Б ( и тПРМ перекрываются в течение интерва-
ла времени /сов не меньшего rmjn. Определим вероятность этого события.
Последовательность интервалов /ОБП и /прм можно представить как после-
довательность импульсов с длительностями /0БП и /прм и периодами следования Тр
и Тс. Вероятность разведки зависит от времени наблюдения. За время наблюдения
выберем максимальный из интервалов Тр или Тс, так как за это время будут
наблюдаться не менее, чем по одному импульсу каждой последовательности. Об-
наружение состоится, если момент начала импульса первой последовательности
будет опережать момент начала импульса второй последовательности на время, не
менее, чем -Tmin, или запаздывать не более, чем на г,-Tmin. Здесь = t а
г2 =^ПРМ . Тогда вероятность обнаружения РЭС определяется как
^(^гпах ) ^благопр ^возм.исх *
(2.123)
140
Глсиш 2, Радиоэлек^^ разведка
t — т—т+т—т—t +1 — ^т 1 — 7 — min 7 J
олаголр *4 ‘'min z ^min 4ПРМ *ОБЛ ~ L min 5 возм.исх л min 11/ С ’ г J ?
Ттах = тах{7^,Тр} . Интервал Tmin обычно определяют как Tmin = аТи (а- количество
импульсов, необходимых для обработки сигнала).
При определении вероятности обнаружения РЭС необходимо рассмотреть
два случая: 1) Тс > Тр; 2) Тс < Тр.
Случай Ле 1, тс > Тр. В этом случае 7тах = Тс, а Т = Тр. Тогда
(2.124)
— скважность по направлению.
Случай Ли 2. Тг <Тр .В этом случае Т = Tp,a Т . = Тг . Тогда
СР J max Р 5 min С
Р(ТГ) =
Тр/ М,, + СКП -2т .
Р/ 0р ОБЛ min
т
J с
(2-125)
Анализ выражений (2.124) и (2.125) показывает, что вероятность обнаруже-
ния РЭС растет с увеличением интервалов /прм и Г0БП (с расширением соответству-
ющих ДНА) и с уменьшением rmin. Однако такой путь увеличения вероятности об-
наружения приводит к снижению точности измерений. Увеличение периода враще-
ния антенны станции РТР приводит к возрастанию вероятности обнаружения толь-
ко при Гс < Тр. Для увеличения вероятности обнаружения приходится увеличивать
время наблюдения, что является одним из недостатков вероятностного поиска по
направлению. Другим недостатком является малая вероятность пеленгования за
один период. Полученные результаты справедливы при выполнении следующих
условий: 1) гГ1РМ >ТИ, иначе антенна станции РТР может пройти направление на
РЭС в промежутках между' импульсами; 2) Тр > М 7И, это условие следует из пер-
вого условия.
Время разведки, необходимое для получения требуемой вероятности раз-
ведки, определяется выражением
1g 0 Дал)
max
(2.126)
Способы уменьшен ня время разведки при Тр > Тс :
1. Увеличение Р(Тр) при неизменном периоде вращения антенны станции
РТР. Для этого необходимо увеличивать ширину ДНА, что обуславливает сниже-
ние точности пеленгации.
2. Уменьшение периода Тр вращения антенны станции РТР, хотя при этом
уменьшится вероятность обнаружения.
Сократить время разведки при Тр < Тс можно уменьшением периода Тр,
расширением ДНА (в этом случае увеличивается и вероятность обнаружения).
Глава 2. Радиоэлектр_2РРРЛ разведка 141
Медленный поиск по направлению. При увеличении периода Тр враще-
ния антенны станции разведки /прм растет, поиск по направлению становится до-
стоверным. Так как он характеризуется медленным вращением антенны станции
РТР, то такой вид поиска называется медленным. Условие медленного поиска
можно записать в виде [15]
t + t . -2т . >ТС или Т >М, -(Г + 2т . -К). (2.127)
прм оол min С р 0р V С min опт / х /
Если разведывается РЭС с узкой ДНА, то Тс »t и Тс »2rlin. Условие
медленного поиска по направлению имеет вид
'прм Тс или Т? МеРТс • (2-1 28)
При медленном обзоре пространства за время поворота ДНА станции раз-
ведки на угол ®05, равный ширине этой диаграммы, антенна разведываемого РЭС
должна совершить полный оборот. При кратковременной работе разведываемого
РЭС скважность по направлению М0 должна быть мала, или ДНА станции РТР
должна быть достаточно широкой, что ведет к увеличению ошибок в определении
направления [15]. Данный вид поиска применяют при разведке РЛС с длительным
временем работы и РЛС с быстровращаюшими антеннами.
Быстрый поиск по направлению. При ТС>ТР уменьшение периода Тр
вращения антенны станции РТР ведет к увеличению вероятности обнаружения РЭС
и поиск становится достоверным. Так как этот поиск характеризуется быстрым
вращением антенны станции РТР, он называется быстрым поиском по направле-
нию. Условие быстрого поиска по направлению имеет вид,
(2.129)
При узких ДНА станции Р ГР (1 «1 и тт!п «/, .) условие (2.129) за-
пишем в виде
7)</оел. (2.130)
При быстром поиске антенна станции РТР просматривает весь заданный
сектор пространства за время, не превышающее длительности облучения станции
РТР разведываемым РЭС. Для регистрации сигнала должно выполняться условие
т. < 1 (РМ или Л/Ипг . < Тр. (2.131)
mm I ИМ Op mm г х /
Неравенства (2.130), (2.131) полностью определяют условия быстрого по-
иска по направлению. К недостаткам быстрого поиска следует отнести:
• технические трудности реализации большой скорости вращения антенны
станции РТР 'При разведке РЭС с узкой ДНА (единицы градусов) и периодом вра-
щения, равным единицам секунд, интервал t ,БЛ составляет десятки миллисекунд.
Для выполнения условий быстрого поиска антенна станции РТР должна вращаться
со скоростью, равной сотням или тысячам оборотов в минуту, что не всегда прием-
лемо в реальных устройствах.);
• низкую точность пеленгации и дальность РТР при широкой ДНА [15].
142
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
Вероятность оонаружения сигнала РЭС за п циклов обзора остронаправ-
ленной антенны РТР определяется как
Р = ]-ехр(-/7/;),
(2.132)
где Р — вероятность обнаружения сигнала за время одного оборота антенны РЭС.
Вероятность обнаружения сигнала РЭС за время fp имеет вид
(2.133)
Формула (2.133) показывает, что вероятность обнаружения сигнала стре-
мится к единице при увеличении общего времени разведки tp и уменьшении пери-
ода поиска Тр [1]. Достоверный поиск по направлению как при быстром, так и при
медленном обзоре пространства на практике не всегда осуществим. Для осуществ-
ления достоверного поиска по направлению необходимо заранее знать некоторые
параметры разведываемых РЭС.
2.13. Способы определения частоты сигналов
разведываемых РЭС противника
Измерение и запоминание несущей частоты сигнала разведываемого РЭС -
одного из главных, весьма информативных для РТР параметров сигнала разведки -
является одной из наиболее важных функций станции ВРТР. Применяемые в РТР
способы определения и запоминания несущей частоты являются достаточно спе-
цифическими. Их специфичность обусловлена ограниченностью времени разведки
и широким диапазоном разведываемых частот [15]. Существующие методы опре-
деления несущей частоты по принципу измерения делятся на поисковые и бесно-
исковые. По принципу использования тех или иных свойств РТ цепей они подраз-
деляются на избирательные и функциональные. Классификация методов измере-
ния несущей частоты разведываемых РЭС показана на рисунке 2.43.
Рис. 2.43. Классификация методов измерения несущей частоты
Беспоисковыи .метод позволяет в принципе определять несущую частоту
практически мгновенно, в то время как поисковые методы требуют некоторого
Глава 2^ Радиоэлектронная разведка
времени в связи с необходимостью перестройки приемника. Данный метод позво-
ляет значительно сократить время разведки, это дается ценой ухудшения точности
и разрешающей способности измерений или увеличением объема аппаратуры [15].
Если для приема сигнала и измерения его несущей частоты приходится последова-
тельно изменять во времени состояние избирательной системы или преобразовате-
ля «частота - измеряемая величина», то такой метод называется поисковым.
Время, в течение которого приемник перестраивается на ширину его поло-
сы пропускания, т.е. время, в течение которого разведываемый сигнал может
наблюдаться на выходе приемника, можно записать в виде
ПРМ f
Д'1РМ у
. у 7 ПРМ ’
Д/р
(2.134)
где Д/^РМ - ширина полосы пропускания приемника; Л/"р - диапазон разведывае-
мых частот; Тпрм - период перестройки частоты разведывательного приемника [4].
Разрешающая способность по частоте 8 f и точность измерения частоты
определяются шириной полосы пропускания приемника Д/^РМ, а среднеквадрати-
ческая ошибка измерения частоты
аг=(0,1...0,2)Д/прм.
(2.135)
Если перестройка разведывательного приемника по частоте осуществляется
по линейному закону и несущая частота разведываемых сигналов с равной вероят-
ностью может находиться в любой части рабочего диапазона частот приемника, то
вероятность приема сигнала за п циклов перестройки приемника по частоте
(2.136)
где Р{ - вероятность приема одного импульсного сигнала за один период пере-
стройки приемника.
При запанной вероятности обнаружения сигнала У^АД можно определить
требуемое количество циклов перестройки
1п(1 ^здд)
1п(1 - Р)
(2.137)
и время разведки
(2.138)
Поисковые системы при значительном времени разведки позволяют изме-
рять несущую частоту с большой точностью и обеспечивают высокую разрешаю-
щую способность. В избирательных методах используются избирательные ча-
стотные свойства РТ цепей (избирательных контуров). При использовании избира-
тельных методов за частоту разведываемого сигнала принимается частота настрой-
ки избирательной системы (ценгральная частота), если сигнал входит в ее полосу
пропускания. При этом максимальная ошибка измерения частоты равна поло-
вине полосы пропускания избирательной системы 8 fmax = bfjl.
144
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
При использовании функциональных методов измеряется не сама частота,
а величина, функционально с ней связанная. Поэтому в состав функциональных
устройств измерения частоты входят преобразователи «частота - измеряемая вели-
чина». Сравнивая поиск по частоте с поиском по направлению, нетрудно заметить
аналогичность этих процессов. При этом анализ работы поискового устройства по
частоте аналогичен анализу работы поискового устройства по направлению с той
лишь разницей, что при этом рассматривается не азимутально-временные, а ча-
стотно-временные диаграммы. Формулы, характеризующие поиск по частоте, мо-
гут быть получены из аналогичных формул, характеризующих поиск по направле-
нию, путем замен, указанных в таблице 2.5.
Таблица 2.5
Поиск по направлению Поиск по частоте
0 - среднее значение ДНА f - средняя частота настройки контура разведывательного приемника.
Д0 - сектор поиска (разведки) А/' - диапазон разведываемых частот
Д0„ . - ширина ДНА Д^ - ширина полосы пропускания
/ м - время приема гпрч - длительность импульса приема
fo5n - время облучения гс - длительность импульса сигнала
Гр - период вращения антенны станции раз- ведки Г - период перестройки частоты разве- дывательного приемника
Т( - период вращения антенны РЭС Гп - период следования сигналов РЭС на несущей частоте fQ
М - скважность по направлению М f - скважность по частоте
В зависимости от соотношения параметров потоков импульсов приема г
и сигнала разведываемого средства г при поисковых методах измерения частоты
различают: вероятностный поиск (поиск со средней скоростью) и достоверный
поиск (быстрый, медленный поиски). Вероятностный поиск по частоте наиболее
характерен для РТР. Факт приема сигналов можно рассматривать как совпадение
двух событий: наличие разведываемого сигнала (последовательность гс с перио-
дом Гп) и пребывания несущей частоты сигнала в полосе пропускания разведыва-
тельного приемника (последовательность гпрч с периодом Т,) [15]. Прием сигна-
лов и измерение частоты происходит в моменты совпадения этих двух потоков.
Вероятность обнаружения сигнала РЭС и измерение его несущей часто-
ты определ яется выражением
т + г — 2т
= (213Q)
J min
Глава 2. РшУиУэлеюпрслииш разведка
145
ГТЧ I ГГ> ГТ1 I ГТ“Ч I гтп fti I
где Т . = тш{гп,Т, >; Т . =-тпах-ип,7\ ?.
min П 3 р/) 3 max ( П 3 р/ J
Как и при вероятностном поиске по направлению рассмотрим два случая.
1. При Тп >Т, имеем
г п р/
2. При Тп <TpJ имеем
(2.140)
(2.141)
Время разведки при заданной вероятности обнаружения можно уменьшить
путем уменьшения периода перестройки приемника либо путем расширения поло-
сы пропускания и уменьшения скважности XI. В последнем случае уменьшается
точность измерения частоты. В современных станциях ВРТР для увеличения веро-
ятности обнаружения увеличивают чувствительность приемника так, чтобы прини-
мать сигналы, излучаемые разведываемым РЭС по БЛ [15]. Это существенно уве-
личивает время облучения (длину пачки импульсов, излучаемых в направлении
станции разведки) и, следовательно, вероятность разведки за один период.
При одновременном поиске по частоте и по направлению вероятность
обнаружения РЭС равняется произведению вероятностей обнаружения по частоте и
по направлению, так как обнаружение по частоте и направлению - события незави-
симые
р,=р,рв-
(2.142)
Медленный поиск' по частоте. При медленном поиске выполняется усло-
вие т > Гг1, за время приема г , которое очень велико, будет принят хоты бы
один сигнал разведываемого РЭС. При этом вероятность обнаружения Р (Ттах) = 1,
а скорость перестройки у находится из соотношения
А/прм
/мп
(2.143)
Следовательно, /мп < 44™/^п •
Недостатком медленного поиска является большое время разведки (пере-
стройки ). Для его уменьшения необходимо расширять полосу пропускания прием-
ника. Поэтому приемники с медленным поиском, как правило, являются широко-
полосными. Ширина полосы пропускания таких приемников
44м ~ (0.1...0,01)-АС • Точность определения несущей частоты с помощью таких
приемников невелика. Вследствие значительной полосы пропускания и чувстви-
тельность приемников с медленным поиском не может быть высокой. Время гаран-
146
Глава 2. Радиоэлекп1£оти1я разведка^
тированного обнаружения при медленном поиске определяется периодом пере-
стройки приемника Тf.
Быстрый поиск по частоте. При быстром поиске должно выполняться
условие тс ^Tf, перестройка приемника в заданном диапазоне осуществляется за
время, равное или меньшее длительности сигнала, что обеспечивает достоверное
обнаружение сигнала Л(Ттах) = 1. Скорость перестройки удовлетворяет условию
Д/р Ас- . (2-144)
Скорости перестройки при быстром поиске чрезвычайно большие (сотни и
тысячи мегагерц в секунду). Такие скорости могут быть обеспечены только элек-
тронным способом. Скорость перестройки не может быть бесконечно большой.
Она ограничивается допустимыми пределами снижения чувствительности, точно-
сти и разрешающей способности приемника при определении частоты. Вследствие
инерционности резонансных устройств приемника при больших скоростях пере-
стройки за время установления амплитуда вынужденных колебаний в резонансной
системе не успевает достичь установившегося значения, определяемого статиче-
ской резонансной кривой. Это явление иногда называют динамическим эффектом.
Динамический эффект приводит к следующим негативным последствиям:
уменьшается чувствительность приемника: ухудшается точность и разрешающая
способность; ограничивается скорость перестройки, а, следовательно, увеличивает-
ся время разведки; искажаются параметры разведываемого сигнала [15]. В случае
аппроксимации формы импульса и частотной характеристики приемника прямо-
угольниками полоса пропускания Д/прм и длительность импульса т , образующего-
ся на выходе в результате быстрой перестройки, связаны в первом приближении
Д/прм Длительность импульса при заданных скорости перестройки и полосе
пропускания т = Д/прм / /бп • Отсюда следует, что
АА • (2-145)
Более точные исследования показывают [1]. что в случае колокообразной
частотной характеристики
Д/прм (2-146)
Сокращая время поиска, уменьшается точность определения частоты и
наоборот, увеличивая точность измерения частоты, одновременно должны увели-
чить время разведки. При неизменной скорости перестройки для уменьшения ди-
намического эффекта необходимо увеличивать полосу пропускания, но это в свою
очередь ведет к уменьшению чувствительности и точности измерений.
2.14. Функциональные методы измерения несущей частоты
В основу функциональных методов измерения частоты положено свойство
частотных различителей преобразовывать отклонение частоты от заданного значе-
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
147
ния в напряжение, пропорциональное этому отклонению. Измерение частоты
функциональным методом может реализовываться при помощи частотных дис-
криминаторов. Частотные дискриминаторы преобразуют отклонения частоты сиг-
нала от некоторого известного значения в напряжение, пропорциональное величине
и знаку этого отклонения [9, 15]. Работа устройства дискриминаторного измерения
частоты иллюстрируется структурной схемой, представленной на рисунке 2.44.
Ч. 1 СТОТНЫН ДИСКРИМИНАТОР
Рис. 2.44. Дискриминаторный метод измерения частоты
Принятый сигнал усиливается в широкополосном усилителе и подается на
частотный дискриминатор, содержащий два фильтра Ф1 и Ф2, несколько расстро-
енных от частоты fcp. Разность значений огибающих сигналов на выходах филь-
тров £7ВЫХ зависит от частоты, как показано на графике рис. 2.44. Частотный дис-
криминатор преобразует частоту входного сигнала в напряжение на выходе. При-
емники с частотными дискриминаторами способны определять частоту разведыва-
емого сигнала в широком диапазоне и с относительно высокой точностью (~1 %).
Принцип интерференционного измерения частоты в приемниках РТР
иллюстрируется схемой, показанной на рисунке 2.45 (АО - амплитудный ограни-
читель; Д - детектор; ВУ - видеоусилитель; И - измеритель).
Рис. 2.45. Интерференционный измеритель частоты
Принятый и усиленный сигнал подаегся на двухканальную фидерную ли-
нию. обладающую некоторыми дисперсионными свойствами: фаза и амплитуда
выходного сигнала линейно зависят от частоты. Разность электрических длин двух
148
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
каналов (рис. 2.45) распространения сигнала AL приводит к тому, что фазы двух
этих сигналов будут различаться на
= (d&L/V* ,
(2.147)
где Уф - фазовая скорость распространения ЭМВ в фидерной линии.
Сигналы на выходах волноводов имеют вид
W,
-k -Ucos
<у(/ +
(2.148)
где к — постоянный коэффициент. Амплитуда суммы двух синусоид, сдвинутых по
фазе на Д^?, после детектирования (к„ — постоянный коэффициент)
^вых
гт G) Л Л
• U cos----
2КФ
(2.149)
Как следует из (2.149), детектируя выходной сигнал и измеряя амплитуду,
можно определить его частоту. Поскольку напряжение i/BbIX зависит, кроме часто-
ты, еще и от амплитуды входного сигнала, требуется его нормировка. Для этого
используется ограничитель на входе двухканального фидерного устройства и, кро-
ме того, в измерителе организуется схема АРУ по амплитуде входного сигнала.
К достоинствам интерференционного измерителя относится возможность
практически мгновенного измерения частоты разведываемого сигнала. К недо-
статкам - невозможность определения частоты при одновременном наблюдении
нескольких сигналов, а также сравнительно небольшой диапазон однозначного из-
мерения [15]. Последнее свойство обусловлено неоднозначностью зависимости
функции cos(«AL'2 Кф) от своего аргумента.
Корреляционные измерители несущей частоты строятся по схеме, изобра-
женной на рисунке 2.46. Сигнал с выхода широкополосного усилителя подается на
перемножитель вместе со своей копией, задержанной в ЛЗ. Усредненное ФНЧ
напряжение с выхода перемножителя пропорционально значению АКФ входного
процесса для аргумента т = т3.
Рис. 2.46. Корреляционный измеритель частоты
Глава 2. Радиоэлектронная разведка 149
Задержка входного сигнала на т3 эквивалентна его сдвигу фазы на ср = т3а>.
Перемножение прямого и задержанного сигнала дает (с точностью до быстропере-
менной составляющей, усредняемой ФНЧ) на выходе коррелятора
COS ((УТ.
(2.150)
Выходное напряжение коррелятора зависит от частоты сигнала со и его
мощности U2 / 2. Зависимость от частоты используется измерителем, а зависи-
мость от мощности компенсируется сигналом с выхода квадратичного детектора [9,
15]. Как и интерференционный, корреляционный измеритель обеспечивает одно-
значное измерение только в пределах одной октавы (диапазона с отношением верх-
ней и нижней частоты равным 2).
Цифровые способы измерения частоты обеспечивают высокую точность и
хорошо сопрягаются с вычислительными устройствами последующей обработки
сигнала. Для измерения частоты применяют схемы, реализующие различные моди-
фикации двух основных способов: цифрового частотомера и цифрового периодо-
мера. Работа цифрового частотомера иллюстрируется схемой, показанной на ри-
сунке 2.47.
линеен 1Я
ЧАСТЬ
ПРИЕМНИКА
ФОРМИРО-
ВАТЕЛЬ
ИЗМЕРИТЕЛЬ И
ИНДИКАТОР
Рис. 2.47. Цифровой частотомер
Входной формирователь создает узкие импульсы в моменты перехода сиг-
налом через нулевой уровень снизу-вверх (с положительной производной). Им-
пульсы через схему совпадений, открываемую стробом на время измерения Ттм,
попадают на счетчик. Результат подсчета числа импульсов за время Тты выводят в
качестве оценки частоты F* = N/TM3M (N - число в счетчике). Ошибка дискрета
измерений по методу частотомера соответствует ошибке в один счетный импульс,
т.е. один период входного сигнала за время измерения AF = 1/7"изм •
Для уменьшения ошибки дискрета цифрового измерителя частоты исполь-
зуют метод периодомера. Схема измерения по методу периодомера показана на
рисунке 2.48. Периодомер подсчитывает число импульсов частоты fc4 »fc за
время Гсч = пТс =п / /с . Показания счетчика-измерителя и индикатора оказываются
равными N - f„TC4 = й4ч Л/с ’ частота сигнала может быть оценена как
сч
С
(2-151)
150
Глава 2. Радиоэлекргронная разведка
Рис. 2.48. Цифровой периодомер
Погрешность дискретизации в один счетный импульс kN = 1 (период коле-
баний частоты fC4) соответствует ошибке в оценивании часпюты
Погрешность дискретизации тем меньше, чем больше частота счета /сч по
сравнению с частотой сигнала /с. Аналогичные схемы применяются средствами
РТР для определения параметров импульсных сигналов РЛС и систем передачи
информации: длительности импульсов и периода били частоты) их повторения.
Основными достоинствами функциональных методов определения не-
сущей частоты являются: предельное малое время разведки и относительно широ-
кая полоса разведываемых частот при малом объеме аппаратуры. Недостатки
функциональных методов', отсутствие разрешающей способности по частоте (при
одновременном приеме двух и более сигналов значения частоты, в общем случае,
не соответствуют ни одной из частот принимаемых сигналов); низкая чувствитель-
ность приемных устройств [15]. Указанные недостатки не являются решающими
при разведке импульсных РЛС, вероятность одновременного приема нескольких
сигналов в этом случае невелика, а мощность сигналов значительна.
2.15. Устройства запоминания и воспроизведения сигналов
Устройства запоминания и воспроизведения сигналов (УЗВС) являются со-
ставной частью систем информацпочного обеспечения современных многофункци-
ональных комплексов различного назначения. УЗВС предназначены для:
• запоминания частотно-временной (несущая частота, форма огибающей им-
пульса, длительность и период следования импульсов, форма и ширина спектра
сигнала, параметры модуляции, моменты приема сигналов, период обзора про-
странства) и пространственной структуры (направление прихода, параметры про-
дольной и поперечной функций пространственно-временной когерентности ЭМП и
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
151
параметры эллипса поляризации сигнала в раскрыве приемной антенны) принима-
емых сигналов;
• выдачи данных в системы измерения и анализа параметров этих сигналов;
• воспроизведения в необходимые промежутки времени запомненных сигна-
лов [20].
Запоминание параметров сигналов РЭС в КБО и их воспроизведение необ-
ходимо при:
• обработке сигналов в реальном масштабе времени в условиях отсутствия
возможности детального анализа их пространственно-временной и спектральной
структуры;
• разработке систем РТР и РЭП когерентно-импульсных РЛС и РЛС с про-
странственно-временной обработкой сигналов.
В настояшее время для запоминания радиосигналов в средствах РТР и РЭП
используются следующие физические принципы:
1) запоминание с помощью многоканальных (матричных) усилительно-
генераторных уо^роЯств;
2) запоминание на ВЧ и ультразвуковых ЛЗ (рециркуляторах);
3) дискретно-аналоговое запоминание на приборах с переносом зарядов;
4) цифровое запоминание [55].
Необходимость в системе запоминания частоты сигналов обусловлена тем,
что при создании уводящих помех по дальности и ЛЦ импульсным РЛС длитель-
ность создания помехи на частоте РЛС превосходит длительность импульса РЛС,
поступающего на вход системы РЭП. ЗУ используются и для обеспечения развязки
между приемом и передачей, давая возможность передавать запомненный сигнал
гак. чтобы передача и прием никогда не совпадали во времени.
В системах РЭП используются различные типы ЗУ: многоканальные мат-
ричные ЗУ; рециркуляторы радиоимпульсов; потенциалоскопы, работающие на
ПЧ; настраиваемые по частоте генераторы гармонических колебаний или источни-
ки шума; ЛЗ; ЗУ рециркуляторного типа и взаимодействующие пространственно-
разнесенные ретрансляторы, в работе которых используется задержка при распро-
странении в окружающем пространстве.
Наиболее важными характеристиками ЗУ любого типа являются:
• частотный и динамический диапазон;
• чувствительность:
• длительность запоминания частоты;
• спектральные характеристики запомненного сигнала;
• когерентность;
• быстродействие;
• разрешающая способность (способность одновременно запоминать не-
сколько сигналов);
• информационная доступность (произвольная и регламентированная во вре-
мени);
• способность считывания без разрушения информации;
• стоимость, размеры, масса и энергетические характеристики [12. 55].
