Текст
                    Ю.М. Перунов
К.И. Фомичев
Л.М. Юдин
РАДИОЭЛЕКТРОННОЕ ПОДАВЛЕНИЕ
ИНФОРМАЦИОННЫХ КАНАЛОВ
СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ОРУЖИЕМ
Под редакцией
докт. техн, наук, проф. Ю.М. Перунова
Москва “Радиотехника”2003
РАДИОТЕХНИКА

УДК 623.624 П26 ББК 32.811.2 Рецензент докт. техн, наук, проф. В.Н. Саблип Перунов Ю.М., Фомичев К.И., Юдин Л.М. П26 Радиоэлектронное подавление информационных каналов систем управления оружием/ Под ред. Ю.М. Перунова.-М.: “Радиотехника”, 2003.-416 с.: ил. ISBN 5-93108-039-2 Рассмотрены радиоэлектронное подавление информационных каналов систем управле- ния оружием, необходимость и возможность радиоэлектронного подавления РЛС как ос- новных информационных каналов; приведена методика оценки энергетических требований с учетом различных факторов, сопутствующих постановке радиоэлектронных помех; опи- саны методы и техника создания помех РЛС различных типов и назначений; дан анализ тенденций и перспектив развития средств РЭП и бортового радиоэлектронного оборудова- ния; показана целесообразность и приведена методика оценки средств РЭП по критерию “эффекта вность-сто имость”. Для инженеров и научных работников; может быть полезна студентам и преподава- телям радиотехнических специальностей ВУЗов. УДК 623.624 П26 ББК 32. 811.2 ISBN 5-93108-039-2 © Авторы, 2003 © Издательство “Радиотехника”, 2003
По сея щает ся 6 0-л ет и ю Государственного Центрального научно-исследовательского радиотехнического институт а, основанного в 1943 г. академиком А.И. Бергом
Из истории ЦНИРТИ Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт (ЦНИРТИ) (первона- чальное название НИИ-108) создан в суровые годы Великой Отечественной войны Постановлением Государственного Комитета Обороны от 4 июля 1943 г. но инициативе крупнейшего ученого Акселя Ивановича Берга (первого начальника института и в последствии академика, адмирала-инженера, Героя Социалистического Труда). Поводом к созданию института явилась необходимость иметь в нашей стране единый научно- технический центр по проблемам радиолокации, показавшей к тому времени высокую эффектив- ность при проведении боевых операций в различных условиях. Благодаря своему авторитету в научных кругах и личным связям, А.И. Бергу удалось в крат- чайшие сроки привлечь к работе в созданном институте крупнейших ученых в области радиотех- ники, физики и математики, таких как академики Б.А. Введенский, В.А. Фок, член-корреспондент АН СССР (позднее - академик) М.А. Леонтович, профессора А.М. Кугушев, М.С. Нейман, И.С. Джигит, И.С. Гоноровский, С.Г. Калашников и др. Среди них были и пионеры радиолокации - создатели первой импульсной РЛС Н.Я. Чернецов и П.А. Погорелко. Тематика института охватывала различные теоретические и экспериментальные аспекты развития радиоэлектроники страны. В соответствии с возложенными на институт задачами с начала 1944 г. разворачиваются ра- боты по: самолетной радиолокационной технике (А.А. Расплетин, Б.Ф. Высоцкий и др.), РЛС об- наружения наземных целей (А.А. Расплетин, Г.Я. Гуськов и др.), наземным РЛС дальнего обнару- жения (В.П. Сосульников и др.), защите РЛС от помех (Н.И. Оганов, В.А. Аудер и др.), радиотехни- ческой разведке и радиопротиводействию (Н.И. Оганов, Т.Р. Брахман, Б.Д. Сергиевский, Е.Е. Фридберг и др.), телевизионной технике (А.Я. Клопов, А.А. Селезнев и др.), распространению ра- диоволн (Б.А. Введенский и др.), электровакуумным и полупроводниковым приборам (Л.Н. Ло- шаков, С.Г. Калашников и др.) и другим направлениям. Наиболее важными направлениями явились радиопротиводействие и радиотехническая раз- ведка, ставшие в дальнейшем базовыми направлениями института. В результате сформировались мощные коллективы опытных специалистов в области новой техники по различным направлениям, что в дальнейшем позволило не только создать ряд новых организаций по важнейшим направлениям, но и укрепить кадрами существующие. Так, в 1950 г. для организации нового направления техники из института была откомандиро- вана большая группа специалистов, в том числе А.А. Расплетин, ставший руководителем основно- го направления КБ-1 (в последствии академик, Герой Социалистического Труда, именем которого названа одна из улиц Москвы), Б.В. Бункин, ставший позднее генеральным конструктором, ака- демиком, Героем Социалистического Труда. В 1952 г. группа специалистов (Н.И. Оганов, Р.М. Воронков и др.) была переведена в радио- технический институт АН СССР. В 1954 г. в связи с организацией Института радиотехники и электроники (ИРЭ) АН СССР из НИИ-108 еще была откомандирована большая группа специалистов (С.Г. Калашников и др.) В 1957 г. создается филиал института в Калужской области, позднее ставший Калужским на- учно-исследовательским радиотехническим институтом (КНИРТИ), куда были направлены на ра- боту многие сотрудники НИИ-108. В 1958 г. создается филиал института по разработке РЛС дальнего действия, ставший позднее НИИ дальней активной радиолокации (НИИДАР), куда было переведено 267 сотрудников НИИ- 108, в том числе В.П. Сосульников. В 1960 г. был переведен в СКБ-567 из НИИ-108 отдел в составе 49 человек во главе с Г.Я. Гуськовым (в последствии член-корреспондент АН СССР, Герой Социалистического Труда). Дальнейшее развитие базового направления разработки средств радиоэлектронной борьбы было определено действиями выдающихся организаторов этого направления Н.П. Емохоиовым, П.С. Плешаковым, Ю.Н. Мажоровым, А.А. Зиничевым и др. Деятельность ЦНИРТИ высоко оценена руководством страны. Указом Президиума Верхов- ного Совета СССР от 29 августа 1969 г. за заслуги в создании и производстве новой техники ин- ститут награжден орденом Ленина. Многие сотрудники института также награждены орденами и медалями, удостоены Ленинской и Государственных премий, являются заслуженными изобрета- телями СССР и РФ.
СОДЕРЖАНИЕ Введение..............................................................13 ЧАСТЬ ПЕРВАЯ Общая характеристика методов радиоэлектронного подавления радиолокационных систем управления оружием систем ПВО....................................................15 Глава 1. Возможности радиоэлектронного подавления РЛС.................15 1.1 Задачи, состав и общая характеристика РЛС ПВО................15 1.2. Возможности нарушения работоспособности РЛС управления оружием системы ПВО с помощью организованных помех..............22 1.3. Классификация методов радиоэлектронного подавления РЛС......26 1.4. Структура радиоэлектронной борьбы ..........................30 Глава 2. Пространственно-энергетические соотношения при создании радиоэлектронных помех................................................34 2.1. Факторы, определяющие условия создания помех................34 2.2. Эффективная поверхность рассеяния защищаемых объектов.......35 2.3. Антенны в технике РЭП.......................................38 2.4. Влияние земной поверхности на распространение сигналов помех..39 2.5. Распространение радиоволн в атмосфере.......................41 2.6. Энергетические соотношения при создании активных помех РЛС и ГСН ..44 2.7. Энергетические соотношения при создании помех радиолиниям управления зенитными ракетами....................................54 2.8. Основные энергетические соотношения при РЭП радиолиний связи.58 Литература к ЧАСТИ ПЕРВОЙ...............................................68 ЧАСТЬ ВТОРАЯ Методы и техника создания помех радиолокационным системам обнаружения и распознавания..................................69 Глава 3. Методы и техника создания помех РЛС обнаружения..............69 3.1. Типы РЛС обнаружения..........................................69 3.2. Методы создания помех по дальности РЛС обнаружения..........70 3.3. Методы создания помех по угловым координатам РЛС обнаружения......................................................73 3.4. Техника создания шумовых помех РЛС обнаружения..............76 3.5. Методы и техника создания помех импульсно-доплеровским и непрерывным РЛС обнаружения...................................108 5
Глава 4. Помехи РЛС, создаваемые из вынесенной точки пространства......................?.....................111 4.1. Основные принципы постановки помех из вынесенной точки пространства...................................................111 4.2. Частотные диапазоны постановщиков помех прикрытия..........114 4.3. Выбор диаграммы направленности антенных систем самолетов- постановщиков помех прикрытия..................................115 4.4. Эффективность воздействия шумовых помех прикрытия из зон барражирования.................................................117 4.5. Влияние многолучевого распространения сигнала на эффективность помех прикрытия................................................118 4.6. Тактика применения постановщиков помех прикрытия...........119 4.7. Возможности повышения спектральной плотности помех прикрытия РЛС и ГСН, использующих непрерывное и квазинепрерывное излучение...................................123 Глава 5. Методы и техника противодействия радиолокационному распознаванию........................................................131 5.1. Классификация методов распознавания и возможности его подавления помехами....................................................131 Литература к ЧАСТИ ВТОРОЙ............................................135 ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ Методы и техника создания помех радиолокационным системам сопровождения и наведения ...........................................137 Глава 6. Методы и техника создания помех импульсным и непрерывным с ЛЧМ РЛС сопровождения по дальности.................................137 6.1. Функции канала селекции целей по дальности и основные пути нарушения его работы...........................................137 6.2. Уводящие по дальности помехи...............................138 6.3. Прицельные и заградительные-по частоте шумовые помехи......147 6.4. Пассивные помехи...........................................148 6.5. Многократные ответные помехи создания ложных целей.......148 6.6. Создание помех по дальности РЛС с последетекторным интегрированием................................................152 6.7. Технические средства реализации создания помех радиолокационным системам сопровождения по дальности ............................156 6
Глава 7. Методы и техника создания помех импульсно-доплеровским РЛС сопровождения по скорости .......................................180 7.1. Принципы селекции целей по скорости........................180 7.2. Возможности РЭП каналов селекции целей по скорости.........181 7.3. Уводящие по скорости помехи................................183 7.4. Узкополосные шумовые помехи со спектром доплеровских частот.190 7.5. Помехи по скорости со свипированием частоты................191 7.6. Мерцающие помехи доплеровским РЛС..........................192 7.7. Формирователи уводящих и маскирующих помех по скорости.....193 7.8. Радиоэлектронное подавление двухканальной системы сопровождения, использующей одновременно импульсное и непрерывное излучения.........................................199 7.9. Согласование увода по скорости и дальности.................201 Глава 8. Методы и техника создания помех РЛС сопровождения по направлению, работающим моноимпульспым методом....................204 8.1. Роль систем сопровождения по направлению и возможности их подпавления.....................................................204 8.2. Принципы моноимпульсной радиолокации.......................207 8.3. Помеха на кроссполяризации.................................209 8.4. Когерентные помехи, создаваемые из двух разнесенных в пространстве точек............................................220 8.5. Мерцающие помехи, создаваемые из двух и более точек пространства....................................................230 8.6. Прерывистые помехи.........................................235 8.7. Помеха на частоте коммутации приемных каналов..............236 8.8. Помеха по зеркальному каналу приема........................237 8.9. Расстроенная по частоте помеха, действующая на скатах полосы пропускания подавляемого приемника.......................238 8.10. Двухчастотная помеха......................................239 Глава 9. Мете цл и техника создания помех РЛС сопровождения по направлению, работающим со сканированием антенного луча............242 9.1. Методы и техника создания помех угломерным системам сопровождения РЛС с коническим сканированием луча...........242 9.2. Методы и техника создания угловых помех РЛС сопровождения “на проходе”................................................265 Глава 10. Адаптивные методы РЭП РЛС сопровождения по направлению......268 10.1. Необходимость адаптации при РЭП...........................268 10.2. Принципы адаптации при радиоподавлении РЛС и структура адаптивной системы РЭП......................................269 7
Глава 11. Перенацеливающие помехи.....................................281 11,1. Принцип создания перенацеливающих помех...................281 11,2. Перенацеливание на облака дипольных отражателей............281 11.3. Перенацеливание на пассивные ловушки.......................294 11.4. Перенацеливание на передатчик помех одноразового действия.298 11.5. Перенацеливание на подстилающую поверхность................303 Глава 12. Передатчики ретрансляционных помех...........................307 12.1. Идеология создания передатчиков ретрансляционных помех.....307 12.2. Основные характеристики усилительного тракта ретранслятора.308 12.3. Задержка переизлучаемого сигнала в ретрансляторе..........3 14 12.4. Время восстановления импульсного ретранслятора.............317 12.5. Временное стробирование ретранслятора для обеспечения развязки.......................................................318 12.6. Упреждающий синхронизирующий импульс.......................319 12.7. Канал защиты импульсного ретранслятора от перегрузки.......320 12.8. Ретранслятор с ФАР и двумя диаграммообразующими схемами....322 12.9. Ретранслятор с автоматическим переизлучением сигналов в направлении подавляемой РЛС..................................323 12.10. Ретранслятор направленного действия с решеткой Ван-Атта...324 12.11. Сравнение характеристик передатчиков генераторного и ретрансляционного типов.......................................325 Литература к ЧАСТИ ТРЕТЬЕЙ............................................329 ЧАСТЬ ЧЕТВЕРТАЯ Методы и техника создания помех радиолокационным системам, работающим со сложными сигналами.......................................332 Глава 13. Принципы работы РЛС со сложными сигналами....................332 13.1. Причины появления и широкого использования РЛС со сложными сигналами..........................................332 13.2. Принцип работы РЛС с ЛЧМ- и ФКМ-сигналами..................333 13.3. Общие принципы организации РЭП РЛС со сложными сигналами..........................................334 Глава 14. Возможности перехвата сложных сигналов РЛС...................335 14.1. Сравнения дальности действия РЛС со сложными сигналами и систем РТР...............................................335 14.2. Приемная аппаратура системы РЭП РЛС со сложными сигналами..................................................337 8
Глава 15. Методы и техника создания помех РЛС с широкополосными сигналами..................................................341 15.1. Метод РЭП РЛС со сжатием импульса, основанный на формировании накрывающих помеховых импульсов................341 15.2. Передатчик ложных целей для РЛС с ЛЧМ.....................343 15.3. Передатчик уводящих помех по дальности импульсной РЛС с ЛЧМ.....................................................344 15.4. Принципы создания помех РЛС с ФКМ-сигналами...............346 15.5. Передатчик ложных целей для РЛС с ФКМ-сигналами и быстрой перестройкой по частоте..............................348 15.6. Создание помех РЛС с ФКМ-сигналами путем разрушения фазовой структуры кода.........................................349 15.7. Помеха в виде накрывающего импульса с ложной доплеровской частотой......................................................350 Глава 16. Создание помех РЛС с быстрой перестройкой рабочей частоты....351 16.1. Общие положения...........................................351 16.2. Способы создания помех РЛС с быстрой перестройкой частоты.353 16.3. Генератор ложных целей с использованием набора узкополосных шумов............................................357 16.4. Генератор ложных целей с устройством запоминания на основе широкополосного источника радиошума.................358 16.5. Передатчик имитационных ответных помех....................359 Глава 17. Методы создания помех радиовзрывателям.....................363 17.1. Общие сведения о радиовзрывателях.........................363 17.2. Основные способы РЭП радиовзрывателей.....................368 Литература к ЧАСТИ ЧЕТВЕРТОЙ.........................................370 ЧАСТЬ ПЯТАЯ Тенденции и перспективы развития средств радиоэлектронного подавления.........................................372 Глава 18. Радиоэлектронное подавление систем военного назначения с помощью компьютерных вирусов и электромагнитного оружия............372 18.1. Общие понятия о компьютерных вирусах и их основные свойства.372 18.2. Реализуемость компьютерных РЭП..............................373 18.3. Защита от компьютерных РЭП..................................375 18.4. Общие понятия об электромагнитном оружии..................376 9
18.5. Пути проникновения электромагнитного импульса в радиоэлектронную аппаратуру....................................377 18.6. Реализация электромагнитного оружия........................378 18.7. Тактика применения электромагнитного оружия................381 18.8 Защита от электромагнитного оружия..........................383 Глава 19. Управление ресурсами в системах РЭП..........................384 19.1. Необходимость управления ресурсами РЭП.....................384 19.2. Организация управления ресурсами РЭП.......................387 Глава 20. Оценка средств РЭП по критерию “эффективное гь-стоимость”....390 20.1. Целесообразность оценки средств РЭП по критерию “эффективность-стоимость” ........................................390 20.2. Энергетический потенциал станции помех.....................390 20.3. Коэффициент подавления.....................................392 20.4. Качество помех.............................................392 20.5. Скважность помех...........................................393 20.6. Поляризационные характеристики помех.......................393 20.7. Методика применения критерия “эффективность - стоимость” для минимизации затрат на создание системы РЭП...................394 Глава 21. Тенденции развития средств РЭП и бортового радиоэлектронного оборудования.........................................400 21.1. Тенденции развития средств РЭП.............................400 21.2. Тенденции развития авиационного бортового радиоэлектронного оборудования................................................410 Литература к ЧАСТИ ПЯТОЙ...............................................414
Перечень принятых сокращений АМ - амплитудная модуляция АПЧ - автоматическая подстройка частоты АРУ — автоматическая регулировка усиления АС — автоматическое сопровождение АСД - автоматическое сопровождение по дальности АСН - автоматическое сопровождение по направлению АСС - автоматическое сопровождение по скорости АФАР — активная фазированная антенная решетка АФВ - аналоговый фазовращатель АЦП - аналого-цифровой преобразователь БПЛА - беспилотный летательный аппарат БРЛС - бортовая радиолокационная станция БРЭО - бортовое радиоэлектронное оборудование БЧ - боевая часть В и ВТ - вооружение и военная техника ВИМ - временно-импульсная модуляция ВТО - высокоточное оружие ГОН - генератор опорных напряжений ГСН - головка самонаведения ДНА — диаграмма направленности антенны ДПЛА - дистанционно пилотируемый летательный аппарат ДО - дипольные отражатели ДОС - диаграммообразующая, схема ДЧП - двухчастотная помеха ЗА - зенитная артиллерия ЗРК - зенитный ракетный комплекс ЗУ - запоминающее устройство ЗУР — зенитная управляемая ракета ПК - инфракрасное (тепловое) излучение ИКО - индикатор кругового обзора ИС - интегральная схема КПД - коэффициент полезного действия КРЭП - компьютерное радиоэлектронное подавление КСВН - коэффициент стоячей волны по напряжению КРУ - командная радиолиния управления ЛА - летательный аппарат ЛЗ - линия задержки ЛЦ - ложная цель ЛЧМ - линейная частотная модуляция МГД - магнитогидродинамический генератор МИЧ - мгновенное измерение частоты МЛАР - многолучевая антенная решетка ОМП - ортомодовый разделитель поляризации 11
ПВО - противовоздушная оборона ПКР - противокорабельная ракета ПОД - передатчик помех одноразового действия ПП - постановщик помех ППП - переключатель приемопсредачи ПРО - противоракетная оборона ПСП - псевдослучайная синхронная последовательность ПХ - пеленгационная характеристика ПЧ — промежуточная частота РВ - радиовзрыватель РЛС - радиолокационная станция РЛС ДО - РЛС дальнего обнаружения РЛС КИИ - РЛС квазинепрсрывного излучения РЛС НИ - РЛС непрерывного излучения РЛС ОЗП - РЛС обзора земной поверхности РПЦ - радиолокатор подсвета цели РСН - равносигнальное направление РТР - радиотехническая разведка РЭБ - радиоэлектронная борьба РЭП - радиоэлектронное подавление РЭС - радиоэлектронная система СВН - средства воздушного нападения СДЦ - селекция движущихся целей СМ - смеситель СП - станция помех СРП - счетно-решающий прибор ТВД - театр военных действий УНЧ - усилитель низкой частоты У О - управление оружием УПЧ - усилитель промежуточной частоты ФАР - фазированная антенная решетка ФАПЧ - фазовая автоматическая подстройка частоты ФКМ - фазово-кодовая манипуляция ЦАП - цифроаналоговый преобразователь ЦЗС - цифровая запоминающая система ЦУ - центр управления ЧИР - частотно-избирательный разделитель ЧИС - частотно-избирательный сумматор ЧМ - частотная модуляция ШОУ-систсма защиты от маскирующих помех, состоящая из широкополосного усилителя, ограничителя и узкополосного усилителя ШП - шумовая помеха ЭВМ - электронно-вычислительная машина ЭМО - электромагнитное оружие ЭПР - эффективная поверхность рассеяния 12
Введение В современных условиях развитие и использование вооружений и военной техни- ки (ВиВГ) характеризуются высокой насыщенностью их радиоэлектронным оборудо- ванием, обеспечивающим решение задач автоматического или автоматизированного ведения разведки, связи, управления и наведения оружия. Объявленная в шестидесятых годах XX века США и их союзниками концепция ведения боевых действий по принципу “увидел - выстрелил - поразил” реализуется в создании глобальных стратегических и тактических систем и комплексов разведки, связи и управления войсками, а также высокоточного оружия (ВТО), обеспечивающего автоматический выбор и поражение гражданских и военных объектов. В качестве информационных каналов разведки, связи, управления и наведения в большинстве случаев используется электромагнитное излучение всего спектра частот, освоенных на сегодня техникой. Последние региональные конфликты (Ирак, Югославия) подтверждают высокую боевую эффективность ВТО, разработанного в рамках программы упомянутой концепции. В настоящее время ВТО позволяет оперативно с минимальными потерями унич- тожить большинство наземных, морских, воздушных, а в ближайшем будущем и кос- мических целей. Такая высокая эффективность современного оружия обеспечивает, на- пример, уничтожение до 80 % самолетов противника в первой проводимой воздушной операции. Альтернативой снижения эффективности оружия поражения является разру- шение информационных каналов ВиВТ. Для решения этих задач применяются средства радиоэлекгронной борьбы (РЭБ), которые обеспечивают блокирование информационных каналов разведки, связи, управления и наведения ВиВТ путем создания достаточного уровня электромагнитной мощности помех, спектральные характеристики которых должны быть оптимальными дпя конкретных сигналов информационных каналов, подлежащих подавлению. Появление средств РЭБ было обусловлено изобретением радио, которое на пер- воначальном этапе своего развития использовалось как средство связи. В 1905 г. во время русско-японской войны радистами русского флота впервые в мире было успеш- но реализовано создание активных помех радиоканалам связи японских кораблей. Дальнейшее развитие радиотехники, расширение области применения электромаг- нитных волн, особенно в системах измерения дальности - радиолокаци и, привело к необ- ходимости разработки теории и технологии создания средств радиоэлектронной борьбы. Во время второй мировой войны для обеспечения эффективной защиты самоле- тов-бомбардировщиков Англии и США от немецких средств ПВО, оснащенных РЛС управления зенитной артиллерией, были разработаны и широко применялись пассивные и активные средства РЭБ, позволившие практически исключать возможности нормаль- ной работы этих РЛС, что приводило к значительному снижению потерь самолетов. В СССР первые три специальных радиодивизиона по подавлению (“забивке”) не- мецких радиостанций в диапазоне длин волн 400...700 м были сформированы в декаб- ре 1942 г., которые блокировали связь между верховным командованием немцев с ок- руженной группировкой Паулюса под Сталинградом. 13
Бурное развитие радиоэлектроники, широкое внедрение радиоэлектронных тех- нологий во все сферы деятельности человечества, особенно в сферу военной техники, определило рождение и непрерывное соревнование “меча” и “щита” на информацион- ном уровне. Развитие и совершенствование “меча” - электромагнитных каналов ин- формации, применение все более сложных сигналов, методов и средств их обработки - определяют необходимость повышения эффективности “электронного щита”, обеспе- чивающего достаточную стойкость парирования при использовании “меча”. Цель данной книги - рассмотрение методов и техники радиоэлектронного подав- ления информационных каналов систем управления оружием. Опа написана на основа- нии открытых отечественных и зарубежных публикаций, а также использованы неко- торые открытые материалы, полученные в результате исследований непосредственно авторами, и включает пять частей. В первой части, состоящей из двух глав, дастся общая характеристика методов радиоэлектронного подавления (РЭП) радиолокационных средств управления оружием системы ПВО. Анализируются возможности радиоэлектронного подавления РЛС, при- водится классификация пригодных для этой цели методов РЭП, рассматривается мето- дика пространственно-энергетических расчетов при создании радиоэлектронных помех применительно к различным тактико-техническим условиям. Во второй части, включающей три главы, рассматриваются методы и техника соз- дания помех РЛС обнаружения и распознавания. Уделено внимание средствам защиты РЛС обнаружения от помех; рассмотрены прицельные и заградительные по частоте шу- мовые помехи, пассивные помехи, многократные ответные помехи, ложные цели. В третьей части, состоящей из семи глав, рассматриваются методы и техника соз- дания помех РЛС сопровождения и наведения применительно к радиолокационным системам различных типов, в том числе РЛС с импульсивным и непрерывным излуче- нием, импульсно-доплеровским РЛС, моноимпульсным и РЛС со сканированием ан- тенного луча. Основное внимание уделено уводящим помехам по дальности, скорости и угловым координатам. Рассмотрены некоторые методы защиты от помех. В четвертой части подробно представлены методы и техника радиоэлектронного подавления РЛС со сложными сигналами, получившими широкое распространение в радиолокационной технике различного назначения. В соответствии с этим кратко рас- смотрены принципы работы РЛС с внутриимпульсной частотной модуляцией и фазово- кодовой манипуляцией, отмечено их отличие по помехозащищенности от РЛС с про- стыми сигналами. Описаны специфические методы и техника РЭП таких РЛС, включая РЛС с быстрой перестройкой частоты. Уделено внимание приемной аппаратуре систе- мы РЭП РЛС со сложными сигналами и возможностям перехвата сигналов РЛС с по- вышенной скрытностью, а также методам создания помех радиовзрыватслям. Пятая часть книги посвящена описанию тенденций и перспектив развития средств РЭП. В соответствии с компьютеризацией радиолокационной техники рассмотрены возможности подавления систем военного назначения с помощью компьютерных ви- русов и электромагнитного оружия. Уделено внимание целесообразности управления ресурсами в системах РЭП и их оценки по критерию “эффективность - стоимость”. Рассмотрены тенденции развития и бортового радиоэлектронного оборудования. Авторы признательны Т.А. Швыревой и П.А. Фомину за компьютерный набор материалов книги и подготовку графического и иллюстрационного материала. Особую признательность авторы выражают докт. техн, наук, проф. В.Н. Саблину, взявшему на себя труд по рецензированию данной книги. 14
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ Общая характеристика методов радиоэлектронного подавления радиолокационных систем управления оружием системы ПВО ГЛАВА 1. ВОЗМОЖНОСТИ РАДИОЭЛЕКТРОННОГО ПОДАВЛЕНИЯ РЛС 1.1. Задачи, состав и общая характеристика РЛС ПВО Современная противовоздушная оборона основана на широком использовании радиолокации, связи и радиотелеуправления. Радиоэлектронные средства позволяют дать своевременную и достаточную информацию о воздушной обстановке в опреде- ленном районе и быстро реагировать на изменение этой обстановки. Информацией о воздушной обстановке пользуются для распределения целей между такими средствами поражения воздушных целей, как истребители-перехватчики, зенитные ракеты и зе- нитная артиллерия. Радиоэлектронные средства ПВО должны обеспечить вывод средств поражения для последующей атаки цели без получения от наземных средств ПВО дополнительной информации о ее координатах, а также устранить накопившуюся в процессе наведения ошибку и поразить цель. Противовоздушная оборона может быть объектовой и территориальной. Технические средства ПВО можно условно отнести к трем основным контурам: обнаружения и целсраспределения, наведения, самонаведения. Контур обнаружения и цслераспрсдсления представ- ляет собой совокупность свя- занных между собой радио- локационных станций даль- него обнаружения (наземного и воздушного базирования), опознавания целей и обра- ботки информации на базе ЭВМ (рис. 1.1). Просматри- вая пространство охраняемой зоны РЛС ДО, определяют наличие в ней целей, их госу- дарственную принадлеж- ность и координаты. Данные об обнаруженных целях пе- редаются по линиям связи в систему обработки информа- Рис. 1.1. Структурная схема контура целсраспределения 15
ции, где осуществляется их анализ и производится целераспределенис с учетом воз- можности собственных средств поражения-воздушного противника. После принятия командиром решения об обстреле цели данные целеуказания передаются на выбранные средства поражения (зенитная артиллерия (ЗА), зенитные ракетные комплексы (ЗРК)). Между сетью РЛС ДО, командно-координационным центром, боевыми позициями ЗА, ЗРК, а также перехватчиками должна быть обеспечена связь. Основным средством защиты обороняемой территории являются пилотируемые самолеты-перехватчики. Они очень мобильны и, в зависимости от боевой обстановки, могут быстро перебазироваться и обеспечить перехват целей на больших дальностях. Продолжительность боевых действий перехватчика практически ограничивается толь- ко наличием на его борту оружия, так как при дозаправке в воздухе он может осущест- влять перехваты до тех пор, пока не израсходует полностью боекомплект. Но для того, чтобы управлять и наводить самолет-перехватчик на цель, необходимо обеспечить ее обнаружение, которое обычно осуществляется наземной РЛС, хотя возможны и другие способы, например, основанные на сообщениях с постов воздушного наблюдения, ра- диотехнических средств разведки, осуществляющих пассивное обнаружение, с кораб- лей и самолетов, а также со спутников. Все эти сообщения поступают в центр обработ- ки и отображения информации (рис. 1.2). Возможно несколько режимов работы системы наве- дения и перехвата (табл. 1.1). При принятии командиром ре- шения на перехват нарушителя перехватчик по командам с пункта наведения выводится в заданный район, где он обнару- живает цель и самостоятельно завершает перехват. Основные функции подсистем наведения и перехвата приведены в табл. 1.2. Следует отметить, что неавто- матизированный режим пере- хвата (ручной) менее эффекти- вен, особенно в случае перехва- та скоростных целей. Временные задержки в обновлении передаваемой информации на борт перехват- чика влияют настолько сильно, что эффективность перехвата резко снижается. Поэто- му в системе наведения и управления перехватчиком обработка поступающей инфор- мации о воздушной обстановке, процесс управления и наведения, а также функции об- наружения и сопровождения автоматизированы с использованием ЭВМ. С помощью ЭВМ информация представляется в алфавитно-цифровом виде на дисплеях для того, чтобы облегчить определение стратегии обороны и оптимально распределить свои ре- сурсы, а также вести накопление данных для расчета различных параметров перехвата. При этом возможен полностью автоматизированный перехват цели путем передачи данных через командную линию на борт перехватчика. Рис. 1.2. Структурная схема самолетного комплекса перехвата целей 16
Таблица 1.1. Режимы работы системы наведения и перехвата Режим Дальнее обнаружение Определение местоположе- ния самолета Госопознаванис Передача сообщений Автомати- ческий Автоматическое обнаружение Автоматическое определение местоположе- ния Автоматическое Линия передачи данных Ручной Операторы РЛС обнаружения Операторы РЛС наведения По реакции на команды Речевой канал связи Попеременное использование других элек- тронных датчиков Операторы РЛС наведения РЛС обнаружения Заранее заплани- рованный маневр Но навига- ционным каналам или коммерческой связи Применение оптических, акустических и других неэлектронных датчиков информации Пассивное обнаружение, наблюдатели Пассивное определение местополо- жения (триангуляция) Инспекция перехватчиком — Таблица 1.2. Подсистемы ПВО и их функции Подсистема Функции Сеть Pj)C дальнего обнаружения и целеуказания Обнаруживает самолет противника, приводит ПВО в состояние боевой готовности, определя- ет координаты, курс й скорость цели РЛС наведения перехватчика на цель Индикация положения всех своих и вражеских самолетов. Вывод перехватчика в положение, выгодное для атаки. Система распознавания Опознавание своих самолетов Радиолокационный высотомер Определение высоты чужого самолета- перехватчика, поддержание курса на чужой самолет. ЭВМ Определение точки перехвата, накопление и восстановление данных для наземных станций наведения и командных пунктов. Центр обработки информации Индицирование на-дисплее воздушной обстановки, управление воздушным боем. Линия связи "земля-воздух" и "воздух- земля" Передача команд наведения и обмен информацией между пунктом наведения и перехватчиком БРЛС перехватчика Сближение с чужим самолетом, управление перехватчиком для вывода его в точку пуска ракет и применения оружия. Система наведения ракет "воздух-земля" Наведение ракеты на цель Ракетный взрыватель Подрыв ракеты вблизи цели 17
Типовым элементом объектовой ПВО является зенитная артиллерия. Она более дешевая в производстве, а эксплуатационные требования к обслуживающему персона- лу намного ниже, чем при обслуживании ЗРК или самолетов-перехватчиков. Наиболее важным ограничением ЗА является ее малая дальность стрельбы. Максимальная верти- кальная дальность стрельбы составляет примерно половину горизонтальной дальности, что нс позволяет во многих случаях обеспечивать защиту всего обороняемого района от современных ударных самолетов. Другое серьезное ограничение ЗА - неуправляе- мая траектория снаряда во время его полета. При скорости снаряда 900 м/с самолеты на средней и большой высоте располагают достаточным временем для совершения укло- няющего маневра от баллистической траектории снарядов. Неконтактные взрыватели зенитных снарядов несколько снижают эффективность противозенитного маневра. В связи с малым радиусом поражения снаряда его траектория должна проходить очень близко к самолету или обеспечивать прямое попадание в него. Только снаряды очень большого калибра имеют радиус поражения до 15 м. Поэтому нужна либо точная ин- формация о положении цели для эффективности выстрела, либо плотность огня в тре- буемом объеме должна быть такой, чтобы уничтожить самолет. Для снарядов большо- го калибра с их малой скоросзрсльносгью. большой дальностью и, следовательно, большим временем полета прицельный огонь требует точного определения положения самолета. Поэтому в ЗА крупного калибра обычно применяется радиолокационная или оптическая система управления огнем. Радиолокационная система управления ЗА бо- лее предпочтительна, так как позволяет сравнительно легко измерить дальность до це- ли, тогда как оптические системы обычно используют дальномеры с малой базой. Даже если РЛС сопровождения будет полностью неэффективна из-за воздействия помех, система ЗА остается еще способной стрелять благодаря наличию оптической системы сопровождения, которая в условиях видимости дает более точную, чем РЛС, информа- цию об азимуте и угле места цели. В этом случае для стрельбы потребуется только вы- сота цели от радиолокационных высотомеров. Объектом воздействия помех в контуре обнаружения и целсраспределения явля- ются РЛС дальнего обнаружения и целеуказания наземного и воздушного базирования, а также линии радиосвязи. При нарушении помехами работы средств дальнего обнару- жения противник может быть обнаружен средствами ближнего обнаружения, которы- ми непосредственно оборудуются боевые позиции ЗРК. Если РЛС ближнего обнаруже- ния также будет выведена из строя помехами, то для поиска целей остается использо- вание средств сопровождения систем оружия, что менее эффективно по сравнению со специальными поисковыми РЛС ввиду узости их диаграмм направленности. Исключе- ние составляют РЛС с сопровождением "на проходе", имеющие сравнительно широкое поле обзора, и многофункциональные РЛС с быстрым управлением антенного луча, имеющие высокие характеристики как в режиме поиска, так и в режиме сопровожде- ния. Постановка помех многофункциональным РЛС должна производиться с учетом их наиболее уязвимых мест. Дальность действия систем опознавания "свой - чужой" соизмерима с дальностью действия поисковых РЛС. Неправильное опознавание на этапе обнаружения цели, вы- званное действием помех, приведет к неправильному распределению командным цен- тром своих и чужых объектов, чрезмерному рассредоточению своих сил, к поражению собственных объектов. 18
В решении задачи по перехвату и уничтожению опасных целей большую роль иг- рает командно-координационный центр, осуществляющий сбор и обработку всей ин- формации от звеньев системы ПВО. Если РЛС поиска и обнаружения поражена поме- хами или перегружена большим числом целей, то может нарушиться координация дей- ствий всех систем оружия. В этом случае согласованная и отработанная система ПВО прсвращасгся в совокупность не связанных друг с другом систем оружия, самостоя- тельно действующих против внезапно обнаруженных целей. Такой результат может быть достигнут при выведения из строя средств связи помехами, если даже все осталь- ные звенья системы ПВО функционирует нормально. Основу современных средств поражения воздушного противника, входящих в контур наведения, составляют зенитные ракетные комплексы, состоящие из зенитных управляемых ракет (ЗУР) и функционально связанных средств, обеспечивающих по данным целеуказания обнаружение, опознавание и захват указанной цели на автосо- провожденис, а также пуск и наведение ракеты на эту цель для ее поражения. В силу того, что РЛС обнаружения и целеуказания является многоканальной по целям, обычно ей придается не одно, а несколько одноканальных по цели средств управления ЗУР. Такое сочетание позволяет одновременно обстреливать несколько целей (по числу од- ноканальных средств управления ЗУР). Одноканальные по цели средства управления ЗУР могут обеспечить одновременное наведение на цель либо одной, либо нескольких ЗУР. В соответствии с этим средства управления ЗУР называются одно- или многока- нальными по ракете. Как правило, одному средству управления ЗУР придают несколь- ко ракет, размещенных на одной или нескольких пусковых установках. От числа целе- вых и ракетных каналов в ЗРК зависит его огневая производительность (количество целей, поражаемых в единицу времени). Наряду с одноканальными в настоящее время применяются и многоканальные по цели и ракете ЗРК. Важной характеристикой ЗРК является зона поражения, представляющая ту часть пространства, в пределах которого обеспечивается поражение типовых воздушных це- лей с заданной вероятностью. Границы зоны поражения ЗРК определяются досягаемостью ЗУР, их летно- баллистическими и маневренными возможностями и располагаемыми перегрузками, а также точностными характеристиками наведения ЗУР на цель. Зоной пуска называется область пространства, при нахождении цели в которой в момент пуска ракеты встреча ракеты с целью состоится в зоне поражения с заданной вероятностью поражения. Чтобы встреча ЗУР с целью произошла в зоне поражения, необходимо пуск ЗУР производить заблаговременно с учетом скорости цели и полет- ного времени ЗУР до точки встречи. Необходимая для этого дальность обнаружения РЛС равна: ^обн = Я + Ki (Каб + Кзр)’ где R - горизонтальная дальность до дальней границы зоны поражения; Гц - скорость цели; Zpa6, Znjp - работное время ЗРК и полетное время зенитной ракеты соответственно. Работное время комплекса в сумме с полетным временем ракеты до точки встречи составляет цикл стрельбы ЗРК. Основное влияние это время оказывает на положение дальней границы зоны поражения и ее глубину. В свою очередь, от глубины зоны по- ражения зависит время пребывания цели в ней и возможность обстрела цели одной или несколькими ракетами. 19
Рис. 1.3. Классификация способов наведения ЗУР По способу наведения ЗУР на цель ЗРК подразде- ляются на комплексы с теле- наведением (по лучу, ко- мандное), самонаведением (пассивное, полуактивное, активное), комбинированным наведением (теленавсдение на средней дальности и само- наведение на конечном уча- стке полета ракеты или инер- циальным наведением и са- монаведением на конечном участке траектории полета ракеты) и наведением через ракету (рис. 1.3). Зенитно- ракетные комплексы с теле- наведением используют две РЛС, одну для сопровождения цели, а другую для сопро- вождения ракеты. Координаты цели и ракеты, полученные двумя радиолокационными станциями, поступают в счетно-решающий прибор (СРП), который рассчитывает опорную траекторию полета ракеты, выводящую ее в упрежденную точку встречи с целью, и при отклонении ракеты от этой траектории вырабатывает команды управле- ния. Эти команды передаются на борт ЗУР радиолинии управления (КРУ) с помощью кодированных радиосигналов. После дешифрирования в приемнике ракеты они пода- ются на автопилот, а затем после соответствующего преобразования - на рули ракеты, корректируя ее траекторию полета. В ЗРК с телснаведенисм объектами воздействия помех могут быть РЛС сопровождения цели, РЛС сопровождения ракеты и бортовой приемник управления, а также радиовзрыватель ракеты. Постановка помех по каналам передачи команд и ответчика - наиболее трудная задача. Так, при постановке помехи каналу ответчика очень сложно сформировать по- меховый сигнал прихода, который бы совпадал по времени, частоте и направлению с сигналом ракетного ответчика, а по амплитуде превосходил бы его Трудности поста- новки помех наведению ракеты по командному каналу обусловливаются, главным об- разом, высокой эффективной излучаемой мощностью сигналов передачи команд и не- возможностью воздействия помехи с защищаемого летательного аппарата (ЛА) по главному лепестку ДНА командного канала в силу расположения его приемной антен- ны в хвостовой части ракеты. В случае самонаведения ЗУР на цель команды управления для наведения ракеты на цель вырабатываются непосредственно на борту ракеты с использованием энергии, отраженной или поступающей непосредственно от цели. Контур полуактивного само- наведения состоит из РЛС визирования и подсвета цели и бортового угломерного ко- ординатора ракеты. При пассивном самонаведении команды наведения ЗУР вырабатываются на борту ракеты с использованием энергии, поступающей от цели. При активном самонаведении цель облучается первичным источником энергии радиоволн, расположенном на борту ЗУР, а команды управления для наведения ракеты вырабатываются с помощью энергии, 20