152
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
В зависимости от характера задач использование данных о несущей частоте
разведываемых РЭС может быть различным. При предварительной разведке изме-
ренную несущую частоту наиболее удобно представлять в виде соответствующего
ей кода - числа (например, абсолютного значения несущей частоты). При испол-
нительной разведке важно не измерение абсолютного значения несущей частоты,
а возможность запомнить ее с тем, чтобы создать помехи на несущей частоте раз-
веданного РЭС. То есть несущая частота должна быть представлена в таком виде,
который простейшим образом позволил бы настроить САП на эту' частоту [15].
Различают кратковременные и долговременные способы запоминания ча-
стоты. Кратковременные способы запоминания - это запоминание на время, необ-
ходимое для настройки ПП, запоминание используется средствами для оператив-
ной поддержки РЭП. В настоящее время разработано много разнообразных схем
запоминания частоты. Выбор той или иной схемы в каждом конкретном случае
определяется ее возможностями и требованиями, предъявляемыми к устройству
запоминания частоты.
2.15.1. Аналоговые устройства запоминания и
воспроизведения параметров сигналов
В существующих САП и станциях РТР применяются два типа аналоговых
устройств запоминания (УЗ): многоканальные УЗ частоты на основе матричных
приемников (устройства длительного запоминания частоты и одноканальные УЗ
частоты (УЗЧ), использчющие принцип построения генератора с запаздывающей
обратной связью (устройства кратковременного запоминания частоты). В УЗВС
таких средств, как правило, применяются беспоисковые методы обнаружения сиг-
налов РЭС по частоте, которые основываются на одновременном (параллельном)
приеме сигналов УЗЧ во всем диапазоне разведываемых частот. При этом обеспе-
чивается практически мгновенное определение частоты РЭС. В данном случае
уменьшение времени разведки достигается за счет увеличения объема аппаратуры
приемного устройства УЗЧ. В современной технике РТР и РЭП наибольшее рас-
пространение получили беспоисковые методы с использованием многоканальных
одно- и многоступенчатых, двоичнокодовых приемных устройств УЗЧ и др. Рас-
смотрим особенности их построения.
В многоканальной одноступенчатой (параллельной) схеме > 34
(рисунок 2.49 а, б) весь диапазон разведываемых частот Л/р перекрывается
полосовыми фильтрами (Ф;, i=l, ..., п) так, что полосы пропускания 2J соседних
фильтров соприкасаются на частотной оси (рисунок 2.50 а) [55].
Каждый фильтр работает на свой автономный приемный канал, состоящий
из усилителя (У), детектора (Д) и видеоусилителя сигналов (ВУС). Значение
частоты разведываемого сигнала принимается равной средней частоте
соответствующего канала. В такой УЗЧ диапазон разведываемых частот равен
н
АЛ = Еа/:, (2.153)
7 = 1
где п - количество фильтров (каналов) в УЗЧ.
Глава 2, Радиоэлектронная разведка
153
'ПРМ и * гЧтРДл
А А
ЛПРМ 1 rtllEI 1
гш
Рис. 2.49. Многоканальная одноступенчатая схема У34
При использовании многоканальных приемников, в том числе приемников с
цифровым анализом спектра разведываемого сигнала, запоминание частоты сво-
дится к запоминанию номера фильтра, в котором обнаруживается сигнал. Напря-
жение с выхода этих фильтров поступает после детектирования и усиления на реле.
Если в каком-либо канале обнаружится сигнал, то срабатывает реле и включается
соответствующий генератор помех Г„ (рисунок 2.49 а) или широкополосный гене-
ратор шума (ГШ) (рисунок 2.49 б).--
Подобные схемы иногда называют релейно-спусковыми схемами запоми-
нания частоты. Средние частоты спектров помеховых сигналов совпадают со сред-
ними частотами полос пропускания соответствующих фильтров, но частоты при-
нимаемых сигналов могут отличаться от последних на величину, не превышающую
половины ширины полосы пропускания [15, 55]. Чтобы в любом случае создавать
помеху на частоте принятого сигнала, ширина спектра помехи должна быть не
меньше ширины полосы пропускания соответствующего фильтра.
Время, затрачиваемое на измерение частоты РЭС, равно времени установ-
ления колебаний в фильтре. Описанные многоканальные измерители частоты мож-
154
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
но рассматривать как устройства одновременного разделения сигналов, характери-
стики которых определяются диапазоном, числом каналов и формой характеристик
избирательности (АЧХ) каждого из каналов.
а)
Рис. 2.50. Полосы пропускания фильтров многоканальной одноступенчатой схемы УЗЧ
Точность измерения частоты в параллельной схеме УЗЧ с АЧХ фильтров,
аппроксимированной прямоугольником, может быть оценена максимальной
ошибкой
5f = ±^l2. (2.154)
В реальных УЗЧ АЧХ фильтров может существенно отличаться от прямо-
угольной формы. Поэтому сигналы большой мощности мог^т проходить на выход
реальных фильтров даже в том случае, когда их несущая частота лежит вне преде-
лов полосы пропускания канала. Если при этом в УЗЧ не осуществляется логиче-
ская обработка сигналов на выходах соседних фильтров путем сравнения их интен-
сивности и частота сигнала будет принята равной средней частоте канала, то ошиб-
ка измерения превысит величину, определяемую формулой (2.154).
Основными достоинствами многоканальных одноступенчатых УЗЧ счи-
таются: большое быстродействие; неограниченное время запоминания; простота
схемного решения; надежность; возможность обеспечения высокого разрешения
сигналов РЭС по частоте; достаточно высокая точность определения частоты. Од-
нако для обеспечения высокой точности запоминания частоты необходимо созда-
вать большое число каналов, а это приводит к усложнению схемы и к увеличению
объема аппаратуры, что является недостаткам таких УЗЧ. У меньшение числа вход-
ных избирательных фильтров возможно при применении фильтров различной по-
лосы пропускания с взаимным перекрытием. Например, использование четырех
Глава 2, Радиоэлекп1ронная разведка
155
фильтров с различной шириной полосы пропускания А/? и взаимным перекрытием
позволяет получить 7 частотно-избирательных каналов (I, И,...VII) (рис. 2.50 б). В
данном случае необходимо дополнительное устройство логической обработки вы-
ходных сигналов фильтров.
Получившая широкое распространение матричная схема запоминания
частоты, сохраняя достоинства многоканальной схемы, позволяет существенно
повысить точность измерения и запоминания несущей частоты и уменьшить число
избирательных элементов. Матричная схема представляет собой матрицу из т ка-
налов и п ступеней. На рисунке 2.51 приведена схема матричного устройства запо-
минания и воспроизведения частоты принятого сигнала РЭС [2, 12].
Рис. 2.51. Схема матричного устройства запоминания и воспроизведения частоты
Устройство представляет собой совокупность модулей М (рисунок
2.52), в каждом из которых кроме фильтра, триггера, гетеродина и смесителя име-
ется еще реле Рл, срабатывающее по импульсу, поступающему с триггера в момент
появления сигнала в фильтре Ф . ВЧ напряжение гетеродина через сработавшее
реле подается на соответствующий смеситель Си канала восстановления частоты
[20]. Элементы канала восстановления частоты показаны в нижней строке на ри-
сунке 2.51. Его элементами, помимо смесителей и фильтров, являются также гете-
родины модулей, сработавших при приеме сигнала.
В канале восстановления необходимо иметь смеситель и /7-1 фильтр.
Принятый сигнал sc(r,fc) вызывает последовательное срабатывание цепочки
фильтров (в идеале по одному) в каждом из столбцов от первого до и-го. В первой
ступени все ее фильтры (Фн) имеют одинаковую полосу пропускания и делят
весь диапазон разведываемых частот bfp на т частей, т.е. A/" = &/р/тп. На выходе
1-й ступени приемника за счет соответствующего выбора частот гетеродинов весь
частотный диапазон разведки А/р сужается по промежуточным частотам до полосы
156
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
пропускания одного фильтра первой ступени АД. Суммарная полоса пропускания
всех фильтров 2-й ступени равна полосе пропускания одного фильтра 1-й ступени.
Полоса пропускания фильтров 2-й ступени АД2=АД/т. На выходе 2-й ступени
весь диапазон частот разведки АД, сужается по промежуточным частотам до поло-
сы пропускания АД одного фильтра 3-й ступени.
Рис. 2.52. Устройство модуля
Аналогичным образом могут быть построены третья и последующие ступе-
ни матричной схемы. В последней ступени матричной схемы 34 отпадает необхо-
димость в смесителях и гетеродинах, т.к. диапазон ПЧ предпоследней ступени про-
сто деляг фильтрахми на каналы, детектируют и запоминают. Частоту принятого
сигнала определяют по комбинации показаний устройств запоминания каналов
каждой ступени матричной схемы. Как правило, в технической документации на
матричной схемы 34 приводится матрица абсолютных значений частоты сигнала в
зависимости от показаний устройств запоминания.
Номера модулей, в которых сработали фильтры, несут информацию о ча-
стоте сигнала, а их гетеродины выдают напряжения, необходимые для воспроизве-
дения частоты методом обратного преобразования частоты от значения ее в срабо-
тавшем последнем фильтре ч-го столбца до первоначального значения частоты
сигнала. При воспроизведении сигнала сработавшие при приеме сигнала гетероди-
ны выдают напряжения, необходимые для воспроизведения частоты методом об-
ратного преобразования частоты от значения ее в сработавшем последнем фильтре
/7-го столбца до первоначального значения частоты сигнала. Сит нал усиливается,
наделяется помеховой модуляцией и излучается антенной САП на частоте /п. В
канале восстановления необходимо иметь /7-1 смеситель и п-1 фильтр.
Точность измерения частоты, а, следовательно, и точность настройки часто-
ты сигнала помехи на частоту сигнала подавляемого РЭС, определяется полосой
пропускания фильтра последнего столбца
•/min 2 2/77"
(2.155)
Глава 'L Радноэлекнзронная разведка
157
Рассматриваемое устройство обеспечивает однозначное запоминание и вос-
произведение частоты в том случае, когда на его вход поступают одиночные сигна-
лы. В случае одновременного прихода сигналов от нескольких РЭС возникают
проблемы с запоминанием и восстановлением их частот [20, 55]. Причина этого
эффекта в том, что взаимодейсгвие в смесителях одновременно нескольких напря-
жений (более двух) вызывает образование сигналов комбинационных частот. В ре-
зультате на вход усилителя-модулятора будут поступать также сигналы с частота-
ми, на которых в действительности не работает ни одно из РЭС. Указать, какие из
частот соответствуют сигналам реальных РЭС, а какие - нет, невозможно, имеет
место неоднозначность отсчета, запоминания и воспроизведения частот.
Основным преимуществом матричных устройств по сравнению с обыч-
ными многоканальными, обеспечивающими ту же точность воспроизведения ча-
стоты, является меньшее количество используемых элементов. Поэтому одной из
главных характеристик матричных устройств является объем аппаратуры, оценива-
емый количеством элементов матричной схемы.
Наибольшие трудности при разработке матричных устройств запоминания
возникают из-за необходимости принятия мер по устранению взаимного влияния
между каналами. Эта трудность преодолевается с помощью специальных фильтров.
Матричные приемники обеспечивают лучшую чувствительность и разрешающую
способность по частоте по сравнению с обычными многоканальными приемника-
ми. Однако время реакции, т.е. время от приема сигнала до восстановления, у мат-
ричных устройств несколько больше, чем у простых многоканальных. ЦУЗВС так-
же уступают простым многоканальным по быстродействию.
Недостатки матричных устройств запоминания и воспроизведения-.
• невозможность запоминания и воспроизведения всех частотно-временных
параметров сигнала РЭС (определяется и воспроизводится только несущая частота
РЭС) и низкая точность измерения и воспроизведения частоты;
• большое число ВЧ элементов i избирательных фильтров, гетеродинов, сме-
сителей);
• трудности обеспечения ЭМС из-за большого количества гетеродинов и сме-
сителей;
• плохая РЭЗ. обусловленная генерацией сигналов в разных нерабочих диапа-
зонах частот при одновременном воздействии на приемник нескольких сигналов
РЭС противника с разными несущими частотами;
• значительные масса и габариты [55].
В аналоговом УЗВС может использоваться комбинированный способ изме-
рения и восстановления сигнала с использованием ПФ и устройств ФАПЧ радио-
сигнала [15], обеспечивающие высокое качество восстановления частоты сигнала
(погрешность восстановления частоты ст, «10 Гц).
2.15.2. Рециркуляторные устройства запоминания и
воспроизведения частоты
В качестве аналоговых УЗВС в САП нашли применение управляемые авто-
генераторы на основе усилителей с запаздывающей обратной связью. Такие
158
Главр 2. Радиоэлекргроннар разведка
устройства называются рециркуляторами [20]. На рисунке 2.53 изображена про-
стейшая схема рециркулятора.
Рис. 2.53. Простейшая схема рециркулятора
Сигнал 5С(И с несущей частотой * поступает на вход широкополосного
усилителя (ШУ) и усиливается в нем. С выхода усилителя часть сигнала через
направленный ответвитель (НО) подается на ВЧ линию задержки (ЛЗ), где задер-
живается на время Т3, а затем снова поступает на вход ШУ. В зависимости от дли-
тельности тс принимаемого сигнала и задержки Т3 его на ЛЗ могут иметь место
два режима работы этого устройства:
1) длительность сигнала гс меньше времени запаздывания тс <т3 (рисунок
2.54 а);
2) длительность сигнала тс больше времени запаздывания тс > т3 (рисунок
2.54 в).
В первом случае (гс < г3) на выходе устройства запоминания частоты в от-
вет на каждый входной импульс сигнала РЭС sc(t) образуется последовательность
импульсов, представляющая собой пачку копий входного сигнала sc(t)
к
= (2.156)
k=0
где А’ = 0, 1, 2,..., /V — номер копии в последовательности.
Число W задается устройством управления САП с учетом того, чтобы к при-
ходу очередного импульса РЭС устройство было готово к его запоминанию и вос-
произведению. Для этого через интервал времени, несколько меньший периода по-
вторения импульсов подавляемого РЭС, производится принудительное прерывание
текущей последовательности копий. Период следования ВЧ импульсов длительно-
сти тс в пачке равен времени задержки. Амплитуда импульсов определяется ам-
плитудой импульса, поступившего на вход ЛЗ с НО, потерями в ЛЗ и коэффициен-
том усиления ШУ (рисунок 2.54 б).
Практическая реализация этого устройства встречает значительные трудно-
сти в связи с необходимостью применения ВЧ линий, позволяющих обеспечить
задержку радиоимпульса на необходимую величину. При использовании коакси-
альных линий задержки, в которых радиосигнал распространяется с фазовой скоро-
стью К « 2 • 10* м/с, задержка сигнала на т3 =1 мкс обеспечивается линией, длина
которой / = К т3 ® 200 м. При использовании спиральных ЛЗ удается снизить длину
линии на порядок.
Глава 2, Радиоэлектронная разведка
159
Рис. 2.54. Элементы канала восстановления частоты
В режиме 1 устройство работает как усилитель радиоимпульсов, циркули-
рующих в цепи: вход ШУ - выход ШУ - НО - линия задержки - вход ШУ. Боль-
шая часть мощности импульсов с выхода ШУ поступает в усилитель-модулятор,
где наделяется помеховой модуляцией. После усиления в усилителе мощности по-
меховые импульсы излучаются передающей антенной САП в направлении подав-
ляемого РЭС. В режиме i устройство выполняет функции запоминания и воспроиз-
ведения коротких импульсных сигналов, а не только их несущей частоты.
Во втором случае (гс >т3) усилитель переходит в режим автогенерации и
запоминание сигнала (его частоты) возможно на длительное время, если выполня-
ются условия баланса амплитуд и фаз (рис. 2.54 г). На выходе УЗВС в этом случае
образуется непрерывный ВЧ сигнал
(2.157)
мВых(0 = ^СО8(ШвыУ + <р0),
вых
Условие баланса фаз будет выполнено, если время задержки т3 кратно пе-
риоду ВЧ колебаний ГВЬ1Х = 1//вых
ВЫХ
или ГВЬ1Х
(2.158)
160
Главр 2. Радиоэлектронная. разведка
Отсюда следует многочастотность рассматриваемого УЗВС. Теоретически
автоколебания в устройстве могут возникать на собственных частотах генерации
fk = 1с/. Практически из-за неравномерности АЧХ ШУ в установившемся режиме
автоколебания возникают и поддерживаются преимущественно на одной или не-
скольких частотах, соответствующих наибольшим значениям коэффициента усиле-
ния ШУ. В качестве ШУ может использоваться ЛЕВ, АЧХ К (/) которой обычно
неравномерна. Сразу после прихода запоминаемого импульса возбуждение УЗВС
происходит непосредственно на несущей частоте fc этого импульса [15, 20]. Затем
наблюдается постепенный уход частоты («сваливание») на ближайшую к /с соб-
ственную частоту генерации устройства с запаздывающей обратной связью. Чтобы
обеспечить длительное запоминание сигнала на частоте /вых, близкой к частоте
входного сигнала, необходимо иметь ЛЕВ с равномерной АЧХ.
Точность запоминания частоты определяется выражением
(2.159)
Для достижения высокой точности воспроизведения необходимо иметь ВЧ
ЛЗ, обеспечивающие значительную величину т3. Если необходимо получить
8f = 1000 Гц, то задержка т3=103 с. Для получения значительных задержек ра-
диосигналов (десятки, сотни мкс) могут быть использованы линии задержки на по-
верхностных акустических волнах (ПАВ) или световоды. В таких линиях радио-
сигнал в соответствующих преобразователях преобразуется в звуковую или свето-
вую волну, затем задерживается в ЛЗ, после чего обратным преобразованием «свез
- радиоволна» или «звук - радиоволна» восстанавливается ВЧ сигнал.
Условие баланса фаз определяет ЛЗ. Для обеспечения баланса амплитуд в
цепь обратной связи включают усилитель, столь же широкополосный, как и ШУ.
Обычно в качестве обоих усилителей выбирают ЛЕВ. Усилитель в цепи обратной
связи должен обеспечивать компенсацию потерь в НО и в ЛЗ. Уравнение баланса
амплитуд записывается в виде
^.,(1/,щ)Дс(«)) = 1, (2.160)
где К {(U,со) - коэффициент усиления (передачи) линии, включающей ШУ, НО и
ЛЗ, как функция амплитуды входного сигнала и частоты; Хос (со) - коэффициент
усиления усилителя в цепи обратной связи. Соотношение (2.160) сводится к тому,
что запаздывающий сигнал, поступающий на вход ШУ из цепи обратной связи,
должен быть по амплитуде равен породившему его принятому сигналу РЭС.
Одна из самых распространенных схем кратковременного запоминания ча-
стоты -управляемый рециркулятор (рисунок 2.55). Из сигнала с выхода приемни-
ка ключом & вырезается прямоугольный импульс длительностью т3. Этот импульс
усиливается и подается на выходной ключ и на ЛЗ. Задержанный на т, импульс
снова подается на вход усилителя. Этот импульс начинается в момент окончания
предыдущего импульса. Пока открыт выходной ключ, на выходе будет существо-
вать последовательность вплотную примыкающих друг к друту радиоимпульсов
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
161
частоты сигнала. Основным условием поддержания незатухающих колебаний на
выходе является баланс амплитуд: коэффициент усиления по петле рециркуляции,
содержащей усилитель, ЛЗ, сумматор и ответвитель сигнала в цепь обратной связи,
должен быть не меньше единицы.
линейная
ЧАСТЬ
ПРИЕМНИКА
Рис. 2.55. Рециркулятор для запоминания частоты
При очевидной простоте построения схема запоминания с рециркулятором
имеет существенный недостаток-, выходной сигнал не сохраняет когерентность
входному, поскольку в моменты коммутации происходит разрыв фазы [15].
Другой способ запоминания частоты использует синхронизацию подстра-
иваемого генератора и иллюстрируется рисунком 2.56.
Рис. 2.56. Запоминание частоты синхронизируемым генератором
Сигнал с выхода приемника стробируется ключом & и подается на ИФД,
формирующий за время г, напряжение, пропорциональное разности фаз, и запоми-
нающий это напряжение после окончания сзроба. Это напряжение подается на
управляющий элемент и перестраиваемый генератор (ПГ). Выходное колебание
генератора подстраивается под частоту и фазу входного сигнала. После окончания
входного сигнала параметры выходного колебания сохраняются на теоретически
сколь угодно длительное время. Практически время хранения ограничивается ста-
бильностью параметров ПГ.
Из рассмотренных устройств собственно запоминание и воспроизведение
сигналов как таковое обеспечивает только рециркулятор, и то, если входные им-
пульсы имеют длительности порядка долей мкс, а точнее, ти < Т-. Импульсы со-
временных РЭС, как правило, имеют большие длительности (десятки - сотни мкс)
и сложную внутриимпульсную структуру. Применительно к таким сигналам осо-
бенно важно иметь копни именно самих сигналов, а не сигнал с более или менее
точно запомненной средней частотой.
162
Глава 2, Радиоэлектронная разведка
2.15.3. Устройства запоминания, использующие задержку
волны
В качестве ВЧ ЛЗ, не очень существенно искажающих внутреннюю струк-
туру сложных сигналов, могут использоваться: коаксиальные ЛЗ; волоконные све-
товоды; ЛЗ на поверхностных акустических волнах (ПАВ); волноводные ЛЗ (в виде
компактных «скруток»); ультразвуковые ЛЗ; ЗУ с переносом заряда и приборах с
зарядовой связью [20].
Линии задержки коаксиального типа. Скорость распространения волн в
коаксиальных радиотехнических кабелях 170...220 м/мкс. Для задержки на время
т3 нужен кабель длиной 7 = Vt3. Понятно, что, в самолетных САП кабельные ЛЗ на
время, превышающее доли мкс (0,2...0,5 мкс), применять нецелесообразно из-за их
громоздкости и значительной массы. К тому же в кабелях имеет место заметное
затухание волн, возрастающее с повышением частоты передаваемых по ним сигна-
лов [15]. Если 8, - затухание в кабеле, измеряемое в децибелах на метр его длины,
то общее затухание А, = 18,.
Известно, что на частоте f = 1 МГц 8, =0,01 дБ/м, а на / = 100 МГц оно
увеличивается до <5, =0,1 дБ/м. Большие потери ограничивают диапазон частот
волн, которые могут быть переданы по кабейю. Расширение полосы частот переда-
ваемых сигналов обеспечивается применением в ЛЗ полосковых линий и миниа-
тюрных коаксиальных кабелей с центральным проводом из сверхпроводящего ма-
териала. Уменьшения длины кабеля при заданной задержке добились за счет ис-
пользования специальных кабелей со спиральной намоткой внутреннего провода на
полиэтиленовый цилиндр. Такая конструкция обеспечивает снижение скорости
распространения волн 0,5... 10 м/мкс, т. е. в 20...400 раз по сравнению с обычным
кабелем [55]. Однако такие спиральные кабели не годятся для воспроизведения ВЧ
сигналов. На частотах f > 2... 10 МГц наблюдается существенное изменение скоро-
сти распространения волн, т.е. заметное искажение формы импульсов.
Линии задержки на акустических волнах обеспечивают задержку сигна-
лов на время от единиц микросекунд до нескольких миллисекунд. В них использу-
ется распространение упругих волн в твердом теле (в кристалле кварца, в керамике,
в магниевых сплавах). Скорость распространения акустических волн в 104... 105 раз
меньше скорости света (в среднем V «З-Ю-3 м/мкс, а весь диапазон скоростей от
10’3 м/мкс до 10’2 м/мкс) [20, 55]. Затухание акустических волн обычно невелико.
Приемлемую величину затухания можно обеспечить надлежащим выбором матери-
ала пластины (подложки). Именно эти свойства позволяют создавать ЛЗ с хороши-
ми характеристиками.
Время задержки зависит от длины пути акустической волны в звукопроводе
и от скорости ее распространения. Обычно задержка равна нескольким микросе-
кундам на каждый сантимегр пути. Для частот ниже 50 МГц в качестве звукопро-
вода используют плавленый кварц или стекло. На более высоких частотах приме-
няются кристаллические звукопроводы, например, из сапфира, обеспечивающего
на частоте 1 ГГц затухание всего 0,3 дБ/мкс и т3 = 10 мкс.
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
163
В преобразователях используется пьезоэлектрический эффект. Они выпол-
няются в виде тонких пластинок оксида цинка или ниобата лития, способных рабо-
тать вплоть до частот 5 ГГц [55]. В ЛЗ на ПАВ звукопровод (подложка) - это пла-
стинка пз пьезоэлектрического кристалла толщиной около 1 мм и шириной от 20 до
100 длин волн задерживаемого сигнала (несколько миллиметров). Время задержки
зависит от расстояния между преобразователями и от скорости распространения
ПАВ. Типичное время задержки т3=1...5О мкс. Основные потери порядка 6 дБ
происходят в преобразователях, а общие потери примерно равны 10 дБ. Однако для
подавления паразитных выходных сигналов потери намеренно увеличивают до 15
дБ за счет рассогласования линии с источником и с нагрузкой. При этом уровень
паразитных сигналов опускается ниже порога чувствительности нагрузки.
Верхняя граница центральной частоты устройств на ПАВ обусловлена тех-
нологией изготовления и составляет несколько ГГц. Ширина полосы пропускания
находится в пределах от 100 кГц до 50 % от центральной частоты. Повышения
верхней границы добиваются переходом к работе на гармониках. По технологиче-
ским причинам для работы на ВЧ используются лишь несколько низших гармоник.
Другой метод достижения высоких рабочих частот основан на использова-
нии волны с большей фазовой скоростью, но при этом уменьшается время задерж-
ки. Существенного повышения частоты добиваются при работе с объемными аку-
стическими волнами. Входной преобразователь возбуждает в подложке объемные
волны, которые идут под углом к верхней ее поверхности (рисунок 2.57).
входном
ПРЕОБР ЕЗОВЛТЕЛЬ
ВЫХОДНОЙ
ПРЕОБР. {ЗОВА ТЕЛЬ
ПОДЛОЖКА
Рис. 2.57. Объемные волны в подложке входного преобразователя
Эта волна достигает выходного преобразователя, один или несколько раз
отразившись от нижней поверхности. Если L - расстояние между соседними элек-
тродами преобразователя, подключенными к одной шине, а - длина объемной
волны, то частота преобразуемой волны будет равна
Г
f = ~----(2.16!)
Leos и
тогда как обычно f = 1Г/ L [20]. Поскольку cos# < 1. рабочая частота ЛЗ повышает-
ся. Созданы устройства с рабочими частотами до 10 ГГц (в 6 раз более высокими,
чем в устройствах на ПАВ). За счет многократного отражения волны от плоских
граней можно увеличить время задержки до 1 мс.
164
Глава 2, Радиоэлектронная разведка
Ультразвуковые линии задержки. В УЛЗ используется распространение
упругих (акустических) волн в сплошных средах типа кварца, керамики и др. Их
отличие от описанных выше в том, что на входном конце УЛЗ осуществляется пре-
образование в ультразвуковые колебания не ВЧ сигнала, а видеоимпульса. Огиба-
ющая ультразвукового колебания подобна огибающей видеоимпульса. При преоб-
разовании на выходе акустической волны в исходный сигнал подобие сохраняется.
С помощью УЛЗ удается задерживать импульсы на время от 10 мкс до нескольких
миллисекунд. Основным недостатком УЛЗ при применении для запоминания ВЧ
сигналов является необходимость преобразования их несущей к центральной ча-
стоте полосы пропускания УЛЗ, а затем обратного преобразования к несущей [15].
У’ЗВ С на ПАВ обеспечивают запоминание акустических сигналов на осно-
ве накопления заряда на поверхности полупроводника [20]. Структура подобного
устройства изображена на рисунке 2.58.
в
Рис. 2.58. Запоминание сигналов за счет накопления заряда на поверхности полупроводника
На поверхности пластины кремния размещаются полупроводниковые дио-
ды типа диодов Шотки или p-i-n диодов. Имеются преобразователи, расположен-
ные на левом и правом концах подложки, в качестве которой использована пла-
стинка из ниобата лития. Между кремниевой пластиной с диодами и подложкой
имеется изолирующий зазор. Подаваемое на верхний элекгрод отрицательное
напряжение смещает диоды в прямом направлении. Типичное значение постоянной
времени переключения составляет примерно 0,5 нс. Если напряжение смещения
нулевое или обратное, то постоянная времени увеличивается до 1...100 мкс.
Устройство способно запомнить сигнал, длительностью не более задержки акусти-
ческой волны в звукопроводе.
Запоминаемый сигнал м(/) подается на левый преобразователь (рис. 2.58 а).
Когда соответствующий импульсу г/(/) волновой пакет целиком находится в зву-
копроводе, на верхний электрод подается импульс, смещающий диоды в прямом
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
направлении. Диоды накапливают заряды пропорционально суммарному полю
смещения и поверхностной акустической волны. По окончании действия отрица-
тельного импульса смещения накопленные заряды сохраняются, создавая обратное
напряжение смещения. Для того чтобы распределение накопленных диодами заря-
дов точно описывало сигнал u(t\, расстояние между диодами в соответствии с
условием дискретизации должно быть меньше половины длины поверхностной
волны.
Записанный акустический сигнал, а вместе с ним и исходный сигнал u(t;
может быть воспроизведен, если подать на входной преобразователь короткий им-
пульс (рис. 2.58 б). Взаимодействие поля этого импульса с полем накопленных за-
рядов приводит к возникновению копии записанного сигнала. Обеспечивается мно-
гократное (десятки и сотни тысяч раз) считывание без заметного искажения.
Устройство способно выполнять также корреляционную обработку приня-
того сигнала. Принятый первым сигнал «записывается» в виде распределения
накопленных зарядов и играет роль опорного сигнала. Следующие сигналы, посту-
пающие на левый край подложки от того же РЭС, что и первый, образуют в про-
цессе взаимодействия с опорным сигналом выходной сигнал, являющийся взаимо-
корреляционной функцией вновь принятого и опорного сигналов (рис. 2.58 в). Ин-
формация об опорном сигнале может храниться порядка миллисекунд. Данный эф-
фект может быть использован в средствах ВРТР для разведки РЛС с высокой ча-
стотой повторения импульсов [20].
Радиосигналы могут быть запомнены и воспроизведены после смещения в
область акустических волн и обратно. Использование диодов Шотки позволяет за-
поминать сигналы в течение сотен мкс. Если вместо них применяют /йн-диоды, то
время запоминания увеличивается до десятков и сотен миллисекунд. Запомнен и
воспроизведен может быть также ВЧ сигнал, для этого необходимо преобразовать
его несущую к частотам полосы пропускания описанного устройства, а затем вы-
полнить обратное преобразование.
Для получения значительных задержек в десятки и сотни микросекунд мо-
гут быть использованы ЛЗ на ПАВ или волоконных счетоводах. Вариант построе-
ния УЗВС с линиями задержки на ПАВ или счетоводах показан на рисунке -.59 (У
- усилитель) [13].
Рис. 2.59. УЗВС с ЛЗ на ПАВ пли световодах
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
Сигнал uc(t) после усиления преобразуется в преобразователе Пзх е аку-
стические или ЭМ волны оптического диапазона, задерживается на время
т(, т2, ... тк и после обратного преобразования в радиосигнал поступает вновь на
вход усилителя. В результате происходит размножение сигнала РЭС. Структура
входного сигнала может быть искажена путем переключения выходов ЛЗ по соот-
ветствующему закону.
Одноканальные аналоговые УЗВС позволяют запомнить сигнал на малое
время. Их конструкция содержит большое число ВЧ элементов. Существенный их
недостаток — трудности изменения алгоритма их работы в сложной радиоэлек-
тронной обстановке [15, 19, 20].
2.15.4. Цифровые устройства запоминания и
воспроизведения высокочастотных сигналов
В ЦУЗВС в значительной мере преодолены недостатки аналоговых
устройств запоминания и воспроизведения сигналов. Однако внедрение цифровой
обработки сигналов (ЦОС) в РЭС не исключает применения аналоговой техники. В
[56] приводятся варианты комбинированного применения цифровых и аналоговых
устройств в различных РЭС. Не утратили своего значения такие широко известные
ВЧ усилители, как ЛЕВ, которые широко применяются в САП для осуществления
разнообразной модуляции. Нельзя обойтись без аналоговых элементов при разра-
ботке приемных, антенных и других устройств. В ЦУЗВС в значительной мере пре-
одолены недостатки аналоговых УЗВС [9, 15]. Находят применение три основных
способа цифрового запоминания и воспроизведения сигналов [20].
1-й способ. Запоминание последовательности дискретизированных по вре-
мени и квантованных по уровню отсчетов мгновенных значений радиосигнала s(f).
Цифровой образ сигнала запоминается и затем воспроизводится ЦДЛ.
2-й способ — амплитудно-фазовый. Способ предполагает цифровое пред-
ставление амплитуды (огибающей) Sc(t) и фазы <рс(/) сигнала. Запоминание от-
счетов амплитуды £сд(/) и фазы <рсд(0 производится в ОЗУ. Воспроизведение ана-
логовой копии сигнала и ых (г) происходит путем AM и ФМ ВЧ сигнала местного
высокостабильного гетеродина. Законы AM и ФМ формируются в соответствии с
цифровыми кодами амплитуды и фазы, считываемыми из ОЗУ.
3-й способ - спектральный. Способ предполагает представление входного
сигнала sc(r) в виде спектрального образа 8с(со) и дальнейшую его цифровую об-
работку. При этом широко используются алгоритмы быстрого прямого и обратного
преобразования Фурье. В отличие от двух предыдущих способов в память ОЗУ за-
писываются цифровые образы спектральной плотности 5 (®) сигнала, а восста-
новление аналоговой копии входного сигнала осуществляется устройством обрат-
ного БПФ (ОБПФ).
В САП применяются одноканальные и двухканальные однобитовые ЦУ-
ЗВС. Одноканальные однобитовые ЦУЗВС просты в разработке и дешевы в произ-
водстве. Известные технические решения таких устройств имеют ряд недостатков,
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
167
главным из которых является заметное искажение аналоговой копии восстановлен-
ного сигнала, что связано с влиянием различных шумов и паразитных излучений на
эффективность функционирования ЦУЗВС. Более устойчивы к воздействию помех
двухканальные ЦУЗВС квадратурного типа, в которых реализуется квазиоптималь-
ная цифровая обработка сигналов.
Основными этапами обработки принятого сигнала в ЦУЗВС являются:
1) прием и дискретизация входных сигналов;
2) хранение в памяти цифровых образов этих сигналов;
3) считывание цифровых образов из памяти и дополнительная их обработка;
4) воспроизведение сигналов с требуемыми параметрами в аналоговой фор-
ме [20, 55].
Структурная схема ЦУЗВС представлена на рисунке 2.60.
Рис. 2.60. Обобщенная структурная схема ЦУЗВС
Радиосигнал 5с(/|, принятый приемником ПРМ, поступает на смеситель
СМ], куда также подается сигнал нг(7) внутреннего гетеродина Г, частота которого
щгЦ) близка к средней частоте л»с принятого сигнала. Частота сигнала понижается
до значения <л1Р =а>с -<дг. Если быстродействие цифровых блоков ЦУЗВС реали-
зует обработку сигналов на частоте сос , то понижение частоты необязательно. АЦП
производит цифровое кодирование аналогового сигнала s (?) или его спектраль-
ной плотности 5с(щ). После очищения цифровой копии сигнала от паразитных
гармоник в ЦФ цифровой образ сигнала scu(t) или его спектральной плотности
запоминается в ОЗУ. Цифровые слова sctl(r) или Scli(a>), списываемые из
ячеек ОЗ У, преобразуются в ПАП в аналоговый сигнал s •11.
Средняя частота восстановленного сигнала s (t) равна щпр, поэтому для
восстановления точной копии входного радиосигнала sc(t) с помощью смесителя
СМ2 и местного гетеродина Г спектр НЧ сигнала 5 (Ц смещается на частоту
а>с = а>г + й)пр. Аналоговый фильтр Ф устраняет паразитные гармоники, порожден-
ные смесителем СМ?. В результате на его выходе формируется копия 5вьр (t) ис-
168
Глава 2. Радиоэлек1пронная разведка
ходи ого сигнала sc(t). Работой АЦП, ОЗУ и ЦАП управляет специализированное
устройство управления УУ.
На рисунке 2.61 представлена структурная схема устройства цифрового за-
поминания частоты [57].
Рис. 2.61. Структурная схема устройства цифрового запоминания частоты
На рис. 2.61 введены обозначения: НКП, ПКП - понижающий и повышаю-
щий квадратурные преобразователи; АЦПц АЦГЬ - АЦП прямой и квадратурной
составляющих входного сигнала; СЧ-1, СЧ-2 - первый и второй синтезаторы ча-
стот; СБИС 1879ВМЗ - устройство цифровой обработки и запоминания радиосиг-
нала на промежуточной частоте (обведено пунктиром); У - буфер-упаковшик; Д -
цифровой детектор сигналов; ПД - блок памяти данных; БСК - блок сигнальных
каналов; АУ - арифметическое устройство; ЗТГ - задающий тактовый генератор; Р
- буфер-распаковшик; ПК - программный контроллер; Г111 - генератор шума;
ДЧТС — делитель частоты тактового сигнала; Ц.ХП1, ЦАП? — ЦАП прямой и квадра-
турной составляющих сигнала; ФСУ - шинный формирователь и формирователь
сигналов управления; ВУ - внешнее устройство.
Устройство (рис. 2.61) позволяет создавать имитационные отметки и уво-
дящие помехи по дальности и скорости, шумовые помехи (доплеровский шум с пе-
рестраиваемой полосой, широкополосный фазовый шум с перестраиваемой поло-
сой), а также различные их комбинации, например, увод по дальности на фоне ши-
рокополосного шума или увод по скорости на фоне доплеровского шума [57].
СБИС 1879ВМЗ - аналого-цифровая микросхема (без DSP-ядра Neuro Ma-
trix) с несколькими каналами ЦАП и АЦП, 2 Мбит ОЗУ, с логикой обработки
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
оцифрованного сигнала и управляющего контроллера со 128-битной длиной
обрабатываемых данных. Структурная и функциональная схемы СБИС 1879ВМЗ
приведены в [55]. СБИС 1879ВМЗ представляет собой однокристальную систему
накопления и обработки сигналов со встроенными АЦП и ЦАП, предназначенную
для предварительной обработки широкополосных (полоса пропускания 600 МГц)
аналоговых сигналов, формирования потока данных для вторичной обработки
цифровым процессором сигналов <ЦПС) Л1879ВМ1 или 1879ВМ2, восстановления
аналогового сигнала после вторичной обработки. Полное время обработки
аналогового сигнала (включая его воспроизведение на выходе) — менее 40 нс.
Основные процедуры, реализуемые СБИС 1879ВМЗ, и основные особенно-
сти 1879ВМЗ приведены в работе [55]. Преимущество микросхемы 1879ВМЗ за-
ключается не только в уменьшении габаритов, энергопотребления, увеличение
надежности и помехозащищенности, но и позволяет достичь качественно иного
уровня обработки сигналов.
Вариант структурной схемы системы цифрового запоминания ВЧ сигналов
[12] представлен на рисунке 2.62.
Рис. 2.62. Структурная схема системы цифрового запоминания ВЧ сигналов
Входной СВЧ-сигнал поступает на А-фазныи преобразователь, где с помо-
щью сигналов гетеродина преобразуются в сигналы ПЧ с разными фазами. Сум-
марные частотные составляющие на выходе преобразователя устраняются филь-
трацией. .Аналоговые сигналы ПЧ затем преобразуются в цифровую форму с по-
мощью Л-фазного АЦП и квантуются в цифровом квантователе. Требуемое число
бит при этом зависит от числа воспроизводимых параметров входного сигнала. Ес-
ли требуется, например, воспроизвести только несущую частоту входного сигнала,
а его амплитуда не требуется, то достаточны две фазы преобразованного сигнала и
только один бит для представления полярности каждого из двух преобразованных
сигналов.
170
Глава_ 2. Радиоолекптронная разведка
До поступления в цифровое ЗУ сигналы квантуются по времени, в результа-
те чего образуются выборки с периодом синхронизации, используемые в цифровом
ЗУ. Синхронизирующие сигналы могут иметь любую фазу, однако наилучшие ре-
зультаты достигаются, когда их фазы имеют соответствующую связь с фазами пре-
образованных сигналов. Квантованные выборки запоминаются в цифровом ЗУ с
произвольной выборкой, позволяющем осуществлять многократное считывание
информации без ее разрушения. Процесс восстановления входного сигнала вклю-
чает многоканальное цифроаналоговое преобразование запомненных выборок с
последующим их преобразованием в /V-фазном преобразователе для восстановле-
ния частоты и фазы отдельных сигналов, которые после суммирования образуют
восстановленный СВЧ-сигнал.
Наиболее простая система цифрового запоминания сигналов получается
при однофазном преобразовании (N = 1), когда не требуются квадратурные каналы,
но при этом на половину сокращается мгновенная полоса рабочих частот. По срав-
нению с системами, имеющими многофазное преобразование, системы запомина-
ния с однофазным преобразованием имеют на 60...80 % меньшую стоимость при
хороших рабочих характеристиках.
Относительное изменение частоты и фазы в восстановленном СВЧ-сигнале
достигается нулем соответствующей частотной (фазовой) расстройки генераторов
Л-фазных сигналов, используемых в Л-фазном устройстве восстановления сигнала.
При этом сохраняется внутрисигнальная модуляция запоминания сигнала.
Для сохранения информации не только о частоте (фазе), но и амплитуде
входного сигнала необходим дополнительный канал. В этом случае цифровая си-
стема запоминания строится в соответствии со структурной схемой, представлен-
ной на рисунке 2.63.
Рис. 2.63. Структурная схема системы цифрового запоминания сигналов с сохранением
амплитудной информации
Дополнительный канал включает в себя АД, АЦП, цифровое ЗУ, ЦАП и
AM, предназначенный для восстановления амплитудной информации в запоминае-
мом СВЧ-сигнале [4]. Цифровые запоминающие системы обеспечивают когерент-
ное и длительное запоминание радиосигнала и открывают хорошие перспективы
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
171
для повышения эффективности РЭП. С их помощью можно синтезировать частоты
СВЧ-сигналов, воспроизводить сигналы с ЛЧМ и ФКМ, создавать уводящие поме-
хи и генерировать многочисленные ЛЦ. Они могут применяться также в качестве
источников маскирующих и имитационных помех.
На рисунке 2.64 показана структурная схема фазового ЦУЗВС, запоминаю-
щего и воспроизводящего фазу (частоту) ВЧ сигнала с постоянной амплитудой
[20]. На вход поступает сигнал ПЧ <дпр
5ПР (0 = Sc cos [й)пр/ + <рс (г)],
(2.162)
где #>с(/) - функция, отображающая закон ФМ (ЧМ) принятого сигнала РЭС.
^д/0 ll/t)
uz(t) ип2(1) и n(t)
Рис. 2.64. Структурная схема фазового ЦУЗВС
Сигнал 5 (/) поступает на входы двух квадратурных фазовых детекторов
ФД1 и ФД2, в которых в качестве опорных сигналов используются напряжения ста-
бильного опорного гетеродина ОГ. Частота сигнала ОГ практически совпадает ПЧ
сигналов, обрабатываемых ЦУЗВС. Опорные сигналы, поступающие на ФД1 и ФДг,
сдвинуты относительно друг друга на л/2 .
При различии между частотами <упр и <дО1 на выходе ФД] и ФДз образуют-
ся напряжения
х/фД1 = C0S[Qz + ^с(0], (0 = Го cos [О/ + <рс(/) - тг/2].
Далее эти сигналы ограничиваются в Orpi и Огр? и преобразуются в одно-
полярные меандровыеНЧ напряжения и}(Г) и ?/;(Г), также сдвинутые относительно
друг друга на я/2 . В фазовом ЦУЗВС при обработке сложного сигнала s (7 ) ча-
стота меандровых напряжений и (t) и z/,(f) реально изменяется по закону
, _0_ + <р(/)
м о
2л
(2.163)
фактически на выходе ограничителей образуются фазоманипулированные сигналы.
172
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
Ограничение напряжений с выходов ФД1 и ФДг можно рассматривать как
квантование их амплитуд по уровню. В АЦП происходит дискретизация напряже-
ний г/](7) и по времени и цифровое однобитное кодирование отсчетов. Циф-
ровые сигналы ».,,(/) и и ,(/) в виде последовательности однобитовых кодовых
чисел поступают в ОЗУ1 и ОЗУ2, в регистры которых записывается информация о
фазах сигналов и w,(7). Работой ОЗУ управляет генератор тактовых импуль-
сов ГТИ, совмещенный с УУ. Воспроизведение аналоговой копии входного сигнала
s(f) производится по командам УУ [20].
С выходов ОЗУ1 и ОЗУ2 цифровые сигналы иЦ1(г) и иЦ2(/) вида 01 или 10
поступают на ЦАП1 и ЦАГЬ, на выходе которых восстанавливаются аналоговые
сигналы мВ1(0 и wB (/) фазоманипулированного сигнала. ЦАГД и ЦАП2 выполнены
в виде ключей (схемы «И»), на вход которых подаются цифровые сигналы иЦ1(г) и
w(?) и ВЧ сигналы и it) и z/on2 (г) опорного гетеродина. Цифровые сигналы
1/ц,Й1 и н Д2(О преобразуются в соответствующие напряжения, открывающие клю-
чи для пропускания сигналов ОГ в нужное время.
Ключ ЦАП2 нижнего канала открывается с задержкой, соответствующей
сдвигу фаз тг '2, так что на выходе ЦАПг формируется сигнал ив,(7), противофаз-
ный напряжению wB)(0 . В сумматоре Z оба эти сигнала складываются, и в резуль-
тате на выходе S образуется фазоманипулированное колебание
мв (Л) = SB cos [«or Л + , (2.164)
где ) - закон фазовой манипуляции, соответствующий закону изменения фазы
сигнала wB(Z);
Vmax при 0<r<7M/2,
-«/max при TM/2<t<TM,
(2.165)
<//max _ значение девиации фазы.
Восстановленное колебание наряду с информативной составляющей
д»ог +Q содержит значительное количество паразитных колебаний на комбинаци-
онных частотах щог - Q, <уог ± 3Q, щог ± 5Q и т.д. Паразитные гармоники филь-
труются фильтром Ф, настроенного на частоту <дог «<ynp и имеющим полосу про-
пускания. обеспечивающую неискаженную передачу спектра принятого фазомоду-
лированного сигнала РЛС. Суммарная мощность паразитных гармоник в однобито-
вом ЦУВЗС составляет около 23,4 % от мощности основной составляющей или 19
% от мощности передатчика САП [55]. Двухканальное ЦУВЗС позволяет снизить
мощность 3-й и 5-й гармоник примерно на 10 дБ по сравнению с одноканальными
ЦУВЗС.
На рисунке 2.65 изображена структурная схема двухканального квадратур-
ного УЗВС [20]. Схема работает в полосе частот ± 125 МГц. На вход ЦУЗВС пода-
Глава 2. РаЪиоэлекпгронная разведка
173
ется ВЧ сигнал со средней частотой 1 ГГц (спектральные составляющие входного
сигнала лежат в полосе частот 1 ± 0,125 ГГц).
CMj s^t)
Рис. 2.65. Структурная схема двухканального квадратурного УЗВС
Входной сигнал $СВХ(Ц путем преобразования частоты с помощью местно-
го гетеродина (Г) разделяется на пар) квадратурных составляющих 5CS(/) и sss(/),
которые образ>тотся на выходе смесителей Cmi и См?. Фильтры (Ф) устраняют па-
разитные гармоники, возникающие на выходе смесителей в процессе гетеродини-
рования. С выходов фильтров ВЧ сигнал направляется в АЦП, где он преобразуется
в цифровой код. Дискретизация непрерывного сигнала хс(/) проводится под воз-
действием импульсов дискретизации ИД, вырабатываемыми УУ. Цифровой код
сигнала 5к(г) направляется в ОЗУ, в состав которого входят регистры памяти.
При необходимости воспроизведения сигнала запомненные цифровые слова
с УУ списываются с ячеек регистра и передаются в ЦАП для преобразования дис-
кретного двоичного кода в напряжение. Каждый разряд преобразуемого двоичного
числа представляется соответствлтощей порцией эталонного напряжения. За счет
суммирования всех порций эталонных напряжений на выходе ЦАП образуются
аналоговые копии квадратурных составляющих входного сигнала, средняя частота
которых имеет значение, равное ПЧ принятого сигнала. Перенос спектра сигнала на
истинную частоту /с входного воздействия 5С|,. г j происходит в смесителях Смз и
См4. Если необходимо немедленное воспроизведение хсвх(/), то УУ должно фор-
мировать импульсы считывания сразу же после окончания входного воздействия.
2.15.5. Принцип действия цифровых устройств
запоминания и воспроизведения радиолокационных
сигналов DRFM
Современные РЛС используют широкополосные сигналы с последующей
когерентной обработкой отраженного сигнала. Параметры и закон модуляции зон-
174
Гяава_ 2, Радиоэл^кгп])онная разведка
дирующего сигнала могут адаптироваться к текущим условиям наблюдения цели
(РЭ обстановка, дальность до цели, ее скорость) и режимам работы РЛС (обнару-
жение, сопровождение цели). В этом случае УЗВС должно обеспечивать формиро-
вание имитирующей помехи, когерентной с зондирующим сигналом с точностью
до доплеровского сдвига частоты и случайной фазы отражения от цели. Создание
УЗВС, формирую тих имитирующие помехи и обеспечивающих их когерентность,
стало возможным благодаря появлению цифровых процессоров обработки сигна-
лов с производительностью, обеспечивающей преобразование зондирующего сиг-
нала (задержку с дискретом в единицы метров и доплеровское смещение частоты с
дискретом единицы Гц) в реальном масштабе времени при ширине спектра зонди-
рующего сигнала в десятки МГц.
В настоящее время разработаны, производятся и успешно эксплуатируют-
ся многие образны цифровых устройств запоминания и воспроизведения частоты,
сокращенно называемых DRFM (Digital Radio Frequency Memory). Несмотря на то,
что в их названии сделан акцент на «частоту», DRFM являются, по существу,
устройствами запоминания и воспроизведения РЛ сигналов (и других тоже) с лю-
быми видами частотной и фазовой модуляции. Разработана технология цифрового
запоминания пространственных частот DRFM-S, которая является естественным
обобщением обычной технологии DRFM и имеет дополнительные преимущества,
связанные с учетом направлений приема и передачи сигналов [58].
Структурная схема ЦУЗВС в виде конструктивно законченного модуля
DRFM изображена на рисунке 2.66 [20, 55].
DRFM осуществляет запоминание и воспроизведение сигналов, несущие
частоты которых попадают в полосу 8... 16 ГГц. Эта полоса набором предваритель-
ных фильтров усилителей У С-1...У С-16 разбита на 16 поддиапазонов таким обра-
зом, что одновременный прием сигналов РЭС возможен только в мгновенной поло-
се частот шириной 500 МГц. Средние частоты поддиапазонов фиксированы. Пере-
ход от одного диапазона к другому происходит либо по команде, либо по програм-
ме. Любой сигнал, спектр которого частично или полностью попадает в полосу ча-
стот задействованного поддиапазона, подвергается двойному преобразованию по
частоте с помощью двух понижающих преобразователей частоты (рис. 2.66): блок
опорных генераторов (БОГ) первой ступени - Cmi - фильтр первой промежуточной
частоты Ф1 (первый преобразователь), ОГ - См? - аналоговый фильтр (АФ) «нуле-
вых» промежуточных частот (второй преобразователь).
Первый преобразователь обеспечивает перенос спектров сигналов в полосу
частот 0, 75... 1,25 ГГц. Для перекрытия всего диапазона частот 8... 16 ГГц в данном
DRFM понадобилось 8 первых гетеродинов - ОГ Гь..Гв, работающих соответ-
ственно на частотах: fvk =9,25 + 0,5к ГГц, где к = 0, 1, 2, 3 (гетеродины Г 1...Г4) и
/Гп =13,25 + О,5и ГГц, где /2 = 0, 1, 2, 3 (гетеродины Г5...Г8).
Подключением гет еродинов к Cmi управляет процессор программирующего
устройства либо по заданной программе, либо по данным станции РТР. При обна-
ружении станцией Р ГР сигнала одного из РЭС, подлежащих РЭП, в процессор вы-
дается информация о его частоте. По этой информации в процессоре вырабатыва-
ется команда на включение соответствующих предварительного усилителя УС, и
гегеродина П или Г„. Частота второго гетеродина - высокостабильного ОГ равна
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
/Г2=1 ГГц. Она не изменяется при переходе с одного поддиапазона на другой
(второй гетеродин является общим для всех диапазонов).