отраженной от цели. При полуактивном самонаведении цель облучается РЛС подсвета, расположенной вне ракеты и цели. Отраженные от цели сигналы подсвета принимаются головкой самонаведения (ГСН), которая пеленгует цель и вырабатывает команды управ- ления для наведения ЗУР. Такой метод наведения находит весьма широкое распростра- нение в ЗРК, особенно малой и средней дальности действия. ГСН захватывает цель либо при нахождении ЗУР на пусковой установке, либо в процессе полета ракеты. Основными объектами воздействия помех в этом случае могут быть ГСН, радио- взрыватель и РЛС подсвета цели. Увеличение дальности самонаведения зенитной ракеты требует увеличения массы и габаритных размеров бортовых и наземных средств ЗРК. Поэтому в комплексах средней и большой дальности обычно используют комбинированное наведение, когда на начальном и среднем участках траектории полета ракеты используется тсленавсде- ние или инерциальное наведение, а на конечном участке траектории полета ракеты осуществляется (пассивное, полуактивное или активное) самонаведение В этом случае объектами воздействия помех могут быть РЛС визирования цели, РЛС визирования ракеты, ГСН и линия передачи команд управления на ракету, а также радиовзрыватель. Дальнейшим развитием наведения ракет на цель является способ наведения "че- рез ракету", когда на зенитной ракете используется координатор, следящий за целью по сигналам подсвета. В данном случае непосредственно на ракете не вырабатываются команды управления ракетой, а информация о положении линии визирования ракета- цель по радиолинии передается с борта ракеты на наземный вычислитель, который вы- рабатывает команды управления на основе имеющейся информации от наземных РЭС о положении цели и ракеты и информации, принятой от ЗУР по радиолинии. Эти команды передаются затем на борт ракеты, где они преобразуются и подают- ся на рули ракеты, корректируя ее траекторию. В этом случае упрощается бортовая ап- паратура ракеты и повышается точность наведения ракеты на цель за счет использова- ния наземных средств обработки информации. В связи с внедрением в радиолокации фазированных антенных решеток функции визирования цели, ракеты и подсвета цели могут выполняться одним многофункциональным радиолокатором. Объектами воздействия помех при использовании метода "наведения через раке- ту" являются: РЛС визирования цели или канал визирования цели многофункциональной РЛС; РЛС визирования ракеты или канал визирования ракеты многофункциональной РЛС; бортовой координатор; линия передачи команд управления и информации на ракету; линия передачи информации с ракеты на наземный вычислитель; радиовзрыватель. Особое место занимает использование лазерного оружия. Вследствие того, что луч лазера распространяется практически мгновенно (со скоростью света), упрежден- ного положения цели не требуется. Следовательно, нс нужно точно измерять даль- ность. Однако из-за узкого лазерного луча требуется точное угловое сопровождение цели, правда на очень коротком интервале времени. Поэтому для захвата цели берется информация от обычной РЛС сопровождения. Отсюда следует, что эффективность ла- зерного оружия может быть снижена в результате вывода из строя любого звена систе- мы ПВО, приводящего к срыву целеуказания с требуемой точностью. 21
Рассмотрение принципов построения и функционирования ЗРК позволяет выде- лить основные фазы функционирования ЗРК (рис. 1.4.). Рис. 1.4. Основные фазы функционирования РЭС ЗРК Практически на всех фазах функционирования ЗРК возможно создание помех, снижающих, в той или иной мере, эффективность и боевые возможности ЗРК в целом. 1.2. Возможности нарушения работоспособности РЛС управления оружием системы ПВО с помощью организованных помех Возможности нарушения работоспособности большинства радиолокационных средств вытекают непосредственно из принципа их работы, заключающегося в излучс- 22
нии радиосигналов в пространство и приеме отраженных объектами сигналов. Излуче- ние сигналов нс только демаскирует радиолокационное средство и позволяет обнару- жить его местоположение, но и определить основные характеристики режима его рабо- ты: рабочую частоту, вид излучения (непрерывный, квазинспрерывный, импульсный), поляризацию сигнала, вид и параметры модуляции сигнала (AM, ЧМ, ФКМ), ширину спектра, длительность импульса, частоту следования импульсов, излучаемую мощ- ность. Измеренные характеристики даю г возможность определить тип облучающей защищаемый объект РЛС, сформировать помеховый сигнал в соответствии с преду- смотренным заранее алгоритмом и нарушить нормальную работу РЛС со всеми выте- кающими из этого последствиями для системы ПВО. При этом непосредственная зада- ча РЭП может заключаться в создании условий, при которых отраженный от объекта сигнал будет замаскирован более мощным помеховым сигналом, в результате чего ис- ключается возможность извлечения из него полезной информации, необходимой для системы ПВО, или создаются сигналы, несущие ложную информацию об объектах и воздушной обстановке в целом. В результате этого в системе ПВО могут вырабаты- ваться неверные решения, снижающие эффективность ее работы и влекущие за собой последствия различной тяжести. Разумеется, методы создания той или иной помехи могут быть различными, обусловленными различиями подавляемых РЛС и количест- вом объектов, участвующих в РЭП [1-6]. Современные радиолокационные системы решают широкий круг задач, связанных с обнаружением радиолокационных объектов, определением их местоположения в про- странстве и оценкой параметров их движения. В соответствии с этим радиоэлектронное воздействие на радиолокационную систему в большинстве случаев тре- бует знания конкретных функцио- нальных характеристик аппаратуры, определяющих возможности решения возложенных на систему задач. Наи- большего эффекта радиоэлектронное подавление достигает тогда, когда оно организуется целенаправленно с учетом индивидуальных особенно- стей подавляемой аппаратуры. С этой точки зрения приемную радиолока- ционную систему можно представить Рис. 1.5. Структурная схема приемной радиолока- в виде совокупности устройств, изо- ционной системы с точки зрения возможностей браженных на рис. 1.5. создания ей помех Как видно из рисунка, основным устройством, определяющим возможность рабо- ты системы в целом, является приемная антенна. Она обеспечивает прием сигналов, без чего невозможно выполнение ни одной задачи, возложенной на радиолокационную систему. Особо важную роль приемная антенна играет в обеспечении работы системы определения угловых координат цели, в том числе системы автоматического сопрово- ждения цели по направлению (АСН). Сигналы, принятые антенной от цели, проходят преобразование частоты, после чего поступают на усилитель промежуточной частоты (УПЧ), обеспечивающий поднятие их уровня до необходимой величины. Как правило, в радиолокационных системах, предназначенных для точного определения координат 23
цели и параметров ее движения, УПЧ снабжается системой автоматической регулиров- ки усиления (АРУ), позволяющей обеспечивать требуемый динамический диапазон приемника и устраняющий амплитудные искажения принимаемых сигналов, способ- ные существенно нарушить точность работы угломерных систем. С выхода УПЧ после видеодетектирования сигналы поступают на индикатор. За УПЧ обычно следуют системы селекции по дальности и скорости, обеспечи- вающие измерение дальности и скорости выбранной цели и работу систем автоматиче- ского сопровождения выбранных целей по дальности (АСД) и скорости (ACC). С вы- хода системы селекции целей сигналы поступают на угломерную систему, обеспечи- вающую АСН. Каждое из перечисленных устройств может быть объектом РЭП. Так, антенная система в совокупности с системой АСН может являться объектом РЭП, нацеленным на срыв режима автосопровождения цели по направлению или существенное искаже- ние угловых координат цели. Известен большой набор средств РЭП угломерных сис- тем. Часть из них рассчитана на подавление конкретных типов угломерных систем. При их создании обычно требуется информация о принципах и параметрах системы АСН подавляемой РЛС. Например, применительно к РЭС с коническим сканированием луча эффективной является помеха с амплитудной модуляцией на частоте сканирова- ния в противофазе. Но для этого нужно знание частоты сканирования луча РЛС и син- хронизация огибающей модуляции помехи с огибающей модуляции отраженных сиг- налов РЛС от цели. При РЭП РЛС с сопровождением "на проходе" (с линейным сканированием) эф- фективна помеха, создающая энергетическую асимметрию принимаемого сигнала. Реа- лизация ее возможна путем псреизлучения усиленной части пачки зондирующих им- пульсов РЛС. Иными словами, при создании помех конкретным типам угломерных ра- диолокационных систем требуется достаточно точная информация о принципах работы подавляемой системы и определенная синхронизация работы передатчика помех с ра- ботой подавляемой РЛС. Наряду с такими помехами существует ряд помех более уни- версального характера. Универсальность их сказывается в том, что они применимы к угломерным радиолокационным системам различных типов и поэтому не требуют при своей реализации знаний принципов и параметров работы подавляемых РЛС. К таким видам помех угломерным системам, работающим в режиме автоматического сопрово- ждения цели по направлению, относятся: поляризационные, когерентные, мерцающие помехи; помехи, воздействующие по боковым лепесткам ДНА; перенацеливающие на подстилающую поверхность, на активные или пассивные ловушки (выбрасываемые и буксируемые), на дискретные дипольные образования. Как правило, перечисленные виды угловых помех требуют повышенных уровней мощности. Преобразователь частоты условно можно рассматривать как объект воздействия помехи по зеркальному каналу и двухчастотной помехи. В первом случае помеха соз- дается на частоте, сдвинутой относительно несущей частоты РЛС на удвоенную вели- чину промежуточной частоты приемника подавляемой РЛС. Формируемая по сигналу зеркальной частоты пеленгационная характеристика - неустойчива в направлении на источник помехи. Двухчастотная помеха представляет собой совокупность двух поме- ховых сигналов, разнесенных по частоте на величину промежуточной частоты подав- ляемого приемника. Механизм воздействия такой помехи связан с ее детектированием в преобразователе частоты и формированием нсзнакопсременной пеленгационной ха- рактеристики, исключающей возможность работы системы пеленгации цели. 24
Система АРУ может являться объектом воздействия прерывистой помехи с изме- няющимся коэффициентом заполнения. При большом уровне мощности такая помеха может ввести приемник в режим насыщения и нарушить передачу амплитудных соот- ношений принимаемых сигналов, что отрицательно скажется на работе угломерной системы, особенно моноимпульсного типа, поскольку нарушается амплитудно- фазовый баланс каналов. Объектом воздействия помехи, расстроенной по частоте примерно на половину ширины полосы пропускания усилителя может стать УПЧ. В этом случае создаются условия, когда принимаемый сигнал помехи проходит приемник на скатах амплитудно- частотной характеристики УПЧ или фильтра доплеровской селекции. Такой вид поме- хи эффективен при подавлении многоканальных приемных систем моноимпульсного типа, поскольку приводит к разбалансу по амплитуде и фазе приемных каналов и, как следствие, к нарушению работы угломерной системы. Системы АСД и АСС предназначены для обеспечения слежения за выбранными целями по дальности и скорости. Работа этих систем неразрывно связана с операциями селекции интересующих целей по указанным параметрам. В соответствии с этим уси- лия при организации РЭП в этом случае могут быть направлены на создание .как мас- кирующих, так и имитационных (дезинформирующих) помех. Особую роль при этом играют имитационные (уводящие) помехи, способные вызвать срыв режима автосо- провождения цели по дальности и/или скорости и перевод систем АСД и АСС в режим сопровождения цели по помехе. В этом случае существенно облегчается создание уг- ловых помех. Анализ показывает, что большинство известных помех системе АСН требует значительного повышения мощности по сравнению с помехами другим систе- мам РЛС. Комбинирование данных помех с уводящими помехами по дальности и ско- рости приводит к снижению требуемой для их реализации мощности до уровня мощ- ности, необходимой при создании эффективной помехи системам АСД и АСС. В соот- ветствии с этим значение помех системам АСД и АСС следует оценивать не изолиро- ванно от помех другим системам РЛС. Индикатор обеспечивает визуальную информацию об обстановке в пространстве, составляющем зону ответственности радиолокационной системы. Поэтому основная цель средств РЭП в отношении данного структурного устройства РЛС состоит в том, чтобы нарушить возможность наблюдения за обстановкой или исказить реальную кар- тину этой обстановки. Первая цель может быть достигнута с помощью активных, пас- сивных маскирующих помех, вторая цель - с помощью имитационных и комбиниро- ванных помех. Проведенное рассмотрение радиолокационного приемника как объекта РЭП сви- детельствует о необходимости комплексного подхода к оценке возможностей и эффек- тивности радиоэлектронного подавления РЛС. Изолированное рассмотрение функцио- нальных систем, входящих в РЛС, не позволяет в полной мере оценить эффективность РЭП РЛС. Так, например, 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 обеспечением полуактивного наведения ракет или управлением наведения ракет триангуляционным методом. Если при этом учитывать открывающиеся благоприятные энергетические возможности по созданию угловых помех и использовать эти возможности, то подавление систем АСД и АСС резко возрастает. В соответствии с этим возрастает роль помех системам селек- 25
ции целей в комплексе средств РЭП, повышается важность изыскания путей создания таких помех в целях эффективной защиты объектов электронными методами. 1.3. Классификация методов радиоэлектронного подавления РЛС Основу методов РЭП составляют активные и пассивные помехи, нацеленные, как указывалось выше, на создание маскирующего или дезинформирующего эффекта. По- мимо них к основным методам РЭП следует также отнести методы силового энергети- ческого подавления, рассчитанные на выведение из строя определенных элементов приемных устройств, например, детекторов и транзисторов, в результате чего прием- ник становится неработоспособным; методы воздействия на окружающую среду, в ко- торой распространяются радиосигналы подавляемых РЭС, сводящиеся к созданию ис- кусственных ионизированных образований в атмосфере, порождающих отражения и преломление радиоволн, искажение формы зондирующего и отраженного от объекта сигналов, ослабляющих мощность зондирующих и отраженных сигналов; методы уменьшения эффективной площади рассеяния (ЭПР) целей, позволяющие увеличивать скрытность проникновения объектов на защищаемую тер- риторию и снижающие даль- ность возможного обнаруже- ния таких объектов с помощью радиолокационных средств; методы уничтожения РЭС с помощью наведения на них ра- кет по их излучению; методы противорадиолокационного маневра, позволяющие защи- щаемому объекту своевремен- но уклониться от поражающих средств системы ПВО. (В це- лях наглядности основные ме- тоды подавления РЭС прсд- Рис. 1.6. Классификация методов создания ставлены в виде структурной активных и пассивных помех схемы на рис 1 6.) В связи с широким использованием в системах ПВО цифровых методов обработ- ки информации для управления оружием стало возможным также создание компью- терных помех путем внедрения в ЭВМ компьютерных вирусов. Перечисленные выше методы, кроме методов создания активных и пассивных помех, имеют универсальный характер в том смысле, что не зависят от конкретного исполнения РЭС и в данной книге не рассматриваются. Что касается методов создания помех, то в подавляющем большинстве их характер определяется функциональными и конструктивными особенностями подавляемого РЭС. Поэтому их классификацию це- лесообразно проводить применительно к основным функциональным системам РЭС, к которым относятся системы обнаружения, распознавания, селекции и автоматического сопровождения целей по дальности, скорости и направлению, а также системы управ- ления и связи, радиовзрыватели. 26
Схема такой классификации, представленная на рис. 1.6, имеет укрупненный ха- рактер, поскольку не предусматривает детализации методов, обусловленной специфи- кой принципов работы каждой из перечисленных систем. Детализация методов будет дана позднее, при рассмотрении методов и техники создания помех радиолокационным системам различных типов. Как видно из рис. 1.6, методы создания помех по принятой классификации разби- ваются на методы создания помех радиолокационным системам обнаружения и распо- знавания, методы создания помех радиолокационным системам автоматического со- провождения по дальности, скорости и направлению, методы создания помех линиям управления, системам связи и радиовзрывателям. К пассивным помехам относятся ди- польные отражатели, искусственные ионизированные образования, ложные цели и ло- вушки. Их действие может носить как маскирующий, так и имитационный характер. Активные помехи создаются с помощью передатчиков помех. По эффекту дейст- вия они могут разделяться на маскирующие и имитационные. К активным маскирую- щим помехам относятся шумовые и хаотические импульсные помехи. В их задачу вхо- дит маскировка сигналов, отраженных от реальных целей, на индикаторах РЛС, ис- ключающая обнаружение и распознавание целей. Активные имитационные помехи обычно предназначаются для дезинформации и создают в системах обработки ложную информацию. Эти помехи более скрытного действия, чем маскирующие. При их дейст- вии может происходить перегрузка соответствующих информационных каналов РЭС, в результате чего снижается их пропускная способность и становится недостаточной для обработки всей информации, необходимой для выделения истинной цели. При этом помеховый сигнал, имитирующий цель, не должен существенно отличаться по своим параметрам от истинного, иначе он может быть отселектирован. Среди активных помех выделены помехи линиям радиоуправления и связи, использующим кодированные сиг- налы и имеющим специфические особенности при их подавлении по сравнению с по- давлением радиолокационных каналов. Помехи радиолокационным системам автоматического сопровождения можно разбить по объекту воздействия на помехи системам сопровождения по дальности (РЛС с импульсным и непрерывным ЧМ-излучением), по скорости (РЛС с непрерыв- ным излучением), по дальности и скорости (РЛС с когерентно-импульсным излучени- ем) и по направлению (РЛС с любым видом излучения) (рис. 1.7). Поскольку помехи системам сопровождения по дальности и/или скорости вызы- вают рассогласование строба селекции с отраженным от цели сигналом, они будут спо- собствовать созданию энергоемких помех по направлению и повышать эффективность перенацеливающих помех. В свою очередь, помехи системам автоматического сопровождения по направле- нию можно разбить на одноточечные помехи (поляризационные, на частоте сканирова- ния, помехи на комбинированных частотах), многоточечные (мерцающие и немерцаю- щие из нескольких объектов, когерентные) и помехи из вынесенной точки (помехи из зон барражирования и перенацеливающие помехи) (рис. 1.8). Перенацеливающие по- мехи можно классифицировать по объектам, на которые перенацеливаются радиоэлек- тронные средства. В настоящее время известны перенацеливания на земную или вод- ную поверхность, дипольные образования, на активные сбрасываемые или буксируе- мые ловушки. 27
Рис. 1.7. Классификация помех радиолокационным системам автоматического сопровождения целей Рис. 1.8. Классификация помех автоматическому сопровождению по направлению Можно видеть, что класс активных помех намного больше класса пассивных по- мех. Это неслучайно, так как активные методы формирования создают существенно большие и более разнообразные возможности для подавления РЭС по сравнению с пас- сивными помехами. В то время как пассивные помехи используют, в основном, один параметр - интенсивность отраженного радиолокационного сигнала, активные помехи используют все параметры, содержащиеся в радиолокационном сигнале, свойства ан- тенных и приемных систем радиолокаторов, а также особенности приемных устройств 28
обработки информации. По ширине частотной полосы активные помехи можно разде- лить на заградительные, прицельные и ответные (ретрансляционные). Заградительные помехи имеют достаточно широкий спектр частот, во много раз превышающий полосу пропускания приемника РЛС; прицельные - сравнительно узкий спектр, соизмеримый с полосой пропускания подавляемого приемника. Ответные или ретрансляционные по- мехи характеризуются высокой точностью наведения помехи по частоте и спектру по- мехи, мало отличающимся от спектра реального сигнала. Формирование активных помех может осуществляться следующими способами: генераторным; ретрансляционным; ретрансляционно-генераторным. Типы радиотехнической защиты ЛА: индивидуальная, взаимная, групповая и зонная. По энергетическому уровню методы создания активных помех можно разделить на силовые и комбинированные. Силовые методы являются наиболее энергоемкими, так как для своей реализации они требуют мощных передатчиков помех из-за необхо- димости обеспечения требуемого энергетического превышения сигналом помехи сиг- нала отраженного от защищаемого объекта. Комбинированные методы создания помех менее энергоемкие и предусматривают предварительный срыв селекции цели по даль- ности и/или скорости или перевод строба селекции с отраженного от цели сигнала на со- провождение ложного сигнала, что создает благоприятные энергетические условия для эффективного воздействия помех автоматическому сопровождению цели по направле- нию из-за того, что в стробе селекции РЛС отсутствует отраженный сигнал. В этом слу- чае энергетический уровень сигнала помехи на входе приемника подавляемой РЛС опре- деляется только превышением некоторого порогового уровня над уровнем собственных шумов, при котором еще возможно сопровождение цели без наличия помех. Различные виды радиоэлектронного подавления вызывают в радиолокационных системах управления оружием следующие основные эффекты: нарушение процесса обнаружения (пропуск цели): дезориентацию оператора РЛС; задержку обнаружения цели или задержку начала автосопровождения цели; сопровождение ложной цели; перегрузку систем обработки информации чрезмерным количеством ложных целей; нарушение способности измерения радиолокационными средствами дальности, скорости и направления цели; создание ошибок в измерении дальности, скорости и направления цели; срыв автосопровождения цели или ракеты. Достижение указанных эффектов возможно при правильной реализации перечис- ленных методов создания помех в аппаратуре РЭП и ее установке на соответствующих защищаемых объектах. Так как РЭС развиваются и модернизируются, то средства и методы РЭП также должны непрерывно совершенствоваться. Успехи в РЭБ зависят не только от уровня технического прогресса в области радиоэлектроники, являющейся ее основной эле- ментной базой, но и также от состояния научной разработки методов радиоэлектронно- го подавления, степени их реализации в аппаратуре и от успехов в разработке принци- пов эффективного применения этой аппаратуры в боевых действиях. Опыт разработки средств РЭП указывает на настоятельную необходимость не- прерывного совершенствования технической базы радиоэлектронного подавления и создания средств целевого назначения для выполнения конкретных оперативно- тактических задач. При этом критериями эффективности этих средств будут военная 29
применимость и соответствие их основным принципам современной войны с учетом результатов строгого анализа характера угрозы. В связи с этим можно отметить сле- дующие основные направления в РЭБ: прогнозирование успехов противника в радиоэлектронной технике и в РЭП; развитие и интеграция систем РЭП, когда на самолете или корабле системы наве- дения на РЛС, предупреждения об излучении, создания активных и пассивных помех соединяются в единый бортовой комплекс обороны самолета (корабля), и создание единого интегрированного комплекса систем РЭС и РЭП; широкое использование ЭВМ и цифровых процессоров в радиоэлектронных ком- плексах зашиты для обработки и анализа информации об окружающей радиоэлек- тронной обстановке в реальном масштабе времени, выявления объектов подавле- ния, формирования сигналов помех, выбора оптимального режима противодейст- вия и управления подсистемами РЭП; внедрение автоматического, в том числе с использованием искусственного интел- лекта и полуавтоматического режима работы передатчиков помех с привлечением оператора для контроля и управления при возникновении нестандартной радио- электронной обстановки; увеличение энергетического потенциала передатчиков помех путем непосредст- венного наращивания выходной мощности их оконечных устройств и/или приме- нением направленных антенных систем на основе многолучевых антенных реше- ток (МЛАР) и активных фазированных антенных решеток (АФАР); управление и концентрация мощности помехи по направлению, частоте и времени излучения для повышения эффективности противодействия в условиях наличия многих угроз; контроль эффективности воздействия помех на РЭС управления оружием (УО) для создания адаптивных систем РЭП. Военные конфликты показывают, что в современной войне средства РЭБ являют- ся необходимыми факторами обеспечения успеха боевых действий всех видов вооруженных сил и неотъемлемой частью любой военной операции. Из анализа опыта их применения видно, что использование этих средств значительно повы- шает "выживаемость" самолета при преодолении современной ПВО. Конечно, не- ожиданности при ведении РЭБ всегда возможны. Однако их эффект может быть минимизирован, если учесть уроки РЭБ, и при разработке средств противодейст- вия исходить из слецующих положений; системы РЭБ должны обладать структурой, позволяющей гибко и быстро реаги- ровать на новые угрозы; следует быстро использовать полученные в ходе боевых действий разведданные; средства противодействия должны рассматриваться как составная часть всей сис- темы вооружения. 1.4. Структура радиоэлектронной борьбы Радиоэлектронная борьба является в настоящее время весьма сложной областью, охватывающей военные действия, при которых электромагнитная энергия использует- ся для определения, уменьшения или предотвращения использования противником электромагнитного спектра действий, при которых остается возможным применение электромагнитного спектра для работы своей радиоэлектронной аппаратуры. Она включает в себя следующие подобласти. 30
Радиоэлектронное подавление - действия, выполняемые с целью предотвращения или уменьшения эффективности использования противником электромагнитного спектра. Защита от помех - действия, предпринимаемые для того, чтобы, несмотря на ис- пользование противником электромагнитного спектра для ведения РЭБ, обеспечить эффек- тивное использование электромагнитного спектра своими радиоэлектронными средствами. Радиоэлектронные средства непосредственной поддержки РЭБ — действия, направленные на поиск, перехват, определение местоположения, регистрацию и ана- лиз излучаемой средствами противника электромагнитной энергии с целью использо- вания полученной информации для поддержки своих военных операций. Эти средства создают источник информации, необходимой для функционирова- ния систем РЭП, защиты РЭС от помех,, обнаружение РЛС и предупреждения экипажа самолета об облучении и сопровождении самолета РЛС, а также наведении на него управляемого радиоэлектронными средствами оружия. Электромагнитная совместимость - действия, направленные на обеспечение способности своей радиоэлектронной аппаратуры систем связи и управления оружием функционировать в определенных условиях без заметного ухудшения качества работы вследствие непреднамеренного электромагнитного излучения. Между перечисленными подобластями существует взаимодействие и происходит непрерывное состязание в части совершенствования средств радиоэлектронной борьбы. Чтобы представить взаимодействие средств РЭП и помехозащиты, а также основ- ные закономерности этого взаимодействия, необходимо прежде всего предположить, что все современные страны имеют одинаковую научно-техническую и технологиче- скую базу и что всякий раз, когда в одной стране изобретается новый принцип по- строения радиоэлектронной системы, то же самое и в то же время может быть сделано в других странах. Поэтому, как только новый тип радиолокатора разрабатывается и по- ступает на вооружение или для использования в мирных целях, можно предположить, что немедленно будут предприняты попытки создать противодействие радиолокаторам этого типа. Виды средств РЭП, которые могут быть при этом использованы, определя- ются на основе сведений о "другой стране", включая ее тактику и стратегию, аппарату- ру, рабочие диапазоны, технологию и т.д. В соответствии с этим успешная разработка средств РЭП требует наличия данных о РЭС управления оружием противника. Эти данные получают с помощью радиораз- ведки, для чего соответственно оборудованные наземные станции, корабли, самолеты и искусственные спутники перехватывают сигналы РЭС, измеряют рабочую частоту и другие параметры радиосигналов. Для получения информации также используется шпионаж, аварии военных самолетов, изменение политической обстановки при экспор- те военной техники, а в военное время - захват радиоэлектронных средств противника. Для разработки средств РЭП имеют значения следующие характеристики систем оружия, управляемого радиолокационными станциями: диапазон рабочих частот; тип сигнала: импульсный с малой или большой скважностью, непрерывный, не- прерывный с ЧМ и т. д.; внутриимпульсная модуляция: ЛЧМ, ФКМ; скачкообразная перестройка несущей частоты РЛС или работа на разнесенных частотах; эффективная излучаемая мощность передатчика РЛС; длительность импульса, модуляция длительности импульсов, использование групп импульсов; 31
период повторения радиоимпульсов, модуляция периода повторения; модуляция сигнала из-за сканирования антенного луча; характеристики ДНА РЛС в главном луче и в боковых лепестках; 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 и их носителями; число, местоположение, максимальная дальность действия и другая информация о назначении РЛС; используемые способы защиты от воздействия помех и их характеристики. Среди возможных способов защиты РЛС от воздействия помех представляют ин- терес для РЭП следующие сведения [7-9]: способы селекции движущихся целей (СДЦ); • виды АРУ приемника; способы накопления сигнала в приемнике; наличие схемы, состоящей из широкополосного усиления, ограничителя и узко- полосного усилителя (ШОУ); способ поддержания в приемн ике 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 сигналов помех, воздействующих через боковые ле- пестки; способы пассивного определения дальности; другие меры защиты РЛС от диполей, помех по дальности, скорости и угловым координатам, от ложных целей, возможности ручного сопровождения. На определенном этапе РЭП может быть достаточно эффективным для подавле- ния РЛС, но разработка средств защиты РЛС вновь восстанавливает баланс, отбрасы- вая радиоэлектронное подавление назад, т. е. сводя к нулю его эффективность. В целом данная ситуация имеет вид цепной реакции: радиолокационная аппаратура - средства РЭП - РЛС со средствами защиты - модернизированные средства РЭП - усовершенст- вованная радиолокационная аппаратура - усовершенствованные средства РЭП и т. д. до бесконечности. Поскольку все факторы равноценны, соперничество может продол- жаться долгие годы. Можно видеть, что средства РЛС и РЭП развиваются параллельно и каждое их взаимодействие приводит к ответной реакции другой стороны и появле- нию все новых и новых технических решений и средств. Для того чтобы выстоять или одержать верх в таком соперничестве, необходимо знать слабые места в системе ра- диоэлектронных средств противника, с тем, чтобы при необходимости оказать им эф- фективное противодействие. Сюда относится создание помех РЛС противника, вывод из строя средств и линий связи, создание помех для систем наведения его самолетов и ракет, а также ухудшение условий для оптического наблюдения. На основании накопленного опыта можно сделать вывод, что наиболее эффектив- ный способ сохранения преимущества в области РЭБ заключается в комбинированном применении всех существующих методов ведения РЭБ. Сочетание чрезвычайно слож- 32
них технических средств и строго согласованных тактических способов их применения может обеспечить успех только в случае комплексного применения и полного исполь- зования всех имеющихся возможностей РЭБ. Это предполагает наличие большого ко- личества самой разнообразной по назначению аппаратуры РЭП, а также средств их доставки, чтобы они, включенные в виде составных частей в системы оружия, могли найти оптимальное применение в любых условиях боевой обстановки на суше, море, в воздухе и космосе. Все способы ведения боевых действий с применением средств РЭП должны учи- тывать то обстоятельство, что пренебрежение какой-то технической или тактической возможностью может привести в ходе РЭБ к образованию уязвимого звена в обороне. Поэтому при разработке и создании систем оружия и средств РЭП необходимо учиты- вать все технические возможности и то, что ни одна страна не остановится перед необ- ходимостью даже крупных затрат, чтобы удержать приоритет в этой области. Важной отличительной чертой вновь создаваемых систем радиоэлектронной борьбы должна быть их минимальная уязвимость к потенциальной угрозе, создаваемой новыми и усо- вершенствованными радиоэлектронными средствами противника. Техника РЭП представляет собой очень обширную область, которая включает разнообразные методы, технические решения и тактические приемы, и находится в по- стоянной эволюции. В связи с этим можно дать только первоначальную ориентацию относительно методов, которые используются в РЭП. Если попытаться представить в общем аспекте характеристику методов и техники РЭП, то можно обнаружить почти полное отсутствие общих решений для большинства проблем и, наоборот, наибольшая эффективность достигается обычно аппаратурой! помех, приспособленной по возмож- ности точнее к индивидуальным характеристикам подавляемого радиолокатора. При организации РЭП необходимо учитывать, что любой системе управления оружием присущи следующие функции: поиск и обнаружение нарушителя; опознавание государственной принадлежности ("свой - чужой"); передача по линии связи информации об обстановке в зоне ответственности; обработка этой информации; выработка команд управления; передача команд управления по линии связи; наведение оружия и открытие огня по нарушителю. В соответствии с этим усилия при организации РЭП должны быть направлены на: ухудшение радиолокационной видимости цели с помощью радиопоглощающих материалов и других мер, снижающих ЭПР цели; ухудшение условий радиолокационной видимости цели путем создания маски- рующих активных или пассивных помех; дезинформацию системы опознавания относительно государственной принад- лежности цели путем создания ей имитационных помех; нарушение работы каналов передачи информации и команд управления путем создания им активных помех; перегрузку датчиков системы управления оружием ложными целями с помощью имитационных помех; создание ошибок в наведении оружия; ложные срабатывания оружия. Все это находит широкое применение в РЭП. 2—1777 33
ГЛАВА 2. ПРОСТРАНСТВЕННО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ ПРИ СОЗДАНИИ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ ПОМЕХ 2.1. Факторы, определяющие условия создания помех Радиоэлектронная борьба, как и любые военные действия, осуществляется в про- странстве и во времени. Когда самолет с передатчиком помех на борту входит в зону обнаружения радиолокатора, между самолетом (передатчиком помех) и радиолокато- ром возникает взаимодействие по схеме замкнутого контура "радиолокатор - самолет (передатчик помех) -- радиолокатор". Связь между элементами этого контура осущест- вляется с помощью электромагнитных волн, распространяющихся в пространстве меж- ду радиолокатором и самолетом. Связующим звеном между пространством взаимодей- ствия и радиоэлектронной системой (радиолокатором, передатчиком помех) служит антенна. Приемная антенна улавливает энергию электромагнитных волн, распростра- няющихся в атмосфере (в космическом пространстве), и направляет ее в линию пере- дачи в виде токов высокой частоты. Передающая антенна, наоборот, преобразует энер- гию электромагнитных колебаний, подводимую по линии передач к антенне, в энергию электромагнитных волн, распространяющихся в пространстве. Размеры пространства взаимодействия между самолетом с передатчиком помех на борту и РЛС ограничива- ются максимальной дальностью обнаружения самолета, которая определяется излу- чаемой мощностью радиолокатора и чувствительностью его приемника, способностью самолета переотражать радиолокационный сигнал в направлении радиолокатора, а также мощностью передатчика помех и чувствительностью его приемника. Эти пара- метры с учетом дальности между радиолокатором и самолетом определяют на входе радиолокационного приемника уровни сигнала, отраженного от самолета, и сигнала помехи. Так как основным звеном радиолокатора, осуществляющим взаимодействие через пространство с самолетом, является его антенная система, то она во многом бу- дет определять уровень отраженного от объекта радиолокационного сигнала на входе приемника радиолокатора и требования к мощности помехи. Чем больше величина этого сигнала, тем более мощным должен быть передатчик помех. Поскольку электро- магнитное излучение передатчика помех воздействует на радиолокатор через его ан- тенную систему, параметры антенны радиолокатора непосредственно влияют на эф- фективность воздействия помех. Необходимо также отметить, что момент включения передатчика помех существенно влияет на эффективность РЭП. Например, в случае подавления РЛС обнаружения, передатчик помех должен быть включен в строго согла- сованное с реальной радиоэлектронной обстановкой время, так как преждевременное его включение будет своего рода предупреждением ПВО об опасности, а задержка приведет к своевременному обнаружению самолета. Поскольку взаимодействие между радиолокатором и самолетом осуществляется через околоземное пространство, на ре- зультаты взаимодействия будут влиять электрофизические характеристики атмосферы и подстилающей поверхности. Совокупность факторов, определяющих взаимодействие радиолокатора с защищаемым объектом с передатчиком помех на борту, представлены на рис. 2.1. Таким образом, энергетические харак1сристики сигналов помех и возможности подавления радиолокатора во многом зависят от параметров антенной системы, спо- 34
Основные параметры подавляемой РЛС: мощность передатчика Р, чувствительность приемника Р„,„, , коэффициент усиления антенны G, уровни боковых лепестков ДНА Т) , рабочая поляризация, вид излучаемого сигнала, длина волны. Антенная система РЛС- Пространство взаимодействия Основные факторы: влияние подстилающей поверхности, затухание радиосигналов из-за гидрометеоров, поглощения в атмосфере, влияние рефракции, потери при распространении радиосигналов в свободном пространстве, дальность, высота полета и размещения антенны РЛС Антенная система передатчика помех Основные параметры защищаемого объекта с передатчиком помех. ЭПР о , мощность передатчика помех Pv . коэффициент усиления антенны передатчика помех (7П . чувствительность приемника передатчика помех /-’припп , поляризация сигнала помехи, вид помехи, рабочий диапазон частот, ширина спектра помехи, сектор защиты. Рис. 2.1. Факторы, определяющие характер взаимодействия радиолокатора и объекта с передатчиком помех на борту собности защищаемого объекта переотражать радиолокационные сигналы, условий распространения радиоволн в пространстве взаимодействия и от взаимного располо- жения радиолокатора, защищаемого объекта и передатчика помех. В связи с этим не- обходимо оценить способность различных объектов переотражать электромагнитные колебания, дать общее представление о радиолокационных антеннах с точки зрения их роли в радиоэлектронной борьбе, а также определить влияние условий распростране- ния радиоволн на их ослабление в пространстве взаимодействия. 2.2. Эффективная поверхность рассеяния защищаемых объектов Объектами защиты с помощью средств радиоподавления могут быть различные легательные аппараты (самолеты, вертолеты, спутники, ракеты, головные части балли- стических ракет), а также корабли и наземные сооружения. Наиболее важная характе- ристика этих объектов для радиоподавления - их отражающая способность, опреде- ляющая свойство переизлучать падающую на объект электромагнитную энергию. Фи- зическая сущность возникновения отраженных сигналов заключается в том, что элек- тромагнитная волна, падающая на объект, вызывает в нем вынужденные колебания свободных и связанных зарядов, синхронные с колебаниями падающего поля. Эти ко- лебания создают вторичное электромагнитное поле, распространяющееся во всех на- правлениях от объекта. Часть электромагнитной энергии поступает на вход радиолока- ционного приемника и фиксируется в виде отраженного от объекта сигнала. Отражаю- щие свойства зависят от формы и размеров объектов, материала, из которого они вы- полнены, длины и поляризации падающей волны, направления облучения и приема. Количественно они характеризуются ЭПР объекта, устанавливающей пропорциональ- ность между мощностью отраженного от объекта сигнала Р и плотностью мощности облучающей его электромагнитной волны 35
Р отр gI7] , (2.1) где П{ - PGnJ^TiR2-, Р - мощность передатчика РЛС; Gng - КНД передающей антенны РЛС; R - дальность до объекта. Рис. 2.2. Зависимость ЭПР самолета F-86 от азимутального угла при горизонтальной поляризации В общем случае ЭПР зависит от на- правления облучения и приема. График зависимости ЭПР от угла облучения (приема) называется диаграммой ЭПР объекта. Диаграмму ЭПР или ЭПР мож- но получить расчетным или опытным пу- тем. Расчетный метод определения ЭПР применим в основном только для объек- тов простейших форм, а ЭПР реальных объектов определяют, как правило, опыт- ным путем с помощью непосредственных радиотехнических измерений, выполняе- мых на реальных объектах или на их мо- делях. Для примера на рис. 2.2 приведена экспериментальная зависимость ЭПР ис- требителя F-86 от азимутального угла при горизонтальной поляризации на частотах 9150, 2600 и 545 МГц [10]. ЭПР имеет максимум в области углов 80... 100°, со- ставляющий величину 300 м". С увеличением длины волны ЭПР истребителя возрастает. При облучении само- лета с хвоста (180°) ЭПР выше, чем при облучении с носа самолета (0°). При измене- нии положения объекта относительно РЛС меняются фазовые соотношения между сигналами, отраженными от его различных элементов. В результате возникают флук- туации результирующего сигнала в точке приема, характер которых определяется ти- пом объекта. Модуляционные особенности отраженных от реальных объектов радио- локационных сигналов необходимо учитывать при радиолокационном подавлении РЭС, особенно при создании имитационных помех, когда важно обеспечить хорошее подобие сигналов помех сигналам реальных объектов. В противном случае становится возможной селекция создаваемых ложных целей. Предпринимаются серьезные усилия для снижения ЭПР и других демаскирующих признаков самолета. Традиционный путь снижения ЭПР самолетов первоначально состоял в использовании радиопоглащающих материалов. Например, такая технология была применена в самолете-разведчике SR-71. Однако эта технология не позволяет снизить ЭПР самолетов до значений, при которых можно было бы говорить о “самолете-невидимке”. Самолет с низкими демаскирующими признаками должен иметь уникальную конфигурацию и быть построен из материалов, которые как поглощают, так и прелом- ляют радиолокационные сигналы. Стратегический бомбардировщик В-52 имеет боль- шую ЭПР (до 100 м2) из-за наличия высокого вертикального стабилизатора и большого корпуса, а также из-за расположенных на крыльях гондол реактивных двигателей, яв- ляющиеся хорошими отражателями. Предполагается, что первоначальный вариант бомбардировщика В-1 имел ЭПР, равную 10 м2, а ЭПР модифицированного варианта В-1В едва достигала 1м2, и в дальнейшем будет еще меньше. Таких малых значений ЭПР 36
предполагается достигнуть путем введения целого ряда техничских новшеств. На новых самолетах не будет острых кромок и выступающих углов из-за управляющих плоскостей на крыльях самолета, которые хорошо отражают радиолокационные сигналы. Передняя кромка крыла и фюзеляжа будет плавно закруглена, а образующие треугольник фюзе- ляж, кабина и крыло придадут ему вид летящего клина. Двигатели будут скрыты в фюзе- ляже, что позволит уменьшить ЭПР самолета. Для этой цели предполагается заменить, где возможно, металлическую обшивку поглощающими материалами на основе графито- вых пластиков, обладающих повышенной прочностью. Скрытые воздухозаборники реак- тивных двигателей будут установлены на нижней части летающего крыла. Канал возду- хозаборника будет иметь зигзагообразную конструкцию с тщательно рассчитанными из- гибами, которые сводят к минимуму отражения радиолокационных сигналов. Кроме снижения радиолокационной заметности предпринимаются меры для охлаждения вы- хлопа реактивного двигателя, что будет способствовать защите самолета от ракет с теп- ловой головкой самонаведения и от обнаружения ИК-датчиками. Снижение ЭПР самоле- тов помимо уменьшения дальности радиолокационного обнаружения позволяет умень- шить энергетические требования к мощности передатчика помех. Диаграмма ЭПР кораблей имеет более тонкую лепестковую структуру, чем диа- грамма самолетов, что объясняется значительно большими размерами и сложной кон- струкцией кораблей. Экспериментальные исследования показывают, что флуктуации ЭПР корабля, как и самолета, приближенно описываются экспоненциальным законом распределения. В зависимости от тоннажа корабля его усредненную ЭПР о, м~ для 50-го процентиля можно определить с помощью эмпирической формулы [II]: СУ = 52 f '/2D3'2, (2.2) где о - ЭПР; f - несущая частота РЛС, МГц; D - водоизмещение корабля в килотоннах. Формула (2.2) была получена путем обработки результатов измерений ЭПР ко- раблей различного класса в натурных условиях в диапазоне 3,25; 10 и 23 см. В табл. 2.1 приведены усредненные значения ЭПР ряда типовых реальных объек- тов, для защиты которых используется радиоэлектронное подавление РЭС. Таблица 2.1. Среднее значение ЭПР типовых объектов Наименование объекта ЭПР, м' Б-52 100 FB-111 7 F-4 6 В-1 0,7 В-2 0.1 F-117F 0,025 Реактивный бомбардировщик 15...20 Подводная лодка в надводном положении 30...40 Малый корабль (50-200 т) 10...50 Средний корабль (1000-3000 т) 6- 1О3...2,5- 104 Большой корабль (104 т) 200000 Автомобиль, танк 7...10 Рубка подводной лодки 1 Головная часть баллистической ракеты 1...10’3 Человек 0,5...1,2 37