Рис. 2.66. Структурная схема DRFM
Еще одна особенность функционирования второго гетеродина в том. что он
обслуживает 2 квадратурных канала. В DRFM реализовано разделение сигнала РЭС
на квадратурные составляющие. При любой начальной фазе сигнал можно разло-
жить на косинусную и синусную составляющие, а затем восстановить, сохранив
всю информацию, но уже в НЧ колебании. Использованная в DRFM схема имеет
чисто внешнее сходство с оптимальным квадратурным приемником РЛС (в ней от-
сутствует такие важнейшие элементы, как ФД, интегратор (накопитель), устрой-
ство возведения в квадрат, сумматор и пороговое устройство) [20].
В DRFM разделение сигнала РЭС на квадратурные составляющие произво-
дится с помощью ответвителя OTi и двух смесителей См2, на входах которых сиг-
налы гетеродина ОГ отличаются по фазе на тг 2 (ФВ). С выходов смесителей Смэ
квадратурные составляющие поступают на АФ, пропускающие на дальнейшую об-
работку только те из них. частоты которых попадают в полосу7 ±250 МГц (для
примера). Эти составляющие в строгом соответствии с теоремой отсчетов для по-
лосовых сигналов подвергаются дискретизации с шагом 7’a = l/2FA<I,=2 нс, где
FAO -250 МГц - реальная ширина полосы пропускания АФ. В данном устройстве
176
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
мгновенная полоса частот, в которой может производиться цифровое преобразова-
ние сш налов «нулевой» ПЧ. равна 250 МГц, но при этом просматривается полоса
радиочастот шириной 500 МГц [55]. Промышленностью созданы устройства, быст-
родействие которых обеспечивает цифровое преобразование сигналов в полосе
400...500 МГц.
Дискретизированные составляющие преобразуются в цифровую форму в
квантователе - кодирующем устройстве АЦП и записываются в памяти магнитного
ОЗУ. Запись информации о составляющих в синфазном и квадратурном каналах
начинается с передним и заканчивается с за дним фронтом импульса записи, выда-
ваемого программирующим устройством (ПУ). При выборе длительности импульса
записи должно быть учтено время паразитной задержки (порядка 10... 20 нс) в ОЗУ.
Из-за ограниченной емкости ОЗУ максимальная длительность записываемого сиг-
нала обычно не превышает 1.5...2 мс (это время сравнимо со средним временем
когерентного накопления сигнала б современных РЛС). Фаза «несущих» частот
квадратурных составляющих регистрируется с точностью до л , т.е. в АЦП реали-
зовано однобитовое квантование фазы [20]. При восстановлении сигнача такое гру-
бое определение фазы приводит к образованию паразитных боковых полос около
каждой спектральной составляющей восстановленного сигнала.
Уровень полос лишь на 8 дБ ниже уровня соответствующих основных со-
ставляющих. В результате до 14 % мощности восстановленного сигнала приходит-
ся на паразитные боковые полосы его спектральных составляющих. При использо-
вании такого сигнала для создания сигналоподобных помех наличие паразитных
боковых полос опасно. Эти составляющие позволяют отличать сигналы от помех.
Вероятнее всего, именно по этой причине разработчики DRFM посчитали одноби-
товое квантование фазы достаточным для обеспечения РЭП импульсно-
доплеровских РЛС и РЛС со сжатием импульсов сигналоподобными помехами,
сформированными на основе сигналов таких РЛС, восстановленных с точностью до
л по фазе.
В главном разработчики DRFM правы, полагая, что зряд ли будут предпри-
няты серьезные усилия по реализации в РЭС указанной возможности различения
полезных сигналов и сигналоподобных помех, поскольку’ соответствующие устрой-
ства различения окажутся достаточно сложными и дорогостоящими [20]. В то же
время затруднить различение можно простым увеличением количества разрядов
квантования фазы квадратурных составляющих.
Так, при двух-, трех-, четырех- и пятибитовом квантовании, или, что то же
самое, при четырех, восьми, шестнадцати и тридцати двух уровнях квантования
фазы интенсивности паразитных боковых полос уменьшаются соответственно на 9,
17, 23 и 29 дБ по сравнению со случаем однобитового квантования. При этом поте-
ри мощности на паразитные составляющие в восстановленном сигнале снижаются
с 14 % до 2; 0,3; 0,1 и 0,02 % соответственно. С уменьшением указанных потерь
точность воспроизведения сигнала повышается. В принципе увеличение уровней
квантования не представляет большой сложности, поэтому кажется разумным сразу
использовать м{югобитовое квантование с чем, чтобы устранить влияние рассмат-
риваемого фактора на точность воспроизведения сигнала. Шаг квантования можно
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
избрать произвольно. Выбор шага определяется интенсивностью шумов и ошибка-
ми датчика сигналов [55].
Как и во всех других устройствах подобного назначения, восстановление
сигнала в DRFM производится в порядке, обратном запоминанию. Восстановление
начинается по сигналу считывания, выдаваемому ПУ. С момента поступления им-
пульса считывания ОЗУ начинает выдавать хранящиеся в нем коды отсчетов сигна-
ла в ЦДЛ каналов. С выходов ЦАП восстановленные в аналоговом виде НЧ квадра-
турные составляющие подаются на Смз своих каналов. На эти же смесители посту-
пают сдвинутые ио фазе на я/2 колебания ОГ. В результате осуществляется пере-
нос восстановленных квадратурных составляющих на первую ПЧ. Эти составляю-
щие подаются на сумматор (СУМ), а суммарный сигнал - на вход Смд. На втором
входе смесителя действует сигнал того из гетеродинов Г1...Г8, который был задей-
ствован во время запоминания восстанавливаемого сигнала РЭС.
Воспроизведенный на рабочей несущей частоте fc сигнал отфильтровыва-
ется на выходе Смд и поступает для наделения его соответствующими видами по-
меховой модуляции в устройство формирования сигналоподобной помехи (УФП), в
котором формируются:
• уводящие по дальности (путем изменения по заданному закону задержек от
импульса к импульсу):
• уводящие по скорости (путем сообщения считываемой из ОЗУ последова-
тельности цифровых сигналов цифровыми методами необходимых доплеровских
сдвигов в соответствии с имитируемым законом увода);
• перенацеливающие и другие помехи.
Ложный доплеровский сдвиг вводится с помощью цифрового синтезатора
частот. Имеются синтезаторы сантиметрового диапазона с шагом перестройки ча-
стоты порядка единиц герц, обеспечивающие .Изменение частоты излучаемого по-
мехового сигнала по любому' закону' в пределах сотен кГц.
При формировании помех каналу' АСС в DRFM учитывается, что точность
воспроизведения им частоты сигнала подавляемого РЭС порядка 1 кГц. Неточность
воспроизведения частоты может быть скомпенсирована, например, введением
близкого к 1 кГ ц начального смещения частоты восстановленного сигнала в сторо-
ну, противоположную выбранному для увода направлению изменения частоты.
Точность в DRFM может быть и выше. В одном из DRFM, работающим в полосе
частот 7... 18 ГГц. достигнута точность не хуже 50 Гц при приеме сигнала длитель-
ностью 1 мс. При запоминании более коротких сигналов точность уменьшается.
Сформированная сигналоподобная помеха усиливается оконечным усилителем
мощности (ОУ) соответствующего поддиапазона частот и излучается передающей
антенной САП.
На рисунке 2.67 представлена структурная схема устройства формирования
когерентной помехи в широком диапазоне частот для подавления РЛС и РЛ ГСП
УР, работающих в режиме сопровождения и наведения [59]. На рис. 2.67 обозначе-
но: Aj, Аз - первая и вторая антенны; 1,2- первый и второй узлы развязки; У], Уз —
усилители; 3, 6 - полосовые цифро-радиочастотные преобразователи; 4, 5 — поло-
совые радиочастотно-цифровые преобразователи; 7, 10 - цифровая память; 8, 9 -
измерители комплексного коэффициента усиления; РТР - система радиотехниче-
178
Глава 2. Радиоэлектронная развел /
ской разведки; 11, 14 - доплеровские модуляторы; 12, 13 - генераторы калибровоч-
ного сигнала; 15, 16 — коммутаторы режимов работы; 17, 18 — фазовращатели; ]9 -
модулятор когерентной помехи; 20 - банк выравнивающих поправок; 21, 22 - атте-
нюаторы.
Рис. 2.67. Схема устройства формирования когерентной помехи
Устройство формирования когерентной помехи работает в двух режимах: в
режиме калибровки и в рабочем режиме. Элементы 5, 10 14, 22, 6 в совокупности и
элементы 4, 7, 11, 21, 3 в совокупности представляют собой каналы DRFM [59].
Полосовые радиочастотно-цифровые преобразователи 4 и 5, осуществляющие пе-
ренос спектра входного сигнала в область ПЧ. его фильтрацию и оцифровку, по-
строены на следующих элементах: СВЧ-фильтр, квадратурный преобразователь
частоты, фильтр базовой частоты и АЦП. Полосовые цифро-радиочастотные пре-
образователи 3 и 6, осуществляющие цифро-аналоговое преобразование сформиро-
ванного цифрового сигнала, фильтрацию и перенос спектра в рабочий диапазон
частот, содержит ЦАП, фильтр базовой частоты, квадратурный преобразователь
частоты и выходной СВЧ-фильтр.
На рисунке 2.68 приведена структурная схема устройства, построенного на
основе DRFM, формирующего радиосигнал с наклонным фронтом волны относи-
тельно перпендикуляра к линии визирования «БКО — обслуживаемое РЭС» [60].
Устройство содержит: две приемопередающие антенны (А), разнесенные на
базу 4; два переключателя «прием-передача» (ППП); входные и выходные усилите-
ли (У); цифровую приемо-анализирующую систему (ЦПАС); центральный процес-
сор (ЦП) модуля DRFM; два канала DRFM, каждый из которых содержит входной
(КП1) и выходной (КП?) квадратурный преобразователь, АЦП, входной <ЦБ1) и вы-
ходной (ЦБ?) цифровой буфер, типовой состав (ТС) DRFM, цифровой генератор
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
179
калибровочного сигнала (ЦГКС), мультиплексор (MS), цифровой измеритель ком-
плексного коэффициента усиления (ЦИККУ), цифровой фазовращатель (ЦФВ),
цифровой аттенюатор (ЦА), ЦАП. Канал DRFM № 1 содержит банк выравниваю-
щих поправок фазы и коэффициента усиления (ВВП). Канал DRFM № 2 содержит
модулятор.
Рис. 2.68. Структурная схема устройства, формирующего радиосигнал с наклонным фрон-
том волны
В канале DRFM № 1 происходит выравнивание частотных характеристик
(ЧХ) ретрансляционных трактов путем введения полученных в результате калиб-
ровки поправок фазы Д<р и коэффициента усиления АЛ для частоты ретранслиру-
емого сигнала. В канале DRFM № 2 путем модуляции фазы и амплитуды в неболь-
ших пределах обеспечивается эффект динамического изменения направления и ве-
личины вносимого наклона фазового фронта формируемого ответного сигнала (в
отсутствии вносимых изменений фронт волны ответного сигнала перпендикулярен
80
Глава 2. Радиоэлектронная разведка
линии визирования «БКО - обслуживаемое РЭС»). Калибровка ретрансляционных
трактов устройства осуществляется после включения и периодически в процессе
работы через пространство между антеннами, что обеспечивает полный охват всех
участников ретрансляционных трактов. Аналогичные способы формирования сиг-
налов и выравнивания ЧХ трактов могут быть использованы для формирования
ответных сигналов на кроссполяризации [60].
ГЛАВА 3
ОСНОВЫ РАДИОЭЛЕКТРОННОГО ПОДАВЛЕНИЯ
3.1. Классификация радиоэлектронных помех
Радиоэлектронная помеха — это ЭМ или акустическое излучение в виде
отражающего, рассеивающего или модулирующего образования, которое,
воздействуя на элементы радио-, оптико- или акустоэлекгронного средства или на
среду распространения ЭМ и/или акустических волн, снижают эффективность его
функционирования. Под действием помех РЭС могут перестать быть источниками
информации, несмотря на их полную исправность и работоспособность.
Преднамеренная (организованная) РЭ помеха создается источником искус-
ственного происхождения. Активная преднамеренная РЭ по меха создается непо-
средственно источником искусственного происхождения. Пассивная преднаме-
ренная РЭ помеха создаегся отражением излучения подавляемого РЭС или фор-
мированием в среде распространения этого излучения отражающих, поглощающих,
рассеивающих или модулирующих образований [15]. РЭ помехи классифицируют
по различным признакам. Так как подавить разнообразные РЭС помехами одного
вида невозможно, то применяют специальные их виды, предназначенные для по-
давления РЛС. систем радионавигации, радиосвязи, лазерной, инфракрасной тех-
ники и т.д. Более того, для подавления средств одного и того же класса, но исполь-
зующих различные виды сигналов и способы их обработки, применяются отлича-
ющиеся друг от друга виды помех.
Под помехами РЭС также принято понимать всевозможные излучения, до-
полнительные к рабочему излучению РЭС, наводки в цепях приемников и измене-
ния рабочего излучения, снижающие качество (эффективность! функционирования
РЭС или системы, элементом которой является РЭС. В 11] предложена классифи-
кация помех, полученная путем обобщения и развития известных в литературе
классификаций и отражающая все основные аспекты возникновения, формирова-
ния и применения помех.
1. Вид используемых волн: ЭМ и гидроакустические помехи.
2. Диапазоны частот (длин волн):
2.1. Радиопомехи различных стандартизованных диапазонов частот.
2.2. Оптические помехи:
• ПК ближнего и 1альнего диапазона волн:
• видимого диапазона;
• УФ диапазона.
2.3. Рентгеновского диапазона.
3. Происхождение:
3.1. Естественные помехи:
• собственные шумы антенн и приемников, излучения окружающей среды и
космических объектов:
182
Глава 3. Основы радиоэлектронного подавления
• отражения рабочего излучения ГЭС от земной поверхности, местных пред-
метов, метеообразований;
• поглощающие (экранирующие) образования на трассе распространения из-
лучения РЭС;
• рассеивающие образования;
• преломляющие образования;
• деполяризующие образования.
3.2. Искусственные помехи:
• преднамеренные (от специальных средств и мер создания);
• непреднамеренные (от других РЭС. взаимные помехи).
3.3. Индустриальные (от электрооборудования).
4. Путь проникновения в приемник РЭС:
• наводимые в приемной антенне;
• наводимые в цепях приемника через кожух, мину я антенну;
• наводимые в цепях питания.
5. Радиофизическая основа:
5.1. Помехи-излучения, дополнительные к рабочему излучению РЭС:
• генерированные, в том числе естественными источниками;
• ретранслированные с усилением (с помощью активных ретрансляторов и
ответчиков);
• отраженные (ретранслированные пассивными ретрансляторами).
5.2. Помехи ухудшения рабочего излучения РЭС за счет воздействия на среду рас-
пространения излучения (применение поглощающих, рассеивающих, преломляю-
щих и модулирующих структур).
5.3. Помехи ухудшения отражательных характеристик объектов активной локации:
• придание объектам малоотражающей формы:
• применение поглощающих материалов и покрытий;
• применение импедансных стру ктур;
• применение модулирующих упиавдяемых структур.
5.4. Помехи изменения излучений объектов пассивной локации и разведки:
• применение мер и средств, ослабляющих излучение;
• применение мер и средств, модулирующих излучение (с целью придания им
повышенной скрытности|.
5.5. Помехи - специальные воздействия на приемники РЭС:
• вибрационные помехи;
• помехи функционального подавления (обратимого функционального пора-
жения).
6. Энергия, затрачиваемая на создание помехового излучения: активные
помехи; пассивные помехи и активно-пассивные «комбинированные) помехи.
7. Объекты и задачи воздействия:
7.1. Помехи средствам локации и навигации в различных режимах функционирова-
ния:
• помехи обнаружению;
• помехи захвату на сопровождение (системам АСН, АСД, АСС);
Глава 3. Основы радиоэлектронного подавления
183
• помехи следящему измерению (сопровождению) и неследящему (разовому)
измерению с физическими и алгоритмическими стробами;
• помехи распознаванию объектов;
• помехи наведению средств поражения;
• помехи пуску средств поражения;
• помехи прицеливанию средств поражения;
• помехи подрыву средств поражения воздействием на РЛС наведения;
• помехи картографированию;
• помехи высотомерам;
• помехи доплеровскому измерению скорости.
7.2. Помехи линиям связи в различных режимах функционирования:
• помехи передаче служебных сообщений;
• помехи вхождению в связь;
• помехи синхронизации связи.
7.3. Помехи РЭ взрывателям (средствам подрыва БЧ средств поражения).
7.4. Помехи командным радиолиниям наведения.
7.5. Помехи средствам РЭ опознавания государственной принадлежности объектов.
7.6. Помехи средствам разведки излучения РЭС.
8. Виды защиты объектов'.
• помехи для индивидуальной защиты • помехи самолрикрытия);
• помехи для взаимной (коллективной) зашиты;
• помехи для групповой защиты (ГЗ) из боевого порядка;
• помехи для зонной защиты (ГЗ из удаленных от боевых порядков зон).
9. Характер взаимодействия с рабочим излучением РЭО.
• аддитивные помехи;
• мультипликативные (модулирующие) помехи;
• аппликативные (аддитивно-мультипликативные помехи).
10. Эффекты воздействия'.
10.1. Помехи, скрывающие (маскирующие) сигнал.
10.2. Помехи, ослабляющие сигнал.
10.3. Помехи, имитирующие сигнал:
• размножающие корреляционные пики (отметки целей) на выходе приемни-
ка РЭС;
• смещающие отметки в пределах элемента разрешения;
• уводящие (перенацеливающие) стробы слежения (с раздвоением и много-
кратным ветвлением отметок).
10.4. Искажающие характеристики тракта приема и обработки сигналов (аберраци-
онные помехи).
11. Вид модулируемого параметра помехового или рабочего излучения
(при создании помех пассивной локации и разведке)'.
• амплитудно-модулированные. в т.ч. импульсно-модулированные и преры-
вистые;
• частотно-мод\лированные:
• фазомодулированные:
184
Глава 3. Основы радиоэлек!П2онного подавления
• поляризационно-модулщрованные;
• модулированные по направлению излучения;
• модулированные по положению фазового центра излучения < направлению
прихода излучения).
12. Статистическая структура помехового излучения:
12.1. Помехи в виде случайных процессов:
• прямошумовые помехи;
• модулированные шумом по одному' или нескольким параметрам:
• хаотические импульсные помехи (ХИП).
12.2. Помехи в виде колебаний со случайными параметрами.
12.3. Детерминированные помехи.
13. Число точек излучения помех: одноточечные и многоточечные помехи.
14. Пространственные положения источников помех относительно
защищаемых объектов:
• создаваемые с объекта (помехи самоприкрытия);
• отделяемые от объекта;
• вынесенные сопровождающие защищаемые объекты и отличающиеся
направлением выноса;
• несопровождающие защищаемые объекты, вынесенные в специальную зону
(в зону недосягаемости оружия, действующего по защищаемым объектам).
15. Степень пространственной когерентности: некогерентные, частично
когерентные и когерентные.
16. Степень прицельности по направлению, частоте, поляризации, вре-
мени:
16.1. Прицельные:
• со следящей (запаздывающей) погоней за параметрами:
• с программной (упреждающей) погоней за параметрами.
16.2. Заградительные п ом ехи:
• параллельно-заградительные;
• последовательно-заградительные (скользящие или сканирующие).
16.3. Прицельно-заградительные помехи.
17. Степень статистической связи с сигналом: независимые от сигнала;
коррелированные с сигналом; жестко связанные с сигналом.
18. Способ формирования:
18.1. Генерируемые по априорным данным о сигнале.
18.2. Ответственно-ген ерируемые по данным непосредственной разведки излуче-
ний подавляемых РЭС.
18.3. Формируемые из рабочего излучения РЭС с использованием ретрансляторов
(помехи-копии сигнала, помехи-преобразованные копии сигнала).
19. Вид используе. юго канала приема излучений в подавляемых РЭС: по-
мехи по основным каналам приема излучений; помехи по побочным каналам прие-
ма.
20. Пропускная способность (количество одновременно обслуживаемых
разночастотных РЭС):
Глава В. Основы- paduodJieiw подавления
185
• создаваемые одному РЭС;
• создаваемые ограниченному ряду РЭС;
• создаваемые Heoi раниченному ряду РЭС.
21. Инд уплотнения в многоканальных по частоте средствах создания
активных помех', с временным уплотнением (частотно-дискретизированные поме-
хи); с частотным уплотнением (излучаемые одновременно на разных частотах).
22. Вид запретов излучений помех в интересах обеспечения ЭМС с соб-
ственной подсистемой разведки и другими РЭС’.
22.1. Помехи без запретов излучения.
22.2. Помехи с временными запретами излучения:
• с быстрыми запретами с периодом повторения сигнала РЭС;
• с медленными запретами в общем цикле разведки-подавления.
22.3. Помехи с частотными запретами.
23. Характер трассы распространения помехового излучения'.
• помехи класса «воздух-поверхность»;
• помехи класса «воздух-в оз дух»;
• помехи класса «поверхность-воздух»;
• помехи класса «поверхность-поверхность»;
• помехи класса «космос-поверхность»;
• помехи класса «поверхность-космос»;
• помехи класса «космос-космос».
24. Наблюдаемость помехи'. легко обнаруживаемые (видимые помехи);
трудно обнаруживаемые (невидимые помехи).
25. Тин помехового ресурса', с неограниченным ресурсом (нерасходуемые
помехи или помехи многоразового использования); с ограниченным ресурсом (рас-
ходуемые помехи пли помехи одноразового использования).
26. Характер функции эффективности', помехи с неограниченной энерге-
тической эффективностью; помехи с ограниченной энергетической эффективно-
стью.
27. Стойкость источника помехи к поражению по излучению’, помехи,
уничтожаемые по излх’чению; помехи, неуничтожаемые по излучению.
28. Степень статистической взаимосвязи отсчетов', коррелированные,
некоррелированные.
29. Время создания', упреждающие, синхронные, ответные
Смысл помех в основном ясен из их названия. Поясним лишь некоторые из
них. Аддитивные помехи создаются передатчиками помех. Сигнал на входе при-
емного устройства имеет вид С>(0 = ^дп(0 + ЦХО •
Мультипликативные помехи возникают, как правило, при случайных из-
менениях показателя преломления среды, в которой распространяются ЭМВ [61].
Сигнал на входе приемного устройства имеет вид СС(/) = ?7МП(/) • Ц.(/) •
Аппликативные помехи содержат в себе как аддитивную, так и мульти-
пликативную компоненты. Примером могут служить оптические помехи в виде
полупрозрачных масок, накладываемых на прикрываемые объекты.
186
Глава 3. Основы радиоэлектронного подавления
Прицельная помеха - помеха, ширина спектра которой AFn соизмерима с
полосой пропускания А/Прм приемника подавляемого РЭС. Обычно ЛЕ., в несколь-
ко раз больше Д/прм • Заградительная помеха имеет ширину спектра, значительно
превышающую полосу частот, занимаемую полезным сигналом. При этом спек-
тральная плотность мощности помехи 5П = PnAFn уменьшается по мере увеличе-
ния ширины спектра [15, 19]. Скользящие помехи имеют спектр заградительной
или прицельной помехи, который «скользит» в заданном интервале частот. К при-
цельно-заградительным помехам относятся, например, помехи РЭС с программ-
ной перестройкой рабочей частоты при известной сетке частот: помеха является
прицельной по каждой из частот сетки, а в целом является заградительной, имею-
щей многополосный спектр в широком диапазоне частот.
Под видимыми помехами понимаются помехи, наблюдаемые непосред-
ственно на выходе приемника РЭС (например, непрерывные шумовые маскирую-
щие помехи РЛС). К «невидимым» (скрытным) помехам относятся имитирующие
помехи с высокой степенью подобия истинным целям по сигнальным и траектор-
ным характеристикам. Для обнаружения «невидимых» помех требуется принимать
специальные меры.
3.2. Создание активных помех РЛС обнаружения целей
Подавление РЛС ПВО противника является одной из важнейших задач со-
временных военных воздушных действий. Операции, направленные на нейтрализа-
цию, уничтожение или временный вывод из строя ПВО противника получили на
Западе обозначение SEAD (Supression of Enemy Air Defence). Наиболее подходя-
щими для решения задач SEAD являются малозаметные (steakh) самолеты. Самолет
типа F-35 может незамеченным подойти достаточно близко к РЛС, используя пас-
сивные датчики или наведение со стороны, чтобы нанести точный удар ПРЛ раке-
тами. Тактика подавления РЛС ПВО совершенствуется в соответствии с вновь воз-
никающими угрозами и развитием технологий. РЛС с АФАР (AESA - Active Elec-
tronically Scanned Array) отличаются не только большой разрешающей способно-
стью, но и могут использоваться для «выжигания» РЛС противника (вероятно, эта
техника будет использоваться на F-35).
Различные методы и способы РЭП вызывают в РЛС следующие эффекты.
• нарушение процесса обнаружения (пропуск цели);
• дезориентацию оператора РЛС;
• задержку обнаружения цели или задержку начала АС цели;
• перегрузку систем обработки информации большим количеством ЛЦ, со-
провождение ЛЦ;
• нарушение способности измерения радиолокационными средствами даль-
ности, скорости и направления цели;
• создание ошибок в измерении дальности, скорости и направления цели,
срыв АС цели или ракеты [12, 13, 15, 19, 22].
Важнейшими свойствами СУ оружием являются:
1) многопозиционность, построение по сетевому принципу;
Глава 3. Основы радиоэлектронного подавления
187
2) адаптация к быстроменяющейся РЭ и тактической обстановке;
3) возможность изменения структуры, передача функции управления прак-
тически любому из элементов системы;
4) функционирование как по отраженному от цели сигналу, так и по излуча-
емой активной помехе;
5) сложность выделения доминирующих элементов в информционном поле
системы.