2.3. Антенны в технике РЭП Функционирование любой аппаратуры РЭП немыслимо без антенных устройств, и как бы ни был совершенен передатчик помех, его возможности по защите объекта в конечном счете определяются параметрами антенных устройств с учетом их размеще- ния на реальном объекте, где существенными являются ограничения на массу и габа- ритные размеры аппаратуры. В силу того, что передатчик помех должен располагать возможностью мгновенной реакции на угрозу, антенное устройство должно быть спо- собно эффективно работать в широком частотном диапазоне и излучать (принимать) радиоволны практически во всех направлениях. Последнее означает, что ДНА должна быть по возможности близкой к круговой, т. е. слабонаправленной (усиление 0...5 дБ). Естественно, что в этом случае энергетический потенциал передатчика помех будет в основном определяться практически реализуемой выходной мощностью оконечных каскадов передатчика помех. Это означает, что антенна должна пропускать большие мощности. Достоинством слабонаиравлснных антенн является простота, низкая стои- мость и способность работать при отсутствии информации о направлении на подав- ляемые РЭС. Если сектор одновременного подавления ограничить шириной в несколь- ко десятков и более градусов, то перекрытие всего требуемого сектора может быть дос- тигнуто применением нескольких антенн, ДИ которых соответственно ориентированы в пространстве и подключаются поочередно к общему передатчику. Однако в этом слу- чае необходимо устройство для определения направления на подавляемые РЭС. По мере увеличения ЭПР защищаемых объектов (например, кораблей) и необходимости обеспечения все больших отношений помеха-сигнал технические требования к антен- нам станции помех ужесточаются. В современных условиях требуется эффективная излучаемая мощность помехи в пределах от 10 кВт до 1 МВт при подавлении одновременно многих РЭС. К сожале- нию, возможности повышения эффективной излучаемой мощности помехи путем уве- личения выходной мощности передатчика помех ограничены мощностью передающих ламп. Средний уровень СВЧ-мощности таких ламп в настоящее время составляет не- сколько сотен ватт, а уровень импульсной мощности - несколько киловатт. В этих ус- ловиях разработчик может использовать антенны с высоким коэффициентом усиления, т. е. узконаправленные антенны. Эти возможности хорошо реализуются во многолучевых антенных решетках, спо- собных мгновенно концентрировать в узком луче в направлении подавляемых РЭС по- мехи большой мощности. Для систем РЭП с такими антеннами эффективная мощность излучения помехи определяется соотношением P^rfG^ (2 3) где Рп - мощность передатчика помех; Gn - КНД передающей помехи антенны; G| - ко- эффициент усиления антенного элемента решетки; N - число элементов активной ан- тенной решетки; Р{ - выходная мощность усилителя элемента решетки. Можно видеть, что если коэффициент усиления антенного элемента решетки ра- вен 10дБ, мощность усилителя элемента решетки 100 Вт и число элементов 10, то эф- фективная излучаемая мощность такого передатчика помех составит 10э Вт. Рассмот- ренный пример показывает практическую возможность достижения в аппаратуре по- мех мегаваттного уровня. Из (2.3) ясно, что путем применения более узконаправленно- го излучающего элемента можно наращивать излучаемую мощность помехи до трс- 38
буемого уровня. Однако это приводит к соответствующему сужению углового рабоче- го сектора решетки, что, в свою очередь, ведет к необходимости увеличения числа ре- шеток на борту объекта для зашиты в требуемом секторе. Кроме того, очень узкий луч не всегда приемлем, так как во многих случаях подавляемая РЭС (например, ГСН) не совпадает по направлению с излучателем (например, РГЩ), который будет пеленго- ваться и на который будет наводиться узкий антенный луч решетки. Наряду с концентрацией мощности помехи в нужном направлении помеховая ан- тенна должна обеспечивать заданную поляризацию и часто не просто фиксированную, а с изменяемыми ее параметрами. Это еще более усложняет структуру, увеличивает массу и габаритные размеры антенных устройств передатчика помех, еще более уже- сточает проблему их размещения на реальных объектах. При этом следует учесть, что такие антенные системы должны быть широкополосными и работать с перекрытием по частоте в октаву и более. Современный боевой самолет буквально "облеплен" антеннами. Поэтому, говоря об антенных системах, следует остановиться на их вкладе в величину ЭПР защищаемо- го самолета. При создании помех РЛС ДНА передатчика помех направлена на подав- ляемый радиолокатор, который нацелен максимумом своей ДНА на защищаемый са- молет. В этом случае, радиолокационный сигнал, принятый антенной передатчика по- мех, может отразиться от какой-либо неоднородности антенно-фидерного тракта и пе- реизлучиться через ту же антенну в обратном направлении к РЛС. Наиболее сильное обратное излучение от антенны будет наблюдаться при наличии неоднородности типа короткозамкнутой или разомкнутой линии. В результате антенна может рассматри- ваться как пассивный ретранслятор радиолокационных сигналов, по эффекту действия аналогичный переотражающему объекту с ЭПР, определяемой выражением: Ъи=-^-|П’П. (2.4) где Gn - коэффициент усиления помеховой антенны; "к - длина волны; I Г | - коэффи- циент отражения; Г) - КПД; у - коэффициент, учитывающий потери из-за рассогласова- ния по поляризации. Так, при Gu = 20 дБ и наличии в антенно-фидерном тракте неоднородности типа короткозамкнутой или разомкнутой линии ЭПР антенны составит 0,75 мд в трехсанти- мстровом диапазоне волн. Коэффициент усиления эквивалентного ретранслятора А;кв.ретр=2Сп[дБ] - I01g[(KCBH+l)/(KCBH-I)]. (2.5) Например, если антенна нагружена на вход (выход) ЛБВ с КСВН < 2, то при ко- эффициенте усиления антенны 20 дБ эквивалентное усиление ретранслятора составит 30,5 дБ, что эквивалентно ЭПР около 0,5 м2. Таким образом, антенна современного передатчика помех это нс просто элемент согласования линии передачи с открытым пространством, но также и устройство, кото- рое, если нс принять меры, может увеличить ЭПР защищаемого объекта. 2.4. Влияние земной поверхности на распространение сигналов помех Сигналы помех, как и радиолокационные сигналы, представляют собой радио- волны и поэтому подчиняются всем закономерностям, свойственным электромагнит- ным колебаниям. В связи с этим на распространение радиоволн будут влиять поверх- 39
ность Земли и характеристики атмосферы или космического пространства. Земная по- верхность влияет на распространение сигналов помех тем, что в точке приема образу- ется интерференция радиоволн, прошедших по прямому пути, с радиоволнами, персот- раженными земной или водной поверхностью. В тех направлениях, где эти поля ока- жутся в фазе, произойдет усиление результирующего поля, а там, где они окажутся в противофазе - его ослабление. Напряженности электрического поля прямой и переот- раженной волн отличаются друг от друга по амплитуде и фазе из-за различия коэффи- циента усиления помеховой антенны в направленный на приемник РЛС и участок от- ражения от поверхности Земли, а также изменения амплитуды и фазы волны при отра- жении от земной поверхности. Если высота шероховатости подстилающей поверхности мала по сравнению с длиной волны, то происходит зеркальное отражение. Количественно изменение ампли- туды и фазы отраженной волны характеризуется коэффициентом отражения. Этот ко- эффициент зависит от электрических параметров воды или почвы, длины волны, угла Рис. 2.3. Зависимость коэффициента отражения от угла скольжения для вертикальной (•) и горизонтальной (х) поляризаций при длине волны, равной 10 см: морская вода (а), пресная вода (б), суглинок (в), песок (г) скольжения, поляризации и характера поверхности (лес, луг, снег и т. п.). На рис. 2.3 приведены зависи- мости коэффициента отражения раз- личных видов подстилающих по- верхностей в I О-сантиметровом диа- пазоне длины волны для вертикаль- ной и горизонтальной поляризаций облучающего сигнала. В случае го- ризонтальной поляризации коэффи- циент отражения сравнительно слабо зависит от угла скольжения для мор- ской и пресной воды, песка и суг- линка. При изменении угла скольже- ния от 0 до 28° коэффициент отраже- ния при горизонтальной поляризации для воды изменяется от 1,0 до 0,9, а для песка и суглинка - от 1,0 до 0,5. При вертикальной поляризации зави- симость коэффициента отражения от угла скольжения более существен- ная, так как наблюдается значитель- ное ослабление при углах Брюстера. Коэффициент отражения при верти- кальной поляризации значительно меньше, чем при горизонтальной. Для сравнения на рис. 2.4 приведены зависимости коэффициента отражения морской воды и песка от уг- ла скольжения при вертикальной поляризации облучающего сигнала 3-сантиметрового диапазона [12]. Большое влияние на коэффициент отражения оказывает растительный покров. В этом случае наблюдается очень слабая зависимость коэффициента отражения от угла скольжения и его величина очень мала (около 0,1). Поляризация практически не влияет на коэффициент отражения для поверхностей, покрытых растительностью, отражение носит в большей степени диффузионный характер, чем зеркальный. С увеличением 40
Рис. 2.4. Коэффициент отражения от земной поверхности: морская вода (а), песок (б) длины волны облучающего поверхность сигнала и высо- ты растительного покрова ко- эффициент отражения растет. При прочих равных ус- ловиях отраженный от под- стилающей поверхности сиг- нал только при малых углах скольжения соизмерим с прямым сигналом. Следова- тельно, при этих углах будет происходить их интерферен- ция, которая ухудшает обна- ружение целей. В результате дальность обнаружения низ- колетящих целей оказывает- ся малой по сравнению с дальностью обнаружения в свободном пространстве и про- порциональна корню восьмой степени от энергии излучения РЛС. В случае создания помех радиолокаторам для защиты низколетящего самолета влияние отраженного от подстилающей поверхности сигнала помехи будет проявлять- ся в угловых ошибках пеленгации цели и тем больших, чем выше относительный уро- вень псрсотраженного сигнала. Если его уровень соизмерим с уровнем прямого сигна- ла, то при когерентности этих сигналов возможны значительные угловые возмущения, превышающие угол места цели, так как в этом случае пеленгуется двухточечная цель, состоящая из излучателя помехи и его антипода. В силу того, что коэффициент отра- жения от реальных подстилающих поверхностей мал, обеспечение таких условий мо- жет быть достигнуто соответствующим выбором формы ДНА передатчика помех. Влияние поверхности Земли сказывается на появлении лепестковости в ДНА передат- чика помех, что может привести к возникновению направлений, в которых уровень по- мехи ниже, чем при отсутствии этого влияния Земли. Кроме того, при полете самолета с передатчиком помех на борту на малой высоте подстилающая поверхность, псреот- ражая излучаемые сигналы помех обратно к самолету, может понизить чувствитель- ность приемного устройства, а в случае наличия ретрансляционного передатчика помех - даже вызвать его самовозбуждение. Таким образом, подстилающая поверхность соз- дает специфические условия для функционирования передатчиков помех, которые не- обходимо учитывать при защите низколетящих самолетов. 2.5. Распространение радиоволн в атмосфере Кривизна Земли ограничивает дальность прямой видимости и, следовательно, ра- диогоризонт. Однако наличие в атмосфере явления рефракции радиоволн приводит к тому, что радиогоризонт оказывается на дальности, большей дальности прямой види- мости. Обычно с увеличением высоты показатель преломления радиоволн в атмосфере падает (рефракция положительная). Так как скорость распространения радиоволн через преломляющую среду (атмосферу) обратно пропорциональна показателю преломления, то верхняя часть волны движется в атмосфере быстрее, чем нижняя. В результате этого 41
волна преломляется вниз, что обусловливает эффект огибания Земли радиоволнами и распространения радиоволн за горизонт. С учетом положительной рефракции расстоя- ние d, км, до радиогоризонта равно: 6Z = (3,56...4,12)(7^7 + 7^7), (2.6) где /г?- расположения антенн над поверхностью Земли в метрах в точках приема и передачи. При распространении радиоволн в атмосфере также происходит их поглощение, рассеяние и ослабление газами и гидрометеорами. На волнах, длиной выше нескольких сантиметров, поглощением радиоволн атмосферными газами на трассах сравнительно малой протяженности можно пренебречь. На более коротких волнах приходится при- нимать во внимание молекулярное поглощение радиоволн в водяных парах и в кисло- роде воздуха, которое имеет место при отсутствии осадков. Это явление связано с тем, что энергия радиоволн затрачивается на колебания атомов и вращение молекул. По- скольку большинство энергетических уровней имеет дискретный характер, переход с одного уровня на другой при поглощении энергии радиоволн носит ярко выраженный резонансный характер (рис. 2.5). Особенно сильно влияние поглощения радиоволн на- блюдается на уровне моря, где имеется большая насыщенность атмосферы парами во- ды. Так, даже на X = 3 см удельное затухание радиоволн в этом случае достигает 0,003 дБ/ км. С увеличением высоты трассы распространения радиоволн содержание паров воды падает и удельное за- тухание на X = 3 см снижается до 0,0015 дБ/ км. На этой высоте укорочение длины волны сопро- вождается резонансными полоса- ми поглощения в кислороде. На- пример, на X = 0,5 см удельное за- тухание достигает 20 дБ/ км, а на X = 0,25 см уменьшается более чем на порядок и составляет 1 дБ/ км. Следующие резонансные пики поглощения в кислороде слабо уменьшаются и становятся более узкими. При этом удельное зату- хание между резонансными пика- ми на X = 0,3 см составляет около 0,01 дБ/ км и обнаруживает тенденцию к уменьшению с укорочением длины волны [13]. Ослабление в облаках и в дожде должно учитываться во всем диапазоне волн ко- роче 10 см. Особенно сильно это явление сказывается на волнах длиной 1 и 3 см и ко- роче. Ослабление радиоволн, вносимое облаками, зависит от концентрации в них воды. Обычно концентрация воды /И изменяется от 1 до 2,5 г/мэ. Ослабление равно 7С0 = КХМ , дБ/км . (2.7) Для водного облака К\ = 0,063 дБ / км м3/г при температуре 10° С и X = 3,2 см. От- сюда Ко =(1...2,5),063 = (0,063...0,15) дБ7 км. Вносимое облаками ослабление радио- 42
волн уменьшается с увеличением длины волны. Например, при изменении длины вол- ны от 1 до 3 см ослабление радиоволн уменьшается на порядок. У ледяных облаков ос- лабление почти на два порядка ниже, чем у водяных. Ослабление, вызываемое дождем, зависит от его интенсивности, температуры и длины волны. При дожде с интенсивно- стью 25 мм / ч и t = 18 °C потери на X = 3,0 см составляют 0,65 дБ/ км, а при интенсивно- сти 100 мм/ ч - 3,24 дБ/ км. С повышением температуры ослабление радиоволн дождем уменьшается. Град и снег вносит потери, составляющие примерно 1 % от потерь, вызы- ваемых дождем. Ослабление, вносимое туманом, зависит от расстояния видимости. При температуре 0 °C удельное затухание, вносимое туманом, приведено в табл. 2.2 для различных длин волн и расстояний видимости. Таблица 2.2. Удельное затухание, вносимое туманом Видимость, м Затухание, дБ/км, при X 1,25 см 3,2 см 10 см 80 1,25 0,2 0,02 90 0,25 0,04 0,004 300 0,045 0,007 0,001 Ослабление зависит от температуры, с увеличением которой вносимые потери падают. Так, при температуре 15 и 25 °C ослабление составляет 0,6 и 0,4 от ослабления радиоволн в тумане при t = 0 °C. Более подробные данные по ослаблению радиоволн в атмосфере можно найти в соответствующих справочниках. При расчетах ослабление радиоволн в атмосфере в разах, вызываемое прохождением радиосигнала в одну сторо- ну, может учитываться коэффициентом 7У1=Ю-°’1Хпр, (2.8) где Кп - удельные потери радиосигнала, дБ/ км; D - протяженность участка трассы с дополнительными потерями, км. При прохождении радиосигнала дважды через одну и ту же область затухание со- ответственно увеличится. При реальных расчетах предпочтительнее пользоваться еди- ницей измерения децибелы. Например, если на трассе распространения действует не- сколько факторов влияния, то сначала следует найти величину ослабления радиосигна- ла в децибелах от каждого фактора, а затем определить их общий эффект путем сложе- ния полученных потерь. При одинаковых условиях сигнал помехи по сравнению с радиолокационным сигналом будет ослабляться намного меньше, так как длина пути распространения ра- диосигнала помехи в 2 раза меньше длины пути распространения радиолокационного сигнала, Например, если в первом случае суммарные дополнительные потери сигнала на трассе составляют 10 дБ, то для сигнала помехи они будут 5 дБ. Это означает, что если отношение помеха-сигнал на входе радиолокатора при учете потерь только на распространение радиоволн в свободном пространстве равно ос дБ, а дополнительные потери из-за поглощения или затухания радиоволн в атмосфере в одну сторону состав- ляют N{ дБ, то отношение помеха-сигнал в реальных условиях будет больше на дБ, т. е. равно (ос + TV)) дБ. 43
2.6. Энергетические соотношения при создании активных помех РЛС и ГСН Общие положения. Энергетические соотношения при создании активных помех целесообразно рассматривать применительно к двум основным типам передатчиков помех: генераторному и ретрансляционному. Особенностью генераторного передатчи- ка помех является независимость выходной мощности передатчика помех от расстоя- ния между подавляемым радиолокатором и постановщиком помех, т.е. от уровня мощ- ности радиолокационного сигнала, облучающего этот постановщик помех. Генератор- ный передатчик помех обычно включается по команде, например, от приемника преду- преждения об облучении, когда уровень сигнала на его входе от подавляемого радио- локатора превысит определенную величину. После включения передатчик помех излу- чает постоянный уровень мощности, равный произведению выходной мощности пере- датчика помех и коэффициента усиления передающей антенны в направлении на по- давляемую РЭС. Для ретрансляционного передатчика помех характерны два режима работы: ре- жим постоянного коэффициента усиления (линейный ретранслятор) и режим постоян- ной выходной мощности. В первом случае ретранслятор характеризуется полным ко- эффициентом усиления, равным произведению коэффициентов усиления приемной и передающей антенн и усилителя. Во втором случае ретранслятор, помимо коэффици- ента усиления характеризуется максимальной выходной мощностью. Важная характе- ристика ретранслятора - реализуемый динамический диапазон входных сигналов, при которых обеспечивается либо линейный режим усиления, либо уровень постоянной выходной мощности. Ретрансляционные передатчики помех могут разрабатываться для работы преимущественно в определенном режиме. Тем не менее в зависимости от рас- стояния между ним и подавляемым радиолокатором один и тот же ретранслятор может работать либо в линейном режиме, либо в режиме переизлучения сигналов с постоян- ным уровнем выходной мощности. Например, при значительном удалении, когда ра- диолокационный сигнал на входе ретранслятора сравнительно мал, ретранслятор мо- жет работать в линейном режиме, но при приближении его к радиолокатору, когда уровень входного сигнала существенно возрастает, выходной усилитель мощности на- чинает работать в режиме насыщения, и мощность сигнала помехи перестает изменять- ся пропорционально мощности радиолокационного сигнала на входе ретранслятора. Энергетические соотношения целесообразно рассматривать для основных спосо- бов радиоэлектронной защиты: самозащиты и прикрытия. При самозащите передатчик помех находится на защищаемом объекте, а в случае помех прикрытия - на объекте, пространственно не совпадающем с защищаемым объектом. Уравнение противорадиолокации при создании помех РЛС с помощью пере- датчика генераторного типа. При энергетической оценке действия активных помех на РЛС необходимо учитывать взаимное расположение защищаемого объекта, поста- новщика помех и РЛС, а также диаграммы направленности антенн РЛС и передатчиков помех. Найдем отношение помеха-сигнал на входе приемника РЛС при создании помех прикрытия, используя эквивалентную схему защиты, учитывающую распространение радиоволн и основные параметры РЛС и передатчика помех (рис. 2.6). При этом учи- тывается влияние подстилающей поверхности и ослабление радиоволн на трассе рас- пространения, а также потери сигналов в случае рассогласования поляризации прием- ной антенны РЛС и передатчика помех [10, 14, 15]. Ослабление радиолокационного 44
Рис. 2.6. Схема для определения энергетических характеристик отраженного от цели радиолокационного сигнала и сигнала помехи, создаваемого с помощью передатчика генераторного типа сигнала в атмосфере в данном случае учитывается коэффициентом 10”°’2АЛ, так как ра- диолокационный сигнал проходит атмосферу дважды {К - удельное затухание радио- волн в атмосфере, дБ/км, R - протяженность трассы в атмосфере, км). Влияние земной и водной поверхности на распространение радиолокационных и помеховых сигналов можно учесть введением в соответствующие энергетические со- отношения множителя g, который представляет собой отношение реальной напряжен- ности электрического поля в точке приема к напряженности электрического поля в этой же точке при распространении радиоволн в свободном пространстве. В случае распространения радиоволн в одну сторону этот множитель по мощности равен g2, а при распространении в обоих направлениях - g4 . Минимальные энергетические потери сигнала помехи наблюдаются только в слу- чае, когда поляризация антенны передатчика помех согласована с поляризацией при- емной антенны подавляемого радиолокатора. В остальных случаях наблюдается увели- чение потерь из-за различий их поляризаций. Если в передатчике помех и РЛС исполь- зуются линейно-поляризованные антенны, то у = cos2A0n, где А0П - угол между векто- рами поляризации. В случае линейно-поляризованных антенн небольшие отклонения от точного со- гласования по поляризации приводят к малым потерям сигнала помехи. Например, при АОП=Ю° потери составляют всего 0,1 дБ. Однако при больших отклонениях возможно полное подавление сигнала помехи. Множитель g2 может меняться от 0 (отраженный от поверхности и прямой сигналы в точке приема равны по амплитуде, но противофаз- ны) до 4 (отраженный от поверхности и прямой сигналы равны по амплитуде и син- фазны). С учетом ослабления волн в атмосфере и из-за влияния поверхности Земли вы- ражение для мощности радиолокационного сигнала, отраженного от самолета, примет следующий вид: 45
PG Gnp<^2 (4лА2)2 4л io-°-2*V (2.9) где Р - мощность передатчика РЛС; G, Gnp - усиление соответственно передающей и приемной антенн РЛС в направлении на защищаемый самолет; о - эквивалентная по- верхность рассеяния самолета; R - удаление самолета от РЛС; g4pc - коэффициент, учитывающий влияние подстилающей поверхности на сигнал РЛС, отраженный от са- молета; КГ°’2А7?- коэффициент, учитывающий затухание сигнала в атмосфере. Уровень сигнала помехи на входе приемника РЛС для передатчика помех генера- торного типа равен: PG Gnnn(0)X2 _ * п п пр.п \ / п.вх . 4л/?- , л-°-1АЛп 2 л 10 gncY, 4 л (2.Ю) Плотность потока Эффективная мощности помехи поверхность на расстоянии Ru приемной ан- тенны РЛС где Рп- мощность передатчика помех; Gn- усиление передающей антенны передатчика помех в направлении РЛС; Рп - удаление передатчика помех от РЛС; Спр.п(0) - усиле- ние приемной антенны РЛС в направлении на передатчик помех; у - коэффициент, учитывающий потери сигнала помехи из-за различия поляризационных характеристик антенн передатчика помех и подавляемой РЛС; g2nc - коэффициент, учитывающий влияние подстилающей поверхности на сигнал помехи; 10п~°’1ЛЛп- коэффициент, учи- тывающий затухание сигнала помехи в атмосфере. Для подавления нескольких радиолокаторов, использующих линейную горизон- тальную и вертикальную поляризации, передатчик помех должен применять систему либо с круговой поляризацией, либо с наклонной (0 = 45°). В этом случае потери сиг- нала помехи составят 3 дБ и нет необходимости в сложном устройстве определения и управления поляризацией помсхозой антенны. Используя (2.9) и (2.10), находим отношение мощности помехи к мощности отра- женного от цели сигнала на входе приемника РЛС (ап): а п.прикр _ 1 10О,1К(2/<-/?п) ёпе PG №ок g4c ’ (2.11) где Убок =--—— - относительный уровень боковых лепестков приемной антенны ^пр.п (0) РЛС в направлении на постановщик помех. Выражение (2.11) для отношения помеха-сигнал характерно для случая, когда пе- редатчик помех не совмещен с целью, т. е. для прикрытия защищаемого самолета вы- несенным постановщиком помехи. Если передатчик помех совмещен с целью (случай самозащиты) коэффициенты усиления приемной антенны радиолокатора в направле- нии на цель и передатчик помех совпадают (2V6oK = 1): 46
а = 4Лу ] о01 KR ^п.самозащ Ч J 4 • PG ° gpc (2.12) Тогда из (2.11), (2.12) можно видеть, что коэффициент ап в случае генераторных помех прикрытия зависит прямо пропорционально удалению защищаемого самолета от РЛС в 4-й степени и обратно пропорционально удалению постановщика помех от РЛС во 2-й степени. Чем больше излучаемая мощность передатчика помех, тем больше уро- вень помехи и, следовательно, больше коэффициент осп. Чем больше излучаемая мощ- ность РЛС и о защищаемого самолета, тем меньше ос„. В случае самозащиты осп изме- няется прямо пропорционально 2-й степени удаления самолета от РЛС. Коэффициент ап определяет эффект воздействия сигнала помехи на радиолока- тор. Для каждого радиолокатора существует минимальное значение осп min, начиная с которого сигнал помехи создает требуемый помеховый эффект (маскировку сигнала цели, срыв сопровождения и т. д.). Он зависит от структуры радиолокационных и по- меховых сигналов, параметров радиолокационного приемника, вида обработки сигнала в радиолокационном приемнике и типа индикатора, а также от режима работы РЛС (обзор, автоматическое и ручное сопровождения). При приближении защищаемого самолета к РЛС на дальность R' отношение по- меха-сигнал может настолько уменьшиться, что помеха перестает создавать требуемый эффект. Граница, при приближении защищаемого самолета к которой помеха перестает быть эффективной, определяется условием: п min- ОблаСТЬ пространства, в которой выполняется условие осп > осп nijn, называется зо- ной подавления РЭС помехами и находится численным или графическим решением уравнений противорадиолокации. Пренебрегая потерями в среде распространения (К = О, &пс=^Рс =1) и предполагая равенство ширины полосы пропускания приемника РЛС ши- рине спектра помехи, эти уравнения имеют вид: для помех прикрытия min (2.13) для самозащиты л Р^ R = min --- (2.14) Отсюда следует, что минимальная дальность действия генераторного передатчика помех прикрытия равна: Д,~ (2-15) \ 4тгу PUGU а для самозащиты | 1 PG ап min . D „ 4тгу PnGri (2.16) 47
Если заданы значения ап, Ro самоЗЩ, Ru и параметры РЛС, то можно определить тре- буемую мощность передатчика помех, используя выражения: для помех прикрытия (X <т R Y (PC) М- , (2.17) V П п/прикр 4^ 7?2 (Ро J 6 для самозащиты Сзмизаш А~п min & 4лу Р2 (2-18) Сравнение полученных выражений показывает, что для помех прикрытия из вы- несенного за пределы зоны поражения района баражирования требуемая мощность пе- редатчика помех в ( Rn f w — N&0K раз больше требуемой мощности передатчика помех для самозащиты. Если передатчик помех одинаково удален от РЛС (как и прикрываемый самолет, Rn = Ro), но не совмещен с защищаемым самолетом, то требуемая мощность передатчи- ка помех для прикрытия должна быть больше мощности передатчика самозащиты все- го в NoOK раз. С энергетической точки зрения наиболее благоприятные условия насту- пают, когда постановщик помех прикрытия находится впереди защищаемых объектов. В этом случае требуемая излучаемая мощность уменьшится в раз по сравнению с передатчиком помех прикрытия, находящимся в удаленной зоне. Однако такой по- становщик помех подвергается большей опасности, так как он вынужден находиться в зоне поражения огневых средств ПВО. Уравнение противорадиолокации применительно к ретрансляционному пе- редатчику помех. В ретрансляционном передатчике помех сигнал помехи формирует- ся путем усиления и модуляции принятого радиолокационного сигнала с последующим излучением сформированного сигнала помехи в направлении подавляемого радиолокатора. Ретрасляционный передатчик можно охарактеризовать максимальной излучаемой выходной мощностью (PG)n и его полным коэффициентом усиления, равным произве- дению коэффициентов усиления усилителя ретранслятора, приемной и передающей антенн, т. е. ’ /с _АГ Ър.ретр^у^пер.рстр лпол • Рассмотрим случай создания помех прикрытия, когда ретрансляционный передат- чик пространственно нс совмещен с прикрываемым объектом защиты. Пусть РЛС со- провождает один самолет, а другой самолет-постановщик помех создает помехи, для его защиты. Так как РЛС сопровождает один самолет, то отраженный от него сигнал РЛС принимается основным лепестком ДНА РЛС. Тогда на постановщике помех ра- диолокационный сигнал принимается ретранслятором через боковые лепестки ДН пе- редающей антенны РЛС, усиливается, наделяется помеховой модуляцией и излучается в направлении РЛС, воздействуя на нее через боковые лепестки ДН приемной антенны. 48
Схема для определения энергетических характеристик сигналов в случае создания помех прикрытия с помощью ретрансляционного передатчика приведена на рис. 2.7. Согласно этой схеме отношение помеха-сигнал на входе подавляемого радиолокацион- ного приемника равно: Рис. 2.7. Схема для определения энергетических потерь радиолокационного сигнала и помехового сигнала прикрытия для ретрансляционного передатчика с постоянным коэффициентом усиления Из (2.19), пренебрегая потерями в среде распространения (К = 0, gnc = g11c = 1), найдем значение полного коэффициента ретранслятора в случае создания помех прикрытия: поли ретр ^бок.пер-^бок-пр (2.20) Если принять Абок.пр = ^бок.пер= 1, а 7?п = R, то получим выражение для полного ко- эффициента усиления ретранслятора в случае самозащиты. Можно видеть, что для по- лучения на входе приемника подавляемого радиолокатора одного и того же отношения помеха-сигнал, полный коэффициент усиления ретранслятора, создающего помехи прикрытия, должен быть больше полного коэффициента усиления ретранслятора само- защиты на величину, определяемую потерями сигнала из-за приема и воздействия по боковым лепесткам ДНА подавляемой РЛС, а также различиями расстояний защищае- мого самолета и постановщика помех от РЛС, т. е.: (-^полн.ретр прикр полн.ретр самозащ ^бок.пер^бок.пр (2.21) 49
В данном случае отношение помеха-сигнал зависит от удаления РЛС как от за- щищаемой цели, так и от постановщика помех. Предположим, что дальность до поста- новщика помех остается неизменной, тогда нормированное отношение помеха-сигнал к значению ап =у{7?) при R = Rn изменяется пропорционально четвертой степени расстоя- ния между радиолокатором и прикрываемым самолетом. Максимальная выходная мощность ретрансляционного передатчика помех при- крытия определяется минимальной дальностью подавления и ап 1Т1№ и может быть най- дена путем умножения уровня радиолокационного сигнала, принятого по боковым ле- песткам передающей антенны РЛС, на коэффициент усиления передающей антенны передатчика помех, что после преобразований выражается формулой: . (2.22) Можно видеть, что максимальная мощность ретрансляционного передатчика по- мех в случае прикрытия связана с максимальной мощностью ретрансляционного пере- датчика помех самозащиты следующим выражением: Г R2 А (R V (РСЛ = N anmin pz~? ® *41 I— fp’ р \ Д/ I I X /п тах.прпкр 2V6oK.np вь,хтах 'самозащ Убок.пр J • (2.23) Мощность радиолокационного сигнала на входе усилителя ретранслятора в случае прикрытия Р - ^^бок.пср ^пр^'- _ „р Ц1р.р 4яЯ,2 Yl 4я '' (4яЛ„)2 (2.24) Энергетические соотношения для противодействия ГСН ракеты полуактив- ной системы с помощью ретрансляционного передатчика помех. Определим отно- шение помеха-сигнал для случая противодействия ГСН полуактивной системы с по- мощью ретрансляционного передатчика помех для случая самозащиты, воспользовав- шись схемой, представленной на рис. 2.8. Рис. 2.8. Схема для определения энергетических характеристик сигнала помехи и сигнала, отраженного от цели, в случае создания помех самозащиты ГСН с помощью ретранслятора с постоянным коэффициентом усиления 50
В этом случае мощность сигнала помехи на входе приемника ГСН для линейного режима усиления ретранслятора = PG 2 ^пр.ретр^ к G - 1 G'X 10~Q.lX(/?i+r) 2 2 пгсн 471/?^ 4л ц пср рстр 4ягI 2 4л ^рсгсп, (2.25) где у2 - у,у2. Мощность радиолокационного сигнала, отраженного от цели, на входе приемника ГСН: Э _ PG G^" 1 -о. IX (Л,+г) 2 2 c.ich ~ . ? Ю орсорс.гсн • 4л /?Г 4л 4тщ- (2.26) Отсюда отношение помеха-сигнал на входе приемника ГСН: р с /вх.пр.ген э2 к Л- ____ 2 по.т.ретр полн.ретр.о “ - Y (2.27) Ц и не зависит от дальности R\ и г, а определяется только параметрами ретрансляционно- го передатчика помехи и защищаемого самолета. Это является следствием линейного режима работы ретрансляционного передатчика помех. Если усилитель ретранслятора на расстоянии R} = /?1огр от РЛС насыщается и его излучаемая мощность (PG)n остается неизменной в течение полета ракеты, то = 4тгу----- PG (J (2 28) и пропорционально квадрату R}. При этом R\ < 7?]огр. Рассмотрим энергетические соотношения для противодействия ГСН с помощью ретрансляционного передатчика, создающего помехи прикрытия. В соответствии со схемой, приведенной на рис. 2.9, для случая создания ГСН по- мех прикрытия, отношение помеха-сигнал на входе приемника ГСН равно: апГСН (2.29) Отсюда полный коэффициент усиления ретранслятора для создания помех при- крытия по/гн.ретр прпкр N- № 1 ’оок.пр.Н оок.пер.рлс * (2.30) а максимальная излучаемая мощность передатчика помех прикрытия для защиты удар- ного самолета до минимальной дальности Ro = Rmm определяется как I =а PG—----------—N- тах П 4^2 pl 'v оок.пр.ген (2 31) 51
Рис. 2.9. Схема определения энергетических потерь сигнала подсвета и помехи при создании помех прикрытия ГСН ретрансляционным передатчиком с постоянным коэффициентом усиления По сравнению со случаем самозащиты излучаемая мощность прикрытия в раз больше при одинаковой минимальной дальности защиты. Получен- ия — оок.пр.гсн Рис. 2.10. Номограмма для определения дальности подавления РЛС генераторным передатчиком помех самозащиты (а) и прикрытия (ап - 6 дБ, <з = 5 м2) ные выше выражения для от- ношения помеха-сигнал на вхо- де подавляемого радиолокаци- онного приемника РЛС или ГСН позволяют определить ос- новные характеристики генера- торных (максимальная излу- чаемая мощность, чувствитель- ность их приемных устройств) и ретрансляционных (макси- мальная излучаемая мощность, коэффициент усиления ретран- слятора и чувствительность) передатчиков помех в различ- ных вариантах защиты. На рис. 2.10 приведена номограмма для определения дальности подавления радиоло- катора передатчиком помех ге- нераторного типа при самоза- щите и прикрытии. 52
Как следует из приведенных энергетических соотношений, дальность прикрытия самолета вынесенным передатчиком помех R связана с дальностью от РЛС до поста- новщика помех 7?п и энергетическими параметрами РЛС и передатчика помех: n4_ п2 R ~4n(PG) ’ v /Ц.ЭКВ (2.32) где (Р0П.ЭКВ - эквивалентная излучаемая мощность передатчика помех в полосе про- пускания подавляемого радиолокационного приемника с учетом ослабления сигнала помехи боковыми лепестками ДНА подавляемого радиолокатора. Очевидно, (PG) =- , V А1.ЭКВ Л7 Af ’ бок.пр.рлс п (2.33) где Afc, - ширина спектров сигнала и помехи. Пусть РПСП = 50дБ-Вт, Абок = 20дБ и Afn/Afc = ЮдБ. Тогда эквивалентная излучае- мая мощность передатчика помех составит 20дБ Вт. Если (РС)рлс - 70дБ Вт, а отноше- (PG) ние ----= 50 дБ и постановщик помех барражирует от подавляемого радиолока- ' /П.ЭКВ тора на удалении 50 км, то прикрытие самолета с ЭПР равной 5 м" и ап = 6 дБ обеспечи- вается до минимальной дальности 4 км. При уда- лении барражировщика на 100 км минимальная даль- ность подавления возрас- тет до 5 км. На рис. 2.11 приве- дена номограмма, связы- вающая минимальную дальность подавления ра- диолокатора вынесенным ретрансляционным пере- датчиком помех с удале- нием постановщика помех от радиолокатора. Эта но- мограмма отражает сле- дующую зависимость: К 7?4 =--— 5 Рис. 2.11. Нормограмма для определения дальности подавления Кр.экв РЛС вынесенным ретрансляционным передатчиком помех где полное эквивалентное усиление ретрансляционного передатчика 2 /Z х,- _ У________^полн.ретр •‘'•р.экв — 77 77 ^’'бок.пер-'''бок.пр (2-35) Если отношение —Е2М-40 дБ, то при удалении постановщика помех на 60 км минимальная дальность прикрытия составит 6км. Коэффициент подавления, описы- 53
ваемый отношением помеха-сигнал на входе подавляемого радиолокационного прием- ника, имеет статистический характер. Это связано с тем, что отраженный от цели сиг- нал флуктуирует из-за случайных изменений ЭПР цели и условий распространения ра- диоволн. Уровень сигнала помехи, в свою очередь, также имеет случайный характер, обусловленный, например, изрезанностью ДН антенн передатчика помех (радиолока- тора) и частотной характеристики усилителя передатчика помех, а также влиянием земной и водной поверхностей. 2.7. Энергетические соотношения при создании помех радиолиниям управления зенитными ракетами Зенитный ракетный комплекс, использующий способ теленаведения или наведе- ния "через ракету", имеет канал передачи информации между ракетой и РЛС, а также канал визирования ракеты. Так, на ракете могут приниматься команды управления, пе- редаваемые с РЛС, и в то же время с ракеты на радиолокатор может также передавать- ся информация. В соответствии с этим объектами радиоэлектронного подавления в рассматривае- мом случае являются; канал визирования ракеты; канал приема команд управления ЗУР; канал приема информации, сбрасываемой с ракеты на РЛС, при наведении "через ракету". Аналогичные каналы обмена информацией могут быть не только в системах ЗРК, но и в других системах наведения оружия класса "воздух-повсрхность", например, планирующей бомбы с телевизионным наведением. Подавление радиолинии управле- ния приводит к разрыву контура наведения ракеты и к полному нарушению функцио- нирования ЗРК. Создание помех радиолинии управления или каналу визирования раке- ты может осуществляться как непосредственно с ударного самолета (самозащита), так и с вынесенного постановщика помех. На ракете подавление канала приема команд управления путем воздействия поме- хи при самозащите или с помощью вынесенного постановщика помех происходит че- рез боковые или задние лепестки ДН антенны хвостового приемника зенитной ракеты. В большинстве ситуаций для обеспечения эффективности помехи мощность помехи на входе хвостового приемника сигналов управления должна быть такой, чтобы конкури- ровать с сигналом управления. В других случаях, например, когда на входе приемника команд нет сигнала управления, мощность помехи в приемнике должна превосходить определенный пороговый уровень. Отношение помеха-сигнал на входе подавляемого приемника команд можно описать выражением: а ..Д,,.. (й| । (я, " Д» (/’С)чуспрл (РС\у где (PG).,v - эквивалентная мощность передатчика команд (линия управления); <7пра - коэффициент усиления приемной антенны хвостового приемника в направлении на РЛС; 7?1 и/?2' удаление ракеты от РЛС и атакующего самолета; (Л:СП)ЭКВ- эффективная мощность передатчика помех в полосе пропускания хвостового приемника; Сбок.пр.А - коэффициент усиления приемной антенны хвостового приемника в направлении на ударный самолет; у - коэффициент, учитывающий потери сигнала помехи в приемнике (236) 54
из-за различий поляризации антенн передатчика помех и приемника; ?/бок - относитель- ный уровень боковых лепестков ДН хвостовой приемной антенны в направлении ата- кующего самолета (отношение усиления хвостовой приемной антенны в направлении РЛС к усилению антенны в направлении на атакующий самолет). Отсюда требуемая эквивалентная мощность передатчика помех самозащиты ГТ /? 'А т <2-37) г \ । ,/ Так как ракета приближается к цели, то отношение R2/R] уменьшается и действие помехи становится более эффективным. Для эффективного подавления линии радио- управления необходимо обеспечить такое отношение помеха-сигнал на входе линейной части подавляемого приемника в пределах его полосы пропускания, чтобы вносимая ошибка в приеме команд могла обеспечить промах ракет, превышающий в несколько раз радиус поражения боевой части ракеты (например, в 3 раза и более). В случае создания помех линии приема команд управления ракетой с помощью вынесенного постановщика помех: _ (^п^п )-,кв 1 ^1 ' (^)лу л/б0Д/?2п) (2.38) где Т?2п- удаление постановщика помех от ракеты. Удаление ракеты от радиолокатора меняется от нуля до максимальной дальности, со- ответствующей дальней границе зоны поражения подавляемого ЗРК. Энергетический по- тенциал передатчика помех линии управления должен быть выбран таким образом, чтобы обеспечить подавление командной линии на большей ее части диапазона дальностей. Поскольку помеха должна быть эффективной до минимальных дальностей, соот- ветствующих ближней границе зоны поражения, реализация се возможна путем увели- чения эффективной мощности передатчика помех либо за счет приближения поста- новщика помех к подавляемому радиолокатору. Если постановщик помех барражирует вне зоны поражения ЗРК, то минимальная дальность подавления пинии управления практически мало меняется. В то же время при самозащите с приближением ударного самолета к РЛС сокращается минимальная дальность подавления радиолинии приема команд управления. Для подавления линии радиоуправления возможно также применение передатчи- ков помех одноразового действия, которые могут находиться между РЛС и ракетой. Это позволяет создать условия для прохождения сигнала помехи на вход подавляемого приемника через главный луч ДН его антенны. Рассмотрим энергетические соотношения для случая подавления линии приема информации с ракеты. При этом помеха должна приниматься приемным устройством, расположенным на РЛС. При использовании для этой цели постановщика помех из зон барражирования при расчетах можно полагать наклонную дальность до него постоянной. Отношение помеха-сигнал на входе подавляемого приемника будет равно: а 55
где (PG)p - эквивалентная излучаемая мощность передатчика на ракете; 7?зп - удаление самолета постановщика помех от РЛС; А^ок.пр.рлс - усиление приемной антенны РЛС в направлении на постановщик помех. Из (2.39) следует, что после пуска ракеты с увеличением ее удаления от РЛС от- ношение помеха-сигнал достигает критической величины, при которой нарушается прием информации с ракеты. На дальностях до ракеты, меньших критической, прием информации возможен. Таким образом, вокруг РЛС существует зона радиусом /?1< ап ^бок.пр.рлс У(^п^п)экв Кзп (2.40) внутри которой может быть осуществлен прием информации с ракеты. Вне этой зоны радиолиния приема информации с ракеты оказывается подавленной. Задача радиоэлек- тронного подавления радиолинии приема информации с ракеты состоит в сокращении приема информации до такой степени, при которой снижается эффективность наведе- ния ракеты. Когда ракета приближается к цели, отношение дальностей увеличивается и, сле- довательно, воздействие помехи становится более эффективным, особенно, если ДН приемной антенны радиолинии, расположенной на РЛС, имеет одинаковое усиление в направлении передатчика помех и ракеты. Так как ракета должна располагать возмож- ностью широкого набора траекторий, зависящих от тактики поражения цели, то прием антенной канала приема информации этой линии связи будет происходить по главному антенному лучу (А/бок.пр= 1). Также может использоваться антенная система с узким лу- чом, который направляется на ракету только тогда, когда нужно принять информацию. В этом случае подавление линии приема информации с ракеты может происходить не по главному лучу, а по ее боковым лепесткам в зависимости от взаимного положения РЛС, ракеты и постановщика помех. Рассмотренные выше энергетические соотношения для радиоэлектронного подав- ления линии обмена информацией между зенитной ракетой и РЛС могут использовать- ся при подавлении радиолокаторов визирования ракеты, например, в ЗРК с теленаведе- нием. Увеличение дальности действия канала сопровождения зенитной ракеты в таких комплексах достигается применением активного ответа. Для этого на ракете устанав- ливается ответчик, который принимает сигнала РЛС и излучает ответные сигналы на той же или другой несущей частоте. Запросные и ответные сигналы могут быть коди- рованы. Ответные сигналы принимаются, декодируются в приемнике и отображаются на индикаторе или используются в следящих системах для определения дальности и угловых координат ракеты. Отношение помеха-сигнал на входе приемника канала визирования ракеты по сигналам ответчика: _ , ( п п ^самозащ.экв 1 ( «п.самозащ-У N V °/отв yV60K.np ( Л3 У где 7?3 - удаление ударного самолета от РЛС, _ (-^п6п)прэкв 1 ( У?, А «„.„р„кр=7 (рс)^ (2-41) (2.42) 56
Дальность действия передатчика помех по каналу визирования ракеты: Y \ п п /самозаш.экв________1 пор (^)отв ^бок.пр (2 43) (2-44) Отсюда мощность передатчика помех для подавления канала визирования ракеты в случае самозащиты |fy] <2-45> Y -'пр J( Я1 ) и для прикрытия а Л f (R V (ВД,)„рт1р = . (2.46) Y /np Jk 'ч ; Передатчик помех может воздействовать на ракетный приемник сигналов запро- са, на приемник сигналов ответчика или на то и другое одновременно. В первом случае эффективное воздействие помех вызывает нарушение синхронизации ответчика с за- просным сигналом или его ложный запуск. Во втором случае может быть нарушен прием сигналов ответчика, в результате чего возникает маскировка дальности и появ- ление угловой ошибки пеленгации ракеты. Для создания помех линиям управления ракет применяется следующая тактика. Самолет-постановщик помех летит вдоль линии боевого соприкосновения. На нем ус- тановлена аппаратура радиотехнической разведки и создания помех по командам от наземного центра. Самолетная аппаратура радиотехнической разведки измеряет харак- теристики всех принимаемых радиосигналов и передает полученную информацию на наземный центр управления, размещенный позади линии боевого соприкосновения. С помощью мощной наземной ЭВМ центра управления анализируется тактическая си- туация и по радиолинии на самолет передаются команды, в каком направлении и како- му средству нужно создавать помехи. Формирование помех может осуществляться в реальном масштабе времени. Для этой цели исполыукмся несколько таких самолетов поддержки тактических боевых действий. При этом нс обязательно, чтобы системы ра- диотехнической разведки и создания помех находились на одном носителе. Например, одна система радиотехнической разведки может обеспечить необходимой информаци- ей для командного управления многие постановщики помех линии управления. Обыч- но системы передачи информации между РЛС и ракетой применяют кодирование сиг- нала. Однако код может быть вскрыт. Если передатчик линии связи РЛС с ракетой ра- ботает на частоте, лежащей вне рабочего диапазона ГСН зенитной ракеты, то исключа- ется возможность режима наведения ГСН на перстатчик помех линиям связи. Когда в линии связи используются амплитудно- или частотно-модулированные псевдослучай- ными последовательностями сигналы, го помимо шумовых помех, могут использовать- ся дезинформирующие помехи, среди которых можно выделить передачу ложных ко- манд, способных вызвать, например, преждевременный подрыв боевой части (БЧ) ра- кеты. Однако на формирование таких помех отводится весьма мало времени, не более 57
времени полета ракеты. Кроме того, могут быть использованы помехи с модуляцией сигналом, содержащим многократно повторенную тактовую частоту кода, сигналом в виде ложных импульсов при применении в линии передачи данных ВИМ, многократно воспроизводящим запись команды с дополнительной фазовой модуляцией или без нее. 2.8. Основные энергетические соотношения при РЭП радиолиний связи Основные энергетические соотношения при радиоэлектронном подавлении радиолиний связи генераторным передатчиком помех. Подверженность линии ра- диосвязи воздействию преднамеренных помех зависит от уровней мощности радиосиг- нала, помехи и собственного шума на входе приемника и их структуры [14-16]. Уро- вень мощности собственных шумов на входе приемника определяется как (2-47) где к - постоянная Больцмана; Гэф - эффективная шумовая температура (в градусах Кельвина); Д/пр - соответствующая полоса пропускания приемника. Мощность принимаемого сигнала на входе приемника в полосе пропускания ли- нейной части приемника, согласованной с полосой сигнала, равна: гсспрА (4л)2/?24£лрс ’ (2.48) где Р - мощность передатчика линии связи; G - коэффициент усиления передающей антенны линии связи в направлении на приемник; 6прс - коэффициент усиления при- емной антенны линии связи в направлении на передатчик линии связи; Л — длина вол- ны; R - расстояние между передатчиком и приемником линии связи; Lc - коэффици- ент, учитывающий дополнительные потери сигнала в канале связи сверх потерь при распространении его в свободном пространстве; £прс - коэффициент, учитывающий потери сигнала в приемнике. Аналогичное выражение можно получить для сигнала помехи на входе подавляе- мого приемника в полосе пропускания линейной части приемника: прп (л п2г Г (4л) Яп£п£прп (2.49) где Рп - мощность передатчика помех; Сп - коэффициент усиления антенны передат- чика помех в направлении на подавляемый приемник; 6пр п - коэффициент усиления антенны приемника в направлении на передатчик помех; /?п - расстояние между пере- датчиком помех и подавляемым приемником; £п - коэффициент, учитывающий до- полнительные потери сигнала помехи связи сверх потерь при распространении его в свободном пространстве; L - коэффициент, учитывающий потери сигнала помехи в приемнике. Путем сравнения дальности радиосвязи в отсутствие помех и при их наличии можно оценить степень ухудшения линии радиосвязи. Дальность радиосвязи при от- сутствии помех 58
'Р^ ] PG G„p^ „ N JL (4л)2 Л2/.Лрх^фД/пр ’ (2.50) а при наличии на входе приемника преднамеренных помех z p,.tc =__________________рсспр.ля,и.4Р.„_______________ £ лслПр.л2[(4я)2/гДпд1рп*7:1фд/-пр+/>пС„с„р.„лг] (2.51) Используя соответствующий критерий качества радиосвязи (разборчивость речи, вероятность ошибки при приеме символов или другие), можно определить соответст- вующие минимальные отношение сигнал-шум по мощности на входе подавляемого приемника, при котором обеспечивается требуемое качество передачи информации. Это отношение сигнал-шум определяет максимальную дальность радиосвязи. Если дальность между передатчиком и приемником превышает максимальную дальность связи, то качество связи может резко снизиться. Если же существует обратное соотно- шение, то обеспечивается нормальная радиосвязь. Используя пороговые значения от- ношения сигнал-шум (c/in)min и сигнал-помеха (c/n),nin, можно определить максималь- ную дальность радиосвязи: при отсутствии помех У ^GG„p.e (2.52) при воздействии помех Р ^тпах.пом Дл^Пр.С^^эфА/гпр "I” (ВДЗЧр.п (4л/д Y (2.53) где (PnGn) - мощность помехи в полосе пропускания приемника. Отсюда отношение максимальной дальности радиосвязи при воздействии помех к максимальной дальности радиосвязи без воздействия помех Из полученных энергетических соотношений, полагая Lc ~ Епр „ , можно получить выражение для минимальной излучаемой мощности передатчика помех в полосе про- пускания подавляемого приемника, вызывающей нарушение радиосвязи: 59
(^n^n) min - ЛЛпр.п^эф^Угip (2-55) Если излучаемая мощность передатчика помех превышает полученную мини- мальную мощность передатчика помех, то радиосвязь нарушается. Максимальная дальность от передатчика помех до подавляемого приемника, на которой достигается нарушение радиосвязи, R 1\i max /’GGnp.c ^cAip дЛ^фА/пр (2-56) Если Rv < Rn max, то (с/п) < (с/п)пор и радиосвязь нарушается. Когда Лп > Rn П1ах, то (с/п) > (с/п)пор и нарушения радиосвязи не происходит. Представляет практический интерес случай воздействия сигнала помехи, когда на входе приемника этот сигнал значительно превышает уровень мощности собственных шумов. В этом случае отношение удаления передатчика помех от подавляемого прием- ника к расстоянию между приемником и передатчиком линии связи определяется как _ ifSA (^п) fiip.n Р 57) к VWopA, PG G^- Если распространение сигналов радиосвязи и помехи происходит по одной и той же трассе, то Lc~Ln и данным выражением можно пользоваться для расчетов. Однако, если трассы распространения оказываются разными, то расчеты становятся затрудни- тельными, так как коэффициенты Lc и зависят от R и 7?п соответственно. Эти коэф- фициенты учитывают дополнительное увеличение потерь сигнала связи и помехи со- ответственно на трассах распространения относительно потерь на этих трассах в сво- бодном пространстве. Коэффициент Lc, сгрого говоря, является функцией от R и точный расчет мощно- сти полезного сигнала на входе приемника должен учитывать кривизну земной по- верхности, высоту антенн, наличие препятствий, многолучевость и другие факторы. Многие модели распространения радиоволн основаны на предположении, что теорети- ческие потери L над неровной поверхностью пропорциональны квадрату расстояния между источником и приемником сигнала: L = KR1 (2.58) При измерении потерь L и уровня полезного сигнала Рпрс для различных трасс одинаковой протяженности часто получается большой разброс значений указанных па- раметров из-за разности путей распространения по профилю трассы. Тем не менее па- раметры, измеряемые для одной трассы в течение длительного периода времени, могут проявить себя и на соизмеримых дальностях и могут использоваться для расчета сред- него значения и стандартного отклонения потерь. 60
Экспериментальные результаты подтверждают, что потери обычно имеют рас- пределение, близкое к логарифмическому нормальному распределению, а стандартное отклонение потерь возрастает с частотой сигнала и неровностью поверхности, но отно- сительно мало чувствительно к длине трассы и высоте антенны. В случае связи с под- вижным объектом мощность принимаемого сигнала претерпевает дополнительные из- менения в течение коротких интерва- лов времени из-за многолучевости распространения радиоволн. Для оценки влияния Земли на распространение радиоволн были вы- полнены расчеты напряженности элек- трического поля с использованием формул Введенского В.А. для условий прямой видимости. Результаты расчета приведены на рис. 2.12 для сухой почвы при излу- чаемой мощности 10 Вт, высоте рас- положения антенн 1 м, коэффициенте направленного действия антенн 1,5 и длине волны 2 м. На этом же рисунке представлены результаты экспери- ментальных измерений, проведенных с использованием передатчика со Рис. 2.12. Зависимости напряженности электри- ческого поля от расстояния с учетом влияния поверхности Земли: I - расчетная при вертикальном четвертьволно- вом штыре; 2 - расчетная при горизонтальном полуволновом вибраторе; (•) - эксперимент штыревой антенной и десятиваттным усилителем мощности и при приеме с помощью селективного вольтметра. Измерения проводились в полевых ус- ловиях при расстояниях 16...90 м и 500...2000 м. Полученные в обоих слу- чаях результаты совпадают с расчет- ными и имеют ту же зависимость от расстояния, которая была получена расчетным путем, - амплитуда полей с увеличением расстояния убывает про- порционально квадрату расстояния, а интенсивность сигнала, или мощность его, убывает пропорционально рас- стоянию в четвертой степени. На рис. 2.13 представлены рас- четные и экспериментальные данные потерь сигнала с частотой 40 МГц для случая распространения в свободном пространстве (1), с учетом влияния гладкой земной поверхности (2) и экс- периментально измеренные (3). Можно видеть, что если при распространении радиоволн в свободном пространстве Рис. 2.13. Зависимость потерь радиосигнала с частотой 40 МГц от расстояния при распространении: 1 — свободное пространство, 2 - идеальная гладкая земная поверхность, 3 - экспериментальные данные 61
Рис. 2.14. Зависимость коэффициента передачи мощности в городе на открытом пространстве для сухой почвы (G) = G? = 0 дБ). Нижняя линия соответствует h} = /г2 = 0,5 м, верхняя - Л] = Л? = 1,5 м потери сигнала изменяются на 6 дБ при удвоении дальности, то в случае распространения над идеальной глад- кой земной поверхностью удвоение дальности приводит к изменению по- терь на 12 дБ. В то же время много- численные экспериментальные результаты измерения потерь при влиянии Земли показывают несколько большую величину потерь. Причем потери растут с увеличением дальности и показатель степени возрастает до 5. Таким образом, теория и экспе- римент показывают, что из-за близо- сти радиотрассы к Земле ослабление поля вдоль нее происходит пропор- ционально квадрату расстояния (в свободном пространстве эта зависи- мость пропорциональна расстоянию в первой степени). В свою очередь мощность сигнала вдоль таких радиотрасс будет убы- вать пропорционально четвертой степени расстояния (т. е. P-\/r4 вместо 1/R2 когда влияние Земли нс учитывается). При наличии на трассе холмов, строений или лесисто- го покрова степень затухания поля от расстояния превышает 2. Величина показателя степени может быть уточнена экспериментальным путем. Для иллюстрации на рис 2.14. приведены расчетные графики коэффициента передачи мощности в зависимости от расстояния между антеннами для открытого пространства в городе при высоте расположения антенн = 0,5 м и h2- 1,5 м для разных частот. Данные зависимости также подтверждают, что показатель степени затухания при рас- пространении радиоволн в условиях Земли равен 4. На практике в черте города условия распространения являются более сложные и, как правило, более худшие. Учитывая сложность расчета на модели распространения, для аналитических оце- нок целесообразно иметь уравнение для средних значений мощности принимаемого сигнала. Если уровень мощности полезного сигнала на входе приемника рассматривать как среднее значение, а диапазон R ограниченным, то во многих случаях можно запи- сать: £ = KR2 = —Я", (2-59) где п - числовой показатель степени; Кс - коэффициент, не зависящий от R, но являю- щийся функцией других параметров, таких, например, как высота антенны над Землей. Подставляя (2.59) в (2.48), получаем: KcPGGnpcX (4л)2 R" (2.60) 62
Для применения этого уравнения необходимы конкретные значения п и К. Эти значения могут быть получены экспериментально или с помощью модели распростра- нения. Дифференцируя обе части (2.60), получаем: ^10ё(Л.р.с) d log (7?) (2.61) Таким образом, оценка п состоит в том, чтобы найти частные производные от Р11рс и R в дБ. Если п меняется на протяжении R, то трасса должна быть разбита на доста- точно малые участки, в пределах которых п можно считать постоянной величиной. Ес- ли п определено для конкретной дальности R, то соответствующая величина Кс может быть рассчитана с помощью уравнения для одного значения функции Рпр.с от R в пре- делах этой дальности. Для линий связи диапазона ОВЧ экспериментальные исследования показывают, что для широкого диапазона дальностей п ~ 4. Если учесть затухание в атмосфере, то пр.с (2.62) При определении уровня сигнала помехи на входе подавляемого приемника Рпрс нужно учесть относительные поляризационные потери, так как передатчик помех нс может обеспечить согласование поляризации помехи с рабочей поляризацией подав- ляемого приемника. Эти относительные потери обычно описываются коэффициентом, величина которого лежит в пределах (0 < у < 1). Кроме того, следует также учесть по- тери сигнала помехи из-за фильтрующих свойств приемника, описываемых функцией /(Д/пР, Л/п), где Д/Пр - эффективная полоса пропускания приемника, Д/п - ширина спек- тра сигнала помехи. Если спектр сигнала помехи полностью сосредоточен в полосе пропускания приемника, то /(Д/7,., Дбп) = 1. Если же спектр помехи превышает полосу пропускания приемника, тоДД/^р, Afn) = Д/пР/ДД. С учетом сказанного, средняя величина мощности сигнала помехи на входе при- емника будет равна: э _ KnPnGnGIlpnX -у 1] прп /Л \2/nV" J (Э/г’Ч/пЛ М («„) (263) где п - уровень сигнала помехи на входе приемника; Кп - коэффициент, аналогич- ный Кс; Ри - мощность передатчика помех; Gn - усиление антенны передатчика по- мех; Grfp п - усиление приемной антенны в направлении передатчика помех; р - коэф- фициент качества помехи, описанный ниже; Rn - расстояние от передатчика помех до приемника; £ - коэффициент затухания сигнала помехи на трассе. Из (2.62) и (2.63) получаем отношение уровня сигнала помехи к уровню полезно- го сигнала на входе приемника: „ KnPnG„G R" ( с2 '-''-'пр.с 2Vn ,(аЛ-р/г„) (2.64) где схп -- отношение помеха-сигнал на выходе приемника. 63
Это уравнение связывает среднее отношение помеха-сигнал на входе подавляемо- го приемника с параметрами линии связи и передатчика помех. Для энергетических расчетов используют пороговый коэффициент подавления O'-п min, который равен отношению минимально необходимой мощности помехи в виде белого гауссовского шума к мощности полезного сигнала на входе приемника (в пре- делах полосы пропускания линейной части приемника), при котором с заданной веро- ятностью исключается возможность качественного приема информации подавляемой линии связи. Реальный помеховый сигнал может значительно отличаться от белого га- уссовского шума и, следовательно, для эффективного нарушения функционирования линий связи потребуется другая мощность передатчика помех. Отличие реального сигнала помехи от белого гауссовского шума учитывается ко- эффициентом качества помехи, определяемым отношением коэффициентов подавления при воздействии на подавляемый приемник белого гауссовского шума и реального сигнала помехи соответственно. Коэффициент качества помехи обычно меньше едини- цы, но в ряде случаев может быть и больше. Из (2.62), (2.63) получаем: R" _ 1 PG Кс Д/п ---— Qn mm-------------- К" (2.65) П PnGn Кп Д/пр Поскольку для конкретных линий связи и передатчика помех каждый параметр правой части в (2.65) является постоянной величиной, то и отношение расстояния R к расстоянию 7?п для заданного ап min так же будет постоянной величиной. При сравнительно малых размерах района расположения линий связи и передат- чика помех (сотни метров) можно предположить, что условия распространения радио- волн будут практически одинаковыми для сигналов связи и помех. Для этих условий п - т и Кс = Кп. Кроме того, учитывая специфику применения линий связи можно с большой вероятностью предположить, что в линии связи и передатчике помех исполь- зуются антенны с ненаправленной диаграммой, т. е. Gnp.c = Gnp.n. Тогда (2.65) можно за- писать для заградительной помехи, спектр которой шире полосы пропускания прием- ника, в виде: I 1 PG кс 4/п~_ (2.66) Величина параметра С определяет размеры области, в пределах которой воздей- ствие помехи эффективно. Получим размеры области, в пределах которой воздействие помех эффективно для случая, когда расстояние R фиксировано, а положение передатчика помех относи- тельно приемника может меняться. В этом случае геометрическим местом точек, для которых достигается пороговое соотношение помеха-сигнал, будет окружность радиу- сом J = R/С, центр которой совпадает с положением приемника. Граница зоны подав- ления описывается уравнением: x2 + y2 = R2/c2 . (2.67) Линия связи будет эффективно подавлена, если удаление передатчика помех от подавляемого приемника не больше J. Значение параметра С определяется количест- 64
венными соотношениями основных характеристик линии связи и передатчика помех. Если С = 1, то максимальная дальность подавления ,тах = Л. Перемещение передатчи- ка помех внутрь зоны приведет к увеличению отношения помеха/сигнал на входе приемника, т. е. к повышению эффективности воздействия помех. Степень подавления линии связи можно оценивать коэффициентом сокращения ее дальности действия в условиях воздействия помех: RU = R/K , (2.68) где К - „а 1 PG п ВД 4/пр ’ В общем виде, когда условия распространения сигналов линий связи и передатчи- ка помех различны, дальность подавления линии связи в условиях воздействия на нее помех будет определятся выражением: Если передатчик помех поднят над Землей на такую высоту, что ее влиянием можно пренебречь, то показатель степени т -» 2. Так как линия связи функционирует в условиях влияния земной поверхности, то для нее показатель степени п = 4. При этом дальность подавления помехой R^R'/c1. (2.70) В данном случае может быть получен энергетический выигрыш или расширение зоны подавления помехой. Основные энергетические соотношения при радиоэлектронном подавлении радиолинии связи ретрансляционным передатчиком помех. Ретрансляционный пе- редатчик помех принимает информационный сигнал, наделяет его помеховой модуля- цией, усиливает до требуемого уровня и излучает его в направлении подавляемого приемника. Для случая распространения радиоволн в свободном пространстве можно полу- чить выражения для сигналов на входе подавляемого приемника от связного ( Р. вх) и ретрансляционного (Рп вх) передатчиков: PG Gnpk2 4 л R2 4 л _ PG Gnvy 1 СУ2 4л г2 4л у перр4лЯ2 4л (2.71) где PG ~ излучаемая мощность связного передатчика; Gnp, G'p - коэффициенты уси- ления антенны подавляемого приемника соответственно в направлении на связной пе- редатчик и ретрансляционный передатчик; (7 - коэффициент усиления приемной антенны ретранслятора в направлении на связной передатчик; ку ~ коэффициент уси- ления ретранслятора; (7перр - коэффициент усиления передающей антенны ретрансля- 3—1777 65
тора в направлении на подавляемый приемник; г - расстояние от связного передатчи- ка до ретранслятора; Rn - расстояние от ретранслятора до подавляемого приемника. Отсюда отношение помеха-сигнал на входе подавляемого приемника полн.р (2.72) где /<полн.р = GnppAyGnep р - полный коэффициент усиления ретранслятора. Если в (2.72) подставить коэффициент защитной дальности А, = Rn/R , то 7^. (2-73) , ?(4 л г | G д— J откуда Передатчик помех ретрансляционного типа характеризуется не только полным коэффициентом, но и излучаемой мощностью помехи. Если положить G'p = Gnp, т. е. приемная антенна подавляемого приемника имеет круговую ДН в азимутальной плос- кости, то излучаемая мощность передатчика помех (С„Ч,,Л,„ ) = к„„„ р = атрРС) = ampPGk>. (4nr ) \ K ) ~T~ (2.75) Для шумовой помехи ^пор 44 4/с ’ где Д/щ - ширина помехи спектра сигнала помехи; Д/с - ширина полосы пропускания подавляемого приемника. Рассмотрим энергетические соотношения для случая подавления наземным ретрансляционным передатчиком помех наземной линии связи. Для приведенных выше геометрических соотношений мощность полезного сигнала на входе подавляемого приемника будет определяться соотношением: , ч kcPGGnvk~ (Рс) =~------ вх (4л)2 7?" (2.76) где кс - величина, независимая от 7?, но являющаяся функцией других параметров, та- ких как высота антенн над земной поверхностью. Для линий связи диапазона ОВЧ экспериментальные исследования распростране- ния радиоволн показывают, что часто справедливым оказывается п = 4 в широком диа- пазоне дальностей. Аналогично можно определить уровень сигнала ретрансляционной помехи на входе подавляемого приемника: 66
(4л)2 г" ‘2 ^П1Л ^^^np.pA'vCnep.pX2— (4л)" л; (2.77) Отсюда отношение помеха-сигнал на входе подавляемого приемника: 7?j V J (4л)2/?" ’ (2.78) Полный коэффициент усиления ретранслятора: полн.р а„(4л)2гУ /?п Y (4я)2 г" V2 ( R ) " кик2 (2.79) Полученные энергетические соотношения позволяют определить излучаемую мощность ретранслятора из следующего выражения: к ( R Y к (Ш) = an^-PG^=anPG ЬМ V V п/вых п з ( /? J Ас (2.80) Рассмотрим энергетические соотношения для случая, когда распространение сиг- нала передатчика связи происходит в свободном пространстве, а сигнал ретрансляци- онной помехи распространяется в условиях влияния земной поверхности. В этом, случае можно получить следующие энергетические соотношения для ретрансляционного передатчика помех: отношение помеха-сигнал на входе подавляемого приемника / D \2 Л - «„=М„ж.р - L ,, ; (2-81) полный коэффициент усиления ретранслятора ЛУ(4я)Ч'. ,282. ^полн.р Ctfi 7 12 ’ (2.OZJ (/?) кпХ~ излучаемая мощность ретранслятора R" PnGn=anPG-$kn. (2.83) К Рассмотрим теперь случай, когда ретрансляционный передатчик помех поднят высоко над земной поверхностью и осуществляет подавление наземной линии связи. В этом случае на входе подавляемого приемника сигнал от наземного передатчи- ка линии связи kQPG 2 / \2 ^пр^ ’ (4л) /? (2-84) а сигнал помехи PG 1 GnpX2 , ? ЛПОЛН л гО л (4 л)" г2 4л/?- 4л (2.85) 67
Отсюда отношение помеха-сигнал на входе подавляемого приемника кс ( 4л Яп J г2 ’ (2.86) а излучаемая мощность ретранслятора п2 РпСп=а,Л^-7 (2-87) Л В случае, если передатчик канала связи поднят высоко над земной поверхностью, а ретрансляционный передатчик помех и подавляемое приемное устройство находятся на поверхности, то основные характеристики ретранслятора и отношение поме- ха/сигнал на входе подавляемого приемника определяются выражением: а излучаемая мощность ретранслятора R2 PnGn =anPG—^kn. (2.89) К Таким образом, приведенные выше энергетические соотношения позволят рас- считать энергетические характеристики передатчиков помех генераторного и ретранс- ляционного типов для подавления радиолинии связи. Литература к ЧАСТИ ПЕРВОЙ I. Van Brunt. Applied ECM/EW Engineering, USA, 1987, v. 1. 2. Вакин C.A., Шустов Л.Н. Основы радиопротиводействия и радиотехнической разведки. - М.: Сов. радио, 1968. 3. Вакин С.А., Шустов Л.Н. Основы радиоэлектронной борьбы. Учебное пособие. Ч. 1. - ВВИА им проф. Н.Е. Жуковского, 1998. 4. Chrzanowski, E.J. Active radar electronic countermeasures. - USA. Artech House. Inc., 1990. 5. Boyd, J.A. Electronic countermeasures. — USA. Penisular Publishing, 1978. 6. Леонов А.И., Фомичев К.И. Моноимпульсная радиолокация. — М.: Радио и связь, 1984. 7. Van Brunt. Applied ECM. Encyclopedia of ECCM tactics and techniques. - EW Engineering, USA, 1982, v. 2. 8. Stephen, L., Johnston, P.E. Radar electronic countermeasures. - USA. Artech House Inc., 1980. 9. Защита от радиопомех/ Под. ред. М.В. Максимова. - М: Сов. радио, 1976. 10. Boyd. J.A., Harris, D.R., King, D.D., Welch, H.W. Electronic countermeasures. - Peninsula Publish- ing, 1960. 11. The International Countermeasures Handbook. EW Communications, Inc., 1977-78. 12. Cosgriff, R.L., Peak. W.H. and Taylor, R.C. Terrain Scatteiing Properities for Sensor System De- sign/ Radars. V. 5. Radar clutter USA. The Artech Radar Library, 1975, pp. 165-286. 13. Справочник по радиолокации/ Под ред. Сколника. - М.: Сов. радио, 1976, т. 1, с. 231-256. 14. Radar Jamming: Equations. - The International Countermeasures Handbook, EW Communications, Inc., 1979-1980, pp. 356-358. 15. Schleher, D. Curtis. Electronic warfare in the information Age. - The Artech House Radar Library, 1999. 16. Pettit, Ray H. ECM and ECCM Techniques for Digital Communications Systems. — Lifetime Learn- ing Publications, 1982. 68
ЧАСТЬ ВТОРАЯ Методы и техника создания помех радиолокационных систем обнаружения и распознавания ГЛАВА 3. МЕТОДЫ И ТЕХНИКА СОЗДАНИЯ ПОМЕХ РЛС ОБНАРУЖЕНИЯ 3.1. Типы РЛС обнаружения В системе ПВО используются следующие типы РЛС: импульсные, непрерывные и импульсно-доплеровские. Принцип действия импульсной РЛС основан на излучении в пространство высо- кочастотных импульсных сигналов с периодом повторения, согласованным с макси- мальной дальностью обнаружения. Отраженный от цели сигнал после соответствую- щей обработки в приемнике индицируется на экране индикатора или фиксируется ав- томатическим устройством обнаружения. Упрощенная структурная схема непрерывной РЛС представлена на рис. 3.1. Для реализации непрерывной РЛС, как видно из рисунка, требуется когерентный высоко- частотный передатчик и высокостабильный гетеродин. Сигнал гетеродина^ поступает на первый смеситель, где смешивается с сигналом передатчика ^, в результате чего формируется сигнал на частотеУо±Упч- Этот сигнал подается на второй смеситель, где смешивается с отраженным от цели сигналом. Рис. 3.1. Упрощенная структурная схема непрерывной РЛС 69
В результате формируется сигнал на частоте гетеродина, смещенный на частоту доплера который далее подается на фазовый детектор, куда одновременно подается сигнал гетеродина. На выходе фазового детектора выделяется сигнал только доплеров- ской частоты, в результате чего обеспечивается обнаружение и селекция движущихся целей. Для того, чтобы при этом обеспечивалась возможность измерения дальности, частота передатчика модулируется по периодическому закону (обычно треугольному или синусоидальному). Структурная схема импульсно-доплеровской РЛС представлена на рис. 3.2. В этом случае разрешающая способность по дальности такая же, как и в обычных им- пульсных РЛС, но за счет использования высокой частоты следования импульсов воз- никают проблемы неоднозначности измерения дальности, которые решаются обычно путем модуляции или переключения трех сменных частот следования импульсов. Приемо- передающая антенна Рис. 3.2. Структурная схема импульсно-доплсровской РЛС 3.2. Методы создания помех по дальности РЛС обнаружения Как указывалось выше, набор активных помех, реализуемых в современных сис- темах РЭП, по целевому назначению можно разбить на две группы: маскирующие по- мехи и имитационные [1-5]. В задачу активных маскирующих помех входит сокрытие информации о наличии целей в зоне радиолокационного наблюдения. К наиболее универсальным видам мас- кирующих помех относятся шумовые помехи. Действие их при достаточной мощности приводит к тому, что экраны индикаторов РЛС полностью или частично засвечиваются помехой, вследствие чего отметки реальных целей оказываются замаскированными (рис. 3.3). Шумовые помехи подавляют в РЛС каналы обнаружения, селекции по даль- ности и скорости, а также затрудняют угловую селекцию при большой мощности по- мехи из-за их воздействия по боковым лепесткам диаграммы направленности прием- ной антенны. Маскирующие шумовые помехи РЛС обнаружения могут быть сформи- рованы следующими способами: 70
Рис. 3.3. Вид экрана ИКО при отсутствии помехи (о) и действии шумовой помехи большой мощности на импульсную РЛС с фиксированной несущей частотой (б) и с перестройкой несущей частоты от импульса к импульсу (в) усилениехМ дробового или теплового шума электронных приборов в заданного диа- пазоне частот для создания прямошумовой помехи, харак гсризусмой постоянной интен- сивностью в широком спектре частот и нормальным законом распределения амплитуд; флуктуационной модуляцией несущего колебания по амплитуде, фазе или частоте либо их комбинацией; путем запоминания радиолокационного сигнала и формирования из запомненных копий помехового сигнала протяженной длительности вплоть до запоминания между- импульсного интервала. В результате формируется наименее энергоемкий вид маски- рующей помехи. В зависимости от ширины спектра различают прицельную и заградительную шу- мовые помехи. Прицельная шумовая помеха характеризуется узким спектром, соизме- римым с полосой пропускания приемника подавляемой РЛС, и в этом отношении име- ет энергетические преимущества перед заградительной помехой. С учетом разброса приемников РЛС по полосе пропускания и возможной неточности наведения частоты помехи на несущую частоту РЛС ширина спектра прицельной шумовой помехи обычно выбирается равной 10 МГц. Заградительная помеха характеризуется широким спектром шумов, достигающим величины 300...500 МГц, и в принципе, в отличие от прицельной помехи, может одно- временно воздействовать на несколько РЛС, в том числе и на РЛС с ограниченной пе- рестройкой по частоте. Но это дастся ценой энергетических потерь, поскольку для дос- тижения одинакового эффекта передатчик заградительной помехи должен иметь зна- чительно большую мощность, чем передатчик прицельной шумовой помехи, и много энергии растрачивается бесполезно на прикрытие помехой участков диапа юна частот, которые нс используются РЛС. Канал обнаружения является важнейшим каналом РЛС любого типа. Поэтому не- случайно, что в подавляющем большинстве при РЭП РЛС предусматриваются режимы создания шумовых помех. При этом реализуются как заградительные, так и прицель- ные по частоте шумовые помехи. Примерами таких систем являются американские са- молетные системы РЭП AN/ALQ-94; -99; -119; -131; -97/137; -161; -165 и другие [6-10]. Кроме прицельных и заградительных помех применяются скользящие по частоте шумовые помехи, представляющие собой сравнительно узкополосный шум (30-..40 МГц), перестраиваемый в широкой полосе частот. Такие помехи позволяют в определенной мере сохранить преимущества прицельных и заградительных шумовых помех, по- скольку обеспечивают в течение определенного времени высокую плотность мощности 71
помехи во всех перекрываемых рабочих каналах РЛС. Эффект маскировки можно так- же создать при перестройке частоты передатчика помех по хаотическому закону без применения узкополосного шума. Известно, что помеха со скользящей частотой предусмотрена в американской сис- теме РЭП AN/ALQ-99E и западногерманской системе ES-400G [8]. К разряду маскирующих помех можно отнести также несинхронные импульсные помехи с низкой и высокой частотами посылок. Такие помехи создают крупно- или мелкозернистую структуру засветки индикаторов с яркостной отметкой или множество перемещающихся по определенному или хаотическому закону импульсных отметок на амплитудных индикаторах, затрудняя обнаружение реальной цели. Следует отметить, что рассмотренные активные маскирующие помехи относятся к категории “силовых” средств радиоэлектронного подавления, поскольку предусматривают подавление РЛС ценой достаточно большой мощности. К маскирующим помехам относится также двухчастотная помеха скрытного дей- ствия. Принцип создания ее состоит в том, что в направлении подавляемой РЛС излу- чаются два высокочастотных сигнала, частоты которых находятся в пределах рабочего диапазона РЛС и разнесены на величину, равную промежуточной частоте приемника РЛС. При действии такой помехи на выходе смесителя приемника РЛС за счет детек- тирования будет формироваться сигнал промежуточной частоты, который будет вызы- вать перегрузку приемника и препятствовать приему полезной информации. Скрыт- ность двухчастотной помехи обусловливается тем, что ее действие может не сопрово- ждаться помеховыми признаками на индикаторах. По имеющимся в распоряжении данным двухчастотная помеха реализуется в американской системе AN/ALQ-99E [8]. В задачу имитационных помех входит не сокрытие (маскировка) полезной ин- формации, а создание ложной информации. При воздействии их на каналы обнаруже- ния это, как правило, проявляется в избыточности информации, создаваемой с помо- щью помеховых сигналов с параметрами, мало чем отличающимися от параметров ре- альных отраженных сигналов. Примером такой помехи каналу обнаружения РЛС явля- ется многократная ответная помеха (МОП). Принцип создания ее состоит в том, что передатчик помех в ответ на принятый импульс РЛС излучает на той же частоте серию аналогичных по форме импульсов, разбросанных по дальности и углу и имитирующих множество целей (рис. 3.4). Рис. 3.4. Вид экрана ИКО при воздействии многократной ответной помехи на РЛС с фиксированными рабочей частотой и частотой следования импульсов (о), с фиксированной рабочей частотой и вобуляцией частоты следования импульсов (б) и перестройкой рабочей частоты от импульса к импульсу (в) 72
Наличие такой помехи затрудняет оператору выбор истинной цели и снижает эффективность рабо- ты системы обнаружения и целеуказания. Поэтому вместо реальной цели может быть предпринят пере- хват многих ложных целей, что приведет к распыле- нию сил и средств ПВО и скажется на вероятности прорыва боевых самолетов к объекту. В целях повы- шения эффективности многократная ответная помеха может комбинироваться с шумовой помехой, в ре- зультате чего имитируются цели, прикрываемые по- становщиком помех, и создается иллюзия большей вероятности, что ложные цели являются реальными Рис. 3.5. Вид экрана ИКО РЛС с фиксированными несущей частотой и частотой следования импульсов при действии многократной ответной помехи в сочетании с шумовой помехой (рис. 3.5) . Учитывая широкое распространение маскирую- щих и имитационных помех, разработчики РЛС большое внимание уделяют их помехозащищенности [11, 12]. Наиболее эффективным методом помехоза- щиты является перестройка несущей частоты от им- пульса к импульсу. В этом случае исключаются поме- хи, создаваемые на ближних дальностях к РЛС (см. рис. 3.3,в и 3.4,в). Введение вобу- ляции частоты повторения импульсов приводит к расплывчатости помеховых меток на экране индикатора на дальностях, меньших дальности до постановщика помех, или их полное устранения (рис. 3.4,6). 3.3. Методы создания помех по угловым координатам РЛС обнаружения Помеха по дальности может быть одновременно и помехой по угловым координа- там, если ее мощность достаточна, чтобы действовать через область боковых лепестков ДНА РЛС. Как видно из приведенных в предыдущем разделе иллюстраций, мощная шу- мовая помеха создает засветку экрана в направлении боковых лепестков ДНА РЛС и имитирует наличие постановщиков помех, разнесенных в пространстве. При создании МОП, используя соответствующую синхронизацию излучения от- ветных импульсов с периодом обзора РЛС и соответствующую амплитудную модуля- цию, можно имитировать сложную воздушную обстановку, характеризующуюся мно- жеством ложных целей, нс отличающихся от реальных, разбросанных по дальности и угловым координатам (рис. 3.5). Эффективность при этом повышается. В целях усиления дезинформации по угловым координатам можно прибегнуть к так называемой инверсной помехи, принцип создания которой поясняется рис. 3.6. Как видно из рисунка, на вход системы РЭП поступает пачка импульсных сигна- лов с огибающей, аналогичной форме ДН передающей антенны РЛС (рис. 3.6,я). Про- ходя через усилительную систему, данные сигналы подвергаются инверсному усиле- нию, согласованному с формой ДНА РЛС, благодаря которому мощность на выходе системы РЭП понижается пропорционально увеличению мощности входных сигналов и повышается при снижении входной мощности. В результате на выходе системы РЭП формируется пачка импульсов с огибающей, обратной по форме ДНА РЛС (рис. 3.6,6). Если инверсное усиление хорошо согласовано с формой ДН антенны РЛС, то при 73
Рис. 3.6. Принцип формирования инверсной помехи: огибающая зондирующего сигнала РЛС на входе приемника системы РЭП (а), огибающая ретранслированного сигнала при инверсном усилении (б); сигнал инверсной помехи на входе приемника РЛС (в) приеме такой пачки сигналов на выходе приемной антенны РЛС будет формироваться широкая пачка импульсов, захватывающая область боковых лепе- стков ДНА и имеющая постоянную амплитуду (рис. 3.6,в). В результате на экранах индикаторов РЛС будет индицироваться метка цели увеличен- ных размеров. При использовании инверсной шумовой помехи вид на экранах индикаторов бу- дет характеризоваться сплошной равномерной засветкой в пределах сканирования антенны (рис. 3.7), существенно отличающейся от дискретной засветки экранов при действии обычной шумовой помехи (см. рис. 3.3) [5]. Принцип инверсного усиления можно исполь- зовать и при создании многократной ответной по- мехи. В совокупности с программированием лож- ных целей по дальности, углам и размерам инверс- ное усиление позволяет создать на экранах индика- торов РЛС очень сложную обстановку, не позво- Рис. 3.7. Вид экранов индикаторов типа В (а) и ИКО (5) при действии инверсной шумовой помехи на РЛС с фиксированной несущей частотой ляющую радиолокатору при работе с фиксированными несущей частотой и частотой следования импульсов обнаруживать реальные цели (рис. 3.8). Как видно, при использовании инверсного метода формирования помехи эффект действия ее создается и по угловым координатам. Структурная схема компенса- тора боковых лепестков представ- лена на рис. 3.9. В этом случае по- меховый сигнал детектируется в обоих приемниках А и В, и, если уровень сигнала в приемнике В бо- лее высокий, что указывает на по- ступление его через боковые лепе- стки ДНА РЛС, то этот сигнал компенсируется. Рис. 3.8. Вид экранов индикаторов типа В (а) и ИКО (б) при действии инверсной многократной ответной помехи на РЛС с фиксированными несущей частотой и частотой следования импульсов 74
Рис. 3.9. Структурная схема системы компенсации боковых лепестков Рис. 3.10. Диаграммы направленности на согласованной поляризации и кроссполяризации В процессе компенсации амплитуда и фаза помехового сигнала с помощью замк- нутой обратной связи подстраиваются таким образом, чтобы помеховый сигнал мини- мизировался в основном приемном канале. Цель этого метода компенсации - снижение уровня помехового сигнала в основном приемном канале, и как следствие, улучшение отношения сигнал-шум для сигнала, принимаемого главным лепестком ДНА приемни- ка А. Показано [5], что с помощью данного метода можно достигнуть уровня компен- сации порядка 30 дБ. В ответ на данные методы поме- хозашиты разработчики средств РЭП предложили помеху, рассчитанную на прохождение через боковые лепестки ДНА РЛС на кроссполяризации. Осно- ванием этого являются поляризацион- ные характеристики антенн. Как пока- зано на рис. 3.10, диаграммы направ- ленности по уровню и форме сущест- венно зависят от поляризации прини- маемых сигналов. Поэтому сигнал, вводимый в антенну с поляризацией, отличающейся от рабочей поляриза- ции, может существенно исказить ДН антенн А и В, в результате чего логи- ческие критерии эффективной компен- сации такого сигнала станут неэффективными. Из рисунка видно, что при приеме сигналов на кроссполяризации через боковые лепестки ДН основная антенна А обеспечивает большее усиление, чем дополнительная В. Поэтому сигналы на кросс-поляризации, поступающие через боковые лепестки ДНА, не будут компенсироваться и будут проходить на анализирующие устройства. Иными 75
словами, компенсационный метод помехозащиты в этом случае становится неэффек- тивным. Следует иметь в виду, что серьезное нарушение работы компенсационных устройств возможно при достаточно точном наведении помехи на кроссполяризацию (с точностью до единиц градусов) приемных антенн РЛС. В случае, когда РЛС имеет единую приемопередающую антенну, наведение помехи на кроссполяризацию с ука- занной точностью вполне достижимо по поляризации зондирующих сигналов РЛС, совпадающей с поляризацией приемной антенны. Однако в ряде случаев приемная и передающая антенны раздельные, и их поляризации могут не совпадать. В этом случае наведение помехи на кроссполяризацию по зондирующим сигналам РЛС становится невозможным. 3.4. Техника создания шумовых помех РЛС обнаружения Техническим средством создания шумовых помех являются передатчики различ- ных типов. Ниже приведены их основные характеристики и структурные схемы. Основные характеристики передатчиков шумовых помех. Передатчики шумо- вых помех - это устройства, излучающие щумоподобные сигналы в частотном диапазоне подавляемой радиоэлектронной системы с целью уменьшения ее эффективности. В упрощенном виде передатчик шумовых помех можно представить в виде по- следовательного соединения генератора шума с выходной мощностью Рш, линии пере- дачи и антенны с коэффициентом усиления Gn. Так как все высокочастотные элементы между генератором шума и антенной обладают потерями, то излучаемая передатчиком мощность шумовой помехи -^изл где Lo - потери в высокочастотном тракте. Помимо излучаемой мощности передатчик шумовой помехи характеризуется цен- тральной частотой и спектром, ширина которого определяется частотной характери- стикой по уровню 3 дБ. Важными параметрами являются равномерность спектральной плотности шумовой помехи по диапазону и стабильность, т.е. способность обеспечи- вать номинальные рабочие характеристики при изменении питающих напряжений, времени работы, климатических и механических условий применения. Передатчики заградительных шумовых помех. Можно выделить несколько ос- новных типов передатчиков заградительных помех: прямошумовые передатчики; пере- датчики помех, использующие мощный источник высокочастотных колебаний, моду- лируемый по частоте смесью периодического сигнала и шума, или частотно перестраи- ваемый по пилообразному закону или случайному закону в заданном диапазоне частот без модуляции или с дополнительной частотной модуляцией шумом; передатчики син- хронных импульсных шумовых помех, а также передатчики, излучающие очень корот- кие импульсы. Возможны также их комбинации. Прямошумовой передатчик представляет собой передатчик заградительных помех с маломощным задающим источником шума. В качестве задающего генератора может использоваться полупроводниковый шумовой диод или резистор. Мощность шумовой помехи постоянна во времени; спектральная плотность мощности помехи постоянна в определенной полосе частот, и эта область частот не изменяется во времени. Диапазон и полоса шумовой помехи определяются частотой гетеродинирования или полосовыми фильтрами, обычно включаемыми между первичными источниками шума и антенной. 76
Прямошумовая помеха создается с помощью широкополосного усилителя с большим коэффициентом усиления, реализация которого представляет серьезные тех- нические трудности. Коэффициент полезного действия таких усилителей довольно низкий, особенно при их работе в линейном режиме усиления, когда для сохранения нормального закона распределения амплитуд шума необходимо, чтобы его средне- квадратическое значение было на 10 дБ и более ниже уровня амплитудного ограниче- ния. Работа усилителя в режиме насыщения позволяет реализовать максимальный КПД, но при этом амплитудное ограничение выбросов шума изменяет его статистику, делая его негауссовской. Однако, если частотная полоса прямошумовой помехи много шире полосы пропускания подавляемого приемника, то распределение плотности веро- ятности амплитуд шума на выходе УПЧ приближается к гауссовскому даже при силь- ном ограничении. В передатчике заградительных шумовых помех с мощным источни- ком шума в качестве генератора применяется ЛОВ, способная перестраиваться во всем требуемом диапазоне частот. Частотная модуляция в широком диапазоне обеспечива- ется генератором синусоидальных колебаний; для получения сплошного спектра име- ется еще генератор шума. Шумовой сигнал может использоваться также для амплитуд- ной модуляции. Управление полосой частот передатчика заградительных помех этого типа осуществляется амплитудой модулирующего сигнала. Управление центральной частотой заградительной помехи осуществляется изменением среднего напряжения на управляющем электроде ЛОВ. Один из вариантов такого передатчика заградительных помех - мощный управ- ляемый напряжением генератор типа ЛОВ, модулируемый по частоте пилообразным напряжением. Управление центральной частотой заградительной помехи осуществля- ется средним постоянным напряжением на управляющем электроде ЛОВ, а управление полосой частот спектра помехи - амплитудой пилообразного сигнала. Форма результи- рующего спектра помехи близка к колоколообразной. Для эффективного подавления РЭС период пилообразного сигнала модуляции пе- редатчика заградительных помех не должен превышать величины, обратной величине полосы пропускания подавляемого радиолокационного приемника (в этом случае со- седние спектральные линии не подавляются друг другом). При подавлении РЛС с ЧМ (со сжатием) период пилообразного сигнала должен быть равен длительности излучае- мого РЛС сигнала, в этом случае в фильтре сжатия РЛС всегда будет присутствовать сигнал помехи. При введении дополнительного источника шумовой модуляции сосре- доточенный по спектру шум перестраивается по диапазону частот заградительной по- мехи, а полученный сложный сигнал модулируется по амплитуде шумами, при этом формируется сигнал помехи, очень близкий к белому шуму (непрерывный и однород- ный спектр). Другой тип передатчика заградительных помех может оыть реализован путем частотной модуляции маломощного генератора сигнала помехи псевдослучайной по- следовательностью импульсов. Для формирования такой последовательности в пере- датчике заградительных помех используется регистр сдвига с обратной связью. Вы- ходное напряжение регистра сдвига, преобразованное в аналоговую форму, использу- ется для управления несущей частотой генератора. Если длительность псевдослучай- ной последовательности синхронизировать с периодом повторения принимаемых ра- диолокационных импульсов, то на индикаторе кругового обзора подавляемой РЛС соз- дается картина наличия многих целей, обладающая большими дезинформирующими 77