При организации РЭП необходимо учитывать, что любой СУ присущи сле-
дующие функции [12]: поиск и обнаружение нарушителя; опознавание государ-
ственной принадлежности («свой-чужой»); передача по линии связи информации
об обстановке в зоне ответственности; обработка информации и выработка команд
управления; передача команд управления по линии связи; наведение оружия и от-
крытие огня. В современных РЛС для противодействия помехам используются:
1) перестройка несущей частоты от импульса к импульсу в широкой полосе
частот по случайному закону;
2) монопмпульсный метод измерения угловых координат целей и угловое
стробирование отметок;
3) применение простых и сложных импульсных зондирующих сигналов, пе-
риод повторения и длительность которых могут изменяться в широких пределах;
4) управление параметрами обзора (временем облучения цели, частотой об-
ращения к цели, периодом просмотра сектора поиска и др.) в соответствии с быстро
изменяющейся тактической и РЭ обстановкой:
5) компенсация и бланкирование помех, принимаемых по БЛ ДНА;
6) СДЦ на фоне естественных и искусственных пассивных помех;
7) применение специальных режимов - пеленгация (пассивное сопровожде-
ние), сопровождение по переднему фронту импульса, силовое преодоление ПП;
8) применение оптимальных и квази оптимальных алгорт тмов обнаружения
и селекции целей;
9) фильтрация параметров траекторий и управление полетом ЗУР;
10) структурная адаптация дногопоз! шюнной системы, использование
ложных излучений;
11) различные модификации АРУ и стабилизация ложных тревог.
Типичным представителем наземных РЛС УО группировок ПВО вероятно-
го противника является система, реализованная в ЗРК большой дальности
«Пэтриот». Режимами работы РЛС ЗРК «Патриот» являются: 11 режим поиска це-
лей; 2) режим захвата целей на сопровождение: 3) режим сопровождения целей; 4)
режим командного наве юния ЗУР; 5) режим наведения ЗУР способом TVM [15].
К наиболее важным с точки зрения РЭБ особенностям функционирования
РЛС УО перспективных ЗРК можно отнести следующие:
• оптимальное (квазиоптимальное) распределение энергопотенциала между
различными элементам:! системы при одновременном обслуживании (обнаруже-
нии, захвате, сопровождении) нескольких целей;
• выделение полезной информации о коодинатах цели как из отраженных от
цели сигналов, так и из излучаемых помех и использование этой информации для
управления характеристиками системы;
188
Глава 3. Основы })адиоэлекпд)онног<о подавления
• структурно-параметрическая адаптация к тактической и Р ) обстановке:
• интеграция РЛС и РГС ЗУР в активно-пассивную пространственно-
распределенную систему когерентного типа, в которой РЛС выполняют функции
центров обработки информации и управления.
Основными закономерности ни РЭП сетевых РЛС УО являются:
• увеличение числа ПП приводит к снижению отношения сигнал/шум, кото-
рое тем существеннее, чем ниже уровень взаимной корреляции помех, при этом
выигрыш оптимальной обработки по сравнению с согласованной резко снижается и
при наличии более 4 ПП составляет не более 2. .>3 дБ;
• наиболее низкой помехозащищенностью характеризуется режим захвата
цели, для которого характерна пороговая зависимость относительной пропускной
способности от интенсивности входного потока ложных отметок и повышенные на
7... 10 дБ требования к пороговому отношению сигнал/шум;
• при обнаружении ПП алгоритм оптимальной пространственно-временной
обработки сигналов и помех в РЛС обеспечивает суммирование энергий сигналов и
помех, что приводит к невозможности подавления таких систем широкополоснькми
шумовыми помехами;
• случайные изменения уровня БЛ ДНА при ее сканировании приводят к
флуктуационным потерям мощностей шумовой и имитирующей помех, и как след-
ствие, к повышению вероятности обнаружения сигнала и снижению вероятности
обнаружения имитирующей помехи на 25...30 %;
• имитирующие помехи, создаваемые по БЛ ДНА приемных элементов РЛС,
не приводят к образованию устойчивых ложных траекторий по причине большого
«разброса» результатов измерений угловых координат, а наложение имитирующей
помехи на отметку цели при достаточном превышено г мощности помехи над мощ-
ностью сигнала может приводить к срыву сопровождения ее траектории;
• эффект совместного применения когерентных помех по главному и некоге-
рентных помех по БЛ ДНА приемных элементов РЛС, характеризуемый увеличе-
нием систематической ошибки измерения угловых координат цели, имеет место
при создании некогерентных помех только по ближним БЛ ДН А;
• в режиме поиска и захвата существует оптимальное значение энергопотен-
циала ПП по главному лепестку ДНА, при котором обеспечивается максимальное
значение необнаружения цели ни по отраженному сигналу, ни по помехе:
• для нейтрализации алгоритмов корреляционной обработки в структуре по-
мехи должна присутствовать узкополосная составляющая [15].
Энергетические характеристики помех и возможности подавления РЛС во
многом зависят от:
• параметров антенной системы;
• способности защищаемого объекта переотражать РЛ сигналы;
• условий распространения ЭМВ в пространстве взаимодействия;
• взаимного расположения РЛС, защищаемого объекта и ПП.
Мощности сигнала и помехи на входе приемника завися г от положения це-
ли, РЛС и постановщика помех, подавление РЛС помехами будет осуществляться
только при определенном их взаимном положении. При планировании РЭП реша-
ются следующие задачи’. 1) необходимо определить требуемое местоположение
Глава 3. Основы радиоэлектронного подавлении
(МП) ПП, при котором будут прикрыты помехами цели в заданном районе; 2)
необходимо определить допустимое МП прикрытых помехами целей при заданном
положении ПП.
На определенном удалении прикрываемого ЛА от подавляемой РЛС
отношение помеха/сигнал на входе приемника РЛС уменьшится настолько, что
помеха становится неэффективной. Область пространства, в пределах которой
может находиться прикрываемая цель, не будучи обнаруженной подавляемой РЛС.
называется зоной подавления [15, 60]. Понятие «зона подавления» относится к
одной РЛС и вводится для оценки действия активных помех в статике. РЭС могут
подавляться радиопомехами только в том случае, когда мощность помехи,
попадающей в полосу пропускания РПУ, превышает некоторую пороговую
величину, характерную для данного вида помехи, сигнала, условия их
взаимодействия и способа обработки принимаемой суммы сигнала с помехой.
Помеха считается эффективной, если отношение ее мощности к мощности сигнала
на входе приемного устройства дольше коэффициента подавления Кп . Чем меньше
Кп, тем при прочих равных условиях эффективнее помеха. Пространство, в
пределах которого отношение мощностей помехи и сигнала превосходит
коэффициент А . называется зоной подавления РЭС. При определении зоны
подавления активными помехами РЛС наиболее часто различают два случая:
самоприкрытие и взаимная защита.
Взаимное прикрытие. Возможен случай, когда ПП РЛС не совмещен с
прикрываемым самолетом (рисунок 3.1). протяженности трасс распространения
сигнала и помехи неравны друг другу. Тактико-технические данные о подавляемой
РЛС, ПП и прикрываемой цели i П Ц • считаются известными.
F 2(0 .<р )
с v п'“п'
Рис. 3.1. Создание помех РЛС в случае взаимного прикрытия
Мощность полезного сигнала на входе приемника подавляемой РЛС опре-
деляется как
190 Глава 3. Основы радиоэлектронного подавления
свх
-----Чч• (Ос)• 1 °‘°’,О*П
(4тгЯс ) ц Р с с с
(3-1)
где Рс - излучаемая мощность передатчика РЛС; Gc - максимальное значение КУ
антенны РЛС; F^(0c,(pc) - нормированная функция ДНА РЛС но мощности с по-
лосой пропускания приемника Д/[]р в направлении на цель; - ЭПР прикрывае-
мой цели; Ар - максимальное значение площади антенны РЛС; сгц — коэффициент,
учитывающий затухание в атмосфере [дБ/км] при прохождении сигнала только в
одну сторону.
Мощность помехового сигнала на входе приемника РЛС определяется как
► __ Л П^П ПРМ
пвх " 4я7?п2 ' Д/п
• у4 Гп2 (0’п, )FC2 (0П, <рп ) • 10^ + Рш ,
(3-2)
где Рп - излучаемая мощность ПП; Gn - максимальное значение КУ антенны ПП;
Fn2(©n,(Pn) - нормированная функция ДНА ПП по мощности; Рс2(0п,<рп) - норми-
рованная функция ДНА РЛС по мощности в направлении на ПП; А/п - ширина
спектра помехи; у <1 - коэффициент, учитывающий различие поляризаций сигнала
и помехи; Рш =APVir A -" v _ мощность собственных шумов в полосе пропускания
линейной части приемника РЛС; к = 1,38-10’23 Вт град Гц - постоянная Больцмана;
Т - абсолютная температура приемника; А и - коэффициент шума приемника.
Коэффициент подавленья (влияние отражений от земной поверхности и по-
глощение энергии ЭМВ в атмосфере не учитываются) составит
и
4лу А/пРМ (®П - ffVl )^С (® П - Фп ) | д0,1а(2Лс-Лп)
<^ц А/п ^(©с^с)
(3.3)
Соотношение (3.3) называется уравнен нем РЭП для случая взаимного при-
крытия (уравнением противорадиолокации). Это уравнение справедливо в прене-
брежении мощностью собственных шумов приемного устройства РЛС и определя-
ет отношение мощности помехового сигнала к мощности полезного сигнала на
входе приемника подавляемой РЛС в зависимости от параметров РЛС, ПП, цели и
их взаимного расположения.
Уравнение может быть использовано для решения следу тощих задач;
1) определения границ зоны подавления;
2) расчета размеров эффективного сектора, прикрытого помехами, при за-
данных параметрах ПП и заданной минимальной дальности до него;
3) оценки энергопотенциала ПП. необходимого для подавления РЛС в пре-
делах заданного сектора [1,4].
Цель не будет обнаружена, если ее удаление от РЛС не менее величины
Глава 3. Основы радиоэлектронного подавления
191
Выражение (3.4) дает пространственное описание зоны подавления. Анализ
выражения (3.4) показывает, что зона подавления и ее границы в значительной сте-
пени опре деляются ДНА подавляемой РЛС. Максимально допустимое удаление
ПП от подавляемой станции ЯПтах, при котором обеспечивается требуемое значе-
ние Кп, в пределах расстояния «подавляемая РЛС-защищаемый объект» при за-
данном коэффициенте подавления определяется соотношением
п _ п2 ^п<^п 4лу Д/^рм (Оп, фп )7у. (Оп, <дГ|) . .
П max € » | т .г А с п 4 / г \ \
\ АП^Ц А/п
Граница зоны подавления РЛС помехами зависит от формы ее ДНА и ра-
курса, под которым воздействуют помехи. Если помеха действует по главному ле-
пестку ДНА, зона подавления, отсчитываемая от самолета-постановщика помех,
будет больше, чем в случае воздействия помех по БЛ. Качественный вид зоны по-
давления представлен на рисунке 3.2.
ШИРОКАЯ ДНА ПП
Рис. 3.2. Зона подавления РЛС для случая взаимного прикрытия
Увеличение энергетического потенциала ПП (САП) приводит к смещению
границы зоны подавления в сторону РЛС. Когда уровни БЛ ДНА РЛС неизвестны,
при определении границы зоны подавления уровни 1-го и 2-го БЛ считают на 20 и
30 дБ ниже уровня главного лепестка.
Самоирикрытие. Случай установки ПП на прикрываемом объекте (рису-
нок 3.3), когда помехи создаются с борта самолета, преодолевающего рубеж ПВО.
Коэффициент подавления (соотношение мощностей помехи и сигнала на входе
РЛС) составит
(3.6)
192
Глава 3, Основы радиоэлектронного подавления
где ст — ЭПР самолета; у <1 - коэффициент, учитывающий различие поляризаций
сигнала и помехи.
Параболическая зависимость К -(Т?п), заданная уравнением (3.6), иллю-
стрируется графиком, представленном на рисунке 3.4.
Рис. 3.3. Создание помех РЛС в
случае самоприкрытия
Рис. 3.4. Зона действия помех в
случае самоприкрытия
Как видно из рисунка 3.4. по мере сокращения дальности R. наблюдается
относительное уменьшение мощности помехи по сравнению с мощностью подав-
ляемого сигнала (сигнала РЛС). Начиная с некоторой дальности T?min, выполняется
соотношение Рш^/Рст и помеха становится неэффективной: цель обнаружи-
вается РЛС на фоне помех. Такое снижение эффективности воздействия помех объ-
ясняется различием характера изменения мощностей помехи и отраженного от цели
сигнала. С уменьшением расстояния между ПП и РЛС мощность помех Ршх на
входе приемника РЛС возрастает как А 2, в то время как мощность принимаемого
сигнала Рсвх, отраженного РЛ целью, изменяется пропорционально R~\ т.е. мощ-
ность сигнала возрастаег быстрее, чем мощность помехи [19].
У реальной РЛС динамический диапазон приемника ограничен. Поэтому на
некотором расстоянии R' приемник РЛС перегружается и перестает выполнять
свои функции. Начиная с расстояния R', РЛС снова будет подавлена за счет пере-
грузки приемно-индикагорного тракта. Учитывая меры, принимаемые в РЛС для
защиты от сильных помех, при расчете зон подавления эффект перегрузки прием-
ника не учитывается. Граничное расстояние R. ш - это дальность самоприкрытия
цели. Дальность самоприкрытия может быть определена из уравнения РЭП для
случая самоприкрытия (3.6) при заданном значении А.'п
Ту. (€)с, (Pq )
Глава 3. Основы радиоэлектронного подавления
193
Для уменьшения 7?min необходимо увеличивать энергопотенциал САП,
улучшать качество помехи, делать помеху прицельной по частоте, направлению,
поляризации, а также уменьшать ЭПР цели [19, 28]. На рисунке 3.5 представлена
качественная картина зависимости коэффициента подавления Кп от Rc и парамет-
ров 7?п, Рп, С?п.
Рис. 3.5. Зависимость коэффициента подавления от дальности до прикрываемого самолета
Анализ зависимостей рисунка 3.5 показывает, что при заданном энергети-
ческом потенциале ПП РПСП и постоянном расстоянии до постановщика помех 7?п
от ношение помеха/сигнал на входе приемника РЛС уменьшается с уменьшением
расстояния до прикрываем ого самолета. Уменьшение или увеличение Rn приводит
соответственно к уменьшению или увеличению минимальной дальности подавле-
ния PCmin [1, 4]. Выражения (3.3), (3.6) справедливы, если приемник не перегружа-
ется помехой. Реальные приемники и индикаторные устройства имеют ограничен-
ный динамический диапазон, обычно существует некоторое значение мощности
помехи РП тах, при которой наступает перегрузка приемника (приемник теряет воз-
можность выполнять свои функции по выделению входного сигнала). На рисунке
3.6 изображены варианты усиления смеси полезного сигнала и помехи.
Случай на рис. 3.6а соответствует такому уровню помехи, при котором пе-
регрузки приемника нет. Сигнал уверенно наблюдается на фоне помех. Случай на
рис. 3.66 соответствует перегрузке приемника помехам! большой интенсивности.
И хотя мощность сигнала значительно больше мощности помехи, сигнал на выходе
приемника не наблюдается. Часто используют дальность подавления при приеме
помехи главным лепестком ДНА РЛС на уровне половинной мощности
п
^€0.5
Кроме того, используют понятие сечения зоны подавления
194
Глава 3. Основы радиоэлектронного подавления
Если ширина боевого порядка d меньше сечения зоны подавления 1Л, то
прикрываемые самолеты могут подлетать к подавляемой РЛС на расстояние Rc 05
незамеченными. Если ширина боевого порядка d больше сечения зоны подавления
1п, то необходимо увеличить число ПП на борту постановщика помех или их число
в т раз [15].
Рис. 3.6. Перегрузка приемника помехами большой интенсивности: а) случай
неперегруженного помехой приемника; б) случай, когда приемник перегружен помехой
Суммарная мощность передатчиков будет равна Л = шРП1 ( Р. - мощность
одного передатчика). Величина т определяется как т =
{(О4)-
Определенное выше понятие «зона подавления» относится к одной РЛС. В
реальных условиях цели обнаруживаются (комплексомI группировкой разнообраз-
ных РЛС, информация о координатах цели пост} пае г в центры управления (наве-
дения) от нескольких РЛС, расположенных в различных местах. Информация о це-
лях и постановщиках помех в центрах управления обрабатывается, данные одной
РЛС дополняются и уточняются с помощью данных от других РЛС. Поэтому в ди-
намике боя область действия помех (область, прикрытая помехами), строго говоря,
не будет соответствовать зоне подавления. Если данные о координатах ПП посту-
пают от двух РЛС (рисунок 3.7), то в результате обработки информации можно
определить положение ПП с большей точностью, чем в случае одной РЛС.
Для каждой из двух РЛС имеются зоны подавления, определяемые соответ-
ственно площадями секторов S, и 5,. Сопоставление этих зон позволяет в значи-
тельной мере увеличить разрешающую способность системы РЛС в условиях по-
Глава 3. ОсновЫ- ^одиоэл^юпронного подавления
195
мех. Точность определения координат ПП и прикрываемых им самолетов зависит
от величины секторов 5] и S2, а также величины запаздывания в поступлении ин-
формации от РЛС-1 и РЛС-2. При обработке данных от двух РЛС точность опреде-
ления координат ПП увеличится, но останется все же меньшей, чем в случае рабо-
ты без помех. Наличие помех приводит к образованию вокруг постановщика помех
некоторой области 5Н, называемой областью неопределенности. Размеры ее
определяют разрешающую способность и точность системы РЛС в условиях помех.
При наличии нескольких РЛС £н <«$,, S2, ... SN. В случае одной РЛС область не-
определенности совпадает с зоной подавления SH = .
РЛС-1
РЛС-2
Рис. 3.7. Область неопределенности, образующаяся вокруг 1111
Размеры областей неопределенности приближенно можно определить с по-
мощью уравнений (3.3) и (3.6). Зная размеры областей неопределенности и харак-
тер их изменения во времени, можно решать некоторые задачи радиоэлектронного
противодействия: определять минимальные дальности подавления; находить без-
опасные участки маршрута в зоне ПВО; производить расчет нарядов сил и средств
РЭП, необходимых для подавления данной системы РЛС [1].
3.3. Энергетические соотношения при создании активных
помех РЛС и радиоголовкам самонаведения
Энергетические соотношения при создании активных помех целесообразно
рассматривать применительно к двум основным типам передатчиков помех ПП:
генераторном} и ретрансляционному. Особенностью генераторного ПП является
независимость выходной мощности передатчика помех от уровня мощности РЛ
сигнала, облучающего этот постановщик помех. Подавлению РЭС маскирующими
помехами характерны своп особенности, при этом могут преследоваться цели со-
кращения дальности РЛ обиарх жения, снижение вероятности или увеличение вре-
мени передач i информации в каналах связи противника, снижение точности ме-
196
Глава 3. Основы [радиоэлектронного подавления
стоопределения с использованием средств радионавигации и др. Успешное дости-
жение указанных целей возможно при выполнении основных условий РЭП РЭС
маскирующим и помехам и:
• своевременное обнаружение и определение параметров сигналов подавляе-
мого РЭС;
• распознавание объектов подавления и ранжирование по степени важности;
• целераспределение САП и реализация этого целераспределения;
• требования по пространственно-энергетическим характеристикам САП.
диапазонам рабочих частот и быстродействию (времени реакции!, ширине спектра
помех, распространению энергии в среде;
• требования по числу одновременно подавляемых РЭС одной САП, направ-
ленности передающих антенн САП. видам формируемых помех [22].
Для ретрансляционного ПП характерны два режима работы: режим посто-
янного коэффициента усиления (линейный ретранслятор) и режим постоянной вы-
ходной мощности. Важная характеристика ретранслятора - реализуемый динами-
ческий диапазон входных сигналов, при которых обеспечивается линейный режим
усиления или уровень постоянной выходной мощности [12]. Энергетические соот-
ношения целесообразно рассматривать для основных способов РЭЗ: самозащиты и
прикрытия. При самозащите ПП находится на защищаемом объекте, а в случае по-
мех прикрытия - на объекте, пространственно не совпадающем с защищаемым
объектом.
Уравнение РЭП при создании помех РЛС ПП генераторного типа. При
энергетической оценке действия активных помех на РЛС необходимо учитывать
взаимное расположение защищаемого объекта, постановщика помех и РЛС, а также
ДНА РЛС при создании помех. Схема для определения энергетических характери-
стик отраженного от цели сигнала и помехи, создаваемой передатчиком генератор-
ного типа, приведена на рисунке 3.8.
Рис. 3.8. Схема для определения энергетических характеристик отраженного от цели РЛ
сигнала и помехи, создаваемой передатчиком генераторного типа
Ослабление радиолокационного сигнала в атмосфере учитывается коэффи-
циентом 10-°’2“\ так как радиолокационный сигнал проходит атмосферу дважды
(tx — удельное затухание радиоволн в атмосфере, дБ/км; R — протяженность трассы
Глава 3. Основы радиоэлектронного подавления
в атмосфере, км) [12]. Минимальные энергетические потери сигнала помехи
наблюдаются только в случае, когда поляризация антенны ПП согласована с поля-
ризацией приемной антенны подавляемой РЛС. В остальных случаях наблюдается
увеличение потерь из-за различий их поляризаций. Если в ПП и РЛС используются
линейно-поляризованные антенны, то у = cos2 Д0П, (Д0П - угол между векторами
поляризации).
С учетом ослабления волн в атмосфере и из-за влияния поверхности Земли
в сражение для мощности радиолокационного сигнала, отраженного от самолета,
примет следующий вид
(3.9)
где Рс - мощность передатчика РЛС; Gc, Gnp - усиление соответственно переда-
ющей и приемной антенн РЛС в направлении на защищаемый самолет; ст,, - ЭПР
самолета; R - удаление самолета от РЛС; g* - коэффициент, учитывающий влия-
ние подстилающей поверхности на сигнал РЛС, отраженный от самолета [12].
Уровень сигнала помехи на входе приемника РЛС для ПП генераторного
типа равен
<?пр.п(®)Г
4л
• 10-01огЛп g2 у
о ПС /
(3.10)
где Рл - мощность ПП; 6П - усиление передающей антенны ПП в направлении
РЛС; Rn - удаление ПП от РЛС (рисунок 3.9); Сгпрп(0) - усиление приемной ан-
тенны РЛС в направлении на ПП; g2c - коэффициент, учитывающий влияние под-
стилающей поверхности на помеху; Ю-01^ - коэффициент, учитывающий затуха-
ние помехи в атмосфере [1].
Рис. 3.9. Схема для определения энергетических характеристик
Для подавления нескольких радиолокаторов, использующих линейную го-
ризонтальную и вертикальную поляризации, ПП должен применять систему либо с
198
Глава 3. Основы радиоэлектронного подавления
круговой поляризацией, либо с наклонной (0 = 45°). В этом случае потери сигнала
помехи составят 3 дБ, нет необходим ости в сложном устройстве определения и
управления поляризацией антенны ПП. Используя (3.9) и (3.10), находим отноше-
ние мощности помехи к мощности отраженного от цели сигнала на входе приемни-
ка РЛС
П прикр
(3.11)
где NSOK - Gnp/<7ПР п(О) — относительный уровень БЛ приемной антенны РЛС в
направлении на ПП.
Выражение (3.11) для коэффициента подавлени i характерно для случая, ко-
гда ПП не совмещен с целью, т.е. для прикрытия защищаемого самолета вынесен-
ным постановщиком помехи. Если ПП совмещен с целью (случай самоз1шиты),
коэффициенты усиления приемной антенны РЛС в направлении на цель и ПП сов-
падают ( Дабок = 1)
(3.12)
Из уравнений (3.11), (3.12) можно видеть, что коэффициент КГ в случае ге-
нераторных помех прикрытия зависит прямо пропорционально удалению защища-
емого самолета от РЛС в 4-й степени и обратно пропорционально удалению поста-
новщика помех от РЛС во 2-й степени. Чем больше излучаемая мощность ПП, тем
больше уровень помехи и, следовательно, больше коэффициент Ап . Чем больше
излучаемая мощность РЛС и сгц защищаемого самолета, тем меньше КП . В случае
самозащиты Кп изменяется прямо пропорционально 2-й степени удаленья самоле-
та от РЛС.
Для каждой РЛС существует минимальное значение A ,min, начиная с кото-
рого помеха создает требуемый помеховый эффект (маскировку сигнала цели, срыв
сопровождения и т.д.). Он зависит от стр\ктурь сигнала РЛС и помехи, параметров
и вида обработки сигнала в приемнике РЛС, типа индикатора, а также от режима
работы РЛС (обзор, автоматическое и ручное сопровождение). При приближении
защищаемого самолета к РЛС на дальность К коэффициент подавления может
настолько уменьшиться, что помеха перестает создавать требуемый эффект. Гра-
ница, при приближении защищаемого самолета к которой помеха перестает быть
эффективной, определяется условием Ап = А'п mjn.
Область пространства, в которой выполняется условие Кп > К min (в
пределах которой может находиться прикрываемая цель, не будучи обнаруженной
подавляемой РЛС), называется зоной подавления РЭС помехами и находится
численным или графическим решением уравнения РЭП (уравнения
противорадиолокации). Пренебрегая потерями в среде распространения (А' = 0,
Глава 3. OcHoebi ^адиоэлек/пронног^ ио^двле/п/я
199
£пс = gpc = 1) и предполагая равенство ширины полосы пропускания приемника
РЛС ширине спектра помехи, эти уравнения имеют вид: для помех прикрытия
г> л~< 1 ' г» V г>2
. = 4тгу—-—-
nmin п
(3-13)
БОК
Ц
для еамозащиты
= 4тг/—~
Hrnin rx
Минимальная дальность действия генераторного ПП прикрытия
n.min
БОК р2
"----°ЦЛП ’
4лу
Минимальная дальность действия генераторного ПП для самозащиты
самозащ
Fimin
(3.16)
Ц ’
П
Если заданы значения К1, ^саЛ1ОЗащ, и параметры РЛС, то можно опреде-
лить требуемый энергопотенцлал ПП. используя выражения:
для помех при рытия
n.min
прикр А
\ 2
п
ц
2
О
(3-17)
БОК ’
О
для самозаши । и
n.min
самсващ л __.