свойствами, либо просто шумовые полосы. При использовании таких помех для подав- ления нескольких РЛС частота синхронизации должна быть равна обратной величине наибольшей длительности радиоимпульсов для этих РЛС. Перекрытие всего частотного диапазона заградительной шумовой помехой может осуществляться не непрерывно во времени, а дискретно импульсами. Этот вид загради- тельной помехи называется шумовой накрывающей помехой - импульс шума как бы накрывает отраженный от цели радиолокационный сигнал. Это очень эффективный способ радиолокационного подавления как РЛС обнаружения, так и РЛС сопровожде- ния, поскольку сигнал помехи всегда попадает в строб дальности РЛС. Заградительная помеха может формироваться также путем излучения очень ко- ротких импульсов. Чем уже импульс, тем шире его спектр. Поскольку средняя мощ- ность последовательности импульсов очень мала, необходимо генерировать очень ко- роткие импульсы с большой пиковой мощностью. Такая помеха вызывает переходные процессы в цепях приемника РЛС. Недостаток такой помехи в том, что она может быть ослаблена в приемнике с помощью амплитудного ограничителя. Групповые передатчики заградительных помех. Достоинством таких пере- датчиков является их функциональная простота и способность перекрывать весьма широкую полосу частот. Однако последнее может оказаться и недостатком, если пе- редатчики подавляемых средств имеют очень большую мощность. В этом случае шумовая помеха будет недостаточно эффективно маскировать сигналы на экране ин- дикаторов РЛС. Увеличение энергетических возможностей передатчиков заградительных помех может быть достигнуто размещением на одном носителе нескольких передатчиков, ка- ждый из которых имеет свою передающую антенну [3, 4]. При этом в зависимости от электронной обстановки можно увеличить спектральную плотности мощности помехи либо в одной полосе частот, либо в несовпадающих полосах (более узких), но стыкую- щихся и перекрывающих ту же общую частотную полосу, что и в первом случае. В обоих случаях обеспечивается одинаковая спектральная плотность шумовой помехи. Однако в первом случае выход из строя одного передатчика лишь уменьшает спек- тральную плотность мощности помехи, тогда как воздействие помехи остается. Во вто- ром же случае это вызовет появление нс замаскированного участка диапазона. Если предположить, что все передатчики помех в группе одинаковы, то полная излучаемая мощность группы передатчиков будет равна сумме мощностей, излучаемых каждым передатчиком помех. Достоинство группы передатчиков шумовых помех, работающих в одном диапазоне, состоит также в более равномерном распределении спектральной мощности помехи по диапазону и в меньших потерях мощности вне этого диапазона частот по сравнению со случаем раздельной настройки. Недостатком группового пере- датчика помех является наличие дополнительных потерь результирующей излучающей мощности, обусловленных трудностями размещения на носителе нескольких антенн и эффектом взаимного влияния передатчиков. Компромиссным решением будет исполь- зование двух или трех передатчиков помех, работающих в одном частотном диапазоне; в этом случае удельные показатели, такие как отношение излучаемой мощности к мас- се, габаритным размерам и потребляемой мощности, остаются еще приемлемыми при сохранении остальных преимуществ группового передатчика. Для повышения эффективности воздействия заградительных шумовых помех кроме простого увеличения числа передатчиков могут использоваться другие способы наращивания излучаемой мощности 78
На рис. 3.11,я приведена структурная схема передатчика с двумя источниками шума. Оба передатчика работают на одной центральной частоте, имеют одинаковую ширину спектра помехи и мощности Р\ и Р2, антенные системы их одинаковы и имеют коэффициент усиления G. В этом случае суммарная излучаемая мощность шумовой помехи будет равна (P\+Pt)G. Так как источники шума независимы, то интерференция отсутствует. Аналогичный результат можно получить, используя один источник шума, но с двумя усилителями на ЛБВ с выходной мощностью Р\, Р2 (рис. 3.11,6). В этом случае сигналы от двух ЛБВ складываются синфазно и излучаются через общую ан- тенну с коэффициентом G. Если принять, что потери на суммирование равны нулю, то мощность, излучаемая таким передатчиком, также будет равна (Pi+ Pt)G, но для этого достаточно одной антенны, что позволяет существенно облегчить решение проблемы размещения антенных систем на самолете. В реальной системе при объединении пере- датчиков помех всегда имеются потери, однако они не превышают 1 дБ. Недостаток этого способа состоит в том, что если ЛБВ выйдет из строя, то излучаемая мощность может уменьшиться более чем на 3 дБ, в зависимости от метода суммирования. Рис. 3.11. Структурная схема передатчиков помех с раздельными передатчиками (о), с суммированием мощноеги передатчиков (б), с фазированной антенной решеткой (в) На рис. 3.11,6 показана другая структурная схема передатчика, использующая один источник шума, две ЛБВ с выходной мощностью Р\, Р2 и две одинаковые антен- ны с коэффициентом G. Путем соответствующей фазировки высокочастотных трактов излучаемую мощность можно сделать равной 2(P\+P2~)G, а суммарная диаграмма на- правленности (зависящая от величины разнесения антенн) будет иметь более узкий луч, чем в двух предыдущих случаях. Передатчики прицельных шумовых помех. Для радиоэлектронного подавления РЛС обнаружения наряду с передатчиками заградительных помех используются пере- датчики прицельных шумовых помех. Эти устройства представляют собой узкополос- ные перестраиваемые по частоте СВЧ-генераторы, модулируемые по амплитуде или час- тоте шумами или периодическим сигналом, либо их комбинацией. В таких передатчиках также могут использоваться прямошумовые методы формирования помехи. Для опреде- 79
ления частоты сигналов РЛС, настройки передатчиков помех на несущую частоту подав- ляемой РЛС и контроля за се работой применяется панорамный приемник с частотным сканированием. Передатчик помех настраивается на частоту обнаруженной РЛС, причем излучаемый сигнал периодически прерывается с тем, чтобы можно было проверить, не изменила ли подавляемая РЛС частоту. От того, насколько точно передатчик помех мо- жет быть настроен на требуемую частоту, зависит ширина спектра помехи. Для подавления связных систем с непрерывным излучением берется узкий спектр помехи, при этом передатчик настраивается с точностью до сотен или даже десятков герц; если подавлению подлежит РЛС, то необходим спектр помехи более широкий, и достаточна настройка передатчика с точностью 0,5 МГц. Основное достоинство передатчика прицельных маскирующих помех заключается в его способности концентрировать всю мощность в узкой полосе частот, в связи с чем такой передатчик способен осуществить подавление связных приемников или приемни- ков РЛС на больших расстояниях, чем это может обеспечить передатчик шумовых загра- дительных помех. При определенных условиях такие передатчики помех способны пере- грузить УПЧ подавляемых приемников, однако эти условия предполагают малые даль- ности до РЛС и соответствующую ориентацию направленных антенн передатчиков по- мех. Для обеспечения одной и той же дальности подавления РЛС передатчик прицель- ных помех может быть меньше и легче, чем передатчик заградительных помех. Механизм действия маскирующей помехи с флуктуационной частотой модуляции основан на преобразовании в нем частотно-модулированного колебания в амплитудно- модулированное. Приемник импульсной РЛС является амплитудным приемником, со- стоящим из детекторного частотно-избирательного тракта (высокочастотная часть и УПЧ) и, собственно, детектора. Эффективность ЧМ-помехи зависит от того, насколько эффективно будет преобразована ее энергия в интенсивность флуктуаций на выходе детектора, и в какой мере их вероятностные распределения и спектр обеспечивают максимальное маскирующее влияние на характеристики обнаружения цели. В основ- ном, интенсивность флуктуаций на выходе детектора приемника зависит от параметров модулированных колебаний и полосы пропускания додетекторного тракта. Она опре- деляется как разность между полной интенсивностью тока и средним значением тока детектора. В [13, 14] развит общий метод исследования прохождения колебаний с флуктуационной угловой модуляцией через тракт амплитудного приемника с квадра- тичным детектором и получены формулы для расчета среднего квадрата тока, постоян- ного тока и интенсивности флуктуаций от девиации частоты или фазы, времени корре- ляции модулирующих флуктуаций, постоянной времени приемника для двух случаев, когда частота модулированного колебания совпадает или расстроена относительно час- тоты приемника. Полученные соотношения позволяют оценить изменение составляю- щих тока детектора от таких характерных параметров, как эффективное отклонение частоты, ширины модулирующего спектра и полосы пропускания приемника, которые имеют важное практическое значение. Маскирующие свойства частотно-модулированной флуктуациями помехи зависят от ширины спектра модулирующего шума и полосы приемника. При частотной моду- ляции широкополосными шумами на выходе УПЧ возникает случайная во времени по- следовательность накладывающихся друг на друга импульсных откликов. Так как средняя частота этих откликов оказывается много больше ширины полосы пропуска- ния УПЧ, то процесс на его выходе приближается к гауссовскому, т. е. помеха оказы- вается близкой к прямошумовой по эффекту воздействия. 80
В случае частотной модуляции низкочастотными шумами отклики приемника при проходе его полосы пропускания несущей частотой сигнала помехи появляются раз- дельно и представляют собой хаотическую во времени последовательность отдельных импульсов с длительностью примерно обратно пропорциональной полосе пропускания приемника. При этом увеличение эффективности связанно с тем, что на выходе второго детектора приемника создается больше мощности видеосоставляющей, чем в случае частотной модуляции широкополосными шумами. Кроме того, увеличение видеомощ- ности более эффективно маскирует на экране индикатора отметки малоразмерных це- лей. Это связано с мешающим эффектом, вызываемым сходством многих ярких точеч- ных засветок с отметками от небольших целей. Главным недостатком такой помехи яв- ляется то, что от нее можно защититься, так как помеха имеет прерывистый характер. Во многих случаях для управления мгновенной частотой передатчика маскирующих прицельных помех используются псевдослучайные последовательности, позволяющие гибко управлять параметрами помехи. Кроме того, псевдослучайную последователь- ность можно синхронизировать по времени с импульсами РЛС, это обеспечивает воз- можность получения целого ряда преимуществ по накоплению шума в процессе интег- рирования его в приемнике. Недостатком передатчиков прицельных маскирующих помех является неполная автоматизация их работы, в результате чего быстродействие их невысоко. Поэтому к таким передатчикам предъявляется требование повышенной скорости настройки поме- хи по частоте. Однако следует помнить, что даже передатчик прицельных шумовых помех, способный настраиваться на несущую частоту РЛС за время, не превышающее длительность импульса РЛС, не может замаскировать шумами интервал дальности ме- жду радиолокатором и постановщиком помех, если РЛС перестраивается по частоте от импульса к импульсу. Кроме того, для подавления каждой из обнаруженных РЛС или канала связи в передатчиках прицельных маскирующих помех требуются отдельные передатчики, сложность которых зависит от сложности подавляемого РЭС. К тому же эти системы не приспособлены для создания помех РЛС, работающим одновременно на различных несущих частотах. Для создания прицельных шумовых помех многим РЛС в станциях индивидуаль- ной защиты в качестве задающего устройства применяются генераторы с быстрой цифровой перестройкой частоты. Для обеспечения малого времени установления час- тоты, уменьшения посленастросчного дрейфа и высокой повторяемости настройки в широкой полосе частот, например, в диапазоне от 2,5 до 5 ГГц, сигнал помехи форми- руется путем смешивания в балансном смесителе колебаний генератора на диоде Ганна с электронной перестройкой в диапазоне 12... 14,5 ГГц и модулируемого генератора частоты 17 ГГц, имеющего полосу перестройки 1 ГГц. В высокочастотном генераторе с помощью двух варакторов осуществляется раздельное управление частотой (через цифроаналоговый преобразователь) и частотная модуляция с очень высокой частотой (до 80 МГц), что позволяет получить весьма широкополосные сигналы помехи (до 600 МГц). Такие генераторы, выполненные в виде интегральных схем, могут за 100 нс настраи- ваться на заданную частоту с точностью до 3 МГц; в них используется тсрмостабили- зация; они обеспечивают выходной сигнал мощностью 1 мкВт с относительным уров- нем паразитной составляющей до - 60 дБ [15]. Все более широкое применение получают РЛС с когерентно-импульсным излуче- нием. Подавление таких РЛС требует создания узкополосных шумовых помех с весьма высокими уровнями спектральной плотности. В качестве формирователей узкополос- 81
ных помех в этом случае применяются цифровые устройства запоминания сигнала. В них используется метод преобразования сигналов диапазона промежуточной частоты, которые затем преобразуются из аналоговой формы в цифровую и запоминаются в бы- стродействующем запоминающем устройстве с произвольной выборкой. По вызову из памяти сигналы в цифровой форме проходят преобразования в обратном порядке, в ре- зультате восстанавливаются частоты введенных в ЗУ сигналов (копий) СВЧ-диапазона. Если считывание копий радиолокационных импульсов производится таким образом, чтобы сформировался непрерывный сигнал, то такой сигнал после модуляции узкопо- лосными шумами будет представлять собой помеху, способную нарушить функциони- рование каналов дальности и скорости РЛС с когерентно-импульсным излучением. Та- кой метод создания узкополосных шумовых помех используется в системе РЭП AN/ALQ-161 американского бомбардировщика В-1В для противодействия новым и перспективным импульсно-доплеровским РЛС [16]. Ниже рассматриваются различные схемы зарубежных передатчиков прицельных помех. Передатчик прицельных шумовых помех на лампе обратной волны. В таком пере- датчике (рис. 3.12) имеется мощный СВЧ-генератор на ЛОВ, модулируемый по частоте смесью шума и периодического (синусоидального) сигнала, либо по амплитуде шумовым сигналом. Обычно источник шума генерирует шумы с полосой не более 10 МГц как для частотной, так и для амплитудной модуляции. При этом выбирается небольшой индекс частотной модуляции шумами и большой индекс частотной модуляции синусоидальным сигналом. Если синусоидальная частота модуляции образует линейчатый спектр, то добав- ление шумовой частотной модуляции образует сплошной спектр помехи. Ширина этого спектра регулируется амплитудой синусоидального сигнала. Для наведения помехи на час- тоту подавляемой РЛС используется панорамный приемник. Рис. 3.12. Структурная схема передатчика прицельных шумовых помех на лампе обратной волны Одноантенный передатчик прицельных шумовых помех. Если передатчик шу- мовых помех имеет одну антенну для приема и передачи, то в этом случае приемник и перестраиваемый по частоте источник шума могут соединяться с антенной через цир- кулятор. Приемник просматривает диапазон частот, представляющий интерес, обнару- живает радиолокационный сигнал, включает передатчик шумов и настраивает его та- ким образом, чтобы спектр помехи накрывал частоту РЛС. Такой передатчик помех имеет сравнительно низкую чувствительность из-за того, что выходной сигнал помехи 82
через циркулятор проникает на вход приемника. Этот тип передатчика помех находит применение на малоразмерных объектах для самозащиты или в передатчиках помех одноразового действия. Одноантенный передатчик прицельных шумовых помех с суммированием по мощности. В таком передатчике используется один источник шума и несколько полу- проводниковых усилителей, запитываемых от генератора шума с помощью разветвите- ля; выходные сигналы усилителей суммируются синфазно, что позволяет обеспечить результирующую мощность почти равной сумме мощностей отдельных усилителей. Этот тип передатчика создает прямошумовую помеху. Он может использоваться в пе- редатчиках помех одноразового действия. Одноантенный передатчик прицельных шумовых помех, состоящий из не- скольких мощных источников шума. Если в передатчике прицельных помех приме- няется несколько мощных перестраиваемых по частоте источников шума, каждый из которых настраивается на определенную частоту, то все эти источники шума с помо- щью сумматора могут работать на общую широкодиапазонную антенну. Такой пере- датчик может устанавливаться на любых объектах с пространственными ограничения- ми, он обеспечивает одновременное формирование помехи многим РЭС, и может ис- пользоваться также в качестве передатчика шумовых помех одноразового действия. Передатчик прицельных шумовых помех с поисковым приемником. Для фор- мирования прицельной по частоте шумовой помехи имеется приемник поиска и слеже- ния за частотой РЛС, соединенный с усилителем на ЛЕВ; в состав передатчика входит генератор шума. Принятый приемной антенной сигнал модулируется шумами, усили- вается в ЛЕВ и поступает в передающую антенну. В передатчике прицельных помех такого типа используются две антенны. Для одновременного подавления излучающих РЛС в передатчике помех имеется несколько параллельных каналов. Каждый канал представляет собой передатчик шумовых помех, состоящий из мощного широкополос- ного источника шума, перестраиваемого фильтра и отдельной антенны. Выходной сиг- нал каждого передатчика помех фильтруется с помощью полосового фильтра. Для обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС) с радиоэлектронными средства- ми, установленными на носителе, частотные характеристики полосовых фильтров пе- редатчика выбираются с учетом рабочих частот этих средств. Передатчик прицельных шумовых помех с коммутируемой многоотводной линией задержки. В состав передатчика входят источники шума, многоотводная линия задержки (ЛЗ), вращающийся переключатель, усилитель на ЛЕВ и антенна. Отводы ли- нии задержки заведены на контакты переключателя: ползунок переключателя связан с ЛЕВ. При периодическом вращении переключателя на вход ЛЕВ поочередно переда- ются шумовые сигналы со все возрастающей задержкой, вследствие чего на выходе ЛЕВ формируется непрерывный СВЧ-сигнал помехи. Время переключения очень мало по сравнению с длительностью выборки шума, а время, в течение которого контакты замкнуты, примерно равно длительности выборки. Переключатель может быть как ме- ханическим, так и электронным, в последнем случае получается существенное увели- чение быстродействия. Передатчик прицельных шумовых помех, использующий высокочувствитель- ный усилитель с частотно-избирательной обратной связью. В состав такого пере- датчика помех вводится приемник мгновенного измерения частоты со своей антенной, перестраиваемый полосовой фильтр, генератор шумового сигнала, использующий СВЧ 83
усилитель с внешней обратной связью, в цепи которого имеется частотно- избирательный полосовой фильтр, и передающая антенна. Радиолокационный сигнал принимается приемной антенной, измеряется его частота и настраивается центральная частота полосового фильтра на несущую частоту сигнала РЛС. С выхода полосового фильтра сигнал поступает в СВЧ усилитель генератора шумового сигнала, в котором благодаря обратной связи быстро устанавливаются колебания с максимальной мощно- стью на несущей частоте РЛС. Таким образом, создается шумовая помеха, прицельная по частоте. Полоса и шумоподобные свойства помехи определяются характеристикой полосового фильтра и тонкой структурой частотной характеристики усилителя. Обычно передатчик прицельных шумовых помех с частотно-избирательной об- ратной связью имеет несколько каналов. Каждый канал состоит из последовательно со- единенных: полосового фильтра с требуемой шириной полосы пропускания, детектора, усилителя и импульсного генератора, сопряженного с фильтром в цепи внешней об- ратной связи усилителя. Полосовые фильтры связаны с приемной антенной через раз- ветвитель. Для создания высокой спектральной плотности шумовой помехи ширина полосы такого фильтра должна в 2-3 раза превышать полосу пропускания УПЧ прием- ника подавляемой РЛС. Выходной сигнал каждого частотно-избирательного канала де- тектируется, усиливается и используется для запуска импульсного генератора, дли- тельность импульса которого определяет время создания помехи. Этот импульс вклю- чает соответствующую цепь обратной связи; если строб-импульс не подается, то гене- рация колебаний отсутствует и помеха не излучается. Когда один или более частотно-избирательных каналов обратной связи замыка- ются, усиление в замкнутой цепи становится больше единицы, и возникают колебания в полосе, определяемой полосой пропускания фильтра; частота помехи определяется частотой принятого сигнала РЛС и набегом фазы в генераторе с обратной связью. Мак- симальная мощность помехи достигается при работе усилителя мощности в режиме на- сыщения. Описанные передатчики используются для создания ложных целей для РЛС противника. Передатчик прицельных помех с многоканальными частотно- избирательными системами. На рис. 3.13 показана структурная схема передатчика прицельных шумовых помех, создающего за время длительности радиолокационного импульса шумовую помеху на частоте РЛС. Для определения требуемой частоты передатчика используется многоканальный фильтровый приемник. Выходной сигнал каждого фильтра подается на детектор и со- ответствующий коммутатор в частотном канале формирования шумовой помехи. Сиг- нал от широкополосного источника шумов поступает на вход ЛБВ через частотно- избирательную коммутационную систему, аналогичную той, которая имеется в прием- ной системе. Характеристики ЛБВ выбираются такими, чтобы обеспечить на выходе достаточно равномерный спектр шумов во всем частотном диапазоне, охватываемом частотно-избирательным устройством. 84
Рис. 3.13. Структурная схема передатчика прицельных шумовых помех с многоканальными частотно-избирательными системами Передатчик прицельных шумовых помех с преобразованием частоты. Для по- вышения чувствительности приемной подсистемы такого передатчика на входе под- системы имеется маломощный усилитель СВЧ на ЛБВ. Сигналы с выхода ЛБВ через разветвитель сигналов поступают на смесители, гетеродины которых соединены с со- ответствующими смесителями выходного устройства. Выход каждого смесителя при- емной части передатчика соединен с многоканальным частотно-избирательным уст- ройством. Принятый сигнал проходит через соответствующий смеситель и фильтр промежуточной частоты, детектируется, видеоимпульс с выхода детектора запускает генератор импульсов, который открывает соответствующий коммутатор в схеме. При этом в выходном канале на промежуточной частоте формируется шумовой сигнал с шириной полосы, определяемой полосой пропускания фильтра. Этот шумовой сигнал через сумматор поступает на вход смесителя обратного восстановления частоты, затем усиливается в ЛБВ и излучается передающей антенной. В целом этот процесс проходит очень быстро, и сигнал прицельной шумовой помехи формируется через очень корот- кое (не более длительности радиоимпульса) время после приема радиоимпульса. Такой передатчик помех имеет 100%-ную вероятность перехвата радиосигналов, так как при- емные частотно-избирательные каналы постоянно открыты, и весь частотный диапазон непрерывно просматривается. Возможен более простой вариант передатчика прицельных шумовых помех с пре- образованием частоты, в котором сокращено количество СВЧ-устройств приемного тракта. В таком устройстве используется только один входной смеситель; выходы входного многоканального делителя мощности нагружены на полосовые фильтры. Как только в одном из каналов обнаруживается сигнал, его выход соединяется со смесите- 85
лем и одновременно от синтезатора частоты на входной и выходной смесители посту- пает гетеродинирующий сигнал нужной частоты. Таким образом, высокочастотные сигналы во всех приемных каналах обрабатываются последовательно. Включение ли- ний задержки после фильтров обеспечивает компенсацию запаздывания при формиро- вании гетеродинирующих сигналов синтезатором частоты. Передатчик прицельных шумовых помех ответного типа. В таком передатчике источник шума и полосовой фильтр заранее настроены на частоту подавляемой РЛС. При приеме радиолокационного сигнала, частота которого лежит в пределах полосы пропускания фильтра, производится автоматическое включение передатчика помех. При проведении операции по радиоэлектронному подавлению РЭС может ис- пользовать достаточно большое количество предварительно настроенных передатчиков шумовых помех, например, передатчиков одноразового действия. В многоканальной частотно-избирательной системе весь частотный диапазон по- давляемых РЛС можно разбить на ряд более узких соприкасающихся полос, которые просматриваются поисковыми приемниками с сопровождением частоты обнаруженно- го сигнала РЛС. Принятый сигнал модулируется шумами, усиливается и излучается, создавая прицельную шумовую помеху. Многоканальный передатчик прицельных шумовых помех. В ряде случаев ис- пользуются передатчики прицельных шумовых помех, приемная подсистема которых представляет собой многоканальный широкополосный приемник, состоящий из вход- ного усилителя, являющегося одновременно и источником теплового шума сигнала, генерируемого непрерывно во всем рабочем диапазоне частот приемника. Каналы раз- ветвителя настроены на определенные участки частотного диапазона; каждый частот- ный канал представляет собой полосовой фильтр, последовательно с которым включен коммутатор каналов. Управление коммутаторами каналов осуществляется под воздей- ствием принятого сигнала РЛС с помощью специальной схемы, состоящей из детекто- ра, видеоусилителя и формирователя строба управления. Формирователь строба управ- ления каналом может иметь в своем составе пороговую схему, уровень срабатывания которой устанавливается достаточно высоким для того, чтобы предотвратить случай- ный запуск системы от шумов. В таком передатчике помех для обеспечения развязки между входными и выход- ными цепями и контроля работы обнаружения РЛС производится попеременное стро- бирование приемной и передающей подсистем. При отпирании входного коммутатора любой принятый сигнал РЛС в соответствии со своей несущей частотой попадает вме- сте с шумовым сигналом в один из частотных каналов. В ответ на поступивший сигнал, амплитуда которого превышает определенный пороговый уровень, в частотном диапа- зоне соответствующего канала происходит замыкание коммутатора этого канала. Сиг- нал помехи формируется путем модуляции принятого сигнала РЛС тепловыми шума- ми, последующего суммирования сигналов в сумматоре и усиления в выходном усили- теле, аналогичном входному и состоящем из нескольких каскадов ЛБВ. Если работает не одна, а несколько РЛС, причем каждая на своей несущей частоте, то одновременно могут быть открыты два или более частотных каналов. Дополнительным свойством такого устройства является возможность одновре- менного создания и заградительной помехи. В этом случае источник шума, в качестве которого используется входной усилитель, с помощью коммутатора может соединяться непосредственно с выходным усилителем. Причем коммутатор может работать автома- 86
тичсски. Поскольку мощность, необходимая для создания помех РЛС, обратно пропор- циональна квадрату дальности, постановка заградительных помех может быть осуще- ствлена и более удаленным РЛС. Преимущество этого передатчика помех заключается в быстродействии, он выполняет просмотр в широком диапазоне частот в течение не- большого промежутка времени одновременно на всех частотах и мгновенно выбирает частотные каналы, по которым должна создаваться шумовая помеха. Передатчик прицельных шумовых помех корреляционным системам опреде- ления дальности до постановщика помех. В состав передатчика введена управляемая линия задержки, обеспечивающая формирование шумового сигнала, создающего на выходе корреляционной системы РЛС ложную отметку (пик). Использование несколь- ких линий задержки обеспечивает более широкую дезинформацию корреляционных систем определения дальности, так как в этом случае формируется сигнал помехи с многопиковой корреляционной функцией [17]. Для эффективной маскировки отраженного от цели сигнала требуется достаточно мощная шумовая помеха. Улучшить маскирующее действие непрерывной шумовой помехи можно путем ее стробирования в момент приема радиолокационных импульсов на защищаемом объекте (носителе). При этом уровень огибающей сигнала шумовой помехи должен быть таким, чтобы в момент пауз в шумовой помехе каждый отражен- ный радиолокационный импульс не превышал этот уровень. В результате создаются условия, когда на экране индикатора РЛС практически невозможно выделить отражен- ный радиолокационный сигнал. В таком передатчике помех на выходе формирователя шумовой помехи имеется коммутатор, запираемый на время облучения защищаемого объекта радиолокационными сигналами; запирание осуществляется синхронными стробирующими импульсами, формируемыми путем приема и детектирования радио- локационных сигналов [18]. Передатчики шумовых помех, прицельных по частоте и направлению. Мощ- ность шумовых помех может быть использована более эффективно, если наряду с кон- центрацией мощности помехи в указанной полосе частот сконцентрировать ее еще и в узком луче в направлении подавляемой РЛС. Для обеспечения узконаправленного из- лучения помехи в таких передатчиках применяются ФАР [19]. Структурная схема пе- редатчика шумовых помех, прицельных по частоте и направлению, приведена на рис. 3.14. Сигналы РЭС принимаются приемной антенной решеткой и поступают на диа- граммообразующую схему (ДОС), каждый выход которой соединен с многоканальной частотно-избирательной системой определения частоты сигналов РЛС. Частотно- определительная схема состоит из разветвителя сигналов, полосовых фильтров, детек- торов и импульсных генераторов, формирующих видеоимпульс с длительностью по- рядка нескольких периодов повторения импульсов РЛС или с длительностью любой требуемой величины. Каждый источник широкополосного шума через многоканальный частотно- избирательный коммутационный узел соединен со входом передающей ДОС. Цен- тральные частоты отдельных полосовых фильтров этого частотно-избирательного узла такие же, что и у фильтров приемной подсистемы для соответствующего направления. Выходной шумовой сигнал каждого полосового фильтра передающего частотно- избирательного узла поступает на сумматор сигналов через нормально закрытый высо- кочастотный коммутатор, управляемый видеоимпульсом приемной подсистемы, кото- 87
Рис. 3.14. Структурная схема передатчика шумовых помех, прицельных по частоте и направлению рый определяет время излучения шумовой помехи в ответ на прием одиночного радио- локационного сигнала. Сигналы всех каналов суммируются и подаются на соответст- вующий вход передающей ДОС, а затем к ЛБВ и элементам антенной решетки. Таким образом, сигнал, принятый с данного направления, поступит в свой частотный канал и запустит импульсный генератор. Видеоимпульс, сформированный этим генератором, откроет коммутатор соответствующего канала формирования сигнала помехи. Этот процесс происходит очень быстро, например, за время, меньшее длительности радио- локационного импульса. Все каналы формирования помехи по направлению функцио- нируют описанным выше способом и независимо друг от друга. Приемная и передающая антенные решетки для развязки должны быть либо раз- несены в пространстве, либо работать в режиме разнесения во времени. Если развязка между приемной и передающей антенными решетками достаточна, то передатчик по- мех может принимать сигналы и излучать помеху одновременно. Обе решетки должны быть идентичны, сопряжены по направлению и одинаковы, за исключением дополни- тельных требований по пропускаемой мощности для передающей антенной решетки. В рассматриваемом передатчике помех каждый канал по направлению разделяет- ся на две многоканальные частотно-избирательные системы: частотно-определяющую (приемную) и частотно-формирующую (передающую). Однако общее число частотно- 88
избирательных устройств можно уменьшить, что позволит упростить схему и снизить стоимость передатчика. В этом случае определение частоты принимаемого сигнала и коммутация каналов формирования шумового сигнала будет производиться так же, как и в рассмотренном передатчике, а обработка сигналов - одновременно. Недостаток та- кого устройства состоит в том, что при одновременной обработке сигналов с несколь- ких направлений или на нескольких частотах сигнал помехи формируется на всех воз- можных комбинациях частот и направлений. Передатчики скользящих по частоте шумовых помех. Передатчики скользящей по частоте помехи - это устройства, в которых узкополосный шумовой сигнал может пе- рестраиваться в широком диапазоне частот. По своим характеристикам скользящая по частоте помеха занимает промежуточное положение между прицельной и заградитель- ной шумовыми помехами. В зависимости от скорости качания частоты такая помеха мо- жет вызвать эффект шумовой помехи либо создать на индикаторе РЛС плотные им- пульсные потоки, маскирующие отметку реальной цели. Поэтому такие передатчики по- мех могут эффективно применяться против РЛС и связных приемников [3-5,20]. Основным элементом передатчика является генератор СВЧ-колебаний, модули- руемый смесью шумового и периодического сигналов от двух различных источников, при этом модуляция может быть как частотная, так и амплитудная. Управление диапа- зоном и скоростью перестройки частоты осуществляется специальным устройством, определяющим время, в течение которого помеха должна находиться в полосе пропус- кания подавляемого приемника, а также от характеристик диаграммы направленности антенн передатчиков помех и подавляемого приемника. Устройство управления учи- тывает эти факторы и устанавливает оптимальные соотношение между временем на- хождения сигнала помехи в полосе пропускания приемника подавляемой РЛС и часто- той следования помеховых посылок. Передатчики скользящей по частоте помехи сочетают в себе преимущества, свя- занные с концентрацией мощности шумов в узкой полосе частот и с эффективным пе- рекрытием широкой частотной полосы. Они могут более эффективно, чем передатчики прицельных шумовых помех, использоваться против системы РЛС с различающимися частотами. Несколько таких передатчиков, перестраиваемых с разной скоростью, могут создать маскирующие помехи многим РЛС в заданном частотном диапазоне. Однако такие передатчики помех более сложны, чем передатчики прицельных или загради- тельных маскирующих помех. В зависимости от скорости изменения несущей частоты передатчика помех воз- можны следующие режимы работы: режим медленной перестройки частоты Гпер, когда время прохождения сигналом помехи полосы пропускания подавляемого приемника A/fip значительно больше дли- „ тт^ ip тельности радиоимпульса РЛС тп: --— »тп; ^пер режим быстрой скорости перестройки частоты, когда время прохождения сигна- лом помехи полосы пропускания приемника очень мало по сравнению с длительностью А/пр радиоимпульса: ---— «тп; ^пер 89
режим средней скорости перестройки, когда время прохождения сигналом помехи полосы пропускания приемника соизмеримо с длительностью радиоимпульса: -~ тп. ^пер Если передатчик помех имеет достаточно большую мощность, то предпочтителен режим быстрой перестройки частоты, поскольку он обеспечивает большое количество отметок на экране индикатора РЛС. (В радиолокации разработаны методы снижения эффективности воздействия скользящей по частоте помехи, например, метод ШОУ, но действенность его зависит от скорости перестройки частоты помехи - при средней ско- рости перестройки этот метод оказывается менее эффективным.) Вероятность подавления РЛС перестраиваемой по частоте помехой Р, определяет- ся выражением: где Q - скважность скользящей по частоте помехи, равная отношению времени пере- стройки частоты помехи в заданном диапазоне частот ко времени прохождения помехой полосы пропускания приемника подавляемой РЛС; п - число передатчиков помех. Анализ этого выражения показывает, что для данной вероятности подавления Ру число требуемых передатчиков помех п изменяется прямо пропорционально скважно- сти. Если скважность будет уменьшена вдвое, то число передатчиков помех снизится приблизительно вдвое. Для подавления РЛС с вероятностью 0,8 при скважности 80 требуется примерно 100 передатчиков помех, а при скважности 10 - около 10. Для уменьшения скважности действия передатчиков перестраиваемых по частоте помех можно изменять скорость перестройки частоты. При этом вблизи и в полосе пропускания приемника подавляемой РЛС скорость перестройки частоты должна иметь максимально допустимую величину Ум, вне этой полосы частота помехи должна перестраиваться со скоростью Уб- В этом случае вероятность подавления РЛС в зависимости от числа передатчиков помех п для различных значений отношения скоростей быстрой и медленной пере- стройки г - Рб/^м равна: Р,= Цг»п+л>1)Г, где В - диапазон частот перестройки; Вп - полоса шумовой помехи; п,- - число подав- ляемых РЛС. Расчеты показывают, что за счет рационального выбора режима перестройки час- тоты передатчика помех можно значительно повысить вероятность подавления РЛС. Передатчик скользящих по частоте помех с автоматическим изменением скорости перестройки частоты. В этом случае сигналы передатчиков помех, модули- рованных шумом, поступают через направленный ответвитель к передающей антенне, а часть мощности сигнала помехи подается на балансный смеситель приемника и ис- пользуется в качестве гетеродинного сигнала. Приемник предназначен для анализа сигналов РЛС с целью определения се частоты и управления режимом перестройки частоты и модуляции передатчика помех шумами. При отсутствии сигнала РЛС в по- лосе приемника шумовой сигнал бланкируется, и передатчик помех излучает немоду- лированный быстро перестраиваемый по частоте сигнал. Если приемник обнаружил излучение РЛС, то перехваченный сигнал через приемную антенну поступает на ба- лансный смеситель, который соединен с усилителем промежуточной частоты и детек- тором, затем в видеоусилитель, устройство задержки и подавления шума и далее в блок 90
управления и синхронизации. Блок синхронизации включает модуляцию передатчика шумами и управляет режимом генератора, определяющего скорость перестройки час- тоты. Высокая скорость перестройки передатчика сохраняется до тех пор, пока раз- ность между его частотой и частотой подавляемой РЛС не станет равной промежуточ- ной частоте. Когда частоты становятся равными, включается модуляция шумами в пе- редатчике и замедляется скорость перестройки частоты передатчика. В этот момент УПЧ приемника стробируется, что обеспечивает необходимую развязку приемника и передатчика при излучении помехи. При выходе разностной частоты за полосу пропус- кания приемника, передатчик возвращается в режим перестройки с высокой скоростью. Этот цикл повторяется, если происходит перехват сигнала этой же или другой РЛС [21]. Максимальная скорость перестройки частоты передатчика определяется соотно- шением: Гпер(макс) = Д/ПГ, где Д/Г1 - полоса пропускания приемника станции помех, МГц; F - частота повторения импульсов подавляемой РЛС, Гц. Частота повторения импульсов РЛС устанавливается при определении типа РЛС, подлежащей подавлению. Поэтому ширина полосы пропускания приемника станции помех является единственной переменной при выборе режима работы рассматриваемо- го передатчика помех. Для увеличения времени воздействия скользящей по частоте помехи помимо опи- санного способа замедления скорости перестройки используется переход на пере- стройку частоты сигнала помехи в более узком диапазоне, охватывающем несущую частоту подавляемого приемника, но без изменения скорости перестройки. Передатчик прицельной шумовой помехи с поиском по частоте. Основным элементом этого устройства является гетеродин с перестройкой частоты (рис. 3.15,п). Поиск радиолокационного сигнала осуществляется путем перестройки частоты гетеродина по пилообразному закону в пределах диапазона возможных частот работы РЛС. В режиме поиска для обеспечения высокой вероятности перехвата сигнала ско- рость перестройки выбирается достаточно медленной, чтобы перехват мог быть осуще- ствлен за один цикл перестройки частоты. Перестройка продолжается до тех пор, пока в полосе пропускания УПЧ не обнаружится сигнал РЛС (рис. 3.15,6). В режиме захвата принятый сигнал детектируется и подается на генератор им- пульсов, который формирует одиночный видеоимпульс длительностью около 100 мкс. Этот видеоимпульс поступает в схему управления частотой гетеродина. В момент при- хода видеоимпульса перестройка приостанавливается, происходит скачкообразное из- менение частоты гетеродина вниз - к низкочастотной границе диапазона, после чего возобновляется пилообразная перестройка с той же крутизной. Скорость перестройки гетеродина в режиме захвата выбирают намного выше, чем в режиме поиска. Напри- мер, она может быть такой, чтобы обеспечить прохождение полосы пропускания при- емника за время, равное длительности радиолокационного импульса. Для формирования помехи сигнал гетеродина через разветвитель подается на смеситель, куда поступает также сигнал генератора промежуточной частоты, затем проходит через фильтр, срезающий ненужные боковые полосы, и поступает в модуля- тор, где модулируется шумами. После усиления в ЛБВ сигнал помехи излучается через антенну в направлении подавляемого радиолокатора. 91
a) Частота Рис. 3.15. Структурная схема передатчика прицельной шумовой помехи с поиском по частоте (а); зависимость перестройки частоты передатчика помех от времени в режиме поиска и захвата сигнала РЛС (б) Передатчик скользящих по частоте шумовых помех с остановкой на частоте подавляемого приемника РЛС. Особенностью данного устройства является наличие в нем приемника, перестраиваемого по частоте так же, как и передатчик помех. Когда приемник перехватывает радиолокационный сигнал, перестройка несушей частоты помехи прекращается, и передатчик скользящих помех действует на этой час- тоте как передатчик прицельных маскирующих помех. Если передатчик имеет возмож- ность следить за работой подавляемой РЛС, то прекращение излучения подавляемого радиолокационного сигнала может послужить сигналом для возобновления перестрой- ки частоты помехи. Многие передатчики маскирующих помех сконструированы так, чтобы работать в нескольких режимах: в прицельном, скользящем или заградительном; они могут рабо- тать также по определенной программе. Такие передатчики быстрее перестраиваются на подавление сигнала другой РЛС чем передатчики прицельных помех. Передатчики скользящих помех с захватом подавляемого сигнала по частоте имеют те же ограничения, что и передатчики прицельных помех. Подавление осущест- вляется только в узкой полосе частот, поэтому в случае необходимости подавления бо- лее чем одной РЛС в полосе частот должна быть сконцентрирована большая мощность 92
помехи. Такая концентрация мощности может быть обеспечена при использовании не- скольких передатчиков помех. При этом нужно тщательно определить частотный диа- пазон работы каждого передатчика помех либо разработать устройство для обнаруже- ния только тех радиолокационных сигналов, на частотах которых следует создавать помехи. Для этого в систему передатчиков шумовых помех вводят приемно- анализирующее устройство и ЭВМ, которая в результате обработки полученной ин- формации формирует команды, управляющие режимами работы передатчиков помех. Управление центральной частотой, полосой шумов и параметрами перестройки часто- ты каждого передатчика помех может производиться и вручную. Каждый передатчик помех настраивается на определенную частоту используемых противником РЛС анало- гично случаю простого размещения на носителе отдельных передатчиков помех, предварительно настроенных на определенные частоты. Однако в управляемой системе перестройка таких передатчиков в соответствии с изменением радиоэлектронной об- становки может производиться во много раз быстрее, чем при их автономном и раз- дельном применении. Шумовые полосы передатчиков помех настраиваются так, чтобы они соприкасались по частоте друг с другом по уровню 3 дБ. Это позволяет увеличить спектральную плотность мощности шумовой помехи на 6 дБ по сравнению с одним пе- редатчиком заградительной помехи в той же суммарной полосе. Перестройка частоты производится в части всего суммарного диапазона частот. При необходимости ско- рость перестройки частоты помехи может быть синхронизирована со сканированием антенны. Кроме того, скорость перестройки частоты помехи должна быть согласована с полосой пропускания приемника подавляемой РЛС. Для затруднения перехвата по- становщика помех, барражирующего вне зоны действия ракет системы ПВО, целесо- образна постановка инверсных помех; при этом выделение частоты повторения радио- импульсов в условиях работы многих РЛС производится ЭВМ. Постановщик помех может нести от 20 до 30 передатчиков помех. Контроль несущей частоты подавляемого приемника во время работы передатчи- ка маскирующих прицельных помех осуществляется путем периодического выключе- ния излучения передатчика помех. При этом можно менять длительность выключения помехи и частоту повторения этих пауз. Если радиолокатор работает на фиксированной несущей частоте, то для контроля оказывается достаточно одной паузы в излучении помехи; чтобы осуществлять наблюдение за работой радиолокаторов с изменением не- сущей частоты, потребуется достаточно много пауз [22]. Другой путь контроля работы РЛС при излучении шумовой помехи состоит в компенсации шумовой помехи с п лмощью корреляционной техники, в результате чего из принимаемого антенной сигнала (смесь радиолокационного сигнала и проникающей шумовой помехи) можно выделить радиолокационный сигнал. Необходимая для ком- пенсации часть сигнала помехи подается по коаксиальному кабелю или волноводу. В случае использования в передатчике помех псевдохаотических шумов можно приме- нить два синхронизируемых последовательно соединенных генератора, один из кото- рых является источником модулирующего сигнала для передатчика помех, а другой соединен с коррелятором. В этом случае необходима только обычная (не высокочас- тотная) связь передатчика и коррелятора с синхронизируемыми генераторами псевдо- хаотических модуляционных сигналов [3, 4]. Более подробно проблема контроля за работой подавляемой РЛС рассматривается в следующем разделе. 93