и
о
Сравнение полученных выражений показывает, что для помех прикрытия из
вынесенного за пределы зоны поражения района барражирования требуемая мощ-
ность ПП в A r IR 'R, Г раз больше требуемой мощности ПП для самозащиты.
Если ПП одинаково удален от РЛС (как и прикрываемый самолет, Ап = RQ), но не
совмещен с защищаемым самолетом, то требуемая мощность ПП для прикрытия
должна быть больше мощности передатчика самозащиты всего в ЛГБ0К раз. С энер-
гетической точки зрения наиболее благоприятные условия наступают, когда поста-
новщик помех прикрытия находится впереди защищаемых объектов. В этом случае
требуемая излучаемая мощность уменьшится в (Ап R V раз по сравнению с ПП
прикрытия, находящимся в удаленной зоне [12]. Однако, такой постановщик помех
подвергается большей опасности, так как он вынлж юн находиться в зоне пораже-
ния огневых средств IIBO.
> равг I при соз |ании помех РЛС ГШ ретрансляторного типа. В
ретрансляционном ПП помеха формируется путем усиления и модуляции принято-
го РЛ сигнала с последующим излучением сформированной помехи в направлении
200
Глава 3. Основы радиоэлектронного подавления
подавляемой РЛС. Ретрансляционный передатчик можно охарактеризовать макси-
мальной излучаемой выходной мощностью и его полным коэффициентом усиления
АГПОЛ, равным произведению коэффициентов усиления ретранслятора , прием-
ной и передающей антенн
- ^пол ~ ^ПР.ретр ’ Ку ' СПрд ре1р . (3.19)
Рассмотрим случай создания помех прикрытия, когда ретрансляшюнны
передатчик пространственно не совмещен с прикрываемым объектом защиты
Пусть РЛС сопровождает один самолет, отраженный от него сигнал РЛС принима-
ется основным лепестком ДНА РЛС. Тогда на постановщике помех сигнал РЛС
принимается ретранслятором через БЛ ДН передающей антенны РЛС, усиливается,
наделяется помеховой модуляцией и излучается в направлении РЛС, воздействуя
на нее через БЛ ДН приемной антенны. Схема для определения энергетических ха-
рактеристик сигналов в случае создания помех прикрытия с помощью ретрансля-
ционного передатчика приведена на рисунке 3.10.
ЭКВ1 ’ВАЛЕНТНЫЙ
КУ ЦЕЛИ
Рис. 3.10. Схема для определения энергетических потерь РЛ сигнала и помехи
прикрытия для ретрансляционного передатчика
Коэффициент подавления на входе приемника РЛС (рис. 3.10) равен
. 0-О,2а(Яп-Я) 2
___________________о ПС
N -N -р-2 ’
1 ’БОК.пер БОК.пр <5рс
(3.20)
где - эквивалентный КУ цели; Афок , УБОК.пР _ относительные уровни БЛ пе-
редающей и приемной антенн ретрансляционного передатчика [12].
Пренебрегая потерями в среде распространения ( К = 0, gnc = gpc = 1), из
(3.20) найдем значение полного коэффициента ретранслятора в случае создания
помех прикрытия
Гшиш 3. Основы ^адиоэлеюпронного подавления
201
= ЬЬ
ПОЛ.ретр 2
N
БОК. пер J BOK.np
(3.21)
Если принять АБОКпер = УБ0К = 1, a Rn=R, то получим выражение для
полного коэффициента усиления ретранслятора в случае самозащиты.
Для получения на входе приемника подавляемой РЛС одного и того же от-
ношения помеха/сигнал полный коэффициент усиления ретранслятора, создающего
помехи прикрытия, должен быть больше полного коэффициента усиления ретранс-
лятора самозащиты на величину, определяемую потерями сигнала из-за приема и
воздействия по БЛ ДНА подавляемой РЛС, а также различиями расстояний защи-
щаемого самолета и постановщика помех от РЛС
I к ) N
\ ПОЛ.ретр /самозащ БОК.пер
•N
1 v БОК. пр
(3.22)
Максимальная выходная мощность ретрансляционного ПП прикрытия
определяется минимальной дальностью подавления и /. , mjn, может быть найдена
путем умножения уровня РЛ сигнала, принятого по БЛ передающей антенны РЛС,
на КУ передающей антенны ПП. что после преобразований выражается формулой
п
= nmin. .PG . — .N
тах.прикр пеР БОК. пр
(3.23)
9
0
где G - усиление передающей антенны РЛС в направлении на ПП [12].
Максимальная мощность ретрансляционного ПП в случае прикрытия связа-
на с максимально! мощностью ретрансляционного ПП самозащиты следующим
выражеш i ем
max. прикр
max. самозащ
БОК. пр
(3-24)
Коэффициент подавления. описываемый отношением мощностей
помеха/сигнал на входе приемника подавляемой РЛС в полосе пропускания его
лине, ной части, при котором имеет место требуемый информационный ущерб,
имеет статистический характер. Это связано с тем, что отраженный от цели сигнал
флуктуирует из-за случайных изменений ЭПР цели и условий распространения
радиоволн. Уровень помехи также имеет случайный характер, обусловленный,
например, изрезанностью ДНА ПП РЛС) и частотной характеристики усилителя
ПП, а также влиянием земной и водной поверхностей.
3.4. Активные помехи РЛС управления войскам
РЛС управления войсками I ВО .РЛС У В работают, как правило, в режиме
обзора. Типовая РЛС поиска и обнаружения обычно решает четыре
взаимосвязанных задачи:
202
Глава 3, Основы радиоэлектронного подавления
• поиск, обнаружение, определение основных характеристик и
идентификация целей;
• установка приоритета обнаруженных целей;
• формирование исходных данных для выработки команд ЦУ
соответствующим потребителям;
• контроль изменения состояния и характеристик объектов наблюдения в
течение отведенного времени [19].
Для РЭП данных РЛС используются все виды непрерывных помех,
хаотические импульсные помехи (ХИЛ), а также многократные ответные
импульсные помехи. Данные помехи являются маскирующими. Эффективность
помех зависит от их структуры, типа подавляемой РЛС и используемых устройств
защиты от помех. В качестве непрерывных помех используют [15]:
• прямошумовую (ПШП);
• амплитудно-модулированные шумовые < АМШП);
• частотно-модулированные шумовые (ЧМШП);
• фазомодулированные шумовые ( ФМШП);
• амплитудно-частотно модулированные (АЧМП).
Результатом действия непрерывных шумовых помех является маскировка
полезных сигналов в некотором телесном утле и интервале дальности. Вследствие
этого существенно ухудшается разрешающая способность и снижается точность
определения направления на цель. Измерение дальности с помощью РЛС может
быть исключено в течение длительного времени. Шумовые помеховые сигналы
обеспечивают принципиальную возможность маскировки полезных сигналов лю-
бой структуры и формы. В качестве многократных ответных импульсных помех
используется серия импульсов, излучаемых в ответ на принятый сигнал РЛС.
Прямошумовая помеха. Идеальная шумовая помеха с точки зрения ин-
формационного критерия, должна иметь нормальную (гауссовую) плотность рас-
пределения мгновенных значений и равномерный энергетический спектр в задан-
ной полосе частот А/, [1]. В наибольшей степени к такой помехе приближается
ПШП, представляющая собой хаотическое изменение ЭМ колебания или электри-
ческого сигнала в диапазоне частот подавляемой РЛС. ПШП в первом приближе-
нии можно считать узкополосным случайным процессом с гауссовским законом
распределения мгновенных значений и равномерной спектральной плотностью.
Узкополосность помехи обусловлена тем, что ширина ее спектра А/7 много мень-
ше ее центральной частоты. БГШ имеет корреляционную функцию R(t) в виде <5 -
функции, реальные шумы имеют ограниченный по частоте спектр, называются
«небелыми» и являются коррелированными: при сужении спектра корреляционная
функция расширяется.
Распространенной и удобной для решения многих задач анализа моделью
узкополосного («небелого») шума является квазигармоническое колебание [9. 15]
мшп(/) -^(/)cos[6q/ + $»(r)] = ^(/)coso0/ + B(/)sin690/ = Re *7?u)exp( /&)/)], (3.25)
Глава 3. Основы радиоэлектронного подавления
203
где
хи;
R(t) = R(t)exp(-j(p(f)) = A(f)~ jB(t) - комплексная огибающая шумовой поме-
лу) и (p(t) - медленно меняющиеся функции по сравнению с cos a>ot.
Закон распределения мгновенных значений является гауссовым
1 w2
2?
W (w) = —т=1=— схр-
х/2тгсг
(3.26)
□о
где ст2 = JSllin (/)^f - мощность шумовой помехи; ^шп(/) - энергетический
о
спектр помехи.
Совместная плотность вероятностей проекций вектора шумового колебания
помехи A(f) = /?(r)cos<p(0 и B(t) = R(t) sin (p(t) тоже подчиняется нормальному за-
кону распределения
W (А, В) - J~=— exp <
л/2тгсг
(3.27)
Огибающая шумовой помехи R(i) = -Jj2(z) + В2 (t) распределена по закону
Релея [9]
Иг(/?) = —ехр
R‘
(3.28)
Математическое ожидание огибающей
{R) = ^7r/2, (3.29)
а дисперсия равна ст2. Фаза tp(t) ПШП равновероятна в диапазоне \<р\<л.
При равномерной спектральной плотности So в пределах полосы корреля-
ционная функция ПШП описывается выражением
R[t) = S.i\F—--------cos69 т.
Winn*
(3.30)
Значительное влияние на маскирующие свойства ПШП оказывают ограничители,
применяемые в САП в целях повышения КПД выходных усилителей, с характери-
стикой (А - порог ограничения)
-h при <Ji,
мвых(0 = 1«вх(0 при
(3.31)
h при u^(f)>h.
Коэффициент качества ПШП был бы равен единице, если бы не было огра-
ничения по амплитуде, происходящего в любом усилительном каскаде. Ограниче-
ние амплитуды приводит к изменению плотности вероятности мгновенных значе-
ний амплитуды, а так же к изменению спектра сигнала. Двустороннее ограничение
шумов ухудшает энтропийный и спектральный коэффициенты качества помех.
Ограничение наиболее сильно влияет на энтропийный коэффициент качества поме-
204
Глава 3. Основы радиоэлектронного подавления
хи, гак как при этом искажается плотность вероятности мгновенных значений по-
мехи. На рисунке 3.11 показан характер искажения плотности распределения вы-
ходного напряжения ограничителя p(wBb.x) для трех характерных значений эффек-
тивного напряжения входного шума wBX(r) .
Рис. 3.11. Плотности вероятностей ПШП при изменении уровня ограничения
При сгп«й плотность распределения /2(мВЬ1Х) практически не искажается,
выходной процесс для гауссового входного шума имеет энтропию
Явнх=Ш(<7„>/2^). (3-32)
При дальнейшем росте эффек гивного напряжения ст,, искажение плотности
распределения проявляется сильнее и при сгп » h форма р.. (wBbIX) не имеет ника-
кого сходства с гауссовой кривой. Плотность распределения р (мвых) вырождается
в две симметрично расположенные (5-функции, что говорит об отсутствии случай-
ного изменения напряжения помехи. Такая помеха практически не обладает маски-
рующими свойствами, так как она вырождается в импульсный сигнал меандрового
типа [13]. При ст «h рост эффективного значения входного шумового напряже-
ния приводит к увеличению При <5,>h плотность распределения л(пВЬ1х)
начинает заметно искажаться, рост энтропии помехи прекращается. В случае
сгп « h процесс становится неслучайным и энтропия резко уменьшается.
Зависимость энтропии выходного процесса от параметра сгп//7, представ-
ленная на рисунке 3.12, позволяет установить экстремальное значение /7ВЬ|Х тах при
сгп = hj2. С учетом нелинейности выходного усилителя ПШП «пщ(/) имеет
наилучшую маскирующую способность (по энтропийному критерию) при условии
<ynv=h^2- (3.33)
Ограничение входного процесса wBX (г) выгодно также и с точки зрения по-
вышения КПД передатчика помех. Если поставить задачу неискаженного усиления
исходных шумов мвх(/), ю необходимо параметры усилительного тракта выбирать
так, чюбы порог ограничения h не был бы меньше пиковых значений z/BX(r) . Бла-
Гпава 3, Основы радиоэлектронного подавления
205
гоприятный энергетический режим передатчика прямошумовых помех создается
при условии £’(|иВЬ1Х0)1 - 2сгп) = 0,8. Следовательно, только около 20 % выбросов
ограничиваются оконечным усилителем [13]. В то же время плотность распределе-
ния Хг/Вых) искажается несущественно.
Ограничение шумов и, (/) ведет к искажению спектральной плотности по-
мехи 5„1Г(/). При отсутствии ограничения (6 =/г/сгп —> оо) спектр имеет прямо-
угольную форму с шириной спектра FM и нормированной спектральной плотно-
стью 5ШП max(/)= I Ограничение исходного процесса приводит к двум эффектам:
1) появляются побочные излучения («хвосты») вблизи эффективной полосы шума;
2) часть энергии помехи после ограничения распределяется на гармоники.
В случае предельного ограничения (b = h'cr,. —> 0) на гармониках теряется
около 19 % полной мощности излучаемой помехи. При 6 = 0 на побочные излуче-
ния («хвосты») расходуется 12 % всей мощности передатчика помех. Итоговые
предельные потери составляют около 31 %. Если в передатчике прямошумовых
помех выдержан оптимальный ограничительный режим 6 = /1/аП = 1/ , то потери
на побочные и внеполосные излучения будут небольшими (около 3 %), что также
имеет большое значение при решении задач ЭМС.
При разработке САП большое значение имеет пиковая мощность помехи.
Ограничение заметно улучшает эффективность работы выходных устройств. При
оптимальном уровне ограничения b = 1/ х'2 пиковая мощность лишь примерно в 1,5
раза больше эффективной мощности помехи. Энтропийный коэффициент качества
прямошумовой ограниченной помехи составляет
77эн ₽ 0,7...0,8. (3.34)
Спектральный коэффициент качества с учетом неравномерности спектра
помехи лишь в пределах эффективной ширины спектра /п -FM/2</n </f +FM/2
определяется как
206
Глава 3. Основы радиоэлектронного подавления
ШП шах ШП ты
+ V
ШП max тиШПти1
Из (3.34) и (3.35) получаем выражение для коэффициента качества
ГМсп^ЛОЛ (3.36)
?7сп
О
96.
(3-35)
Выбор оптимального уровня ограничения приводит к сравнительно не-
большому снижению качества помехи (на 20...30 %). Однако КПД станции помех
значительно возрастает (в несколько раз), а внеполосные и побочные излучения
имеют достаточно низкий уровень (порядка 3 %) [13]. Возможны два способа со-
здания ПШП:
1. Непосредственное генерирование ВЧ шума. Специальный ВЧ генератор
формирует шум с широким равномерным спектром (рисунок 3.13). После ПФ и
усиления по мощности формируется и излучается в пространство ПШП с э нергети-
ческим спектром
^шп(/) = ^лЛ^2(/), (3.37)
где So = const - спектральная плотность шума на выходе генератора; КУУЛ - коэф-
фициент усиления выходного усилителя; K(f) - АЧХ формирующего ПФ.
^ПРД
4/пф
ГЕНЕРАТОР ВЧ ШУМА ► ПОЛОСОВОЙ ФИЛЬТР ► УА/
Рис. 3.13. Непосредственное генерирование ВЧ шума
Интегрируя энергетический спектр £шп (/), можно найти выходную мощ-
ность ПШП
ШП
о
=fsu,n(/)#=s.TvM^zy'„n>
(3.38)
где Kv - резонансное усиление на частоте настройки ПФ; А/,- л - эффективная по-
лоса шума, определяемая полосой пропускания ПФ.
Часто заградительную шумовую помеху с шириной спектра А', 1П до 500
МГц оценивают по максимальной спектральной плотности
5м«=5шп(/0)=^П- = 5ЖеХм- (3.39)
44.П
САП. создающие прямошумовую помеху с шириной спектра до 500 МГц,
способны развить на выходе мощность до 10 кВт. Важнейшие элементы, формиру-
ющие ВЧ шум, в сантиметровом и дециметровом диапазоне волн - клистроны,
магнетроны, ЛБВ, ЛОВ.
2. Гетеродинирование шума. Шум генерируется НЧ генератором шума с
целью переноса спектра шума в область ВЧ (рисунок 3.14).
Глава 3. Основы радиоэлектронного подавления
207
Рис. 3.14. Гетеродинирование низкочастотного шума
ПФ обеспечивает выделение требуемых спектральных составляющих ПШП.
Второй способ применяется, когда частотные составляющие генератора шума ниже
частоты подавляемых РЭС. Этот способ даёт возможность подавлять РЭС на не-
скольких несущих частотах f0 путем перестройки гетеродина и создавать сколь-
зящую по частоте помеху. Напряжение шумовой помехи z/lun(/) действует на входе
приемного устройства в аддитивной смеси с подавляемым сигналом uk (f) и шумом
естественного происхождения иш (Г) : uY (t) = uQ (t) + иш (/) + ишп (f) .
Рассматриваемые варианты технических решений при построении станций
активных ПШП различаются, в основном, способами увеличения выходной мощ-
ности. Схема на рисунке 3.15 [15, 28] выполнена на рециркуляторе (РЦ).
Рис. 3.15. Схема настройки ответной шумовой помехи
Принимаемый сигнал поступает через РЦ на приемник (ПРМ) и на схему
оперативной РТР (ОРТР), где анализатор определяет и фиксирует несущие частоты
сигналов, наблюдаемых на входе и подлежащих подавлению. Полученные данные
вводятся в вычислитель (ВЧС), который вырабатывает цифровые значения требуе-
мых частотных параметров ПШП. Эти цифровые значения подаются на блок
управления БУ), который преобразует их в у лравляющие сигналы генератора шу-
мового напряжения (ГШП). До поступления сигнала РЭС противника ГШН не ра-
ботает: включение указанного генератора осуществляется с БУ - либо по внешней
команде, либо от вычислителя. Помеха излучается через РЦ и общую антенную
систему (АС).
Многоканальный передатчик прицельных шумовых помех представлен на
рисунке 3.16, где введены обозначения: ВК - входной коммутатор; ВЧУ - ВЧ уси-
литель; ПФ - полосовой фильтр; ДВ - детектор, видеоусилитель; ФСУ - формиро-
ватель строба управления. К - коммутатор; ШУ - широкополосный усилитель:
ФСИ - формирова1ель строо-импульса [62].
208
Глава 3. Основы радиоэлектронного подавления
Рис. 3.16. Схема многоканального передатчика прицельных шумовые помех
Сигналы РЛС, амплитуда которых превышает определенный пороговый
уровень в частотном диапазоне соответствующего канала, замыкают коммутатор
этого канала. Помеховый сигнал формируется путем модуляции принятого сигнала
РЛС тепловыми шумами, суммирования сигналов в сумматоре и у сил ения в выход-
ном ШУ. Многоканальный приемник состоит из входного коммутатора, разветви-
теля сигналов и ВЧУ. который также является источником теплового шума в рабо-
чем диапазоне частот приемника. Типичная ширина полосы спектра помехи, как
правило, А/mn ^Ю...2О МГц. Достоинством схемы является быстродействие, одно-
временный просмотр всего диапазона час ют и мгновенный выбор частотного кана-
ла создания помех.
Амплитудно-модулированная шумовая помеха представляет собой неза-
тухающее гармоническое колебание, модулированное по амплитуде случайным
модулирующим сигналом
wXM(r) = 6\M[l + A\M -nUI(/)]cos(r/) t + (p ), (3.40)
где К>м - крутизна модуляционной характеристики передатчика (определяется
технической реализацией модуляции); - модулирующее шумовое
напряжение.
Одномерная плотность вероятности АМШП имеег вид [13]
1 г p(4)d4 । I /э nix
РКм)=-[ / 2 км <А' (3-4П
АМШП не является гауссовой, так как ее одномерная плотность двумо-
дальная Так как плотность распределения мгновенных значений амплитудно-
модулированной шумовой помехи не является гауссовой, то маскирующие способ-
ности помехи ниже, чем прямошумовой. Если модулирующий шум имеег постоян-
ную спектральную плотность в пределах от нулевой частоты до Flu, го ширина
спектра АМШП
Глава 3. Основы радиоэлектронного подавления
209
^АМ ~ 2 >
т.е. в два раза больше ширины спектра модулирующего шума. Спектр помехи
включает колебание на несущей частоте и боковые составляющие. Присутствие в
спектре АМШП несущей значительно ухудшает маскирующие свойства шумов, так
как сама несущая маскирующим свойством не обладает, а отбирает на себя боль-
шую часть излучаемой мощности.
Энтропия АМШП определяется энтропией боковых составляющих спектра
AM сигнала. Наличие внутриспектральных связей между верхними и нижними со-
ставляющими спектра помехи немного уменьшает энтропию помехи. На качество
помехи также оказывает влияние ограничение амплитуды помехи, происходящее в
любом передатчике. Ограничение обычно производят с целью обеспечения боль-
шей мощности излучения на боковых составляющих спектра ПП за счет увеличе-
ния эффективной глубины 'юдуляции всеми составляющими спектра модулирую-
щего шума [1, 9].
Чтобы иметь возможность характеризовать количественно глубину
модуляции шумом, вводится понятие эффективного коэффициента амплитудной
модуляции шумами. Под эффективным коэффициентом модуляции шумом
понимают отношение эффективного значения напряжения шумов к
напряжению, определяющему уровень ограничения w, п
ш
"эф V
'"am =------= —
"огр "огр
С3.42)
где Рт - мощность шума.
Коэффициент качества \МШП зависит от л?АМ . Энтропийный коэффици-
ент качества помехи низкий и равен эн ч 0,3 [13]. Так как в маскировке сигнала
участвуют только спекгральные составляющие помехи, то несущую можно считать
«вредной», с точки зрения РЭП, составляющей помехи, которую в принципе про-
тивник может легко устранить (с помощью режекторного фильтра). На несущую
частот} расходуется значительная мощность ПП, поэтому оценка z/AM сн может
быть проведена путем сравнения мощности боковых составляющих с полной мощ-
ностью помехи
'/am сп
^п ^нес _ -^бок _ '"am
^п 1 +"'ам
(3.43)
Спектральный коэффициент неограниченных шумов чрезвычайно низок
(т/ам сп -0,1), так как "'am -0,3. Ограничение модулирующих шумов на оптималь-
ном уровне (су = 11у/2) позволяет получить w^®0,7, что соответствует
77амсп~0,4. Из-за малых значений энтропийного коэффициента качества
'/am эн -0,3 и спектрального коэффициента качества /?АМСП ~ 0,4 результирующий
коэффициент качества АМШП имеет весьма низкое значение
'/am СП — 7 AM ЭН ’ '/am СП 0» 1 •
210
Глава 3. Основы радиоэлектронного подавления
При тАМ «1 (влиянием амплитудного ограничения можно пренебречь)
обеспечивается хороший маскирующий эффект, но мощность боковых составляю-
щих мала РБОК = wAMPHEC. Энтропия помехи зависит от её мощности, поэтому ко-
эффициент качества помехи мал. При увеличении wAM отношение Рьок / РНЕС рас-
тет, но из-за ограничения (эффекта «потолка») помехи превращается в импульсы
приблизительно постоянной амплитуды, что существенно уменьшает ее энтропию.
Степень уменьшения потерь за счет несущей можно оценить с помощью отноше-
ния полной мощности боковых составляющих к мощности несущей [1]
= 1 - ехр(- ——) + (/»L - W/m ш V2), (3.44)
РНЕС х/2я 2wam
2 ’/'"AM
где 0(1//иЛмх/2) - —Г ехр(-Г )dt - функция Лапласа.
л/Я Jo
Оптимальное значение (коэффициента эффективной модуляции), при
котором и Л?КАЧ максимальны, равен »?АМ = 1. Улучшить качество АМШП
возможно путем выбора экстремального закона плотности распределения модули-
рующих шумов. Оптимизационная задача получения на выходе модулятора поме-
хового сигнала пАМ (Г) с заданной плотностью распределения , за счет выбо-
ра закона распределения модулирующей функции uv (г) подробно описана в [13].
Частотно-модулированная шумовая помеха формируется путем модуля-
ции частоты колебаний генератора шумовым напряжением. При этом мгновенная
частота ЧМШП описывается выражением
^чм (0 — + ^ЧМ ’ ^111 (0 ’ (3.45)
где А?чм - крутизна модуляционной характеристики; мш (Г) - модулирующее шу-
мовое напряжение; - несущая частота. Реализацию ЧМШП можно представить
в виде
W4m(0 = ^0COS
t
+ А?чм (tf)d0 + (рй
0
(3.46)
Начальная фаза предполагается случайной и распределенной на интервале
[-д', я]. Если закон распределения мгновенных значений напряжений модулирую-
щего шума гауссовский, то плотность распределения частоты шчм(/) тоже будет
иметь гауссовский вид.
Эффективное значение девиации частоты (СКО) ЧМШП равно
=^чм°'Ш’ (3‘47)
где (Tj.j - эффективное значение напряжения модулирутоще] о шума.
Одним из основных параметров ЧМШП является эффективный индекс ча-
стотной модуляции [11
W4M — ^//^ШМАХ ’ (3.48)
Глава 3. Основы радиоэлектронного подавления
211
где .ГШМАХ - максимальная частота модулирующего спектра.
Характеристики энергетического спектра 5ЧГ. (<у) зависят главным образом
от индекса частотной модуляции и?чм, плотности распределения мгновенных зна-
чений моду, гирующего процесса иш (t) и спектральной плотности 5П| (<у). При
больших индексах /нчм »1 спектральная плотность ЧМШП асимптотически при-
ближается к гауссовому виду [ 1 ]
«чм(Л
(3.49)
Ширина спектра AF4.. ЧМШП в этом случае равна
AFlM ~ л/2тт/нчмААш , (3.50)
т.е. ширина спектра помехи оказывается больше, чем ширина спектра модулирую-
щего шума AF . Следовательно, используя узкополосный модулирующий шум,
можно получить широкополосную помеху. Отсутствие в спектре ЧМШП несущей
улучшает ее маскирующие свойства, приближая ее качество к качеству прямошу-
мовой помехи. При л/чм » 1 и » 1 спектральный коэффициент качества имеет
высокое значение тучм сп 0,8.-.0,9 [13].