Передатчики шумовых помех с контролем работы подавляемой РЛС. Для обеспечения нормального функционирования передатчика шумовых помех, в процессе его работы должно производиться постоянное наблюдение за сигналами подавляемой РЛС. При этом в функции передатчика помех входит: определение эффективности подавления РЛС путем фиксации изменений пара- метров радиолокационных сигналов и режима работы РЛС; определение совпадения частоты сигнала помехи с несущей частотой подавляе- мой РЛС; создание помехи достаточной мощности для эффективного РЭП; обнаружение новых сигналов; обеспечение реакции на внутрисигнальную кодовую структуру подавляемой РЛС. При наблюдении за подавляемой РЛС в процессе создания помех обеспечивается: использование антенной системы передатчика помех с достаточной развязкой между передающей и приемной антеннами; периодическое выключение передатчика помех, чтобы приемник мог принимать радиолокационные сигналы во время пауз в излучении помехи, коэффициент за- полнения которой близок к единице; применение очень быстрой расстройки и настройки частоты передатчика помех, позволяющей осуществлять наблюдение за сигналом подавляемой РЛС во время расстройки; снижение на входе приемной подсистемы уровня сигнала помехи от передатчика помех с помощью различного рода компенсационных схем; применение фильтрационных методов. Необходимо заметить, что способы контроля не должны допускать длительного функционирования подавляемой РЛС без воздействия на них помех. При этом прием- ник передатчика помех должен наблюдать также и за излучением сигнала помехи, для чего между приемной и передающей антеннами должна быть создана достаточно вы- сокая развязка. Обеспечение нужной развязки может быть достигнуто различными способами, включая разнесение антенн на большое расстояние друг от друга, исполь- зование фюзеляжа самолета как экрана, установку между антеннами настроенных эк- ранов, применение антенн круговой поляризации с противоположным направлением вращения поляризации, использование антенн с высоким коэффициентом усиления, позволяющим снизить требования к коэффициенту усиления аппаратуры помех и др. Развязка обычно измеряется уровнями сигналов на выходе приемной и передающей антенн. В случае, когда развязку между антеннами передатчика помех нельзя сделать достаточной для обеспечения непрерывного наблюдения за подавляемой РЛС, пере- датчик помех должен выключаться на непродолжительное время, либо расстраиваться по частоте. Непрерывный контроль излучения подавляемых РЛС позволяет получать инфор- мацию, которая может быть использована для: улучшения точности наведения передатчика помех по частоте; создания помехи только в моменты работы подавляемой РЛС, увеличения коэффициента использования передатчика помех; непрерывного регулирования параметров сигнала помехи при изменении режима и параметров сигнала подавляемой РЛС. 94
Во многих случаях управление частотой передатчика осуществляется вручную оператором, который может наблюдать на приемном индикаторе, как настраивается сигнал помехи на частоту подавляемой РЛС. Оператор РЭП может также периодически расстраивать передатчик помех по частоте, чтобы проверять наличие сигнала подав- ляемой РЛС. Для того чтобы приемник работал в режиме непрерывного наблюдения за излучением РЛС, наводимая на входе приемника мощность передатчика помех с уче- том потерь на развязку не должна превышать уровень минимально различаемого при- емником сигнала. Коэффициент заполнения сигнала помехи должен быть 0,99 и более с возможно меньшим временем выключения помехи. В этом случае оператор РЛС будет неспосо- бен обнаружить работу передатчика помех в режиме контроля излучения подавляемой РЛС. Если такой режим применяется в вынесенном передатчике помех, то оператор РЛС может увидеть атакующие самолеты во время паузы в сигнале помехи, если пауза имеет большую длительность или она возникает слишком часто. Передатчик шумовых помех с наведением по частоте способен вести наблюдения за сигналом как РЛС, так и помехи. Сигнал помехи с выхода передатчика через на- правленный ответвитель и переключатель поступает к передающей антенне. Приемник соединяется с приемной антенной только тогда, когда передатчик помех работает на нагрузку. При этом сигнал помехи, ослабленный аттенюатором, также подается на вход приемника. Оператор РЭП может использовать индикаторы двух типов: панорамный и измерителя мгновенного значения частоты. В любом случае он настраивает централь- ную частоту помехи на максимум сигнала РЛС. Таким образом будет обеспечиваться непрерывная индикация обоих сигналов, и оператор РЭП может постоянно контроли- ровать обстановку. При этом он должен избегать периодического включения режима контроля, так как это может позволить подавляемой РЛС засинхронизировать свою ра- боту с моментами выключения помехи. Контроль работы РЛС может осуществляться путем компенсации проникающего на вход приемника сигнала помехи с помощью подаваемого на компенсатор сигнала передатчика помехи с соответствующей фазой и амплитудой. Относительные переме- щения антенн на постановщике помех могут вызвать ошибки в согласовании фазы в канале компенсации, что вызовет ухудшение работы компенсатора с фиксированной настройкой фазы. Поэтому важно обеспечить жесткое крепление антенн на носителе. В другой схеме принимаемый сигнал РЛС вместе с проникающим сигналом по- мехи проходит через компенсатор, где помеховый сигнал ослабляется при соответст- вующей фазе и амплитуде сигнала канала компенсации; принимаемый радиолокацион- ный сигнал анализируется в приемнике и используется для управления частотой им- пульсного источника шума. Контроль работы РЛС может осуществляться передатчи- ком помех также с помощью перестраиваемого режекторного фильтра на частоте сиг- нала помехи. В этом случае спектр сигнала помехи определяется полосой пропускания режекторного фильтра. Если частота передатчика помех настроена правильно, режек- торный фильтр будет вызывать ослабление помехи на входе приемника на частоте по- давляемой РЛС, и на индикаторе будет наблюдаться сигнал РЛС. Для прекращения из- лучения помехи в эфир используется нагрузка, подключаемая к передатчику помех вместо передающей антенны. Оператор РЭП должен одновременно перестраивать при- емник, фильтр и частоту передатчика помех, пока на индикаторе не появится сигнал РЛС; при этом излучение помехи полностью не прекращается, что увеличивает эффек- 95
тивность подавления РЛС. Режекторный фильтр и центральная частота шумового пе- редатчика помех должны перестраиваться синхронно, а режекторный фильтр должен пропускать к антенне всю мощность помехи. В ряде случаев применяются передатчики прицельных шумовых помех, исполь- зующие для фазовой модуляции сигнала на частоте подавляемой РЛС повторяющийся бинарный код (рис. 3.16). Фазовая модуляция расширяет спектр помехи в зависимости от типа и параметров бинарного кода. После регулировки амплитуды и фазы эта же бинарная последовательность используется в приемном канале для декорреляции (уст- ранения связей) смеси сигнала РЛС и проникающей помехи. В результате сигнал поме- хи превращается в непрерывный сигнал, он может быть отфильтрован узкополосным режекторным фильтром, настроенным на несущую частоту источника сигнала помехи Рис. 3.16. Структурная схема передатчика прицельных шумовых помех с контролем работы подавляемой РЛС, использующей бинарный код Сигнал РЛС расширяется по спектру и будет восстановлен к своему первоначаль- ному виду на выходе коррелятора. Следовательно, сигнал РЛС может наблюдаться и использоваться для настройки первичного генератора сигнала помехи на частоту сиг- нала РЛС. Конечно, при прохождении радиолокационного сигнала через режекторный фильтр могут быть потери, зависящие от соотношения полосы фильтра и спектра де- коррелированного радиолокационного сигнала. Вместо генератора бинарной последо- вательности в схеме передатчика шумовых помех с контролем работы РЛС может быть использован перестраиваемый генератор пилообразных колебаний, модулирующих по частоте непрерывный сигнал первичного источника. В этом случае декоррелятор в приемном тракте содержит дисперсионный фильтр, а коррелятор является частотным модулятором. 96
Для контроля подавляемой РЛС в передатчике шумовых помех может быть при- менена схема гетеродинирования, в которой используется обычный источник видео- шумов, модулирующий по частоте как задающий источник сигнала помехи, так и входной гетеродин. Когда смесь сигнала РЛС и проникающей помехи поступает на входной смеситель, она преобразуется по частоте на промежуточную, усиливается ши- рокополосным УПЧ и подается на режекторный фильтр, центральная частота которого соответствует частоте сигнала перестраиваемого задающего генератора, преобразован- ной на промежуточную. Так как процесс прямого и обратного преобразования частоты осуществляется с помощью сигнала одного и того же гетеродина, то на промежуточной частоте сигнал помехи будет иметь одну спектральную компоненту, которая может быть отфильтрована, в то время как радиолокационный сигнал будет несколько расши- ряться и только частично ослабляться в режекторном фильтре. Обратное преобразование радиолокационного сигнала (большей его части) произ- водится во втором смесителе, который может использоваться для настройки задающего генератора на частоту РЛС. Контроль подавляемой РЛС может осуществляться также методом стробирования по спектру. Этот метод очень сложен в применении из-за весьма критических допусков на параметры высокочастотных узлов. Он состоит в не- прерывном контроле одной половины спектра радиолокационного сигнала и в излуче- нии дезинформирующих помех, содержащих спектральные составляющие только дру- гой половины спектра радиолокационного сигнала. В результате можно одновременно осуществлять наблюдение за радиолокационным сигналом и излучение помехи. Передатчики шумовых помех для подавления РЛС с адаптивной перестрой- кой несущей частоты. Создание шумовой заградительной помехи с равномерным распределением спектральной плотности мощности помехи технически представляется трудновыполнимым из-за наличия частотной неравномерности в антенно-фидерном устройстве передатчика помех; влияния различного рода отражений в линиях переда- чи, от подстилающей поверхности или от конструктивных элементов носителя. Поэто- му в отдельных точках диапазона огибающая плотности мощности шумовой помехи может иметь провалы. При обнаружении такого шумового сигнала оператор РЛС с пе- рестройкой несущей частоты может настраивать свою РЛС на работу в этих частотных точках и тем самым обеспечивать ее работу в условиях шумовых помех с минимальной мощностью. Для повышения эффективности воздействия заградительной шумовой помехи на РЛС в спектре помехи формируется специальный провал (например, с помощью пере- страиваемого по частоте режекторного фильтра). При априорной информации о пара- метрах временного цикла функционирования системы этот Фильтр перестраивается та- ким образом, чтобы позволит ь устройству помехозащиты РЛС обнаружить сформиро- ванный провал в спектре помехи и перестроить частоту РЛС на этот провал. Однако во время изменения частоты РЛС оператор РЭП может изменить частотное положение провала в огибающей спектральной плотности мощности помехи так, что РЛС оказы- вается снова в условиях воздействия шумовых помех высокого уровня. Формирование провала в спектральной плотности мощности помех осуществляется непрерывно, а его местоположение в пределах спектра заградительной помехи меняется скачкообразно по случайному закону через время, которое необходимо устройству помехозащиты РЛС на определение частоты провала в спектре помехи, принятие решения на измене- ние частоты своего передатчика и его реализацию. Нейтрализация эффективности по- 4—1777 97
мехозащиты может быть улучшена, если частоту передатчика помех непрерывно кон- тролировать и обеспечивать условия, чтобы она изменялась синхронно с перестройкой фильтра [4]. Другой способ снижения эффективности помехозашиты РЛС с перестройкой час- тоты состоит в попеременном излучении заградительной и прицельной шумовой поме- хи. Диапазон рабочих частот РЛС полностью перекрывается спектром заградительной помехи за исключением намеренно созданного провала в спектральной плотности мощности шумовой помехи, положение которого может изменяться автоматически или оператором вручную. В режиме прицельной шумовой помехи формируется спектр, ко- торый заполняет только провал. Центральная частота спектра прицельной помехи из- меняется в диапазоне рабочих частот РЛС. Схема помехозащиты РЛС в режиме про- смотра рабочего диапазона частот обнаружит провал в спектральной плотности загра- дительной помехи и перестроит частоту своего передатчика в область частот этого провала. Однако к моменту завершения перестройки РЛС и началу излучения сигналов провал заполняется прицельной шумовой помехой, т. е. помехой с высокой спектраль- ной плотностью. Время работы передатчиков заградительных и прицельных помех вы- бирается кратным периоду повторения радиоимпульсов РЛС и согласованным между собой. Например, после пяти периодов излучения заградительной помехи в течение одного периода излучается прицельная помеха. Затем длительность излучения загради- тельной помехи сокращается, а прицельной увеличивается. При этом среднее значение коэффициента заполнения остается примерно 50 %. Выходные системы станций шумовых помех. Основные типы выходных сис- тем. Выбор выходной системы аппаратуры РЭП для конкретных условий радиоэлек- тронной борьбы зависит от характеристик подавляемых РЭС и экономических факто- ров, которые должны быть тщательно взвешены, чтобы правильно определить их влияние на успех операции. Габаритные размеры, масса, требования к первичным источникам питания, условия эксплуатации выходных систем влияют на выбор носителя аппаратуры помех. В настоящем разделе описываются только основные принципы построения вы- ходных систем станций шумовых помех [9, 23, 24]. При рассмотрении принимается, что рабочий сектор выходных систем составляет 120° в азимутальной и 20° в угломе- стной плоскостях, исключая случай всенаправленного излучения. Поляризация может быть круговой или линейной. Ширина антенного луча в азимутальной плоскости при- нята равной 15°. Это позволяет прийти к стандартной 8-лучсвой выходной системе. Конечно, при необходимости, например, для получения большого коэффициента уси- ления в узком луче, может быть использовано и другое число лучей. В общем случае ширина антенного луча увеличивается при отклонении его от центральной оси антен- ной решетки; в многолучевых системах, использующих матрицу Батлера, положение отдельных антенных лучей меняется с частотой, а в системах с линзой Ротмана меняет- ся только ширина отдельного луча - эти эффекты надо учитывать при разработке вы- ходной системы станции помех. Далее предполагается, что имеется один источник сигнала шумовой помехи мощ- ностью 400 Вт. На практике могут использоваться источники сигнала помехи и мень- шей мощности. В выходных системах с ФАР, например, используются ЛБВ 50 Вт; при пренебрежении потерями полная средняя мощность восьмилучевой системы с ЛБВ 50 Вт равна полной мощности (400 Вт) источника помех. 98
Для формирования узкого луча в нужном направлении необходимые команды управления на выходную систему могут поступать от других частей системы РЭП, на- пример, от приемной решетки бортовой системы радиотехнической разведки, которая определяет направление прихода сигнала РЭС, подлежащей подавлению, и может обеспечивать выходную систему станции помех информацией о необходимом направ- Всенаправленная ДН И'х, в азимутальной Д- плоскости ДН изотропного излучателя | / ДН шириной 120° .—В азимутальной f j плоскости 20$ ДНшириной № В азимутальной плоскости Усиление, В6 20 ДН изотропного---- излучателя — Всенаправленная ДН- 0 азимутальной плоскости ДИ шириной >20° — в азимутальной плоскости АН ширНяои 14° ’ в азимутальной плоскости а) лении излучения помехи. Выбранные для дальнейшего рассмот- рения параметры антенных лучей в азиму- тальной и угломсстной плоскостях приведе- ны на рис. 3.17. На диаграмме направленности в угло- мсстной плоскости (рис. 3.17,а) показано, как возрастает усиление в луче по мере уменьшения ширины ДН в азимутальной плоскости от всенаправленной ДН до луча шириной 120° и 15°; в качестве опорной принята изотропная антенна. Соответствую- щие лучи а азимутальной плоскости показа- ны на рис. 3.17,6. Пунктиром отмечено по- ложение 15-градусных лучей для многолуче- вых антенн. Принимая коэффициент усиле- ния в луче для описанных выше условий рав- ным 0; 6 (360°); 11 (120°) и 20 (15°) дБ и пре- небрегая потерями в высокочастотных трак- тах, получаем следующие значения излучае- мой мощности. 400, 1600, 5000 и 40000 Вт со- рис. 3 д? фОрМа диаграммы направленности ответственно. Для одновременного создания антенной сисемы в угломестной (а) помех многим РЭС, находящимся в разных и азимутальной (б) плоскостях направлениях относительно передатчика по- мех, может быть использована простейшая выходная система, имеющая генератор шу- ма мощностью 400 Вт и одну всенаправленную (в азимутальной плоскости) антенну с шириной луча в угломестной плоскости 20 °. Однолучевая выходная система с одним сканирующим антенным элементом. В такой системе тот же генератор шума может излучать помеху через рупорную антен- ну, но в более узком азимутальном секторе. Если он установлен на самолете, то обес- печивается излучение помехи в переднюю полусферу вдоль направления полета само- лета. В этом случае излучаемая мощность помехи достигает 5 кВт. Если необходимо обеспечить излучаемую мощность помехи 40 кВт, то следует применить еще более уз- кий луч в угломестной плоскости. Для перекрытия сектора шириной 120° узкий луч должен механически устанавливаться в нужном направлении с помощью внешнего управления. Очевидно, что РЛС, попадающие в этот луч, будут эффект ивно подавлять- ся, а все другие - нет из-за малого уровня излучения помехи через боковые лепестки ДНА передатчика помех. Узкий луч увеличивает отношение помеха-сигнал на входе подавляемой РЭС. Такие передатчики помех можно использовать на самолете при ус- ловии, что проблема наведения может быть решена в реальном времени на борту по- становщика помех. 99
Однолучевая выходная система с механическим наведением луча. В системе применена сканирующая полусферическая линза Люнеберга с металлической отража- тельной пластиной. Генератор шума соединен с облучателем, положение которого фиксировано на периферии линзы, формирующей узкий луч. Антенный луч может пе- ремещаться по направлению путем вращения линзы Люнеберга относительно ее цен- тра, при этом направление луча меняется на удвоенную величину угла поворота линзы; луч может перемещаться в трех измерениях. Другим достоинством такой системы пе- редатчика помех является отсутствие мощных вращающихся сочленений или СВЧ- переключателей, которые вносят потери. Однако эти преимущества должны быть со- поставлены с предполагаемыми потерями в диэлектрике линзы Люнеберга. Однолучевая переключаемая выходная система передатчика помех с многими излучающими элементами, ориентированными в разных направлениях. В такой системе вся мощность генератора шума излучается в нужном направлении узким лу- чом с коэффициентом усиления 20 дБ. В схеме используются восемь одинаковых ан- тенн, ориентированных так, чтобы обеспечить перекрытие сектора 120°. Одновременно может сформироваться только один антенный луч, но система имеет гораздо большее быстродействие, чем предыдущая. При этом в любом направлении будут формировать- ся антенные лучи одинаковой формы, в отличие от случая формирования луча с помо- щью линейной решетки, где луч искажается при отклонении его от центрального на- правления. Полная апертура антенной системы в 8 раз превышает апертуру одноэле- ментной системы. Для тактических самолетов "-акая группа антенн слишком велика, однако такая система, но с несколько меньшим коэффициентом усиления в луче, может успешно использоваться в ретрансляционных передатчиках помех, в пеленгаторах и в системах радиоразведки, так как раздельно установленные антенны могут давать ин- формацию о направлении на источник радиоизлучения. Эта система требует широко- полосных быстродействующих (со’временем переключения несколько мкс) переключа- телей, способных работать на уровнях мощности 400 Вт. Однако для передатчиков ретрансляционного типа даже такое быстродействие может оказаться недостаточным. Однолучевая переключаемая линзовая выходная система с мощным задающим генератором шума. В такой системе для образования узконаправленных лучей с ко- эффициентом усиления 20 дБ используется линза Люнеберга с периферийным распо- ложением излучателей. Эта система имеет меньшую апертуру, чем предыдущая, и бо- лее пригодна для управления положением луча в трехмерном пространстве. Однолучевая переключаемая решетка с мощным задающим генератором шума. Для формирования узконаправленного луча, положением которого можно управлять, используется линейная решетка излучателей с диаграммообразуюшей системой на ос- нове матрицы Батлера или линзы Ротмана. Апертура каждого антенного элемента ре- шетки должна быть достаточной для перекрытия сектора 120°. Многолучевая выходная система с многими излучающими элементами, ори- ентированными в разных направлениях, и с мощным задающим генератором шума. Такая система обеспечивает одновременное формирование нескольких лучей, но в ней вместо одного переключат сля с проходной мощностью 400 Вт используются восемь пе- реключателей с пропускной мощностью 50 Вт. Сигналы на все антенные элементы могут подаваться одновременно, а излучаемая мощность в каждом луче уменьшится с 40 до 5 кВт. Управление направлением антенного луча осуществляется управляемым пере- ключателем. Нагрузка служит для поглощения неиспользованной в переключателе 100
мощности. Такая выходная система может обеспечить максимальную излучаемую мощность только в одном луче. Возможно такое построение переключателя, при кото- ром формируются два луча в разных направлениях с половинной мощностью, или три луча с 1/3 мощности в каждом и так далее. Однако такой управляемый делитель мощ- ности оказывается очень сложным, потенциально имеет большие потери и отличается малой надежностью. При необходимости обеспечения одинакового уровня сигнала на каждом выбранном элементе (особенно для решетки с четным числом элементов) и устранения интерференционных эффектов в соседних лучах возникают дополнитель- ные проблемы. Этот тип выходной системы очень полезен, когда необходимо одно- временно формировать сравнительно малое число лучей (два или три), и когда скоро- сти переключения лучей не так высоки. Большое число соединений в переключаемом делителе мощности не позволяет осуществлять переключение луча от импульса к им- пульсу и, кроме того, приводит к значительным потерям. Многолучевая линзовая система с мощным генератором шума. Возможны два варианта построения этой системы. В одном из них для формирования узконаправлен- ных лучей используется линза Люнеберга, в другом варианте может быть использована диаграммообразуюшая схема с управляемым переключателем и делителем мощности. Для уменьшения интерференционных явлений при формировании двух соседних лучей в антенной решетке и диаграммообразующей схеме должна быть предусмотрена фазо- вая идентичность каналов. Многолучевая выходная система с многими излучающими элементами, ори- ентированными в разных направлениях, с задающим генератором малой мощно- сти. В такой системе сигнал от маломощного источника шума через делитель мощно- сти и управляемый 8-канальный переключатель подается на ЛБВ с выходной мощно- стью 50 Вт каждая. Так как переключатель работает на малом уровне мощности, то он может быть быстродействующим, например, иметь скорость переключения менее 20 нс. Все антенны имеют одинаковое усиление 20 дБ и ориентированы так, чтобы обес- печить полное перекрытие сектора 120°. Основное достоинство такой выходной системы состоит в возможности исполь- зования твердотельных усилителей и применении ее в случаях, когда вероятность од- новременного включения двух лучей мала. Недостатком такой системы является боль- шая апертура. Многолучевая линзовая выходная система с задающим генератором малой мощности. Для уменьшения размеров апертуры системы можно применить линзу Люнеберга и диаграммообразующую схему на малом уровне мощности. Если излу- чающие элементы решетки запитать ЛБВ с выходной мощностью 50 Вт каждая, то можно обеспечить излучаемую мощность помехи в одном луче 40 кВт. При одновре- менном формировании в такой системе нескольких лучей излучаемая мощность в каж- дом из них уменьшается обратно пропорционально числу лучей. При этом необходимо принять меры для фазировки и надлежащей подачи сигнала на ЛБВ, так как перегрузка их и интермодуляшюнные явления могут исказить многолучевую диаграмму излуче- ния. С аппаратурной точки зрения эта система представляет наилучший вариант вы- ходной системы, так как объединяет в себе такие достоинства, как малый размер апер- туры, способность одновременно формировать несколько лучей, высокий уровень из- лучаемой мощности в луче, быстрое переключение луча из-за того, что коммутация ка- налов осуществляется при малом уровне мощности. Однако такие факторы, как стои- 101
мость, сопряжение системы с уже выпущенной аппаратурой помех, применение против бистатических РЛС и другие, могут затруднить использование этой системы Подоб- ную выходную систему можно применять в качестве приемной подсистемы для созда- ния переизлучающего устройства системы РЭП. Многолучевая выходная система с управлением по фазе и задержке с мощным генератором шума. Такая система подобна ФАР, используемой в РЛС для формиро- вания одного луча в любом заданном направлении, но в ней имеются формирующие схемы, способные создавать один или несколько лучей, и в этом смысле эта выходная система отличается от антенной системы однолучевой РЛС. Фазовые модуляторы, ис- пользуемые в схемах формирования и управления положением луча, обычно дискрет- ного типа, управление ими осуществляется с помощью ЭВМ. В схеме используются ферритовые или твердотельные фазовращатели, причем первые более предпочтитель- ны при больших уровнях мощности. В этом случае необходимо использовать один мощный источник шума. Многолучевая выходная система с управлением по фазе или задержке с за- дающим генератором малой мощности. Каждый излучающий элемент решетки со- держит ЛБВ или твердотельный усилитель. Достоинство такой системы состоит в том, что неисправность одной ЛБВ лишь незначительно ухудшает характеристики системы в целом, а малый уровень запитки позволяет применять твердотельные фазовращатели со скоростями сканирования луча в доли микросекунды, что, в свою очередь, позволяет снизить требования к формированию лучей в зависимости от длительности импульса подавляемого средства. Однолучевая выходная система с управлением по задержке и с задающим ге- нератором малого уровня мощности. В такой системе ЛБВ нс только усиливают, но и формируют антенный луч в нужном направлении. Временная задержка или фаза в ЛБВ изменяется путем регулировки напряжения на спирали. В качестве недостатка следует отмстить то, что требуемый фазовый сдвиг может быть установлен только для одной частоты. Эта выходная система особенно хорошо работает как однолучевая с быстрым переключением луча. Выходные системы передатчиков помех, использующие мостовые схемы. Основой некоторых выходных систем являются мостовые схемы; рассмотрим их свойства на примере двойного волноводного тройника. Если два синфазных сигнала одинаковой амплитуды подать на такой мост, то на одном выходе (суммарном) они сложатся, а на другом (разностном) - вычтутся. Если входные сигналы сделать проти- вофазными, то на суммарном выходе они вычтутся, а на разностном сложатся. При по- даче одного сигнала на суммарный вход моста на двух выходах будут появляться два одинаковых синфазных сигнала с половинной мощностью входного сигнала; если один сигнал подается к разностному входу, то на двух других выходах появляются два оди- наковых по мощности, но противофазных сигнала. Простейшая выходная система передатчика помех имеет входной двухпозицион- ный переключатель, два моста - входной и выходной, два идентичных (по фазе и ам- плитуде) усилителя на ЛБВ и две антенны. При одном положении входного переклю- чателя входной сигнал делится пополам между двумя синфазными выходами (потеря- ми пренебрегаем). Когда переключатель находится во втором положении, на тех же выходах появляются одинаковые, но противофазные сигналы Если предположить фа- зовую и амплитудную идентичность каналов с ЛБВ, то усиленные сигналы с первой 102
мостовой схемы будут объединяться во второй мостовой схеме. При этом, если сигна- лы обоих каналов синфазны, то суммарная мощность сигналов двух ЛБВ поступает только а одну антенну. В случае, когда эти сигналы противофазны, вся мощность по- ступает во вторую антенну, Таким образом, обе ЛБВ могут направлять свою мощность либо к одной, либо к другой антенне. Выходная система с четырьмя секторными антеннами, использующая че- тыре ЛБВ и восемь мостовых схем. Выходная четырехканальная система с восемью мостовыми схемами изображена на рис. 3.18. При установке переключателя в положе- ние 1 входной сигнал моста 1 будет делиться поровну между его выходами с нулевой разностью фаз. Эти два сигнала поступают на мосты 2 и 4. Выходные сигналы моста 2 равны и синфазны с выходными сигналами моста 4. Полученные четыре сигнала уси- ливаются ЛБВ, сохраняя соотношение их амплитуд и фаз. Два синфазных сигнала скла- дываются в мосте 5. Аналогично, два синфазных сигнала, поданные на мост 6, складываются на его суммарном выходе. Полученные таким образом сигналы подают- ся на мост 7, на выходе которого образуется их сумма, подаваемая к антенне 1. На ос- тальных выходах мостов 7 и 8 при этих условиях сигналы отсутствуют. Таким образом, выходная мощность всех четырех ЛБВ будет подаваться только к антенне 1. Рис. 3.18. Выходная чстырехканальная система, использующая восемь мостовых схем При установке переключателя в положение 2 выходные сигналы моста будут в противофазе. Выходные сигналы с ЛБВ 1 и ЛБВ2 будут подаваться на мост 5, где они складываются на суммарном выходе. Выходные сигналы с ЛБВЗ и ЛБВ4 подаются на мост 6, где они складываются также на суммарном выходе. Полученные сигналы по- даются на мост 7. Так как эти сигналы противофазны, то суммарный сигнал появля- ется на разностном выходе моста 7, и вся мощность излучается через антенну 2. Ра- бота системы при установке переключателя в положение 3 и 4 происходит аналогич- ным образом, за исключением того, что в этих случаях используются разностные вы- ходы мостов 2 и 4. 103
Переключение антенных лучей в выходных системах с мостовыми схемами мож- но осуществлять путем изменения фаз сигналов в каналах. В двухканальной выходной системе для выравнивания фазовых и амплитудных характеристик обоих каналов в од- ном из них применяются переменные аттенюатор и фазовращатель. В этом случае ЛЕВ первого канала работает при неизменном напряжении на спирали, а ЛЕВ второго кана- ла может работать при одном из двух значений напряжения на спирали. При одном на- пряжении на мостовую схему поступают синфазные сигналы одинаковой мощности, в результате чего вся мощность поступает к антенне 1. Для подачи всей помехи к антен- не 2 необходимо напряжение на спирали ЛЕВ второго канала изменить на такую вели- чину, чтобы ввести в этот канал дополнительный фазовый сдвиг на 180°. При этом на мостовую схему поступают противофазные сигналы одинаковой мощности, что приво- дит к подаче всей мощности к антенне 2. Вариантом этого способа выравнивания фаз является использование в одном из каналов дискретного фазовращателя на 0 и 180°. В некоторых случаях это может дать преимущество, так как изменение фазы путем изме- нения напряжения на спирали ЛЕВ может привести к ограничению полосы частот. Применение фазированных антенных решеток в станциях шумовых помех. Применительно к радиоэлектронному противодействию фазированные антенные ре- шетки обладают рядом достоинств: повышенной эффективной мощностью излучения; высокой гибкостью управления пространственным положением луча; широкой полосой пропускания; возможностью реализации новых методов радиопротиводействия; высокой скоростью и частотой переключения луча; возможностью создания шумовых и импульсных помех одновременно. Такие характеристики, как изменение поляризации и микросекундные интервалы времени переключения антенного луча, открывают перед системами РЭП с ФАР новые возможности. Фазированные антенные решетки обеспечивают большое усиление и вы- сокую скорость переключения луча в пределах широкого углового сектора, достигаю- щего ±45° и более по азимуту и углу места. Полоса пропускания ФАР превышает окта- ву. Ориентация узкого луча в пространстве подразумевает соответствующую точность пеленгации подавляемого источника излучения. Для этой цели могут применяться при- емные ФАР различной конфигурации: многолучевая решетка мгновенного измерения пеленга, моноимпульсная и интерферометрическая решетки. В некоторых случаях одна и та же апертура может быть использована как для измерения пеленга, так и для излу- чения помехи, однако для этих целей предпочтительнее применение раздельных реше- ток [25-27]. Многолучевая решетка мгновенного измерения пеленга представляет собой сово- купность элементов, подключенных к пассивной ДОС. Количество элементов решетки определяется требуемой точностью пеленгации. В качестве пассивной ДОС может ис- пользоваться матричная схема Батлера или многолучевая линза. Матричная схема Бат- лера собирается из ответвителей со сдвигом фазы 90° и нерегулируемых фазовращате- лей. Она формирует несколько пространственных лепестков. Каждому каналу соответ- ствует лепесток заданной формы и направления, определяемый крутизной изменения фазы в схеме. Сканирование луча осуществляется изменением частоты. Потери пи- тающей системы зависят от количества излучающих элементов. Усилители, установ- 104
ленные рядом с излучателями, уменьшают эти потери. Многолучевая линза также формирует несколько пространственных лепестков, но с использованием оптических принципов. В отличие от матричной схемы такого типа ФАР не позволяет осуществить сканирование луча при изменении частоты, поскольку форма и направление отдельных лепестков в ФАР определяются электрической длиной каналов. Антенна с линзой Рот- мана обеспечивает быстрое управление лучами на высоком уровне мощности. Управле- ние ориентацией луча может производиться и на низком уровне мощности. В многолучевой ФАР каждый выходной сигнал ДОС включает детектор и лога- рифмический видеоусилитель, выходы которых подключены к логической схеме изме- рения пеленга, кодирующей номера тех каналов, по которым поступают сигналы. При- ближенное измерение пеленга может быть произведено простой регистрацией канала, в котором принимаемый сигнал имеет максимальную величину, а более точное - с по- мощью дополнительных устройств, позволяющих сравнивать амплитуды сигналов в соседних каналах. Благодаря этому методу можно добиться точности измерения пелен- га в пределах 1/4... 1/8 ширины отдельного лепестка. Чувствительность системы мгновенного измерения пеленга определяется усиле- нием приемной антенны и тангенциальной чувствительностью детектора, зависящей от величины мощности сигнала на входе детектора, при которой амплитуда выходного сигнала в 2 раза превышает средний уровень шума. В настоящее время легко достига- ются номинальные значения чувствительности в пределах от -30 до -45 дБ мВт. Более высокую чувствительность можно получить, применяя твердотельные усилители, но в этом случае возрастают сложность и стоимость системы. Система мгновенного изме- рения пеленга определяет направления прихода всех сигналов в пределах широкого диапазона частот. И в этом се основное преимущество, определяющее ее широкое применение. Моноимпульсная система измерения пеленга имеет в своем составе ФАР обычного типа и в ней используется суммарно-разностная обработка принимаемых сигналов. Точность измерения пеленга в этом случае может превышать 1/20 ширины луча. Чувствительность моноимпульсной системы измерения пеленга зависит, в пер- вую очередь, от характеристик смесителя или предусилителя и обычно лежит в преде- лах от -65 до -75 дБ мВт. В этой системе чаше всего применяется приемопередающая ФАР, что сокращает объем и стоимость системы, а также устраняет погрешности из-за параллакса при использовании раздельных ФАР для приема и передачи. Моноимпульсныс ФАР обычно используются тогда, когда требуется высокая чув- ствительность и точность измерения угла прихода сигнала. В системах РЭП примене- ние таких ФАР является желательным, особенно когда на борту защищаемого объекта имеются другие устройства, обеспечивающие опознавание источника излучения. В схеме интерферометра для формирования лепестков ДН применяется четыре неравномерно разнесенных элемента. Наиболее широкие лепестки формируются парой элементов, разнесенных на минимальное расстояние, а наиболее узкие - парой элемен- тов, разнесенных на самое большое расстояние. Компараторная схема работает на про- межуточной частоте и служит для суммирования энергии от каждой пары элементов. Амплитуда выходного сигнала зависит от разности фаз (т. е. угла прихода) СВЧ- сигналов на каждой паре элементов, поэтому измерение пеленга может производиться на основе сравнения сигналов как по амплитуде, так и по фазе. 105
Чувствительность приемного устройства с интерферометрической системой из- мерения пеленга обусловливается потерями в антенне, смесителях и компараторе и но- минально составляет от -50 до -60 дБ мВт. Точность пеленгации снижается из-за мно- гократных отражений и фазовых погрешностей компонентов. Основное достоинство интерферометрической приемной системы - относительная простота и дешезизна. Для получения большого усиления и высокой эффективной мощности излучения в системах РЭП можно использовать несколько типов решеток. Простейшая из них имеет делитель мощности с единственным входом, на который подается сигнал от мощного передатчика. Делитель мощности питает излучающие элементы через фазов- ращатель. Линейные решетки этого типа дают усиление от 10 до 20 дБ. Коэффициент усиления определяется числом элементов решетки. Диапазон рабочих частот решеток этого типа превышает октаву и вполне соответствует требованиям системы РЭП. Уп- равление по фазе обеспечивается с помощью ферритовых фазовращателей, обладаю- щих сравнительно малыми (менее 1 дБ) потерями в пределах очень широкой полосы и способных работать с высокими уровнями мощностей. Фазированная решетка с когерентными усилителями применяется для получения очень высокой эффективной мощности, питание ее осуществляется от нескольких уси- лителей мощности. Выход маломощного генератора делится простым делительным устройством, подключаемым ко входам этих усилителей. Для применения в качестве усилителей мощности идеально подходят ЛБВ: у них широкая полоса пропускания и высокий коэффициент усиления. С помощью четырех ЛБВ относительно несложно по- лучить мощность в 1 кВт и перекрыть помехой диапазон, превышающий октаву. Выхо- ды ЛБВ разветвляются по каналам излучающих элементов. Управление лучом осуще- ствляется с помощью фазовращателей. Высокая эффективная мощность излучения дос- тигается за счет когерентного сложения сигналов, излучаемых каждым элементом. Для лаборатории бортового радиоэлектронного оборудования ВВС США разра- ботана система РЭП, перекрывающая сектор ± 45° по азимуту. В ней использованы две передающие и две приемные решетки, предназначенные для измерения азимута и угла места источников излучения, Эффективная мощность излучения системы превышает 500 кВт. Четыре модуля ЛБВ генерируют мощность 1600 Вт, а коэффициент усиления антенны превышает 25 дБ. В многолучевой антенне с активными элементами в канал каждого излучающего элемента включается усилитель. Специально для таких ФАР были разработаны миниа- тюрные ЛБВ с номинальной мощностью 30...40 Вт в пределах полосы, превышающей октаву. Сигнал, создаваемый маломощным генератором, разветвляется многопозици- онным диодным переключателем по каналам излучающих элементов и поступает на линзу. При прохождении сигнала через линзу фаза и амплитуда в каждом канале регу- лируются оптически, и каждому каналу соответствует луч с фиксированным направле- нием. Таким образом обеспечивается когерентная работа каждого усилителя в режиме насыщения. Поскольку в тракте до ЛБВ потери почти отсутствуют, КПД системы очень высок, и имеется возможность получить высокую эффективную мощность излу- чения, требуемую при РЭП. Другой положительной особенностью многолучевой ан- тенны с активными элементами является независимость характеристик линзы от часто- ты и, следовательно, фиксированное положение луча в пределах всего диапазона [28]. 106
Поляризационные характеристики антенных решеток представляют большой ин- терес, особенно при создании помехи на кроссполяризации. Как известно, такого рода помеха может создаваться как по главному лучу ДН подавляемой РЛС, так и по боко- вым ее лепесткам. В первом случае действие поляризационной помехи основывается на искажении ДН приемной антенны РЛС, обусловленном наличием у антенны кроме ос- новной (рабочей) ДН паразитной ДН на кроссполяризации, существенно отличающей- ся по структуре от ДН на рабочей поляризации. В результате искажения ДН помехой наступает искажение пеленгационной характеристики радиолокационной системы, мо- гущее привести к срыву сопровождения цели, излучающей эту (поляризационную) по- меху [11]. При создании поляризационной помехи по боковым лепесткам ДНА РЛС предусматривается нарушение работы системы компенсации боковых лепестков. Как известно, боковые лепестки ДН антенны РЛС на основной поляризации подавляются с помощью дополнительной (компенсационной) антенны. Эта антенна имеет широкую ДН с усилением, несколько превышающим усиление максимального бокового лепестка основной антенны. Система компенсации настраивается таким образом, что сигнал, принятый через боковые лепестки ДН на основной поляризации, компенсируется в приемнике РЛС. При воздействии помехи на кроссполяризации такой компенсации нс происходит, и помеха сохраняет эффективность действия через боковые лепестки ДНА РЛС. Для приема и передачи сигналов с произвольной поляризацией были разработаны биполярные фазированные решетки. Измерение поляризации принимаемых сигналов и подготовка соответствующих ответных действий производится с помощью несложных устройств управления поляризацией, состоящих из схемы амплитудного контроля и двух фазовращателей. Каждый фазовращатель подключается к вертикальным или гори- зонтальным элементам биполярной решетки. Схема амплитудного контроля служит для регулирования отношения составляющих поляризации, а фазовращатель - для под- стройки разности фаз между вертикальной и горизонтальной составляющими. Измерив фазу и амплитуду поляризационных составляющих принимаемого СВЧ-сигнала, мож- но однозначно определить комплексное значение коэффициента поляризации для этого сигнала и по нему сформировать поляризацию помехового сигнала. По мере того как удается уменьшать ЭПР самолета, все большее значение приобретает проблема умень- шения ЭПР антенны системы РЭП. В этом отношении ФАР обладают определенными достоинствами. Так, при использовании в ФАР невзаимных ферритовых фазовращате- лей оси приемной и передающей диаграмм таких решеток совпадают только в направ- лении главных осей решеток, что определяет максимальную величину ЭПР в этом на- правлении. В направлениях, отличных от направления главной оси, ЭПР ФАР умень- шается во столько раз, во сколько уровень ее боковых лепестков ниже уровня главного лепестка. Таким образом, применение ФАР позволяет снизить увеличение ЭПР объекта за счет установки на его борту антенны и получить ряд других положительных харак- теристик; ФАР весьма перспективны для систем РЭП, в том числе систем, создающих шумовые помехи. Представляет интерес ФАР системы радиоэлектронной разведки для работы в трех частотных диапазонах. Такая ФАР состоит из шести подсистем, каждая из которых сканирует в секторе 60° по азимуту, перекрывая в целом 360°. Система спроектирована для работы в частотном диапазоне с перекрытием 6:1. Диаграмма на- правленности ФАР состоит из ряда узких лучей, положение которых можно менять по желанию. Разнос фиксированных лучей по углу составляет около 4° при работе в двух более низких диапазонах волн, и около 8° - при работе в третьем, более высокочастот- 107
ном диапазоне. Компьютер позволяет оператору системы обзора устанавливать необ- ходимый сектор обзора по азимуту или ступенчато менять положение луча. Направле- ние луча не зависит от частоты, что стало возможным при использовании фазовраща- телей на линиях задержки с цифровым управлением (объемом 16 бит). Каждая подсис- тема ФАР включает в себя поляризатор, обеспечивающий круговую поляризацию сиг- нала. Габаритные размеры ФАР следующие: высота около 3,5 м, ширина 3 м, глубина 3 м. В каждой полосе частот работают две подсистемы; ФАР снабжается встроенной системой контроля [27, 29-31]. Представляет интерес система РЭП, разработанная фирмой Loral Electronic Sys- tems и рассчитанная на решение тактических и боевых стратегических задач. Система предназначена для самолета F-16, но может использоваться и для самолетов F-15 и F-14A. В состав ее входят устанавливаемые в носовой и хвостовой частях самолета фа- зированные антенные решетки с коэффициентом усиления 9... 16 дБ, обеспечивающие в передней и задней полусферах перекрытие по азимуту и углу места, равное 120° и 60° соответственно. Система перекрывает частотный диапазон 4,8... 18 ГГц. Эффективная излучаемая мощность при коэффициенте заполнения 100 % составляет на частотах 4,8; 7,5; 9; 12; 15; и 18 ГГц соответственно 0,25; 0,8; 1,3; 2,65; 3,0 и 2,5 кВт [32]. Фазированная антенная решетка передней зоны излучения состоит из 10 элемен- тов, причем левый и правый секторы ее ДН (по 60°) обеспечиваются раздельными группами по пять ЛБВ, а задняя зона - пятью ЛБВ. ФАР задней зоны создает девять лучей (пять основных и четыре промежуточных), а ФАР передней зоны формирует по пяти левых и правых лучей шириной 20x60°. За счет комбинированного включения малогабаритных ЛБВ достигается повышенная надежность работы постановщика по- мех. Так, при отказе одной ЛБВ излучаемая мощность снижается лишь на 20%. Система может создавать непрерывные шумовые и импульсные дезориентирую- щие помехи. Предусмотренное в системе регулирование мощности и коэффициента за- полнения позволит в дальнейшем создавать поляризационные помехи моноимпульс- ным РЛС. Маломощные высокочастотные сигналы для передатчиков вырабатываются задающим генератором, после усиления они передаются на излучатели и элементы формирования луча ДН антенн. На самолете F-16 в варианте постановщика помех ис- пользуются два передатчика помех - носовой и хвостовой. Фазированные антенные решетки носового передатчика размещаются на правом и левом бортах фюзеляжа в на- плывах, имеющих радиопрозрачные обтекатели. Там же размещаются схемы выбора положения луча, линзовые элементы формирования луча, пять приемников прямого усиления и специальные антенны. Последние соединяются с супергетеродинным при- емником, предназначенным для перехвата и анализа сигналов, а также с приемниками прямого усиления, выполняющими функции пеленгатора. ФАР хвостового передатчика монтируется непосредственно на поверхности хвостового оперения, а передатчик раз- мещается в основании киля самолета. Охлаждение передатчиков воздушное. В двухрежимной системе РЭБ AN/ALQ-161, разрабатываемой фирмой Northrop, используется ФАР фирмы Scdco [33]. 3.5. Методы и техника создания помех импульсно-доплеровским и непрерывным РЛС обнаружения Импульсно-доплеровские РЛС требуют высокой стабильности несущей частоты и частоты следования импульсов, поэтому весьма чувствительны к методам РЭП. Этому 108
в определенной мерс способствует влияние многократных переотражений импульсов от подстилающий поверхности и окружающих местных предметов, существенно нару- шающих измерение дальности за счет возникающей неопределенности в поступлении импульсов на вход приемника РЛС. Это особенно проявляется при средних и высоких частотах следования импульсов и работе по нескольким целям одновременно. Существенным преимуществом таких РЛС является способность измерять отно- сительную скорость движения цели, используя для этого доплеровский сдвиг частоты, что позволяет осуществлять селекцию целей по скорости и в процессе обнаружения ре- альных целей отстраиваться от местных помех и отражений от диполей. Поэтому при организации РЭП таких РЛС основная цель заключается в создании помех, нарушаю- щих селекцию целей по скорости. При этом обычно прибегают к ответным помехам, базирующимся на синхронном излучении помеховых сигнапов, имитирующих ложные цели с реальными параметрами движения [5]. На рис. 3.19 представлена упрощенная структурная схема системы РЭП, способ- ной формировать помеху по скорости доплеровским РЛС обнаружения. Система со- держит устройство запоминания частоты, предварительный высокочастотный усили- тель, усилитель мощности, приемник. При ретрансляции зондирующего сигнала РЛС без дополнительной модуляции на выходе системы формируется сигнал, аналогичный отраженному сигналу по дальности, скорости и направлению. Если сигнал РЛС запо- минается и излучается через некоторое время с дополнительной модуляцией, то будет формироваться ложная информация как по дальности, так и по скорости. Создание по- мехи по скорости может обеспечиваться путем фазовой модуляции сигналов в высоко- частотном усилителе либо в устройстве запоминания. В первом случае создаются лож- ные цели на той же дальности, что и постановщик помех, но с различными доплеров- скими сдвигами частоты (скорости). В последнем случае создастся большое количество ложных целей, разбросанных по дальности и скорости. Рис. 3.19. Структурная схема системы РЭП На рис. 3.20 поясняется принцип создания заградительной помехи по доплеров- ской частоте. В результате модуляции по фазе ретранслируемого импульсного сигнала РЛС (рис. 3.20,а) импульсным сигналом частоты (рис. 3.20,6) на выходе системы РЭП формируется сетка частот, расположенная симметрично относительно несущей 109
частоты РЛС и боковых составляющих спектра сигнала РЛС, сдвинутых относительно их исходного положении на величину доплеровской частоты F&. Расстояние между со- седними частотными составляющими спектра помехи равняется частоте модуляции сигнала РЛС при прохождении им системы РЭП и выбирается с учетом разрешающей способности РЛС по доплеровской частоте. Против РЛС обнаружения с непрерывным режимом излучения, обладающей способностью селекции по скорости, может быть применен тот же принцип создания заградительной по доплеровской частоте помехи. Рис. 3.20. Принцип создания заградительной по частоте Доплера помехи импульсно-доплеровским РЛС обнаружения Поскольку доплеровские РЛС обнаружения используют в приемниках банки доп- леровских фильтров с шириной полосы пропускания, соответствующей заданному раз- решению системы по скорости, частота фазовой модуляции Fu должна выбираться та- кой, чтобы формируемая заградительная по доплеровской частоте помеха перекрывала все доплеровские фильтры, иными словами, чтобы в каждом фильтре оказывалось не менее одной составляющей спектра помехи. Измерение дальности в РЛС с непрерывным излучением обычно проводится с помощью частотной модуляции сигналов по разности частот излученного и принятого отраженного сигналов. Поэтому создание дезинформирующей помехи в этом случае может быть осуществлено с помощью переизлучения сигнала РЛС с сооз встствующей задержкой по времени. Обязательным условием создания помех РЛС является обнаружение ее сигналов и соответствующий анализ необходимых параметров. В соответствии с этим уделяется 110
большое внимание созданию таких РЛС, обнаружение работы которых было бы крайне затруднительно. Одним из методов достижения данной цели является применение ши- рокополосных сигналов, позволяющих рассредоточить излучаемую энергию в широ- ком диапазоне частот и тем самым снизить ее уровень в полосе разведывательных при- емников до величины ниже порога их чувствительности. Поскольку в этом случае за- трудняется создание помех, использование широкополосных сигналов относится к эф- фективным методам помехозащиты РЛС. ГЛАВА 4. ПОМЕХИ РЛС, СОЗДАВАЕМЫЕ ИЗ ВЫНЕСЕННОЙ ТОЧКИ ПРОСТРАНСТВА 4.1. Основные принципы постановки помех из вынесенной точки пространства Наличие боковых лепестков ДНА создаст благоприятные возможности РЭП ра- диолокационных устройств из вынесенной точки и прежде всего для создания помех прикрытия угловому каналу РЛС обнаружения и сопровождения. Сигналы источников помех, принимаемые боковыми лепес гками ДНА, поступают с направлений, не совпадающих с направлениями пеленгуемых целей, и своими дейст- виями неизбежно ухудшают точность пеленгации, определения дальности и/или скоро- сти и при определенных условиях могут вызвать срыв авгосопровождсния по направ- лению. До недавнего времени создание помех по боковым лепесткам сдерживалось требованием высоких уровней мощности помех и энергетическими ограничениями пе- редатчиков помех. В настоящее время в связи с интенсивным развитием фазированных антенных решеток и их использованием в системах РЭП появилась возможность суще- ственно увеличить потенциалы станций помех, в результате чего помеха по боковым лепесткам рассматривается как одна из реальных помех высокой эффективности РЛС различного назначения, в том числе моноимпульсного типа [3, 6, 34]. Необходимо от- метить, что при реализации помех по боковым лепестках ДНА помимо более высоких уровней мощности помехи необходимо располагать чувствительной приемной систе- мой на борту защищаемого объекта, способной принять сигнал подавляемой РЛС по боковым лепесткам. Следует ожидать широкого применения беспилотных самолетов для подавления РЛС по боковым лепесткам с помощью бортовых станций помех дос- таточной мощности. Радиотехническая защита летательных аппаратов (ЛА), находящихся в опреде- ленной области пространства, с помощью помех из вынесенной точки осуществляется постановщиком помех прикрытия путем излучения непрерывных маскирующих или имитационных помеховых сигналов. По расположению постановщика помех прикры- тия относительно защищаемых ЛА и подавляемых РЭС различают помехи прикрытия, создаваемые постановщиком помех из зоны барражирования или непосредственно из строя защищаемых ЛА, и постановщиком помех, летящим впереди строя защищаемых ЛА. В связи с изменением тактической обстановки относительное положение поста- новщика помех прикрытия может быстро изменяться. Однако всякий раз, как только это возможно, пилотируемый постановщик помех прикрытия должен находиться вне зоны поражения ЗРК. Это связано с тем, что постановщик помех прикрытия подвержен атакам зенитных ракет, способных наводиться по сигналу помехи, когда он находится 111
в зоне действия огневых средств ПВО. В случае создания помех прикрытия вынесен- ным вперед постановщиком помех вероятность обстрела его ракетами, использующи- ми режим наведения по сигналу помехи, оказывается весьма большой. Однако этот вид помех прикрытия обладает тем достоинством по сравнению с помехами прикрытия, создаваемыми из зон барражирования или из строя, что может замаскировать позади себя группы ударных ЛА, например, с помощью шумовых помех даже в том случае, когда РЛС использует скачкообразную перестройку несущей частоты от импульса к импульсу. Основными объектами РЭП помехами прикрытия могут быть: РЛС обнаружения, наведения ЛА и целеуказания; РЛС управления огнем ЗА; РЛС наведения и управления зенитными ракетами; линии обмена информацией между ракетой и ЗРК; БРЛС самолетов-перехватчиков; системы связи; самолетные средства радионавигации; радиовзрыватели ракет; системы госопознавания. Сначала создание помех прикрытия нейтрализует РЛС обнаружения, нарушает наведение самолетов-перехватчиков и препятствует раннему обнаружению групп ударных самолетов и их распределению между ЗРК. Как только ударные самолеты не- посредственно входят в зону ПВО, помехи прикрытия начинают создаваться всем РЭС, связанным с управлением оружием, включая ГСН зенитных ракет. Для своего функ- ционирования постановщик помех прикрытия должен иметь приемное устройство дос- таточно высокой чувствительности для того, чтобы принять радиолокационные сигна- лы через боковые лепестки передающей антенны РЛС, а передатчик помех должен располагать достаточно большой мощностью помехи, чтобы, воздействуя на РЛС через боковые лепестки приемной антенны, создавать на входе приемника требуемое превы- шение отношения помеха-сигнал, которое обеспечивает срыв сопровождения пелен- гуемых ударных самолетов или их необнаружение. Основным назначением передатчи- ков помех прикрытия является защита многих ударных самолетов, летящих по разнйм маршрутам. В связи с этим к этой аппаратуре предъявляются следующие специфиче- ские требования, вытекающие из особенностей боевой обстановки: 1. Очень высокий уровень мощности помехи (по крайней мере в 1000 раз выше, чем у передатчиков помех индивидуальной защиты) для того, чтобы обеспечить прохождение сигнала помехи через боковые и задние лепестки ДН антенны подавляемой РЛС; 2. Очень высокая чувствительность приемного устройства, обеспечивающая при- ем сигналов как по главному лепестку ДНА, так и по боковым и задним лепесткам; 3. Перекрытие очень широкой полосы частот, включающей рабочие частоты не только РЛС сопровождения и наведения, но и РЛС обнаружения и целеуказания, а так- же систем командования, управления и связи; 4. Высокая пропускная способность устройств обработки сигналов, способных в реальном масштабе времени обрабатывать не только сигналы, принимаемые самой ап- паратурой помех прикрытия, но и информацию, передаваемую от других источников. Важную роль играет угол между направлением на прикрываемый самолет и на- правлением на постановщик помех относительно подавляемой РЛС. Обычная ситуация 112
состоит в том, что прикрываемый самолет находится в главном луче ДНА РЛС, а по- становщик помех - в боковых лепестках ДНА РЛС. Совершенствование средств создания помех прикрытия стимулируется не только прогрессом радиолокационной техники, но рядом новых факторов: совершенствованием систем ПВО противника; тенденцией авиации к ведению боевых действий по- преодолению ПВО на малых высотах; разработкой средств воздушного нападения с низким уровнем демаскирующих признаков. Наиболее важным направлением развития радиолокационной техники является внедрение моноимпульсного метода сопровождения по угловым координатам и широ- кополосных сигналов с внутриимпульсным кодированием. Были предприняты серьез- ные усилия при создании средств индивидуальной защиты для противодействия моно- импульсным РЛС. Было опробовано много различных методов с разной степенью ус- пеха. Хотя моноимпульсная техника бросает серьезный вызов разработчикам средств РЭП, создание помех прикрытия может сыграть важную роль по снижению эффектив- ности этого метода помсхозащиты. Сжатие импульсов представляет собой весьма эффективный метод помехозащи- ты, так как он позволяет РЛС со сжатием стать сопоставимыми с короткоимпульсными РЛС по мощности и разрешающей способности. Однако такие РЛС должны иметь ши- рокополосное приемное устройство, перекрывающее весь частотный спектр широко- полосного сигнала. Маловысотный полет ударных самолетов значительно осложняет обнаружение целей, поскольку проблема мешающих отражений не решена даже для систем поиска и перехвата маловысотных целей, хотя эти средства оборудованы специальными устрой- ствами обработки сигналов. Передатчик помех прикрытия может использовать эффек- ты мешающих отражений, когда часть энергии сигнала помехи отражается от земной поверхности и поступает на вход приемника РЛС с разных направлений, в том числе по главному лучу ДНА. Чтобы в полной мере использовать эффект многолучевого рас- пространения, у передатчика помех должна быть высокая мощность и ширина антен- ного луча, достаточная для подсвета всей площади поверхности, дающей мешающие отражения. Полевые испытания передатчиков помех прикрытия показали, что много- лучевость распространения помехи и ее прохождение через боковые лепестки ДНА существенно увеличивает эффективность воздействия. Непрерывный сигнал подсвета помехой участков поверхности приводит к тому, что в приемник РЛС в определенный момент времени поступает суммарная энергия по всем направлениям одновременно. В результате суммирования энергия помехи значительно возрастает, как бы поднимая уровень боковых лепестков, особенно когда отражения попадают в главный луч ДНА РЛС. Таким образом, тактика маловысотного прорыва ПВО помогает использовать эф- фект многолучевого распространения помехового сигнала, способствующего повыше- нию надежности прикрытия ударных самолетов, и повышает вероятность дезориенти- рования РЛС. Другое преимущество прохождения переотраженной помехи по главно- му лучу состоит в уменьшении эффективности таких методов помехозащиты, как бланкирование и компенсация боковых лепестков. Путем уменьшения чувствительно- сти приемника можно избежать приема переотраженного сигнала помехи, но при этом увеличивается вероятность пропуска низколетящих целей. Появление ЛА с низкими 113
значениями ЭПР позволяет сделать вывод, что это очень выгодно для передатчиков индивидуальной защиты. Однако следует иметь в виду, что если уменьшение ЭПР ос- ложняет задачу обнаружения ЛА, то наличие на борту передатчика помех является де- маскирующим фактором. Поэтому естественно возникает вопрос о целесообразности оснащения их передатчиками помех. В этом случае роль помех прикрытия тактической авиации возрастает, так как ЭПР самолетов меньше, и задача их защиты упростится. Таким образом, совершенствование средств создания помех прикрытия с учетом пер- спективы должно идти в направлении повышения мощности передатчика, чувстви- тельности приемника и производительности систем обработки сигналов с учетом по- ложительных факторов: использования тактики маловысотного прорыва ПВО и сни- жения ЭПР прикрываемых самолетов. 4.2. Частотные диапазоны постановщиков помех прикрытия При постановке помех прикрытия самолетами-постановщиками помех, находя- щимися в строю защищаемых ударных самолетов или вне его (сзади или спереди), обычно используется непрерывное излучение шумовых заградительных помех в диапа- зонах частот, перекрывающих рабочие частоты подавляемых РЭС. Наряду с шумовыми помехами могут применяться имитационные. Несмотря на то, что при имитационных помехах из-за импульсного излучения все же возрастает вероятность того, что опера- тор РЛС может обнаружить и сопровождать ударный самолет, тем не менее помехи, создающие много ложных целей, позволяют дезинформировать операторов РЛС и вы- звать перегрузку систем обработки информации чрезмерным количеством ложных це- лей, особенно в случае РЭП РЭС самолетов-перехватчиков. Для затруднения селекции истинных целей среди ложных используется комбинация шумовой и имитационной помехи. Из-за большой стоимости высокопотенциальных передатчиков помех затруд- нительно одновременно перекрыть весь требуемый диапазон частот РЛС. Однако его можно перекрыть поочередно с помощью нескольких синхронно свиппирующих по частоте передатчиков прицельных шумовых помех, которые имеют повышенную эф- фективность по сравнению с теми же передатчиками, но одновременно перекрываю- щими весь частотный диапазон РЛС. На рис. 4.1,а представлены диапазоны частот, которые могут быть использованы гипотетическими зенитно-ракетными системами для защиты городов, военных соору- жений, транспортных средств и военно-морских соединений. Помехи создаются всем РЭС этих оборонительных систем в соответствии с приоритетом, определяемым их опасностью для атакующих сил. На рис. 4.1,6 показано требуемое распределение мощности помехи, излучаемой самолетами-постановщиками помех, при максимизации располагаемой мощности. В каждом конкретном тактическом случае будут свои характеристики, на которых осно- вываются при принятии решения о степени опасности той или иной РЭС. Кроме того, в процессе атаки будут меняться типы военных систем и РЭС, обеспечивающих их функционирование. Однако в случае РЭП РЛС необходимо определить эффективную излучаемую мощность помехи для каждого радиолокатора из условия, чтобы обеспе- чить одинаковые дальности прикрытия всех атакующих самолетов. Необходимо отметить, что ударная группировка, имеющая в своем составе само- леты-постановщики помех с тренированными экипажами, располагающими возможно- стью создавать шумовые помехи во всех диапазонах, имеет значительное преимущество 114
Рис. 4.1. Частотные диапазоны, используемые радиоэлектронными средствами ЗРК ПВО (а) и примерные частотные диапазоны создания помех (б) в начале конфликта по сравнению с ударной группировкой, самолеты которой обору- дованы только передатчиками шумовых помех самозащиты, эффективность которых зависит от априорных знаний подавляемых РЛС. Это связано с тем, что эффективность шумовых помех, создаваемых самолетами-постановщиками помех, будет относительно высокой против новых систем оружия, которые появятся в частотных диапазонах пере- датчиков помех. Возможно использование методов создания дезинформирующих помех для защиты ударных самолетов, которые будут эффективны против новых систем ору- жия противника, но для этого потребуется время для разработки соответствующей аппа- ратуры помех, ее производства и ввода в эксплуатацию. Эффективность постановщика шумовых помех меньше зависит от априорных знаний параметров систем оружия про- тивника, чем эффективность постановщика дезинформирующих помех и, следовательно, постановщик шумовых помех будет особенно полезен в начале конфликта. 4.3. Выбор диаграммы направленности антенных систем самолетов- постановщиков помех прикрытия Самолеты-постановщики помех прикрытия должны обеспечить создание помех всем РЭС ЗРК, представляющим непосредственную опасность для ударных самолетов, преодолевающих зону ПВО. Поэтому сектор облучения помехами прикрытия должен "накрывать" район расположения подавляемых РЭС. В этом случае ДНА постановщи- ков помех определяется условиями их боевого применения. Если постановщик помех находится над территорией противника, например, в случае выполнения операции РЭП на сухопутном театре военных действий (ТВД), то более вероятным является излуче- 115
ние помех вкруговую в азимутальной плоскости. Когда осуществляется прикрытие ЛА, атакующих корабельную группу, то сектор излучения помехи самолетом- постановщиком помех ограничивается угловыми размерами корабельной группы. Та- ким образом, азимутальный сектор излучения помехи прикрытия меняется от 360° до десятков градусов. Понятно, что при использовании секторной диаграммы в азиму- тальной плоскости ее пространственное положение должно сохраняться все время на подавляемых объектах, несмотря на барражирование самолета-постановщика помех. На рис. 4.2 приведены ДНА передатчика помех в азимутальной и угломестной плос- костях, которые показывают, что горизонтальная поляризация при создании помех являет- ся более критичной в угломсстной плоскости, чем в азимутальной. На обеих рабочих поля- ризациях обеспечивается сектор излучения в угломестной плоскости 30° в нижней полу- сфере. Конечно, в общем случае применения самолета-постановщика помех этого будет вполне достаточно, но желательно уменьшить ширину луча в этой плоскости до 15° для увеличения излучаемой мощности помехи. При необходимости суженный антенный луч может электронно сканироваться по азимуту или его ориентация может быть фиксирована по азимуту и наводиться на подавляемую РЛС маневром самолета в этой плоскости. В обо- их случаях антенный луч неподвижен в угломестной плоскости. Рис. 4.2. Диаграмма направленности самолетных фюзеляжных антенн передатчика помех из зон барражирования в азимутальной (а) и угломестной (б) плоскостях При высоте полета самолета-постановщика помех 12000 м на дальности 140 км углы места распространения помеховых сигналов составляют менее 5°. При меньших высотах полета постановщика помех углы места оказываются еще меньше. На ориен- тацию антенного луча в направлении на РЛС влияет угол атаки самолета-постановщика помех, на величину которого влияют три основных фактора: масса самолета, его ско- рость и высота полета. Угол атаки может быть как положительным, так и отрицатель- ным. Каждый тип самолета имеет свои характерные параметры и, следовательно, каж- дый самолет должен изучаться отдельно на основе результатов летных испытаний. Во- 116
енные самолеты имеют индикаторы угла атаки, которые можно использовать при соз- дании помех прикрытия в реальной ситуации. Важно отметить, что неточное наведение антенного луча на РЛС уменьшает уро- вень мощности помехи на входе подавляемого приемника подобно тому, как это про- исходит при расстройке помехи по частоте. Поэтому при оценке эффективности воз- действия помехи прикрытия необходимо учитывать оба отмеченных фактора. 4.4. Эффективность воздействия шумовых помех прикрытия из зон барражирования Основная задача самолета-постановщика помех прикрытия - маскировка атакую- щих самолетов для снижения вероятности поражения их огневыми средствами ПВО. При этом сам постановщик помех находится вне зоны поражения средств ПВО. При этих условиях мерой эффективности помех прикрытия является дальность вскрытия замаскированных помехами атакующих самолетов. Для большинства РЛС дальность обнаружения цели в шумовой помехе происходит на малой дальности, где отношение сигнал-помеха составляет 5... 15 дБ. Пусть РЛС обнаруживает ударные самолеты на дальности 7?, где она способна начать их сопровождение и возможно получит доста- точно информации для пуска ракеты. Эта дальность вскрытия цели в помехах различна для каждой конкретной ситуации. Положим, что атакующий самолет имеет ЭПР, рав- ную 1 м“. Эквивалентная спектральная плотность мощности помехи N, излучаемая в направлении РЛС в полосе пропускания его приемника, равна 1 Вт/МГц, а наклонная дальность от РЛС до самолета-постановщика помех d = 92 км. Уравнение, связываю- щее эти параметры, имеет вид: где к - постоянная. Величины О’ и N связаны с R функцией четвертой степени, a d - второй степени. Положим, что для данного радиолокатора при удалении его от постановщика по- мех на 92 км и спектральной плотности мощности помехи 1 Вт/МГц дальность вскры- тия прикрываемых самолетов с о - 1 м2 составляет 18 км. Для того, чтобы найти, как повлияет увеличение спектральной плотности помехи до 10 Вт/МГц, необходимо использовать номограмму (рис. 4.3) определения коэффи- циента изменения дальности вскрытия. При оговоренных выше условиях этот коэффи- циент составит 0,56, т. с. дальность вскрытия при спектральной плотности помехи 10 Вт/МГц уменьшится в 0,56 раза. Если постановщик помех удалится на 185 км, то при первоначальных условиях дальность вскрытия возрастет в 1,41 раза. Изменение только ЭПР прикрываемой цели приводит к следующему изменению коэффициента изменения дальности вскрытия: ЭПР, м2.........0,1 1 2 5 10 100 Коэффициент.....0,562 1,0 1,19 1,5 1,78 3,16 Шумовые помехи прикрытия сокращают дальность действия импульсной РЛС. Относительное снижение дальности действия РЛС, определяемое как отношение мак- симальной дальности действия РЛС при отсутствии помех к максимальной дальности 117
Рис. 4.3. Зависимость коэффициента изменения дальности вскрытия от плотности мощности помехи и удаления самолета и постановщика помех от РЛС действия РЛС при наличии помех от нескольких передатчиков, определяется выраже- нием , + Л (РС)Л,/Д^д„-Сг|,, /=1 (4яКП1- Y „ г г I 1 I ^^ф^бок.пр/^пр^п.пер где (PG)n, - излучаемая мощность /-го передатчика помех; АЕШП,- - ширина спектра шумовой помехи z-ro передатчика помех; Rni - расстояние от РЛС до z-ro передатчика помех; Gnp, - коэффициент усиления приемной антенны РЛС; Абокпр,- - относитель- ный уровень боковых лепестков ДН приемной антенны РЛС в направлении z-ro пере- датчика помех; к - постоянная Больцмана; Гэф - эффективная шумовая температура приемника РЛС; Апр - суммарный коэффициент, учитывающие потери радиолокаци- онного сигнала в среде распространения и в трактах при приеме; £п.пер - суммарный коэффициент, учитывающий потери сигнала помехи при передаче в среде распро- странения и в трактах. 4.5. Влияние многолучевого распространения сигнала на эффективность помех прикрытия При создании помех из зон барражирования сигнал помехи от самолета- постановщика помех может достигать антенны подавляемого радиолокатора как непо- средственно, так и путем переотражения от земной поверхности или от любого отра- жающего объекта, расположенного вблизи радиолокатора Прямой и переотраженные сигналы не всегда достигают антенны подавляемого радиолокатора в фазе. Амплитуда результирующего сигнала на входе радиолокационного приемника зависит от несущей частоты сигнала, высоты полета постановщика помех и антенны радиолокатора, от 118
свойств подстилающей поверхности" состояния атмосферы и поляризации сигнала. По- этому ее трудно рассчитать с требуемой точностью, особенно в условиях быстроизме- няющейся ситуации. Многопутное распространение сигнала помехи, приводящее к замираниям сигна- ла, сказывается на эффективности воздействия помехи, если псреотраженный сигнал проникает на вход подавляемого приемника через главный луч ДНА поисковых РЛС с широкими антенными лучами в угломестной плоскости. В случае остронаправленного антенного луча РЛС сопровождения, расположенного над земной поверхностью (рис. 4.4), переотраженный сигнал не будет влиять на эффективность, за исключением случаев, когда узкий антенный луч РЛС ориентирован при малых углах места и облу- чает земную поверхность. Коэффициент дополнительных потерь сигнала при много- путном распространении определяется как отношение амплитуды электрического поля в рассматриваемой точке пространства к амплитуде электрического поля в той же точ- ке пространства в условиях распространения сигнала в свободном пространстве. Дру- гими словами, однолучевое распространение сигнала соответствует коэффициенту до- полнительных потерь, равному 0 дБ. По мере приближения самолета-постановщика помех имеет место компенсация и сложение сигналов с частотой, изменяющейся в сто- рону увеличения при уменьшении дальности до РЛС. Рис. 4.4. Сценарий для угломестной плоскости при создании помех из зоны барражирования На практике многочастотность шумового сигнала вызывает появление при посто- янной дальности максимумов и минимумов в спектре помехи. Так как дальность до са- молета-постановщика помех от РЛС изменяется, то положение максимумов и миниму- мов в спектре помехи также меняется, создавая "замазанный" спектр. Такой же эффект наблюдается и при создании шумовых помех самозащиты. Частота изменения огибаю- щей спектра заградительной шумовой помехи особенно важна, если ширина загради- тельной помехи достаточна. Когда самолет-постановщик помех совершает полет на по- стоянной высоте, эта частота связана с дальностью до него. 4.6. Тактика применения постановщиков помех прикрытия Самолеты-постановщики помех наиболее эффективны, когда они находятся на одной линии с атакующим самолетом по направлению к подавляемому РЭС, т.е. когда помехи прикрытия действуют по главному лучу ДНА. Однако такие условия выпол- нить затруднительно, и действие помехи в большинстве случаев происходит через бо- ковые лепестки ДНА РЭС. Атакующий самолет и постановщик помех должны нахо- диться в определенном секторе по направлению к РЭС. В реальной ситуации для дос- таточной эффективности воздействия помех ширина этого сектора должна составлять около 15° и меньше. Для повышения надежности прикрытия ударных самолетов может быть применено несколько самолетов-постановщиков помех. Пилотирование самолета- 119
постановщика помех должно осуществляться так, чтобы воздействовать помехами че- рез наиболее благоприятную область ДНА РЛС и удерживать помеховый луч в нужном направлении. Он может кратковременно летать вдоль границы зоны поражения, где его эффективность может быть меньше, и совершать полеты в направлении этой границы в течение продолжительности атаки. Однако многие атаки малой продолжительности могут быть обеспечены на одном заходе с помощью нескольких постановщиков помех. Возможен круговой маршрут полета постановщиков помех, когда отсутствуют потери из-за отклонения диаграммы направленности вследствие крена самолета в точке поворо- та. Самолет-постановщик помех, летящий по кругу, всегда имеет крен. Тем не менее оба эти маршрута позволяют обеспечить 80 % полетного времени туда и обратно без крена. При барражировании в виде вытянутой петли в направлении РЛС полет без крена значи- тельно увеличивается. Близкие развороты при этом не создают серьезных проблем, тогда как дальние развороты приводят к выходу РЛС из ДНА постановщика помех. Создание помех прикрытия из зон барражирования имеет большое преимущество по сравнению с тактикой РЭП с помощью постановщика помех, находящегося в строю и впереди атакующих самолетов, из-за того, что высокопотенциальный передатчик по- мех находится вне зоны поражения ЗРК. Однако при этом следует учитывать возмож- ность атаки его самолетами-перехватчиками противника. Постановщик помех в этом случае может использовать противорадиолокационные ракеты и осуществлять их при- крытие помехами. Необходимо отметить, что постановщик помех из зоны барражирования обеспе- чивает эффективное воздействие по главному и ближним боковым лепесткам ДНА РЛС ЗРК в течение длительности атаки только по сосредоточенным на местности группам РЛС и не может поддерживать одновременное эффективное подавление раз- несенной группировки ЗРК. В случае атаки ударной группировки перехватчиком с БРЛС, его движение непредсказуемо и, следовательно, постановщик помех прикрытия не сможет находиться на линии, проходящей через группу атакующих самолетов и БРЛС. При создании помех прикрытия из строя атакующих самолетов должно осуще- ствляться наведение помехи по частоте и направлению в реальном масштабе времени. Постановщик помех при этом должен лететь с той же скоростью, что и атакующие са- молеты. Положение постановщика помех по азимуту и углу места может быть опреде- лено с помощью пассивной пеленгации по сигналу помехи. Поэтому постановщик по- мех может быть обстрелян ракетами в режиме наведения по сигналу помехи. Учитывая это обстоятельство, им должны предусматриваться способы создания дезинформи- рующих помех для противодействия ЗРК в этом режиме. Когда помехи прикрытия создаются с помощью вынесенного вперед постановщи- ка помех, подавление РЛС по главному и ближним боковым лепесткам ДНА выполня- ется только для случая, когда РЛС сосредоточены на местности, но при этом поста- новщик помех подвержен атакам ракет с режимом наведения по сигналу помехи. На рис. 4.5 показана ситуация защиты атакующих самолетов от ракет ЗРК и ко- раблей от противокорабельных ракет с активными ГСН, вынесенными в направлении угрозы постановщиком помех. В обоих случаях на радиолокационном индикаторе типа А наблюдается сигнал, отраженный от постановщика помех и от защищаемых объек- тов. При этом шумовой сигнал помехи "накрывает" сигналы от объектов. Если пере- датчик помех работает на поимпульсной основе, то объекты будут замаскированы с помощью прицельной шумовой помехи с большой спектральной плотностью мощно- сти для РЛС с перестройкой несущей частоты от импульса к импульсу [3]. 120
Рис. 4.5. Тактические ситуации при защите самолетов от ракет ЗРК (а) и кораблей от противокорабельных ракет (б) и вид индикатора дальности БРЛС (в) Объекты атаки, оборо- няемые ЗРК На рис. 4.6 показана тактика поддержки атакующих самолетов помехами прикрытия, создаваемыми барражирующими самолетами- постановщиками помех. Данная так- тика основана на предположении, что противник ожидает атаки из сек- тора, в котором барражируют по кругу самолеты-постановщики по- мех. Впереди ударных самолетов по- сылаются самолеты-постановщики помех, которые сбрасывают диполь- ные отражатели, образующие широ- кую завесу. Некоторые из этих са- молетов уходят в зоны барражиро- Рис. 4.6. Ситуация прикрытия атаки вания. Основная группа самолетов- с имитацией ложного направления постановщиков помех и ударных са- молетов летит через завесу диполей с выключенной аппаратурой помех. По достижению заданного рубежа (согласно гра- фику атаки) осуществляется включение помех. Каждый постановщик помех следует строго позади атакующих самолетов по отношению к подавляемому радиолокатору. Самолеты-постановщики помех сопровождают атакующие самолеты до минимально 121
допустимой дальности, после че- го они разворачиваются в разные стороны, что не позволяет опера- торам РЛС определить направле- ние атаки и усложняет обстанов- ку. После окончания атаки удар- ные самолеты возвращаются по намеченному маршруту. Самоле- ты-постановщики помех уходят в сектор, по которому возвращают- ся ударные самолеты, для обеспе- чения их прикрытия (рис. 4.7). Как при атаке, так и при выходе из нее ударных самоле- тов необходимо, чтобы самоле- ты-постановщики помех находи- лись в положениях, где они по- давляют РЛС по главному или ближним боковым лепесткам ДНА подавляемой РЛС. Чем выше эффективность самолета- постановщика помех, тем боль- ше будет предприниматься по- пыток со стороны противника уничтожить его. Для этой цели могут быть привлечены зенит- ные ракеты дальнего действия, наводящиеся на источник излу- чения. Однако наиболее вероят- ными для борьбы с самолетами- постановщиками помех будут самолеты-перехватчики. Вероятность одновременной атаки самолета-постановщика Рис. 4.7. Маршруты полета самолетов-постановщиков помех для прикрытия ударных самолетов при атаке и выходе из нее помех зенитными ракетами и са- Рис. 4.8. Тактическая ситуация перехвата самолстов- молетом-перехватчиком мала. постановщиков помех с помощью самолетов- Рассмотрим тактическую ситуа- цию перехвата самолетов-постановщиков помех самолетами-перехватчиками противника (рис. 4.8). Ударные самолеты приближаются к ЗРК в угловом секторе 0. На расстоянии d от ЗРК барражируют самолеты-постановщики помех прикрытия. Когда перехватчики на- ходятся в районе ЗРК, то на удалении d они должны вести наблюдение за областью пространства шириной 5, которая определяется как TidO 180° ' 122
Если принять в = 20°, d = 150 км, то S= 50 км. По мере приближения перехватчиков к самолетам-постановщикам помех угол ви- димости их увеличивается, что затрудняет визуальное обнаружение. Так как в этом секторе одновременно работают несколько постановщиков помех на разных высотах, то операторы РЛС перехватчиков встретятся с многоцелевой ситуацией. К тому же са- молеты-постановщики помех будут создавать шумовые и дезинформирующие помехи РЛС обнаружения перехватчиков и системам связи. Если перехват осуществляется с помощью подачи команд, передаваемых голосом, то эффективным способом противо- действия будет подача ложных команд пилотам перехватчиков. БРЛС обнаружения пе- рехватчика может работать на частотах, отличных от частот РЛС ЗРК. Поэтому опера- тор самолета-перехватчика не может быть уверен, что, сопровождая в пассивном ре- жиме постановщик помех, он наводится на самолет-постановщик помех, который соз- дает наибольшие трудности в функционировании РЛС ЗРК. Также оператор перехват- чика встретится с ситуацией, когда один самолет-постановщик помех будет защищать другие, и наоборот. Перехватчики могут быть направлены на наиболее эффективный самолет-постановщик помех по информации с КП ЗРК с тем, чтобы удержать их в на- правлении, откуда излучаются наиболее сильные помехи. При этом с КП будут пред- приниматься попытки передать на перехватчики информацию об азимуте и угле места постановщика помех, но практически он будет располагать только информацией об азимуте при создании помех двумерному радиолокатору дальнего обнаружения. Другой способ наведения перехватчиков на самолеты-постановщики помех со- стоит в использовании на борту перехватчика системы пассивной пеленгации поста- новщиков помех, частота настройки приемника которой контролируется оператором командного пункта. 4.7. Возможности повышения спектральной плотности помех прикрытия РЛС и ГСН, использующих непрерывное и квазинепрерывное излучение Селекция подвижных целей в РЛС КНИ и НИ основана на использовании эф- фекта Доплера. Сигналы РЛС КНИ представляют собой последовательность когерент- ных радиоимпульсов с малой скважностью. Это позволяет однозначно измерить допле- ровские скорости целей с высоким разрешением, а измерение дальности до цели при этом связано с устранением неоднозначности по дальности, например, путем вобуля- ции частоты повторения или использования нескольких чередующихся частот повто- рения импульсов. Стробирование приемника РЛС по дальности позволяет измерить расстояние до цели и обеспечить разрешение целей по дальности. Так как собственные шумы приемника попадают в выходные каскады приемника только во время действия селекторного импульса, то после стробирования средняя мощность собственных шу- мов на входе доплеровского фильтра уменьшается с увеличением скважности. В РЛС КНИ обычно реализуется оптимальный приемник. Поэтому для создания эффективных маскирующих помех необходимо и достаточно на входе доплеровского фильтра селек- ции обеспечить определенное значение отношения удвоенной энергии полезного сиг- нала к спектральной плотности шумовой помехи. Для случая воздействия на РЛС КНИ широкополосной шумовой помехи (Д/шш »A/c) С учетом того, что в приемнике используется энергия одной спектральной 123
составляющей, соответствующей несущей частоте сигнала, отношение помеха-сигнал по мощности на входе линейной части приемника определяется выражением: ссп 2Д/ШШ t Qoi где Д/щщ - ширина спектра широкополосной шумовой помехи; Д/ - ширина полосы пропускания доплеровского фильтра; Q — скважность, равная отношению периода по- вторения радиоимпульсов к длительности селекторного импульса; q0 - требуемое от- ношение сигнал-шум по энергии для достижения помехового эффекта. Если сужать полосу шумовой помехи с центральной частотой, равной несущей частоте радиолокационного сигнала РЛС КНИ, то при ширине спектра меньше удвоен- ной частоты повторения импульсов спектр стробированного шума по времени на вы- ходе доплеровского фильтра перестает быть сплошным. Так как в приемнике РЛС КНИ в результате частотной фильтрации удаляются все спектральные составляющие, кроме той, которая совпадает с несущей частотой сигна- ла, то в случае узкополосной шумовой помехи отношение помеха-сигнал с^п.уш 2Д/уш / Д/"q^ , где Д/"уш - ширина спектра узкополосной помехи. Сравнивая значения коэффициентов подавления РЛС КНИ широкополосным и узкополо’сным шумом, получаем С^П.ШШ / С^п.уш — Д/шШ / £?Д/ушп. Если положить, что ДД'ш= ^п = 1/Тповт, а Д/щШ = 1/тн, то 0Q1. шш^п.уш Тповт/ TUQ 1, т:с. при таких условиях передатчики узкополосных и широкополосных шумовых помех оказываются энергетически эквивалентными при подавлении РЛС КНИ. Качественно это объясняется тем, что при широкополосной шумовой помехе энергетические потери сигнала помехи из-за расширения спектра помехи компенсируются суммированием в доплеровском фильтре вкладов в уровень помехи от соседних спектральных состав- ляющих, образующихся в результате временного стробирования. Анализ воздействия шумовых помех с произвольной шириной спектра на прием- ник РЛС КНИ показывает, что в общем виде отношение помеха-сигнал может быть описано выражением ап=(2Д/ш/Дуфд0)- (1/(Р(Д/ш/2ГП0ВТ)), где 1 ’ ДУф4' 4/ш< 2РП0ВТ, 1 !=. l + 2E[sin2(™/e)/(™/e)2] . h = 1,2...1=A/„/2F„1>„, •*(АпП'^ПОВг) rt_| 2Рповт^—Д/ш £?’2РПовт ~ f , Q, Vm>22PnOBT=2A/c. На рис. 4.9 приведена зависимость коэффициента подавления РЛС КНИ от отно- сительной ширины спектра шумовой помехи. Для сравнения там же приведена анало- гичная зависимость коэффициента подавления для РЛС НИ. Для ширины спектра шу- мовой помехи, меньшей удвоенной частоты повторения радиолокационных импульсов. 124
коэффициенты подавления для РЛС КНИ и НИ изменяются одинаково. Если ширина спектра шумовой помехи больше обратной величины длительности радиоимпульса РЛС (спектра радиолокационного сигнала), то коэффициент подавления для РЛС КНИ оказывается меньше коэффициента подавления для РЛС НИ на величину скважности квазинепрерывного сигнала. В промежуточной области (2FnoBT < А/ш < Д/Д коэффициент подавления колеблется около своего среднего значения. Величина пульсаций макси- мальна при прямоугольной форме спектра помехи и мала при гауссовской форме. Рис. 4.9. Зависимость относительных коэффициентов подавления РЛС НИ и КНИ для шумовой помехи с различной шириной спектра Эффективность шумовых помех прикрытия оказывается тем выше, чем больше спектральная плотность мощности помехи, чем ближе передатчик помех расположен к подавляемой РЛС и чем меньше уровень боковых лепестков ДН приемной антенны РЛС (ГСН) в направлении постановщика помех. Повышение спектральной плотности шумовой помехи достигается, с одной стороны, увеличением излучаемой мощности помехи, реализуемой на основе активных фазированных решеток, а с другой, - путем сужения полосы помехи до минимально допустимой величины, т. е. перехода от загра- дительной помехи к прицельной по спектру. Однако такой переход сопровождается повышением требований к точности наведения помехи по частоте, особенно в случае подавления РЛС с непрерывным или квазинепрерывным излучением, которое характе- ризуется весьма узкой полосой доплеровской селекции. В данном случае необходимо, чтобы сигнал узкополосной шумовой помехи прикрытия "накрыл" сигнал, отраженный от прикрываемого самолета. Если постановщик помех прикрытия барражирует по замкнутой траектории вне зоны поражения, оставаясь практически на одинаковом уда- лении от РЛС, то доплеровское смещение сигнала помехи будет близко к нулю. Поэто- му для обеспечения попадания сигнала помехи в фильтр доплеровской селекции РЛС 125