При малых индексах /ячм «1 (/ичм =0,1...0,5) ширина спектра ЧМШП
равна [1]
Д^чм (3-5])
При тчм «1 форма спектра зависит от спектра модулирующего процесса
5П| (<у). Наибольшую мощность имеет составляющая на несущей частоте, боковые
же составляющие выражены слабо Рьок = rri^Ul/2. Форма энергетического спектра
аналогична спектру AM колебания. При тч1Л «1 спектр ЧМШП 5ЧМ(«) имеет яр-
ко выраженную спектральную составляющую на частоте <у0 , а форма боковых со-
ставляющих определяется спектром модулирующего процесса (а>). Спектраль-
ный коэффициент качесгва ЧМШП имеет низкое значение
'7чмеп=Т^Ь«1- " (3.52)
1 + тчм
При неизменной мощности ЧМШП увеличение мощности боковых состав-
ляющих и одновременное расширение спектра может происходить только за счет
перекачки мощности несущей в боковые полосы. Благодаря этому эффекту мощ-
ность составляющей на несущей частоте ослабляется, а спектр в некоторой степени
выравнивается. Так как интенсивность спектра при f > снижается напо-
ловину, го спектральный коэффициент качества ЧМШП в этом случае равен
^7чм СП ~ 0’7 L1
212
Глава 3. Основы радиоэлектронного подавления
Наиболее распространенным методом построения передатчиков ЧМШП яв-
ляется использование генератора, управляемого напряжением (ГУН1, охваченного
петлей фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) [63-65]. Схема формирования
ЧМШП показана на рисунке 3.17.
Рис. 3.17. Блок-схема формирования ЧМШП
На рис. 3.17 введены обозначения: блок М — плата модулятора; ДФКД,
ДПКД - делители частоты с фиксированным и переменным коэффициентами деле-
ния соответственно; ИФД - импульсно-фазовый детектор; ОГ - опорный генера-
тор: БУ - блок управления [66]. Ширина спектра ЧМШП определяется амплитудой
пилообразного сигнала модуляции со случайным периодом следования. Модули-
рующий сигнал поступает на ГУН с блока модулятора, состоящего из источника
шумового сигнала (сформированного шумовым диодом с последующим усилени-
ем) и генератора пилообразного напряжения, частота которого изменяется по слу-
чайному закону. Эти сигналы суммируются в сумматоре,
На рисунке 3.18 показана структурная схема возбудителя передатчика
ЧМШП [19]. На рисунке 3.18 обозначено: ОГ - опорный генератор; ОД - опорный
делитель; ФМ - фазовый модулятор; ЧФД - частотно-фазовый детектор; ИШ - ис-
точник шума; Д — программируемый делитель.
Рис. 3.18. Структурная схема возбудителя передатчика ЧМШП
Фазомодулированная шумовая помеха формируется изменением фазы
колебаний генератора шума. ВЧ колебание, модулированное по фазе, записывают в
виде
Глава 3, Основы радиоэлектронного подавления
213
(0 = U sin [й)0Г + Кфму/ (Г) + ул, ], (3.53)
где y/(f) - модулирующий случайный процесс с нулевым средним значением и с
дисперсией сг( ; /СФМ — крутизна линейной части модуляционной характеристики
определяет эффективное значение фазы Аул,ф в зависимости от эффективного зна-
чения модулирующего шумового напряжения
А^эф ^фм^эф
Среднее значение ФМШП при y/d = О определяется как
Км(О) = ^сехр
О~фм
2
exp(>0/)
(3.54)
(3.55)
где сгФМ = /СФМсг - эффективный индекс фазовой модуляции.
ФМШП является нестационарным случайным процессом. При исследова-
нии нестационарных процессов в рамках корреляционной теории применяют двой-
ное усреднение - по множеству и по времени. Корреляционная функция ФМШП
имеет вид
ЯФМ (г) = РФМ ехр(-сгФМ [1-7^ (т)])ехр( jcoj),
(3.56)
где ^фм
- полная мощносгь ФМШП; 7? (г) =
(ул(г)у/(б + т))
?
коэффициент корре-
ляции модулирующего процесса [13].
Из выражения (3.56) следует, что в общем случае энергетический спектр
ФМШП не является равномерным. При сгфМ «1 вследствие значительной нерав-
номерности спектра ФМШП имеет низкие маскирующие свойства. С ростом ин-
декса фазовой модуляции спектр расширяется, а мощность боковых составляющих
спектра повышается за счет «перекачки» энергии несущей в боковые пол осы. При
(Тфм »1 можно считать /?ФМ сп ~0.9. Это является одним из достоинств ФМШП.
На рисунке 3.19 представлен спектр ФМШП для сгфМ «1 и сгфМ »1. В данном
случае модулирующий процесс получен путем пропускания белого шума через
низкочастотный RC -фильтр.
В зависимости от Ау/)ф могут быть два качественно различных случая.
1. При Ау/)ф »1 ширина спектра ФМШП равна
Д^ЭфЛиМАХ J '
(3.57)
где FmMAX ~ максимальная частота модулирующего спектра [1]. В частном случае,
когда в спектр модулиру ющего шума включена и нулевая часз ота 7^,^ = AFW .
2. При малой девиации фазы Ау/Эф «1 спектр ФМШП состоит из дискрет-
ной составляющей на несущей частоте и сплошного спекгра. Форма спектра анаю-
гична спектру АМШП с эффективным коэффициентом модуляции «1. Ши-
214 Глава 3. Основы радиоэлектронного подавления
рина спектра ФМШП примерно равна удвоенной ширине спектра модулирующих
шумов [1]
ДРФМ=2ДЕШ. (3 58)
При выполнении условия А^ЭФ <<1 удается с помощью модуляции узко-
полосным шумом также получать узкополосный помеховый сигнал. Форма сплош-
ного ВЧ спектра подобна при этом форме спектра модулирующего напряжения.
Таким образом, спектры ЧМШП и ФМШП близки, следовательно, по качеству эти
помехи также близки.
К достоинствам ЧМШП и ФМШП можно отнести:
• возможность получения достаточно равномерного спектра при /лчм »1 и
<jf »1 (спектральный коэффициент качества имеет значение z?cll » 0.8...0.9);
• простоту технической реализации в САП на СВЧ-приборах типа ЛЕВ;
• возможность использования потенциальных возможностей СВЧ-усилителей
по динамическому диапазону вследствие минимального значения пикфактора
^п.ж = МтахМф=2.
Недостатками ЧМШП и ФМШП являются:
• негауссовый характер помех, вследствие чего энтропийный коэффициент
качества помех имеет весьма малое значение (~ 0,1);
• значительное влияние нелинейносги модуляционных характеристик на
форму спектра (особенно для ЧМШП при тичм » 1) [13].
Возможно применение амплитудно-фазомодулированной помехи
иАФ(/) = t/n [1 + £(r)]cos[®0/ + КЛму/(г) + у/0]> (3-59)
Для повышения качества помехи амплитудную и фазовую модуляции
производят от независимых источников шума ^(t) и [9, 15]. Эффективная
полоса шумовой помехи здесь определяется иначе
ДЛ,111п=2М/у, (3 60)
Глава 3, Основы радиоэлектронного подавления
215
в зависимости от того, какая модуляция (AM или ФМ) определяет спектр вы кодной
помехи.
Вариант структурной схемы СЧ с использованием коммутирующего
фильтра для быстродействующего формирователя помех (ЧМШП или ФМШП)
представлен на рисунке 3.20.
Рис. 3.20. Структурная схема СЧ с коммутирующим ФНЧ
СЧ содержит: ГУН - управляемый напряжением генератор; ДПКД - дели-
тель частоты с переменным коэффициентом деления; ЧФД - частотно-фазовый де-
тектор; ОКГ - опорный кварцевый генератор; ДФКД — делитель частоты с фикси-
рованным коэффициентом деления; БКЗН - блок коммутируемой зарядовой накач-
ки; БОСФ - блок определения синхронизма по фазе; КФНЧ - коммутирующий
фильтр нижних частот; К1 и К2 - коммутаторы [67].
В СЧ-ИФАПЧ с коммутацией структуры и параметров характер ПП при
смене выходных частот существенно улучшается, сокращается его длительность за
счет изменения в определенные моменты времени структуры ФНЧ и параметров
блока управляемой зарядовой накачки в течение ПП [68]. В результате этого дости-
гается стабилизация передаточной характеристики кольца ИФАПЧ. что позволяет
оптимизировать систему по заданному качеству динамических и спектральных ха-
рактеристик во всем диапазоне синтезируемых колебаний [69].
Энергетические характеристики модуляционных шумовых помех и ПШП
полностью идентичны, поэтому эффективность модуляционных шумовых помех
определяется соотношением (3.37). Следует учесть, что из-за большей
эффективности схем помехозащиты при работе с МШП коэффициент р в (3.60)
надо принять большим, чем для ПШП.
Хаотическая импульсная помеха (ХИП) в общем случае предел авляет со-
бой последовагельность радиоимпульсов с несущей частотой, равной частоте по-
давляемого РЭС, амплитуды и длительности которых, а также интервала между
соседними импульсами изменяются случайным образом [70]. Математическую мо-
дель ХИП с использованием алгоритма формирования импульсной последователь-
ности со случайным генерированием единичных и нулевых посылок можно пред-
ставить в виде
216
Глава 3, Основы радиоэлектронного подавления
п
Л=0 п=0
3
rnd(Y) >0,5
Л'„
1₽п=Л'п[по,7п(Л'.Л/-£>)]_ ’
(3-61)
*К-1 Лц_,
О
где t3 - длительность интервала задержки кодовой посылки относительно момента
времени tj = 0; Nv — количество импульсов в посылке; Г - длительность кодовой
посылки; NK - количество посылок в последовательности; Р - период повторения
посылок; (рп = Xv\norm(N ,D)\ — случайные начальные фазовые сдвиги единич-
ных посыдок, получаемые с помощью независимого генератора случайных чисел;
N — длина массива случайных чисел, сформированного с помощью процедуры
norm вектора случайных чисел с нормальным распределением; М - математиче-
ское ожидание распределения вектора чисел: D - дисперсия вектора [71].
Практическая реализация таких помех достаточно затруднительна. Значи-
тельно проще реализовать последовательность радиоимпульсов, имеющих посто-
янную амплитуду и характеризующихся случайным изменением длит ельност и им-
пульсов и временных интервалов между ними. Принцип создания такой помехи
поясняет рисунок 3.21 (УО — усилитель-ограничитель; ГИ - генератор импульсов;
М - модулятор; ВУ — выходной усилитель).
Рис. 3.21. Принцип генерации хаотической импульсной помехи
Генерация ВЧ колебаний заданной частоты происходит только в те момен-
ты времени, когда напряжение (?), поступающее от генератора шума, превыша-
ет порог Uo. Если плотность вероятности мгновенных значений шума подчинена
нормальному закону с нулевым средним значением, то средние значения длител ь-
ности импульсов МТ, интервала (паузы) между ними Мд и числа импульсов в се-
кунду (числа пересечений порогового уровня в единицу времени) 7VCP можно опре-
делить с помощью следующих формул:
Глава 3. Основы радиоэлектронного подавления
217
(3.62)
(3.63)
(3.64)
где = —х2 dx - интеграл вероятности; сг^ - дисперсия шума, создаваемо-
го генератором.
Выражения (3.62)...(3.64) справедливы для широкополосного шумового
напряжения, имеющего равномерный частотный спектр в пределах диапазона
AFm “ Fmax - Fmin, и коэффициента корреляции шума генератора
sin(7rAFmr)
ttAF г
(3-65)
Изменяя порог С70, можно подбирать желаемое соотношение между МТ и
МА. Среднее значение частоты следования помеховых импульсов определяется
шириной спектра модулирующего ш) ма. Выбором порогового уровня LT0 значения
МГ и Мможно уравнять, т. е. сделать среднюю скважность импульсов равной 2.
При этом условии плотности вероятностей для г (г > 0 ) и А (А>0) определяются
экспоненциальным законом [70]
р(г) = /VCP ехр(-Ут), />(А) = Лгср exp(-.VCPA) . (3.66)
Спектральная плотность S^^cd) и корреляционная функция 7?дг(т) стацио-
нарной последовательности независимых импульсов прямоугольной формы с по-
стоянной амплитудой L огр и Мт = равны
U2 V
^г(^) = -^т^ + 4^р, (3.64
аг
= ^ОГР exp(-2W,„ |т|). (3.68)
Время корреляции гк, однозначно связанное с шириной спектра процесса,
составляет т. - \/2Ncp . Распределение ХИП подчиняется закону Пуассона: вероят-
ность появления £ импульсов в интервале времени т имеет вид
р, W = (Fx^,r) ехР rFxnnr}.
(3.69)
где FXHII - средняя частота следования импульсов ХИП [15].
218 Глава 3. Основы радиоэлектронного подавления
Вероятность попадания в интервал А/ хотя бы одного импульса ХИП
Л>1(А0 =1 -ехр{-гхипдг} • (3-70)
Могут быть созданы радиоимпульсы с заданной частотой заполнения, по-
стоянными амплитудой и длительностью, но со случайно меняющимся интервалом
между импульсами. В принципе для решения указанной задачи достаточно фикси-
ровать с помощью компаратора каждое пересечение шумовым напряжением поро-
гового уровня UG снизу вверх. После каждого такого пересечения компаратор вы-
дает импульс напряжения с определенными значениями амплитуды и длительно-
сти, который используется для управления ВЧ колебаниями.
ХИП оказывают эффективное воздействие на командные радиолинии
управления (КРУ), линии радиосвязи, а также на некоторые типы РЛС. Примени-
тельно к работе КРУ хаотические импульсные помехи являются заградительными
по коду и вызывают полное или частичное подавление передаваемых команд, из-
менение значений параметров модуляции поднесущих колебаний и образование
ложных команд. При оценке влияния помех, заградительных по коду, на работу
КРУ одним из важнейших показателей является среднее число помеховых импуль-
сов, поступающих на вход приемника в единицу времени, оптимальное значение
которого зависит от вида полезного сигнала. Существенное значение имеет и от-
ношение импульсных мощностей помехи и сигнала. При подавлении цифровых
линий связи и передачи данных для повышения эффективности ХИП также необ-
ходимо оптимальным образом подбирать средние значения длительностей помехо-
вых импульсов и пауз между ними [13].
ХИП могут отличаться от полезных сигналов по ряду показателей. Разли-
чия могут быть во временной структуре (например, ХИП используются для подав-
ления каналов радиосвязи, которые в ряде случаев характеризуются непрерывным
сигналом, в то время как помеха носит явно выраженный импульсный характер).
Могут иметь место различия в ширине спектра сигнала и помехи. При организации
защиты от помех одним из важных факторов является то, чт о значения средней ча-
стоты помехи и сигнала всегда различны. При создании активных помех мини-
мальная ошибка настройки ПП сопоставима с полосой пропу скания приемника по-
давляемой РЭС. Если в приемнике применяется когерентная обработка сигналов, i о
различие частот сигнала и помехи может способствовать существенному снижению
эффективности помех.
ХИП относится к ответным импульсным случайным помехам.
Ретранслированные импульсные шумовые помехи должны создавать шумовой
импульс большей длительности тп>т( в ответ на каждый импульс сигнала.
Несущая частота помехи fm ~ f0 в каждом импульсе. Такой метод создания помех
позволяет бороться с РЭС, у которых несущая частота меняется от импульса к
импульсу по неизвестному для средства РЭП закону.
Один из методов создания ХИП - запоминать параметры импульсного сиг-
нала rc, Tt , fc и генерировать шумовые помехи с параметрами тц. Ги *ТС,
« fc независимым генератором помех Г9]. Формирование ХИП иллюстрируется
рисунком 3.22 (ВУ - выходной усилитель мощности).
Глава 3. Основы радиоэлектронного подавления
219
Рис. 3.22. Формирование хаотической импульсной помехи
В ответ на каждый импульс сигнала с параметрами гс , Тс генератор ХИП
формирует примерно такие же импульсы с длительностью тп & тс, но со случай-
ным периодом повторения, в среднем значительно меньшим периода следования
сигнальных импульсов ТП « Тс . Несущие частоты и формы импульсов ХИП также
мало отличаются от импульсов сигнала. В прямом канале устройство ОРТР с по-
мощью ВЧ части приемника и УЗЧ измеряет несущую частоту сигнала, формируя
оценку /с*. Оценка используется для синхронизации задающего генератора (ЗГ),
который формирует колебание с частотой /оп - f*. В нижнем канале (рис. 3.22) с
помощью анализатора сигнала оцениваются параметры импульсов г*, Т . Эти
оценки позволяют ЗГ создать видеоимпульсы помехи с параметрами гп~т*,
7П«71‘. Два модулятора М0Д1 и МОД2 формируют импульсы с полосой
Л^хип (Р^1)-
Вариант схемы формирования ХИП представлен на рисунке 3.23 [15]. На
рисунке 3.23 обозначены: РГГУ — радиоприемное устройство; УЗЧ - устройство за-
поминания частоты; ГК - генератор ралиоколебаний; AM ИМ - амплитудный и
импульсный модуляторы; РПрУ - радиопередающее устройство; АД - амплитуд-
ный детектор; ФКИ - формирователь коротких импульсов; ГВИ - генератор видео-
импульсов; ГШ1, ГШ2, ГШЗ - генераторы шу^ма.
Рис. 3.23. Схема формирования ХИП
Формирование ХИП начинается с подачи колебания частоты /с и напря-
жения шума (от ГШ1) на AM, в резулыате чею на его выходе вырабатывается ам-
220
Глава 3. Основы радиоэлектронного подавления
плитуцно-модулированное шумовым напряжением радиоколебание частоты fc.
Для создания случайности в периоде следования помеховых импульсов использу-
ются ФКИ и ГШ2, под воздействием которого дл ительность временного интервала
между соседними короткими импульсами меняется по случайному закону. Каждый
импульс запускает ГВИ, длительность этих видеоимпульсов изменяется хаотиче-
ским образом под действием ГШЗ. На выходе ИМ формируется ХИП «хиг(/)5 кото-
рая через РПрУ и антенну излучается в пространство.
На рисунке 3.24 представлена схема формирования прицельной ретрансли-
руемой помехи в виде ХИП со случайной модуляцией и с быстрой перестройкой
несущей частоты от импульса к импульсу [10].
Рис. 3.24. Схема формирования прицельной помехи со случайной модуляцией
и быстрой перестройкой несущей частоты
Для поиска по частоте гетеродин Г: перестраивается ГЛИН Поиск останав-
ливается лишь тогда, когда приходит импульс сигнала с несущей /0 и на выходе
ПФ1 появляется импульс сигнала с частотой fnp= fx - f, к которой добавляются
остаточные флуктуации частоты А/ (t) от устройства остановки поиска. ГИ форми-
рует импульс помех гп » тс. В момен г остановки частота гетеродина Гi равна
fr = fo ~fnp ~ &f(f) • Нижний канал (рис. 3.24) в моменты остановки восстанавлива-
ет частоту сигнала /пр + АГ (Г), затем этот импульс длительностью тп модулирует-
ся видеошумом и на выходе создается ВЧ импульсная шумовая помеха.
Спектральная плотность ХИП определяется характеристиками модулиру-
ющих импульсов и режимом работы модулируемого генератора несущего колеба-
ния [4] и имеет непрерывную и дискретную составляющие (зависит от длительно-
сти импульсов и их средней частоты повторения). ХИП по своим маскирующим
свойствам близка к ограниченной АМШП. ХИП эффективно воздействуют на
большинство типов РЛС, в том числе и с быстрой перестройкой рабочей частоты
[12, 15], и являются достаточно универсальными.
Глава 3. Основы радиоэлектронного подавления
221
3.5. Способы создания активных помех для подавления
РЛС обнаружения целей
САП групповой защиты (ГЗ) предназначены для подавления РЛС, работа-
ющих в режиме обзора. Они могут быть автоматическими и неавтоматически-
ми. В отличие от неавтоматических, автоматические станции содержат в составе
аппаратуру РТР. В неавтоматической САП режимы работы и виды создаваемых
помех не зависят от радиолокационной обстановки в данный момент времени, а
задаются оператором по априорной информации [19]. Для создания прицельных по
направлению, ширине спектра помех, выбора наиболее эффективной программы их
применения в условиях меняющейся радиолокационной обстановки применяют
автоматические станции маскирующих помех (рисунок 3.25).
Рис. 3.25. С зруктурная схема автоматической станции активных маскирующих помех
Излучение маскирующих помех связано с функционированием таких элек-
тронных приборов сверхвысоких частот, как ЛЕВ О-типа. ЛОВ М-типа. лавинно-
пролетные диоды, диоды с барьером Шоттки, биполярные и полевые транзисторы.
Основным элементом схемы (рис. 3.25) является генератор шумового напряжения
(ГШ). У обычных резисторов (формирующих тепловые шумы) выработанные ими
шумовые напряжения имеют ширину спектра 0,2...0,3 ГГц при равномерной спек-
тральной плотности 10’17...10‘16 ВъТц [28]. В пространство излучается значительно
более мощная (в 100... 1000 раз по сравнению с мощностью ГШ) активная помеха.
Сигналы РЭС противника принимаются антенной Лцрм и поступают на ра-
диоприемное устройство (РПУ), с выхода которого поступают на блок запоминания
частоты (34) и на анализатор. Анализатор формирует управляющий сигнал для
блока 34 и задает необходимый режим блоку настройки (БН). БН воздействует на
генератор колебаний (ГК), который вырабатывает колебания частоты, равной ча-
стоте излучения РЭС противника. Сформированное радиоколебание подается на
первый вход модулятора (М). на второй вход М подается усиленное шумовое
напряжение. С помощью модулятора в передатчиках формируются помехи с требу-
емыми видами модуляции (амплитудная, частотная) и спектральными характери-
стиками [19]. Сформированная активная помеха поступает на радиопередающее
устройство (РПрУ), антенна Лцрд излучает помеху в пространство. Для обеспечения
разведки приемного и передающего трактов в автоматической СП может использо-
ваться временное разделение сигналов разведки и создания помех [15].
Передатчик прицельных шумовых помех на лампе обратной волны. В
таком передатчике (рисунок 3.26) имеется мощный СВ4-генератор на ЛОВ. моду-
222
Глава 3. Основы радиоэлектронного подавления
лируемый по частоте смесью шума и периодического (синусоидального) сигнала
либо по амплитуде шумовым сигналом.
Рис. 3.26. Схема передатчика прицельных шумовых помех на ЛОВ
На рис. 3.26 обозначено: СМ - смеситель; ИПС - источник периодического
сигнала; ПМ - подмодулятор; УУЧ — устройство управления частотой. Источник
шума (ГШ) генерирует шумы с полосой не более 10 МГц как для ЧМ, так и для
AM. Выбирается небольшой индекс ЧМ шумами и большой индекс AM синусои-
дальным сигналом. Если синусоидальная частота модуляции образует линейчатый
спектр, то добавление шумовой ЧМ образует сплошной спектр помехи. Ширина
этого спектра регулируется амплитудой синусоидального сигнала. Для наведения
помехи на частоту подавляемой РЛС используется панорамный приемник IППРМ).
На рисунке 3.27 приведена схема передатчика прицельной шумовой помехи
с поиском по частоте (СМ - смеситель, Р - разветвитель, ГПЧ — генератор ПЧ, Ф -
фильтр, М - модулятор, ГШ — генератор шума).
Рис. 3.27. Схема передатчика прицельной шумовой помехи с поиском по частоте
Основным элементом ГШ является гетеродин с перестройкой по частоте
(СЧ). В режиме поиска частота СЧ изменяется по пилообразному закону в пределах
диапазона возможных рабочих частот РЛС. В режиме захвата принятый сигнал де-
тектируется (Д) и подается на генератор импульсов (ГИ), который формирует оди-
ночный видеоимпульс длительностью около 100 мкс. Видеоимпульс поступает в
устройство управления частотой гетеродина (УУ). Скорость перестройки СЧ в ре-
Глава 3. Основы радиоэлектронного подавления
223
жиме захвата выбирается намного выше, чем в режиме поиска (например, прохож-
дение полосы пропускания приемника РЛС происходит за время, равное длитель-
ности РЛ импульса) [62].
Передатчики скользящих по частоте шумовых помех эффективны против
системы РЛС с различными частотами. В зависимости от скорости изменения не-
сущей частоты ПП возможны следующие режимы работы:
1) режим медленной перестройки уПЕР , когда время прохождения помехо-
вым сигналом полосы пропускания приемника РЛС А^1И значительно больше дли-
тельности ти импульса РЛС 4/^р/уПер >у ги ’
2) режим быстрой перестройки, когда время прохождения помеховым
сигналом полосы пропускания приемника РЛС очень мало по сравнению с дли-
тельностью импульса РЛС Д/цр/Упер « ги;
3) режим средней скорости перестройки, когда время прохождения поме-
ховым сигналом полосы пропускания приемника РЛС соизмеримо с длительностью
импульса РЛС A/np/ynEp * ги.
Вероятность Р.Л подавления РЛС перестраиваемой по частоте помехой
можно оценить выражением
Рпд=1-(1-1/0' , (3.71)
где Q - скважность скользящей по частоте помехи, определяемая отношением
времени перестройки частоты помехи в заданном диапазоне частот ко времени
прохождения помехой полосы пропускания РЛС; N - число ПП.
Анализ выражения (3.71) показывает, что при заданной вероятности Р-.Л
число N требуемых ПП изменяется прямо пропорционально Q. Для уменьшения
скважности обычно изменяют скорость перестройки частоты ПП. В этом случае
вероятность РПЛ подавления РЛС определяется выражением [62]
L^-Vn+^-DJ
где k ~ отношение скоростей быстрой уь и медленной ум перестройки;
FnEP - диапазон частот перестройки; - ширина полосы шумовой помехи; п -
число подавляемых РЛС.
За счет оптимального выбора режима перестройки частоты ПП можно зна-
чительно повысить вероятность подавления РЛС. На рисунке 3.28 приведена упро-
щенная схема передатчика скользящих по частоте помех с автоматическим измене-
нием скорости перестройки частоты (НО - направленный ответвитель; ГП - гене-
ратор прмех; ПСМ - привод сервомеханизма).
При обнаружении приемником сигнала РЛС сигнал поступает на балансный
смеситель (БС), далее на УПЧ, детектор, видеоусилитель (ВУ) в устройство за-
держки и подавления шума (УЗ), а затем в блок управления и синхронизации
(БУС), которое включает модуляцию шумами и управляет режимом генератора (Г),
определяющего скорость перестройки частоты и соединенного с ПСМ. Высокая
224
Глава 3. Основы радиоэлектронного подавления
скорость перестройки передатчика сохраняется до тех пор, пока разность межд) его
частотой и частотой подавляемой РЛС не станет равной промежуточной частоте,
после чего БУС включает модуляцию шумами сигнала передатчика и замедляет
скорость перестройки частоты передатчика. В это же момент УПЧ приемника стро-
бируется. Обеспечивая необходимую развязку между приемником и передатчиком
при излучении помехи.
Рис. 3.28. Упрощенная схема передатчика скользящих по частоте помех
с автоматическим изменением скорости перестройки частоты
На рисунке 3.29 приведена схема передатчика скользящих по частоте шу-
мовых помех с остановкой на частоте подавляемого приемника РЛС (ИШ - источ-
ник шума. ШУ — широкополосный усилитель, ИПС - источник периодического
сигнала, М - модулятор, НО - направленный ответвитель, УГ - СВЧ управляемый
генератор, УУЧ — устройство управления частотой, СПЧ - блок сравнения по ча-
стоте, УЗЧ - устройство захвата по частоте).
Рис. 3.29. Схема передатчика скользящих по частоте шумовых помех
с остановкой на частоте подавляемого приемника РЛС
При обнаружении сигнала РЛС перестройка несущей частоты НП прекра-
щается. передатчик излучает на этой частоте как передатчик прицельных маскиру-
ющих помех. Как правило, передатчики маскирующих помех работают в несколь-
Глава 3, Основы радиоэлектронного подавления
225
ких режимах: в прицельном, скользящем или заградительном, а также по опреде-
ленной программе [62]. Дальность подавления РЛС с повышенной скрытностью
работы, мощность излучения которых регулируется по закону радиолокации при
подлете ЛА к РЛС, шумовой заградительной по частоте помехой не зависит от ЭПР
цели и определяется как
О < R < R = I _ I
- °-
где N - спектральная плотность мощности излучаемой помехи; - эквивалент-
ная площадь приемной антенны РЛС; q - отношение сигнал/шум. при котором
РЛС считается подавленной; q — требуемое для работы РЛС отношение сиг-
нал/шум; АЛ - диапазон рабочих частот РЛС; Дгш - спектральная плотность мощ-
ности собственных шулов; KL, - коэффициент ослабления среднего уровня БЛ
ДНА РЛС по отношению к главному лепестку (при постановке помехи по главному
лепестку ДНА РЛС КЕ п = 1). Предполагается, что ПП совмещен с ЛА, помеха за-
благовременно включается по априорным данным без использования средств РТР
(помеха заградительная как по частоте, так и по времени) [72].
Автоматические станции имитирующих помех строятся по принципу
ретрансляции зондирующих сигналов (рисунок 3.30). На рисунке 3.30 обозначено:
МУ - модуляционный усилитель; ВУМ - выходной усилитель мощности; М - мо-
дулятор; УУ - устройство у правления.
Рис. 3.30. Схема автоматической станции активных имитирующих помех
Принимаемые сигналы усиливаются во входном усилителе (ВУ). Часть уси-
ленного сигнала поступает на анализатор (АН). Устройство запоминания частоты
(УЗЧ) необходимо для создания многократных ответных импульсных помех. В
САП ретрансляционного типа требуется применять методы по обеспечению раз-
вязки приемного и передающего трактов, т.к. оба тракта работают одновременно.
Основные характеристики САП ГЗ. Основными тактическими харак-
теристиками, определяющими боевые возможности САП ГЗ, являются:
• частотный диапазон;
• размеры сектора и зоны подавления;
• минимальная дальность подавления;
226
Глава 3. Основы радиоэлектронного подавления
• сектора излучения помех;
• время реакции (от момента обнаружения до момента создания помех):
• пропускная способность (количество одновременно подавляемых РЭС);
• ЭМС станций помех с бортовым РЭ оборудованием;
• эксплуатационная надежность [19].
Технические характеристики должны обеспечивать тактические показатели.
К основным техническим характеристикам САП ГЗ относятся: виды помех и их
параметры; мощность передатчика помех; коэффициент усиления антенны, КНД
антенны; масса и габариты. Автоматические САП. кроме того, характеризуются
тактическими и техническими параметрами устройств РТР, входящих в их состав.
Тактические параметры'.
• дальность разведки:
• частотный диапазон;
• точность измерения параметров сигналов РЛС и ее координат;
• разрешающая способность и т.п.
Технические параметры', чувствительность разведывательного приемника,
коэффициент усиления антенны, массогабаритные показатели и т.п.
Интенсивное развитие элементной базы, разработка быстродействующих
процессоров для обработки данных и определения оптимальных помеховых сигна-
лов позволяют создавать системы и комплексы РЭП с расширенными функцио-
нальными возможностями, что ведет к их усложнению и удорожанию [19].
3.6. Создание активных помех командным радиолиниям,
линиям навигации и радиосвязи
Команды управления ЛА или ракетой передаются по линиям радиосвязи и
командным радиолиниям управления (КРУ). Воздействие помех на эти системы
может привести к ошибкам наведения, размыканию контура наведения и, в
конечном итоге, к невыполнению БЗ. При создании помех радионавигации
возникают ошибки в определении местоположения ЛА, что приводит к неточному
выходу ЛА в требуемую зону. Особенность подавления КРУ. радиосвязи,
навигации в том, что источник полезного сигнала и источник помех находятся по
отношению к подавляемому приемнику примерно в одинаковых условиях [15]. В
процессе создания помех КРУ, линиям радиосвязи и навигации дезорганизуется
система ПВО противника, исключается или затрудняется наведение истребителей и
ракет, снижается точность навигационных систем.
Если известен необходимый коэффициент подавления Ки и его зависи-
мость от расположения ПП и подавляемого средства, можно определить зону по-
давления, в пределах которой создаются эффективные помехи данному РЭС. Для
определения энергетических соотношений РЭП системы передачи информации
рассмотрим ситуацию, показанною на рисунке 3.31. Объект подавления - приемное
устройство на борту ЛА.
Мощность полезного сигнала на входе абонентского радиоприемника си-
стемы передачи информации составит
Глава 3. Основы радиоэлектронного подавления
227
о лri~\ А \ 1 Г\~ ОЛссЛг' /о TOX
^СВХ — ~Л D 2 А ^ПР С ^ПР С (® 2 ’ ^2) ’ Ю ’ О • 73)
4яЛс
где PQ - излучаемая мощность передатчика линии передачи информации; Gr -
максимальное значение КУ передающей антенны; Gnp с - максимальное значение
КУ приемной антенны в направлении на передатчик; Fn\ (0,,^), F]2, f (®2~
нормированные функции ДНА передатчика и приемника по мощности; А - макси-
мальное значение эффективной площади приемной антенны, установленной на ЛА;
Rc - протяженность трассы распространения сигнала линии передачи информации.
ПРМ
Рис. 3.31. Схема создания помех системе передачи информации
Мощность помехового сигнала на входе подавляемого приемника
Л™ = PnGr/ T-; -YAGm ПЛ1. с(®4.^) 10""""" + рш, (3.74)
4лЯ.1 А/.
где Рп — излучаемая мощность ПП; Gn - максимальное значение КУ антенны ПП;
Fn2(0.,^,) - нормированная функция ДНА ПП по мощности Gri[,n - максималь-
ное значение КУ приемной антенны в направлении на ПП; Flp (04 .tp ) - нормиро-
ванная функция ДНА приемника по мощности в направлении на ПП; ~ ширина
спектра помехи; у <1 - коэффициент, учитывающий различие поляризаций полез-
ного сигнала и помехи; = кТ\ Д/прм ~ мощность собственных шумов в полосе
пропускания линейной части подавляемого приемника [4, 15].
Пз (3.73), (3.74) следует, что отношение мощностей помехи и сигнала (без
учета собственных шумов приемника) при РЭП линии передачи информации равно
js ^ПВХ )6ПР гДпР Л А/пРМ (О 40
228
Глава 3. Основы радиоэлектронного подавления
Выражение (3.75) называется уравнением РЭП КРУ, линий радиосвязи и
навигации. Для учета затухания ЭМВ на трассах распространения в правую часть
выражения (3.55) нужно ввести множитель / -ю0-10^-^) При наведении истреби-
телей значения углов 0, и 02 могут изменяться от 0 до 360°, поэтому в передат-
чике и приемнике, как правило, используют слабонаправленные антенны с совпа-
дающими поляризациями. Это позволяет в (3.75) положить
-^П С 1 ’ <Pi ) ~ ПРД ’ ^ПР С^*ПР С ? 9^2 ) ~ ^ПР С » ^ПР П^ПР С (®4 »^4 ) ~ ^ПР П '
В этом случае уравнение РЭП (3.75) принимает более простой вид
К _ ^пвх _ (®3»^з)^ПР п Рс А/црМ (3 76)
п ^вх едбпрс Л- А/п
Наименьшая мощность ПП, необходимая для РЭП системы передачи ин-
формации (при условии Fn2(03,^3) = 1 и согласованном помеховом сигнале
Д/7 » Д/Прм) при известном расположении приемников и передатчиков
PcGrGnp с
рп/ Rc
Если известны характеристики передатчиков подавляемой радиосистемы и
ПП, можно определить зоны подавления РЭС передачи информации помехами
Rn — Rc
(3.78)
РпСпЧ.п; =Дс
«GcGhpc
При ft <1, т.е. когда энергетический потенциал СП невелик, зона подавле-
ния РЭС передачи информации - это окружность радиусом
R=R'-"^’ (3-79)
где Лг_п - расстояние межд) переда! чиками сигнала и помехи. Центр круговое
зоны подавления при ft < 1 смещен на величину Rn /3 по направлению базовой ли-
нии, соединяющей передатчики сигнала и помех в сторону от передатчика сигнала.
При Р > 1, когда энергетический потенциал СП превосходит мощность пе-
редатчика подавляемой РЭС связи, зона подавления занимает всю плоскость, за
исключением окружности радиуса
й=яс-п-^т7 (3-8°)
с центром, смещенным относительно точки расположения передатчика подавляе-
мой радиолинии в сторону, противоположную направлению на ПП, на R ‘ Р .
При Р = 1 граница зоны подавления будет проходить посередине между пе-
редатчиками помех и радиосвязи [4. 10, 19]. Зоны подавления радиолинии переда-
чи информации показаны на рисунке 3.32.
Глава 3, Основы радиоэлектронного подавления
229
Рис. 3.32. Зоны подавления радиолинии передачи информации
Эффективность подавления средства радиосвязи в основном определяется:
правильностью и своевременностью обнаружения и идентификации объектов по-
давления среди множества других ИИ; правильностью выбора и точностью форми-
рования помехи надлежащей структуры и с параметрами, соответствующими вид)
и параметрам сигнала подавляемого средства.
Для исполнения j казанных функций требуются средства радиоразведки,
реализующие обнаружение, пеленгование и анализ структуры разведанных
сигналов, а также устройства формирования и излучения помех требуемой
структуры. Для повышения эффективности РЭП радиолиний управления минно-
взрывными устройствами можно использовать ПП, структурная схема которого
представлена на рисунке 3.33 [73].
ПР
А
пгд
Рис. 3.33. Передатчик помех для РЭП радиолиний управления
минно-взрывными устройствами
ПРД
230
Глава 3. Основы радиоэлектронного подавления
Данная схема (рис. 3.33) формирует мешающий сигнал в виде комбиниции
узкополосной помехи и широкополосной заградительной помехи. В состав схемы
входят: управляющая ЭВМ; блокиратор сигнала радиолинии управления; БУ - блок
управления; БВ - блок вычитания; ПУП - передатчик узкополосной помехи; ПШП
- передатчик широкополосной помехи; БП - блок питания. Для подавления КРУ,
линий радиосвязи и навигации используются забрасываемые на территорию
противника ПП одноразового действия (ППОД), работающие в диапазоне рабочих
частот 3...50 ГГц [19, 74], и беспилотные ЛА (БЛА), ЭПР которых не превышает
0,01 м-, что представляет значительные трудности их обнаружения даже самыми
современными РЛС. Характеристики существующих командных линий и линий
передач данных «земля-БЛА» и «БЛА-земля» приведены в работе [173].
При подавлении информационных каналов связи «земля-БЛА» и «БЛА-
земля» эффективность подавления достаточна при К = 1...2. Энергетический по-
тенциал канала «земля-БЛА» при дальности связи до 70 км составляет 30...50 Вт.
При дальности «САП - БЛА» до 30 км энергетический потенциал ПП должен со-
ставлять 10...20 Вт. Необходимая мощность ПП для подавления канала «БЛА-
земля» при мощности передатчика БЛА 2...5 Вт и дальности «САП-пункт управ-
ления БЛА» от 30 до 50 км должна составлять 5... 10 Вт [173].
Подавлению спутниковых радионавигационных систем посвящена работа
[75]. Характеристики действующей сегодня системы GPS: энергетический потен-
циал PcGf = 240...750 Вт; высота орбиты 20000 км; поляризационный коэффициент
у = 0.5 , усчитывающий различие поляризаций передатчика спутника и ПП [173].
ППОД также используются для подавления РЛС ПВО и радиолокационных
ГСН, работающих в диапазоне рабочих частот 8...20 ГГц [5]. Основные
характеристики малогабаритных ППОД представлены в [19]. При ограниченной
мощности ПП необходимо: увеличивать направленные свойства передающей
антенны ПП; создавать прицельную по частоте помеху АГП ~ А/ ,м; повышать
качество помехи.
3.7. Активные помехи РЛС, работающим в режиме
сопровождения
Подавление РЛС управления оружием (УО) значительно снижает вероят-
ность поражения цели. Информация, получаемая от РЛС УО, используется при
прицеливании, стрельбе неуправляемыми авиационными ракетами, снарядами и
наведении управляемых ракет на сопровождаемые цели. Особенностями РЭП РЛС,
работающих в режиме авгосопровождения (АС), являются:
1. В состав РЛС У О входят системы АС цели по угловым координатам, ско-
рости и дальности, для каждой системы (канала) создаются свои помехи. Также
могут создаваться помехи, препятствующие переходу РЛС из режима «Обзор» в
режим «Автосопровождение».
2. На каждый ЛА может наводиться свое средство поражения, поэтому
необходимо обеспечить защиту каждого ЛА, помехи для РЛС УО должны созда-
ваться с каждого защищаемого ЛА.
Глава 3. Основы радиоэлектронного подавления
231
3. Время атаки обычно мало, поэтому САП индивидуальной защиты (ИЗ)
должны иметь малое время реакции (высокое быстродействие). Лучше всего этому
условию соответствуют станции ИЗ ретрансляционного типа.
4. Коэффициент подавления для различных видов имитирующих помех мо-
жет существенно различаться. Уравнение РЭП для РЛС У О аналогично уравнению
РЭП для случая самоприкрытия
^пвх _ Wn(Qn>yn) Д/прм
^свх ^GcFc(®c><PC) 4/н
5. Характерной чертой РЛС с сопровождением на проходе является совме-
щение в них функций обзора и автосопровождения. Таким системам необходимо
ставить более эффективные помехи, воздействующие на каналы АСН, АСД, АСС.
6. Структура создаваемых помех определяется не только принципом дей-
ствия подавляемого канала РЛС, но и видом зондирующего сигнала. Воздействие
одной и той же помехи на РЛС с когерентными сигналами отлично от воздействия
на РЛС с некогерентными сигналами, воздействие помехи на РЛС со сложными
сигналами отлично от воздействия на РЛС с простыми сигналами [15, 19].
Вид активных помех для каналов АСН зависит от принципа работы пелен-
гатора. В настоящее время широко известны и применяются на практике системы с
одновременным и последовательным сравнением сигналов. Виды помех РЛС У О
представлены на рисунке 3.34 [15].
В системах АСН с одновременным сравнен нем сигналов (м оно импульс-
ная система) определение угловой координаты цели производится по результатам
сравнения сигналов, принимаемых одновременно двумя разнесенными в простран-
стве антеннами. Информация об угловом положении цели может быть получена в
момент прихода отраженного сигнала, в моноимпульсных системах АСН каждый
принятый импульс несет информацию об угловом положении цели.
Рис. 3.34. Виды помех РЛС УО
232
Глава 3. Основы радиоэлектронного подавления
В системах АСН с последовательным сравнением сигналов (системы с
коническим сканированием) прием сигналов от цели в каждый данный момент
времени ведется на одну антенну, ДН которой совершает периодические кол ебания
относительно некоторой оси (направление равносигнальной зоны). Определение
координат производится на основании сравнения огибающей принятых сигналов с
опорным сигналом. Для получения информации о направлении на цель требуется
некоторое время, соизмеримое с периодом сканирования антенны. Поскольку ин-
формация о направлении на цель передается с помощью AM отраженных от цели
сигналов, РЛС с коническим сканированием оказывается очень чувствительной к
AM помехам.
Принцип работы РЛС с коническим сканированием луча. Метод сопро-
вождения угловых координат путем конического сканирования луча является од-
ним из первых методов, нашедших применение в угломерных РЛ системах. При
реализации данного метода антенной РЛС формируется вращающийся с частотой
сканирования 0С луч, максимум которого смещен относительно электрической
оси антенны на определенный угол 0 и в процессе сканирования описывает в
пространстве конус. При облучении через такую антенну цели, смещенной относи-
тельно ее электрической оси на угол 0 , отраженный сигнал будет модулироваться
по амплитуде, глубина модуляции отраженных сигналов тс будет определять ве-
личину отклонения цели от РСН, совпадающего с электрической осью антенны
РЛС, а фаза - направление отклонения цели от РСН.
Упрощенная структурная схема РЛС с коническим сканированием луча по-
казана на рисунке 3.35. (ГОН - генератор опорных напряжений, ППП - переключа-
тель приемо-перелачи).
Рис. 3.35. Структурная схема РЛС с коническим сканированием луча
НЧ огибающая отраженных сигналов при их приеме выделяется и исполь-
зуется в качестве сигнала ошибки, несущего информацию о направлении на цель.
Для этого ВЧ сигнал усиливается в приемнике РЛС и дважды детектируется (по
видеочастоте и низкой частоте). С помощью сигнаяов ошибки антенна поворачива-
ется в соответствии с их величиной и полярностью до положения, когда сигналы
Глава 3. Основы радиоэлектронного подавления
233
ошибки становятся равными нулю. Электрическая ось антенны будет направлена
на цель, амплитуда отраженных сигналов не будет зависеть от положения ее луча,
модуляция сигналов за счет сканирования луча будет отсутствовать. В первом при-
ближении сигнал на входе приемного устройства может быть записан как
£(/) = Е[1 + ?ис (<9) cos (£>Д + (рс ) cos cot,
с ' |я0,-0):+|т,+я)|
- коэффициент AM на частоте сканирования; ± <9) - нормированные ДНА,
повернутые относительно друг друга в плоскости пеленгации на 180°. Данным вы-
ражением можно пользоваться до значений угла рассогласований 0 - 0,5 / 2, где
0 5 — ширина ДНА по уровню половинной мощности.
На выходе ФД сигналы ошибки по азимуту и углу места имеют вид
= U, тс sin<pc /2, UCO£(t) = Uomc cos<pc / 2 . (3.81)
В процессе слежения за целью угловые рассогласования составляют малую
величину, функции F(0B±<9) можно линеаризовать, разложив их в ряд Тейлора,
ограничившись двумя членами
F(0 ±0) = F(0O)-(1±^),
снв) ее
где р=—-———
F(0 )
(ПХ) в линейной ее части [15].
Подставляем линеаризованные функции в выражение для /т?(
- нормированная крутизна пеленгационной характеристики
в=0
тс(0) = р0. (3.82)
Глубина модуляции отраженного от цели сигнала за счег сканирования
ДНА пропорциональна углу рассогласования цели, поэтому РЛС с коническим ска-
нированием оказывается очень чувствительной к AM помехам. Работа РЛС с кони-
ческим сканированием может быть серьезно нарушена мощной ретрансляционной
помехой с AM на частоте сканирования в противофазе. Виды помех РЛС с кониче-
ским сканированием луча представлены на рисунке 3.36 115].
Прицельная по частоте сканирования помеха представляет ВЧ сигнал,
модулированный по амплитуде с частотой, равной частоте сканирования РЛС. Воз-
действие такой помехи по своему характеру будет равносильно поступлению отра-
женного сигнала от какой-то цели. Система АС РЛС начнет поворачивать антенну
РЛС в соответствии с глубиной и фазой модуляции помехи, стремясь запеленговать
ЛЦ. Прицельная по частоте сканирования помеха создается для РЛС с коническим
сканированием, частота сканирования которых точно известна либо может быть
определена в процессе создания пс лех. В РЛС с открытой частотой сканирования
полезный сигнал модулируется дважды: при излучении зондирулощего сигнала и
при приеме отраженного от цели и уже однократно промоду лированного сигнала.
234
Глава 3. Основы радиоэлектронного подавления
Амплитуда боковых составляющих, несущих информацию о координатах цели,
будет в 2 раза больше.
Рис. 3.36. Классификация помех РЛС с коническим сканированием луча
Помеха имеет параметры, совпадающие с параметрами полезного сигнала
за исключением коэффициента модуляции /ип и начальной фазы модулирующего
напряжения cpv . Полезный и помеховый сигналы на входе антенны могут быть
представлены следующим образом
ис (Г) - Uc cos cot, иП (г) = Ut] [1 + cos(QnZ - <рП)] cos cot,
где Qn, срп - частота и фаза модулирующего помехового напряжения. Предполага-
ется, что Qn ~ Qc. Сканирующая антенна осуществляет AM принимаемой смеси
сигнала и помехи, в результате напряжение на входе приемника имеет вид
WA (0 = [wn (0 + WC 0)] [1 + W( (0)cos( Qcr - <pc)], (3.83)
где nic(0) - коэффициент полезной AM, зависящий от угловой ошибки 6 сопро-
вождения цели.
Сигналы ошибки для азимутального и угломестного каналов имеют вид
(0 = К' [(1 + Q) • '«< (0)sin срс + q sin((Qn - Q, )t + cp}.)], (3.84)
z/Д/) = ^-[(1+<?)-wf.(0)cos^c + ^-wncos((Qn -fi|)/ + <pn)], (3.85)
где q = Un/Uc [15].
Действие помехи вызывает деформацию ПХ, которая при Qr = QC,
~(Рп - 71 и = 0 для одного из каналов пеленгации записывается в виде [70]
wnx =^фдГ^с(^)-Л7п(^/2 + ^)]’ О-86)
в отсутствии помехи ипх = кФат< (0).
Глава 3. Основы радиоэлектронного подавления
235
Эффективность помехи сущест венно зависит от соотношения между часто-
той модуляции помехи и частотой сканирования [19], т.е. от величины
AQ = Q1 - Qc |. Помеха по своему действию эквивалентна некоторой фикт ивной
цели, несовмещенной в пространстве с истинной целью. Помеховый сигнал порож-
дает ложную информацию, имитируя появление ЛЦ, угловые координаты которой
отличаются от координат истинной цели. В результате равносигнальная линия ан-
тенны ориентируется в амплитудный центр тяжести источников Ц и Ц\, располо-
женный на прямой, соединяющей точки Цн Ц\ [15].
С ростом тп и q ПХ становится несимметричной, точка устойчивого со-
стояния равновесия смещается на величину 0, значение которой равно угловой
ошибке сопровождения цели. Ошибка 0 может быть найдена из уравнения (3.86).
При wnx = О
(3.87)
(3.88)
тс(0) = тП--^.
1 + ^г
При малых значениях ошибки 0 получаем
— = 0,36^—2-mn,
05 0 1 + q
где О. - угол между РСН и максимуме ДНА.
Даже при q »1 нельзя получить величину ошибки больше шачения
---— и.Зо т
© 5-©•
Это объясняется тем, что помеховый сигнал, излучаемый с прикрываемого
самолета, сам несет информацию об его угловых координатах. Антенна РЛС от-
клоняется до тех пор, пока помеховая модуляция не будет скомпенсирована полез-
ной модуляцией [70]. При аппроксимации ПХ функцией wpx = кфщ (0) = кфГ[ sin6
значение углов 0-0,Л1], при которых наблюдается устойчивое состояние равнове-
сия, определяются выражением
П
/) • Ч
cLn = arcsin —-—тп .
иш -а 11
1 + 9
<3.89)
В этом случае коэффициент передачи пеленгатора при 0 = 0ОШ равен
_ ^1{ПХ
m~d0\
10-0ОШ
= &фд cos arcsin
(3-90)
Уменьшение Кцх приросте тп и q может привести к потере устойчивост и
системы АСН. Если частота AM Qn не точно совпадает с частотой сканирования
антенны подавляемой РЛС, но AQach / 2 >|Qn - Qc|, условие баланса фаз имеет вид
(рс =(Q„ -Ц )t + (pn ±л. (3.91)
236
Глава 3. Основы радиоэлектронного подавления
Первое слагаемое в выражении (3.91) непрерывно изменяется, поэтому РСН
будет вращаться, описывая поверхность конуса. Угловая частота вращения РСН
равна AQ = |Qn -Qc|. Воздействие помехи приводит также к изменению динами-
ческих характеристик канала АСН. С увеличением q и тл крутизна ПХ /л умень-
шается, что может привести к срыву слежения. Частоту сканирования РЛС можно
определить из анализа сигнала, отраженного от антенны подавляемой РЛС. Приня-
тый сигнал детектируется, далее выделяется сигнал частоты сканирования. Струк-
турная схема передатчика прицельных помех представлена на рисунке 3.37 [12].
Рис. 3.37. Передатчик прицельных помех
Модуляция меандром по сравнению с модуляцией гармоническим сит налом
при одинаковых амплитудах помех обеспечивает большую ошибку в сопровожде-
нии цели [19]. Для обеспечения максимальной крутизны ПХ в РЛС выбирают
О0 «0,4-О05. На рисунке 3.38 представлена структурная схема ПП, позволяющего
формировать прицельную по частоте сканирования помеху в противофазе одно-
временно нескольким РЛС с открытым коническим сканированием.
Рис. 3.38. Передан чик прицельных помех одновременно нескольким импульсным РЛС
Глава 3. Основы радиоэлектронного подавления
237
На рис 3.38 введены обоз