надо в ретрансляционном передатчике помех несущую частоту радиолокационного сигнала, принятого от подавляемой РЛС, сдвинуть на величину доплеровской частоты прикрываемого самолета. Зная скорость прикрываемого самолета в направлении РЛС, длину волны РЛС, а также положение самолета и постановщика помех прикрытия от- носительно РЛС, можно достаточно точно определить величину дополнительного вно- симого доплеровского сдвига. Используя априорные данные о скорости полета и на- правлении атаки прикрываемых самолетов, можно рассчитать эту частотную поправку. Для компенсации неточности спектр сигнала помехи прикрытия расширяют путем ЧМ (ФМ) доплеровскими шумами. Возможно более грубое определение частотной поправ- ки путем расчета возможного диапазона доплеровских частот РЛС и перекрытия его с помощью шумовой помехи. Если принять, что РЛС должна отслеживать самолеты с максимальными скоростями, равными трем максимумам (ЗМ), то при длине волны 3 см ей будет соответствовать доплеровская частота 60 кГц. Учитывая необходимость при- крытия как приближающихся, так и удаляющихся от РЛС самолетов, ширина спектра шумовой помехи составит около 120 кГц. При ширине фильтра доплеровской селекции 1 кГц энергетические потери сигнала узкополосной помехи в приемнике РЛС (ГСН) составят около 21 дБ, а в случае широкополосной помехи 20 МГц - 43 дБ. Как можно видеть, энергетический выигрыш от применения узкополосной шумовой по- мехи доплеровским РЛС равен 22 дБ. Эффект действия такой помехи состоит в том, чтобы создать в полосе доплеровских частот приемника РЛС и ГСН мощный шумовой сигнал даже в случае, когда по- меха проникает в приемник через боковые лепестки ДНА. Сопровождение сигнала, отраженного от прикрываемого самолета, теряется при отношении помеха-сигнал на выходе фильтра доплеровской селекции 3 дБ и более. В результате РЛС и ГСН вынуждены переходить в режим пеленга- ции сигнала помехи прикрытия. Помимо ретрансляционного пере- датчика помех прикрытия может быть применен также генераторный передат- чик (рис. 4.10). Рис. 4.10. Структурная схема передатчика узкополосных шумовых помех прикрытия для подавления импульсно-доплеровских РЛС С помощью приемника точного измерения частоты и настраиваемого СВЧ- генератора на частоту радиолокационного сигнала подсвета формируется непрерывный сигнал, частота которого сдвигается на величину частотной поправки, вычисляемой ЭВМ либо по априорным данным о скорости прикрываемых ударных самолетов, либо по результатам измерения ее с помощью бортового импульсно-доплеровского радио- локатора. Затем сдвинутый по частоте непрерывный сигнал модулируется шумами по частоте (фазе) и амплитуде, усиливается и излучается в направлении подавляемой РЛС и ГСН. Данный передатчик помех может создать весьма эффективную помеху с очень высокой спектральной плотностью мощности за счет соответствующего сужения по- лосы шумовой помехи, накрывающей доплеровскую частоту сигнала, принимаемого приемником ракеты. Для этого необходимо, чтобы постановщик помех прикрытия рас- 126
полагал аппаратурой, способной определять частоту сигналов РЛС и рассчитывать диапазон доплеровских частот подавляемых ГСН и передатчика помех соответственно Рассмотрим точный способ определения необходимой частотной поправки. На рис. 4.11,а показано взаимное расположение РЛС ЗРК, ракеты с доплеровской ГСН после ее пуска, атакующего самолета и постановщика помех. Рис. 4.11. Расположение РЛС ЗРК, ракеты с ГСН, ударного самолета и самолета- постановщика помех прикрытия (о) и диаграммы их взаимных расстояний (б) для случая, когда самолет-постановщик помех находится вне зоны поражения ЗРК, но в главном луче или в ближних боковых лепестках ДНА РЛС Зенитная ракета стремится перехватить атакующий самолет. Постановщик помех находится вне зоны поражения ЗРК, но в главном луче или ближних боковых лепест- ках ДНА РЛС подсвета цели и/или в главном луче ДНА опорного канала подсвета для хвостового приемника ГСН ракеты. Самолет-постановщик помех прикрытия оборудо- ван аппаратурой, включающей бортовой навигационный радиолокатор, быстродейст- вующий и точный приемник станции помех для определения частоты РЛ сигнала, управляемый по частоте передатчик шумовых помех, ЭВМ и импульсно-доплеровский радиолокатор. Взаимное положение и расстояние между РЛС подсвета, ракетой, удар- ным самолетом и постановщиком помех показаны на рис. 4. 11,6. Так как доплеровская частота пропорциональна скорости изменения расстояния, то Fnc — к Rnc', Fp = kRp; Fn=kRn, Fc — kRc', F^—kRpz', Fpn=kRPn, k=^, c где с - скорость света. 127
В дальнейших расчетах учтем, что скорость изменения расстояния при сближении приводит к отрицательным доплеровским частотам. Частота сигнала подсвета, принимаемая хвостовым приемником ракеты по опор- ному каналу подсвета, равна /рЛС - Fp; частота сигнала подсвета, принимаемого ударным самолетом, равна /рлс- Fc; частота отраженного от цели сигнала, принимаемого носовым приемником раке- ты, равна/рлс - Fc - Fpc. После смешивания сигналов, принятых хвостовым и носовым приемниками ГСН ракеты, результирующая разность частот (/рЛС - Fc - Fpc ) - (/рлс - Fp) = Fp - Fc - Fpc. Частота сигнала подсвета, принимаемая на постановщике помех, равна/рлс - Fn. Оператор РЭП на самолете-постановщике помех измеряет и использует для на- стройки по частоте своего передатчика шумовых помех частоту принимаемого сигнала РЛС подсвета, а так же информацию о положении и скорости ракеты и ударного самоле- та, полученную с помощью его импульсно-доплеровского радиолокатора с учетом собст- венной скорости полета. Для этого с помощью ЭВМ производят следующие расчеты. Пусть центральная частота передатчика узкополосной шумовой помехи Уоп ~./рлс — Fn + Г'комп 5 где FKOMn - частотная поправка, которая должна быть добавлена к принимаемой на са- молете-постановщике помех частоте сигнала подсвета (/"рлс - Fn) для того, чтобы цен- тральная частота сигнала помехи попала в полосу пропускания доплеровского фильтра носового приемника, когда ГСН ракеты сопровождает ударный самолет. Центральная частота сигнала помехи в носовом приемнике ракеты будет равна f _ р + р -р Урле 2 п 1 л комп 1 рп • Для того, чтобы центральная частота сигнала помехи попала в полосу пропуска- ния доплеровского фильтра ГСН ракеты, нужно, чтобы/рж -Fn + Ггомп - Fpn =/рлс - Fc -F^. Откуда Л-омп = FU-FC + Fpn - Fpc. Импульсно-доплеровский радиолокатор, расположенный на самолете-постанов- щике помех, сопровождает по дальности и скорости ракету и ударный самолет. Из- вестно также положение РЛС подсвета по информации от навигационного радиолока- тора или априорной информации. Частота сигнала РЛС подсвета принимается на борту самолета-постановщика помех и точно измеряется с помощью приемника. Используя эту информацию, компоненты частотной поправки FK0Mn могут быть рассчитаны сле- дующим образом: • F„- определяется по Rn, которая равна скорости постановщика помех в направ- лении подавляемого РЛС подсвета цели; Fc - определяется либо импульсно-доплеровским бортовым радиолокатором, ли- бо путем переноса системы координат измерений от самолета-постановщика помех к месту расположения РЛС подсвета с помощью бортовой ЭВМ, которая рассчитывает Rc; Fpn - можно измерить непосредственно с помощью бортового импульсно- доплеровского радиолокатора. Так как этот радиолокатор сопровождает ракету и удар- ный самолет по положению и скорости, то относительная скорость Rpc может быть вычислена. 128
Если тактическая ситуация более простая, например, когда РЛС подсвета, ракета, ударный самолет и самолет-постановщик помех находятся на одной прямой линии, то FKOMn = Fn-Fc + (Fn-Fp)-(Fc-Fp) = 2(Fn-Fc) = 2Fnc. Доплеровская частота Fnc определяется доплеровским бортовым радиолокатором путем непосредственных измерений. Однако (Fn - Fc) можно определить также путем использования импульсно-доплеровского радиолокатора. Предварительные указания пилот}' ударного самолета о его скорости и направлении полета позволяют определить Fc обычным образом еще до начала атаки. Доплеровскую частоту можно рассчитать, так как известна скорость самолета относительно позиции ЗРК. Существуют и другие способы учета ошибки в точности наведения помехи прикрытия по частоте. Этот случай РЭП может быть распространен на случай защиты нескольких удар- ных самолетов. При этом следует рассматривать средние значения скорости объектов, когда предполагается, что все РЛС неподвижны, все постановщики помех имеют оди- наковый вектор скорости, все ударные самолеты имеют одинаковый вектор скорости, и все ракеты имеют одинаковый вектор скорости. Так как для доплеровского радиолока- тора постановщика помех нет реальной возможности связать атакующие ракеты с ударными самолетами, то используется другой, более приближенный способ для управления центральной частотой передатчиков помех прикрытия. В качестве источника помехового сигнала возможно использование системы цифро- вого запоминания сигналов, формирующей из копии (выборки) радиолокационного сигна- ла непрерывную последовательность ложных целеподобных сигналов с повышенной плот- ностью заполнения межимпульсного интервала зондирующих радиоимпульсов. В системе ПВО может быть несколько ЗРК. Поэтому одновременно может быть включено несколько РЛС подсвета на различающихся частотах. В этом случае на каж- дом постановщике помех станция помех прикрытия будет состоять из определенного числа приемников точного измерения несущей частоты и настройки генератора непре- рывных колебаний в реальном масштабе времени, равного предсказываемому числу РЛС подсвета (рис. 4.12). Приемник имеет циклический режим поиска, захвата и измерения, который ис- ключает в один и тот же момент времени настройку других приемников, обеспечивая условия захвата одним приемником частоты только одного сигнала РЛС подсвета. Вы- ходы всех приемников служат для установки частоты односигнальных генераторов не- прерывных колебаний, поступающих в устройство сдвига частоты, в котором будет вводиться частотная поправка во все сигналы. Сформированные сигналы помех сум- мируются, их спектры расширяются сначала с помощью частотной, а затем амплитуд- ной модуляции шумами, усиливаются в ЛЕВ и поступают к передающей антенне с вы- соким коэффициентом усиления, ориентированной в сторону ЗРК. Коэффициент уси- ления антенны 20 дБ может быть получен с приемлемыми ограничениями по сектору защиты. Результирующий спектр помехи прикрыт ия будет состоять из ряда сигналов, соответственно разнесенных по частоте. При выходной мощности оконечной ЛБВ 500 Вт, коэффициенте усиления антенны 20 дБ и одинаковом распределении мощности для пяти сигналов помехи станция помех прикрытия будет обеспечивать эквивалентную излучаемую мощность 10 кВт для каждой ГСН и РЛС подсвета [3]. 5—1777 129
Рис. 4.12. Структурная схема передатчика узкополосных шумовых помех прикрытия нескольких ЗРК Возможность создания помех через область боковых лепестков ДН антенны су- щественно снижает помехозащищенность РЛС. Поэтому большое внимание при проек- тировании РЛС уделяется методам снижения уровня боковых лепестков ДНА. При этом одним из распространенных методов, как указывалось выше, является метод ком- пенсации боковых лепестков с помощью специального компенсационного канала с не- направленной антенной на входе. В этом случае представляет интерес метод РЭП, ос- нованный на создании помехи с переключаемой поляризацией из вынесенной точки пространства. При реализации данного метода поляризация помехового сигнала изме- няется с рабочей поляризации РЛС на ортогональную ей с частотой, сравнимой с вели- чиной, обратной длительности импульса подавляемой РЛС. Метод помехозащиты, ос- нованный на применении поляризационного компенсатора, использует вспомогатель- ный приемный канал с ортогонально поляризованной приемной антенной системой. Если поляризация сигнала помехи изменяется хотя бы один раз за длительность им- пульса, то сигналы помехи на выходе основного и компенсационного приемных кана- лов будут некоррелированными, и возможности компенсатора по подавлению сигнала помехи ухудшаются. Эффект действия помехи на когерентные компенсаторы помех по боковым лепесткам ДНА обусловливается в основном неконтролируемыми кроссполя- ризационными характеристиками вспомогательной антенны. Постоянная времени ком- пенсатора помех по боковым лепесткам обычно больше чем длительность импульса РЛС, это приводит при переключении поляризации помехи с высокой частотой к воз- никновению неоднозначности в фазовой следящей системе компенсатора. Иными сло- 130
вами, данный метод изменяет относительное усиление двух антенн в направлении на помеху с частотой, которая не может быть отслежена и скорректирована корреляцион- ным приемником. В результате бланкирование сигналов, принимаемых через боковые лепестки ДНА, нарушается. Разновидностью рассмотренного метода является метод, в котором время переключения поляризации выбирается равным постоянной времени компенсатора помех. В этом случае следящая система компенсатора постоянно удер- живается в переходном состоянии, что ухудшает его возможности по компенсации по- мехи. Переключение поляризации мощной помехи в пределах длительности радиоло- кационного импульса ограничено отсутствием мощных быстродействующих переклю- чателей. Имеющиеся в настоящее время мощные переключатели обеспечивают пере- ключение из одного положения в другое за время порядка нескольких микросекунд. ГЛАВА 5. МЕТОДЫ И ТЕХНИКА ПРОТИВОДЕЙСТВИЯ РАДИОЛОКАЦИОННОМУ РАСПОЗНАВАНИЮ 5.1. Классификация методов распознавания и возможности его подавления помехами Радиолокационное распознавание входит в состав основных функций, выполняе- мых РЛС обнаружения, поэтому при радиоэлектронном подавлении РЛС обнаружения предусматривается наряду с созданием помех каналу обнаружения еще и нарушение функций распознавания. Иными словами, вопросам противодействия радиолокацион- ному распознаванию также уделяется значительное внимание, что подтверждается опытом локальных войн на Ближнем Востоке и в Южной Атлантике [35]. Разработано много методов, способных в той или иной степени нарушить или ухудшить распознавание целей. Некоторые из них заключаются в создании маскирую- щих помех, затрудняющих обнаружение целей. В этом случае функции обнаружения и распознавания являются неразделимыми. Поэтому все методы, рассмотренные выше и предназначенные для создания маскирующих помех каналу обнаружения, в равной ме- ре относятся и к распознаванию. Другие методы сводятся к созданию ложной инфор- мации, препятствующей правильному распознаванию целей и, естественно, снижаю- щей эффективность системы обороны. Классификация методов противодействия радиолокационному распознаванию представлена на рис. 5.1. Рассмотрим кратко методы, специфические для противодействия радиолокацион- ному распознаванию. Уменьшение ЭПР реальных целей. Этот метод реализуется по программе "Стеле", нацеленной на создание трудно обнаруживаемых радиолокационными и инфракрас- ными средствами ПВО самолетов, беспилотных летательных аппаратов и крылатых ра- кет [36, 37]. Работы по данной программе начались в середине семидесятых годов и продол- жаются до сих пор. Детали технологии "Стеле" засекречены, но основные направления снижения ЭПР указываются в иностранной печати и включают: совершенствование конфигурации планера, что предполагает уменьшение разме- ров плоскостей, устранение возникновения "блестящих точек", образующихся стыками поверхностей, острыми кромками, уголковыми элементами; специальную 131
Рис. 5.1. Классификация методов противодействия радиолокационному распознаванию конструкцию воздухозаборников и выхлопных сопл двигателей, вынос их в верх- нюю часть летательного аппарата; освоение технологии производства и обработки композиционных материалов, не отражающих электромагнитную энергию, с целью замены ими материалов в кон- струкции ЛА; создание высокоэффективных покрытий, поглощающих или рассеивающих энер- гию радиолокационных сигналов; уменьшение ИК излучения двигателей ЛА. Наиболее оптимальной конфигурацией самолета представляется конструкция "ле- тающее крыло". Такая конструкция создает благоприятные аэродинамические характе- ристики и позволяет разместить большое количество аппаратуры и топлива за счет увеличения внутреннего объема ЛА по сравнению с внутренним объемом обычного самолета того же размера. Отражающие свойства поверхности нижней части ЛА приближаются к отражаю- щим свойствам металлического листа. Как известно, плоский металлический лист тео- ретически обладает радиолокационной видимостью только при ортогональном облуче- нии. Во всех других случаях он переотражает падающую на него электромагнитную энергию по законам геометрической оптики в сторону, противоположную направле- нию на облучающую его РЛС. В качестве композиционных материалов используется кевлар, стекловолокно, графито-кевларовое волокно и др. Затухание радиоволн в таких материалах достигает 20 дБ. Но их применение имеет и недостатки. Так, например, ухудшается экранировка 132
бортового оборудования от внешнего электромагнитного поля и атмосферного элек- тричества, электромагнитного импульса, образующегося при ядерных взрывах. Это важно, так как на борту ЛА имеется большое количество устройств цифровой обработ- ки сигналов. К недостаткам композитов также относятся: высокая стоимость изготовления и обработки, недостаточная усталостная прочность, малая термостойкость, в результате чего происходит их выгорание на сверхзвуковых скоростях полета; высокий коэффи- циент трения и большая удельная масса покрытия. Необходимая толщина поглощающего покрытия зависит от несущей частоты РЛС. При уменьшении мощности отраженного сигнала до 1 % от падающей мощности толщина d определяется по формуле <7 = 1,15/0 = 0,279//£г, где ег - диэлектрическая постоянная поглощающей среды; f - несущая частота; [3 - по- стоянная затухания. Расчеты показывают, что при несущей частоте 94; 35; 10 и 1,0 ГГц толщина тре- буемого покрытия равна 0,3; 1; 3 и 30 см соответственно. Как видно, при более низких частотах реализация покрытий проблематична и практически нереальна. Другим недостатком поглощающих покрытий является их узкополосность. На- пример, при использовании ферритового материала типа NZ - 51 уменьшение отражае- мой мощности до 1 % достигается только в диапазоне частот 0,6... 1 ГГц. Таким обра- зом, применение широкополосных сигналов может снижать эффект поглощающих по- крытий на величину ЭПР. Помимо рассмотренного пассивного метода снижения ЭПР, может применяться и активный метод, сущность которого заключается в формировании СВЧ-излучений, ам- плитуда и фаза которых подстраиваются таким образом, чтобы максимально скомпен- сировать отраженный в сторону РЛС сигнал [38]. Искажение диаграммы обратного вторичного излучения реальных целей. Данный метод противодействия распознаванию может осуществляться путем нанесе- ния на ЛА проводящих и поглощающих покрытий, образующих распределенный коле- бательный контур с управляемыми параметрами. Подключая дополнительно регули- руемые элементы в такой колебательный контур, осуществляют регулировку затухания контура по определенному закону. При этом изменяются величина и закон флуктуаций ЭПР реальной цели, в результате чего затрудняется распознавание цели. Могут быть и другие методы искажения характеристик отраженных от цели сигналов [35]. Имитация большой ЭПР малоразмерными ложными целями. В этом случае увеличение ЭПР может осуществляться путем установки на малоразмерных ложных целях уголковых отражателей и линз Люнеберга (при противодействии распознаванию в высокочастотной части диапазона частот) или передатчиков ответных помех с сигна- лами, максимально приближенными по своим параметрам к сигналам, отраженным от реальных целей (при работе в диапазоне частот ниже 1 ГГц, где пассивные средства типа уголковых отражателей имеют очень большие размеры, что не позволяет их ис- пользовать на малоразмерных объектах). В последнем случае превышение имитируе- мой ЭПР может поддерживаться на определенном уровне путем сравнения уровней входного и выходного сигналов ответчика и соответствующего регулирования коэф- фициента усиления передатчика ответных помех. 133
Имитация спектральных характеристик реальных целей. В одном из пат ен- тов [39] предложена пассивная ложная цель в виде ракеты для имитации бомбарди- ровщика, которая движется со скоростью бомбардировщика и имитирует рыскание, вращения и линейные размеры бомбардировщика. Предлагаемая ложная цель пред- ставляет собой буксируемые ракетой проволочные тросы с укрепленнььми на них ди- полями различной длины, движущиеся по спирали. Для имитации бомбардировщика, предполагается что достаточно 850 диполей, длины которых соответствуют резонанс- ному отражению сигналов в диапазонах S (3 ГГц), X (9 ГГц), К (25 ГГц). Обычно ис- пользуются диполи шести "резонансных" размеров. Известны ложные цели, имити- рующие вертолеты [40]. При этом имитируется несущий винт, а в некоторых вариантах и рулевой винт. Применение беспилотных дистанционно пилотируемых ЛА в качестве ложных целей, имитирующих средства постановки помех, противорадиолокационныс ракеты и другие реальные воздушные цели, позволяет противодействовать радиолока- ционному распознаванию и отвлечь значительную часть активных средств ПВО для борьбы с ними. Известны устройства, имитирующие сигналы, отраженные от гидроме- теообразований и турбулентных неоднородностей атмосферы [41]. Имитация ложных целей естественного происхождения. По мнению зару- бежных специалистов, спектр сигналов ложных целей естественного происхождения (отражения от земли, гидрометеообразований, птиц и др.) находится в диапазоне час- тот от 0 до 500 Гц. Поэтому для имитации таких целей часто используются генераторы шумов [42]. Комбинированная ложная цель (оптическая и пассивная радиолокационная). В этом случае ложная цель содержит источник видимого света для противодействия оптическим системам обнаружения и распознавания и металлический светопрозрачный отражатель для радиолокационной имитации цели-противодействия радиолокацион- ным сигналам [43]. Радиолокационный отражатель выполнен из проволочной сетки с размером ячейки около 0,1 X. При имитация ИК-излучсния для более достоверной ими- тации бомбардировщика предлагается использовать сжигание топлива для реактивных двигателей [44]. Имитация временной структуры радиолокационных портретов реальных це- лей. Структурная схема устройства, позволяющего имитировать дальностные радиоло- кационные портреты целей для РЛС с широкополосными сигналами и сжатием по дли- тельности, показана на рис. 5.2. Зондирующий импульс от РЛС, для которой создается имитируемый радиолока- ционный портрет, поступает через приемную антенну, усилитель, устройство грубой задержки и устройство точной задержки на выход имитатора. Устройство грубой за- держки осуществляет задержку по времени, соответствующую расстоянию до бли- жайшей блестящей точки имитируемой цели. Линия задержки с отводами обеспечивает имитацию остальных блестящих точек цели. Амплитудные и фазовые модуляции вы- полняются с помощью эталонных сигналов, соответствующих характеристикам целей и нормируемым в блоке эталонов, где записаны коды радиолокационных дальностных портретов имитируемых целей на всех ракурсах от 0 до 360°. С выхода модуляторов сигналы, имитирующие соответствующие блестящие точки, поступают на сумматор и далее в передающую антенну. Данное устройство позволяет имитировать не только одномерные, но и двумерные, а также трехмерные радиолокационные портреты целей. 134
Рис. 5.2. Устройство для имитации радиолокационных портретов реальных целей Для этого необходимо иметь на платформе несколько разнесенных в пространстве ан- тенн. Для реализации этого способа также необходима быстродействующая ЭВМ с большим объемом памяти [34, 35]. Литература к ЧАСТИ ВТОРОЙ 1. Вакин С.А., Шустов Л.Н. Основы противодействия и радиотехнической разведки. - М.: Сов. радио, 1968. 2. Вакин С.А., Шустов Л.Н. Основы радиоэлектронной борьбы. Учебное пособие. Часть 1. - ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 1998. 3. Van Brunt, L. V.B. Applied ECM/EW Engineering. - USA, 1978, v. 1. 4. Bovd, J.A. Electronic Countermeasures. - Penicular Publishing, USA, 1978. 5. Chrzanovski, E.J. Active Radar Electronic Countermeasures. - Artech House Inc. USA, 1990. 6. The International Countermeasures Handbook. - EW Communications, Inc., 1979-1980, pp. 349-354. 7. The International Countermeasures Handbook. - EW Communications, Inc., 1985, pp, 344-347. 8. The International Countermeasures Handbook. - EW Communications, Inc., 1986, pp. 57, 359-392. 9. Фомичев К.И., Юдин Л.М. Техника создания шумовых помех радилокационным системам об- наружения: Обзор. - Радиоэлектроника (состояние и тенденции развития), НИИЭИР, 1987, т. 3, с. 1-43. 10. Klass, Ph. J. Self-protection jammers undergo reliability and flight testing. — Aviation Week and Space Technology, 1985, v. 123, N 25, pp. 71-75. 11. Леонов А.И., Фомичев К.И. Моноимпульсная радиоолокация. - М.: Радио и связь, 1984. 12. Rassel, D.M. Tactical jamming aircraft increase power and frequency coverage. — Defence Electron- ics, 1983, v. 15, N 4, pp. 78-80, 82, 85, 86. 13. Сергиевский Б.Д. Реакция приемника с квадратичным детектором на колебания, модулиро- ванные флуктуациями по фазе или частоте. - Радиотехника и электроника, 1962, т. 7, № 5. 14. Сергиевский Б.Д. Реакция амплитудного приемника на колебания, модулированные флюктуа- циями по фазе или частоте, при расстройке несущей частоты относительно приемника. - Ра- диотехника и электроника, 1963, т. 8, № 12. 135
15. Kaidus. Voltage controlled oscillator techniques boosts airborne exciter’s capability. - Microwave Systems News, 1983, v. 13, N 10, pp. 53-69. 16. Syndaram, G.S. Modem airborn electronic warfare. New concepts, programs and products proliter- ate. - Intemetional Defence Review, 1985, v. 18, pp. 169-177. 17. Патент N3720944 (США). 18. Патент N 4307400 (США). 19. ECM design gain from union of phased arrays and solid state sources. - Communucations design, 1972, N 8, pp. 12-14. 20. Systems of the West. - The International Countermeasures Handbook. - EW Communications, Inc., 1986, pp. 57-142. 21. Патент N3670333 (США). 22. Патент N38770995 (США). 23. Josefson, L. A broad band, circulary polarized, phase steered array. - Military Electronics Defence Expo’79, pp. 273-284. 24. Фомичев К.И., Юдин Л.М. Бортовые средства противодействия. - Радиоэлектроника в 1979. - НИИЭИР, 1980, т.З. 25. Phased Arrays for ECM. - The International Countermeasures Handbook. - EW Communications, Inc., 1977, pp. 273-284. 26. Dan Jaw. Electronic Warfare antenna systems - past and present. - Microwave J., 1981, v. 24, N 9, pp. 22-39. 27. Bardash, I. Phased arrays for ECM applications. - Microwave J., 1982, v. 25, N 9, pp. 81, 82, 84. 28. Archer, D.N., Black, A.A. Higher ERP with lens fed multibeam arrays. — Journal of Electronic De- fence, 1982, N3,p. 51. 29. Drogin, E. ALQ-161: Time sharing jammer power. - Microwave Systems News, 1978, v. 8, pp. 55, 57,59,61-64, 110. 30. Richardson, D. Northrop ECM: from B-1B to F-SE. - Flight Intemetional, 1982, v. 122, N 3826, pp. 683, 684, 693. 31. Elint arrays scans 120 degrees over 3 bands. - Microwave Systems News, 1978, v. 8, N 5, p. 19. 32. Stein, K.J. Multibeam system provides power. - Aviation Week and Space Technology, 1981, v. 114, p. 67, 69, 71. 33. Sundaram, G.S. Electronic Warfare at Northrop rapid growth and bright future. - International Defence Review, 1984, v. 17, N 11, pp. 1703-1706. 34. Salzmann, A.R. Whether Support Jamming? - Defence Electronics, 1986, v. 18, N 1, pp. 65-70. 35. Набабин В.Г., Белоус О.И. Методы и техника противодействия радиолокационному распозна- ванию. - Зарубежная радиоэлектроника, 1987, № 2, с. 38-47. 36. Ионов В. О программе создания “невидимых” самолетов. - Вестник ПВО, 1983, № 3, с. 38-47. 37. Sweetman, В. Stealth in srevice. - Interavia, 1987, v. 427, N 19, pp. 18, 39, 40. 38. Патент N 3568194 (США). 39. Патент N 4149156 (США). 40. Патент N 3011103 (США). 41. Хайкин С., Кеслер, Карри С. — ТИИЭР, 1978, т. 67, № 2. 42. Патент N3832712 (США). 43. Патент N 4037228 (США). 44. The International Countermeasures Handbook. - EW Communications, Inc., 1978-1979. 45. Патент N2134740 (Великобритания). 136
ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ Методы и техника создания помех радиолокационным системам сопровождения и наведения ГЛАВА 6. МЕТОДЫ И ТЕХНИКА СОЗДАНИЯ ПОМЕХ ИМПУЛЬСНЫМ И НЕПРЕРЫВНЫМ С ЛЧМ РЛС СОПРОВОЖДЕНИЯ ПО ДАЛЬНОСТИ 6.1. Функции канала селекции целей по дальности и основные пути нарушения его работы Каналы селекции целей по дальности имеются во всех радиолокационных систе- мах, предназначенных для автоматического сопровождения целей в пространстве и на- ведения средств поражения на опасные цели. Они являются измерителями дальности, повышают избирательность системы наведения и самонаведения, благодаря чему обес- печивается работа только по выбранной цели, а также помехозащищенность систем за счет сокращения времени открытого состояния приемных устройств. Целевое назначение помех по дальности состоит в том, чтобы сорвать селекцию целей или ввести погрешность в определение дальности, нарушить непрерывность из- мерения координат цели и заставить перейти на ручное сопровождение. Как уже ука- зывалось выше, действие помех на каналы селекции целей в определенной мере ухуд- шает помехозащищенность угломерного канала, поскольку срыв автосопровождения цели по дальности приводит к необходимости повторного поиска, в процессе которого возможен захват ложной цели, расположенной в другом направлении. Это влечет за собой перенацеливание угломерной системы по направлению, увеличение угловых ошибок или срыв АС. Нарушение селекции целей облегчает также энергетически соз- дание помех системе автосопровождения по направлению. Эффективное подавление систем автоматического сопровождения цели вынужда- ет ЗРК перейти в режим ручного сопровождения, что превращает его, по существу, из многоцелевого в одноцелевой комплекс. Дальность используется в расчетах упрежден- ного угла при пусках ракет с командным управлением и стрельбе зенитной артиллерии. Если она будет определяться с ошибкой, то упрежденная точка встречи также будет определяться с ошибкой, что скажется на точности стрельбы. При пуске ракеты- перехватчика ошибки в расчете упрежденной точки могут привести к увеличению пе- регрузок ракеты при ее движении и снижению вероятности поражения цели. Таким образом, каналы селекции целей по дальности выполняют важные функ- ции в составе радиолокационных систем, и обеспечению их помехозащищенности раз- работчики радиолокационной техники уделяют большое внимание. В свою очередь, разработчики средств РЭП должны уделять достаточное внимание разработке методов создания помех каналам селекции целей. При этом основной задачей, как и при радио- противодействии другим функциональным каналам, является создание эффекта маски- ровки полезной информации, сосредоточенной в отраженных от цели сигналах, с одной 137
стороны, и имитации ложной радиоэлектронной обстановки, с другой. Это может быть достигнуто применением различных средств РЭП, основными из которых являются: уводящие помехи; прицельные и заградительные по частоте шумовые помехи; пассивные помехи; многократные ответные помехи; комбинированные помехи; помехи РЛС со сжатием импульса; накрывающие по дальности помехи. Ниже рассматриваются особенности каждого из перечисленных видов помех и методы их реализации. 6.2. Уводящие по дальности помехи Принцип создания уводящей по дальности помехи. Обычный метод создания уводящей по дальности помехи при подавлении импульсного некогерентного радиоло- катора основан на следующей процедуре [1]: а) сигнал подавляемой РЛС принимается, усиливается с минимальной задержкой и излучается, создавая для РЛС мощный сигнал подсвета; б) большая мощность сигнала помехи приводит к уменьшению усиления приемника РЛС вследствие действия АРУ, при этом происходит подавление в приемнике РЛС ис- тинного (отраженного) сигнала от цели и захват стробом дальности сигнала помехи; в) временное положение сигнала помехи формируется с последовательно возрас- тающей задержкой или опережением от импульса к импульсу относительно истинного сигнала цели до положения, соответствующего нескольким длительностям строба дальности РЛС. Закон увода может иметь различные формы, но если одновременно реализуется уводящая по скорости помеха, то производная по времени функция закона формирования уводящей по дальности помехи должна соответствовать функции закона формирования уводящей по скорости помехи во все соответствующие моменты време- ни. Максимальное ускорение по дальности не должно превышать возможности систе- мы сопровождения по дальности подавляемого радиолокатора; г) после достижения требуемой величины увода строба дальности передатчик по- мех выключается или излучается мощный шумовой импульс на рабочей частоте РЛС для обеспечения в РЛС срыва сопровождения по дальности; д) РЛС переходит в режим повторного поиска по дальности. Если это возможно, то истинная цель захватывается радиолокатором на сопровождение по дальности; е) процесс излучения помехи при необходимости повторяется. Однопрограммная уводящая по дальности помеха. Процесс формирования та- кой помехи может быть реализован с помощью ретранслятора с устройством запоми- нания сигналов РЛС на время, равное максимальному времени увода по дальности, со- ставляющему обычно несколько микросекунд. СВЧ устройство памяти содержит ЛБВ и линию задержки, соединенные по схеме рециркулятора. Оно будет формировать ши- рокий импульс на несущей частоте РЛС в ответ на каждый принятый радиолокацион- ный импульс. Формирователь импульсов с программируемой задержкой запускается синхронизирующим сигналом, сформированным при приеме радиолокационного им- пульса, и может генерировать линейную, параболическую, экспоненциальную или лю- бую другую форму закона увода. Каждый из импульсов выходной последовательности 138
Рис. 6.1. Изображения индикатора сопровождения по дальности РЛС СОН4 данного формирователя открывает импульсную ЛБВ, так чтобы обеспе- чивалось формирование уводящей по дальности помехи. На рис. 6.1 изобра- жены экраны индикатора по дальности РЛС сопровождения СОН-4 в случаях, когда ретранслятор открыт и излучает запомненный рециркулятором сигнал длительностью 20 мкс (рис. 6.1,«) и сигнал уводящей по дальности поме- хи, полученный путем стробирования запомненного в рециркуляторе сигна- ла синхронным видеоимпульсом с программируемой задержкой (рис. 6.1,6). В результате действия уводящей помехи радиолокационный дальномер, кото- рый до этого сопровождал цель, перешел на сопровождение помехового импульса, что привело к рассогласованию строба дальности с целью в сторону больших дально- стей (до 1 км). Может быть применен рециркулятор на промежуточной частоте, а также быстродействующие цифровые системы запоминания сигнала, с которых сиг- налы считываются в необходимые интервалы времени с сохранением их спектров и временной структуры. Для запоминания может быть использован приемник поиска и захвата или источ- ник прямошумовой помехи с набором входных фильтров для настройки на частоту по- давляемого радиолокатора. Во всех случаях генерируется сигнал, спектр которого бли- зок к спектру СВЧ-сигнала РЛС, или шумовой сигнал, спектр которого накрывает спектр радиолокационного сигнала. При практическом создании уводящих помех па- раметры временных циклов формирования уводящей помехи могут меняться в значи- тельных пределах. Поскольку атака длится относительно малое время, важной характе- ристикой является максимальное время увода, которое фактически определяет количе- ство реализуемых в течение одной атаки циклов увода. При этом необходимо учиты- вать, что всегда имеется первоначальная задержка в системе формирования ответной помехи. Для эффективного действия помехи величина этой задержки должна состав- лять малую часть длительности строба дальности подавляемой РЛС. Начальный цикл увода необходим только для создания условия захвата и обработки сигнала помехи системой АРУ РЛС и обычно составляет доли секунды. Закон увода может быть ли- нейным или параболическим. Очень важен начальный участок цикла изменения отно- сительной задержки помехового импульса, так как реализуемое при этом ускорение не должно превосходить допустимую величину для подавляемой системы автосопровож- дения по дальности РЛС. Скорость увода не должна превышать максимально возмож- ную скорость перестройки строба дальности РЛС, в противном случае следящая систе- ма по дальности автоматически сбросит с автосопровождения сигнал помехи. После того, как величина увода достигла максимального значения, уводящая по дальности помеха выключается на короткое время, и затем процесс повторяется вновь. Если ра- диолокационный сигнал больше не принимается передатчиком помех, то излучение уводящей по дальности помехи прекращается до появления другого радиолокационно- го сигнала. 139
Наряду с однопрограммной применяются многопрограммные уводящие по даль- ности помехи [2]. Многопрограммная уводящая по дальности помеха. Данный вид помехи отли- чается тем, что одновременно или последовательно используется несколько программ формирования уводящих помех по дальности. На рис. 6.2,а показан последовательный метод, в котором использованы три программы увода, хотя может быть и другое число программ. Рис. 6.2. Последовательный (а) и одновременный (б) методы создания трехпрограммной уводящей помехи по дальности Последовательности из каждых третьих импульсов рассматриваются как отдель- ные последовательности импульсов, к каждой из которых приложена своя программа увода по дальности. При этом методе только один помеховый импульс излучается в от- вет на каждый принятый импульс подавляемой РЛС. Переключение между програм- мами может осуществляться с целью формирования амплитудно-модулированных по- мех, таких как AM помехи на частоте сканирования, которые могут быть использованы для осуществления срыва автосопровождения по угловым координатам. На рис. 6.2,6 показан метод одновременного формирования многопрограммного увода по дальности. На каждый принятый импульс подавляемой РЛС излучаются, например, три помехо- вых импульса. По задержке они разделены на величину, примерно равную максималь- ному уводу, деленному на три. Программы могут быть идентичными или различными. При нескольких циклах уводящей по дальности помехи с примерно постоянным уско- рением выходные импульсы помехи будут стремиться группироваться на начальном этапе цикла задержки, что может привести к наложению импульсов помехи. Временная программа работы системы РЭП должна исключить наложение импульсов. Это приво- дит к ограничению числа циклов уводящей по дальности помехи, практически реали- зуемых в аппаратуре помех. 140
Оба упомянутые выше метода требуют наличия устройств запоминания несущей частоты РЛС и программных схем управления для циклического формирования трех основных участков цикла уводящей помехи по дальности: излучения помехи с мини- мальной задержкой, программного изменения задержки и паузы в излучении сигнала помехи. Для метода одновременного формирования нескольких программ уводящей по дальности помехи необходимо увеличение коэффициента заполнения излучения поме- хи. Преимущество обоих методов заключается в том, что следящая система по дально- сти РЛС после ее увода с сигнала цели и выключения помехи имеет малые возможно- сти повторного обнаружения и перезахвата сигналов, отраженных от цели. Уводящая по дальности помеха с программируемым изменением мощности. Существуют РЛС с автоматическим сопровождением по дальности, в которых для обеспечения защиты от воздействия уводящих по дальности помех применяются схемы выделения сигнала с наименьшим уровнем мощности. Этот метод помехозашиты предполагает, что помеховый сигнал всегда значительно превосходит по амплитуде сигнал, отраженный от цели. В соответствии с этим истинный сигнал цели на началь- ном участке цикла увода по дальности определяется путем захвата из двух сигналов меньшего по амплитуде и его последующего автосопровождения [2]. Для радиоэлек- тронного подавления такой радиолокационной системы требуется обычная система создания уводящей по дальности помехи, в которой дополнительно обеспечивается из- менение мощности сигнала помехи. Она изменяется таким образом, чтобы ответный помеховый сигнал на входе РЛС в течение начального интервала цикла помехи по сво- ему уровню был меньше уровня отраженного от цели сигнала. На интервале цикла увода мощность помехи постепенно возрастает до значения максимальной выходной мощности передатчика помех. В этом случае строб дальности РЛС, работающей в со- ответствии с логикой выделения и сопровождения наиболее меньшего сигнала, будет отслеживать ложный сигнал уводящей помехи и уводиться им до максимальной даль- ности увода, где после выключения помехи система АСД будет переходить в поиск. Эффективность использования этого метода для подавления РЛС, не имеющих схем выделения наименьших сигналов, ниже, чем эффективность обычной уводящей по дальности помехи. Это происходит потому, что на начальном этапе цикла строб дальности РЛС будет следить за самым сильным сигналом, которым является истин- ный сигнал цели, а не помеха. После начала увода мощность уводящей по дальности помехи станет выше мощности отраженного сигнала в момент времени, когда сигнал помехи уже выйдет из строба дальности. Поэтому при использовании уводящей по дальности помехи в условиях противодействия РЛС обоих типов (без защиты и с защи- той) необходимо использовать как обычный метод формирования уводящей по дально- сти помехи, так и метод с программным изменением мощности помехи. Последова- тельное применение во времени двух этих методов формирования уводящей по даль- ности помехи синхронизируется таким образом, чтобы обеспечить работу одной из программ на этапе увода по дальности, а другой - на начальном этапе. Уводящая по дальности помеха, использующая несколько помеховых им- пульсов, разнесенных по периоду повторения импульсов РЛС. Данный метод соз- дания помех используется против РЛС с автоматическим сопровождением по дально- сти, работающих с постоянной или плавно изменяющейся несущей частотой. Он ана- логичен обычной уводящей по дальности помехе, в которой дополнительно формиру- ется множество импульсов, распределенных по периоду повторения, и используется 141
длительное запоминание частоты радиолокационных сигналов. Принимаемая последо- вательность радиолокационных импульсов с фиксированной несущей частотой исполь- зуется для настройки передатчика помех на несущую частоту РЛС. Поскольку система запоминания частоты обеспечивает формирование непрерывного сигнала с несущей частотой импульсов РЛС, одновременно можно реализовать несколько помеховых сиг- налов с различной дальностью. При этом помеховый импульс перемещается либо в направлении РЛС, либо от нее относительно положения носителя с передатчиком помех этого типа. Уводящая помеха системе сопровождения цели по дальности путем смеще- ния ’’энергетического центра”. Задача этого метода создания помех состоит в нару- шении сопровождения по дальности обычной импульсной РЛС сопровождения, когда отсутствуют системы запоминания частоты в аппаратуре помех для формирования уводящей помехи по дальности. Данный метод применяется во временной области и отчасти подобен методу создания помех системам сопровождения по скорости путем изменения положения энергетического центра в частотной области. Многие системы сопровождения оценивают дальность но положению, когда отраженный радиолокаци- онный импульс располагается посредине между двумя соседними временными строба- ми. В этом случае система сопровождения по дальности интегрирует сигналы с выхода стробирования и результаты сравнивает энергетически. Если средняя величина резуль- тирующего сигнала отличается от нуля, то система сопровождения будет регулировать положение стробов до тех пор, пока эта величина не станет равной нулю. При противо- действии такой системе сопровождения по дальности передатчик помех создает боль- шое отношение помеха-сигнал, обеспечивающее подавление отраженного сигнала от постановщика помех сигнала до очень малой величины из-за действия системы АРУ приемника РЛС. В результате помеховый импульс становится импульсом, который ра- диолокационный приемник вынужден сопровождать. После ретрансляции усиленного в течение короткого времени отраженного сигнала передатчик помех последовательно уменьшает длительность ретранслируемого импульса. При этом система сопровожде- ния будет смещать расщепленный строб по дальности в соответствующем направлении .Скорость, с которой строб дальности уводится, должна быть согласована с возможно- стями дальномерной системы сопровождения по ускорению. Эта скорость должна быть небольшой и увеличиваться во времени так, чтобы система сопровождения по дально- сти начала непрерывно перемещаться от энергетического центра реального отраженно- го от цели сигнала. Ретранслятор полностью выключается в момент, когда достигается максимальная скорость перемещения строба дальности (она сравнима с пределом по ускорению для системы сопровождения по дальности). Если при этом наступает срыв сопровождения по дальности, то никаких дальнейших действий не предпринимается. Если срыва нет, то весь процесс может быть повторен. Данный тип передатчика уво- дящих помех по дальности недорогой, но он не так эффективен, как передатчик уводя- щих помех, применяющий систему запоминания частоты и обеспечивающий увод им- пульса полной длительности на величину, превышающую несколько длительностей радиолокационного импульса. Поэтому недостатком рассматриваемого метода РЭП является малая величина увода по дальности, что делает невозможным полное исклю- чение отраженного сигнала из строба дальности, когда помеховый импульс выключен. Уводящая по дальности помеха, перенацеливающая строб дальности РЛС на сигнал с ложной дальностью. Данный вид РЭП основан на использовании совместно 142
с уводящей по дальности помехой второго помехового сигнала, обычно смещенного по дальности на некоторую фиксированную величину. В этом случае после увода строба дальности РЛС с сигнала цели он переводится на сопровождение второго помехового сигнала и удерживается на нем после окончания цикла увода. При этом строб дально- сти РЛС будет отслеживать ложную дальность по помеховому сигналу. В данной си- туации отношение помеха-сигнал стремится к бесконечности, благодаря чему могут быть успешно применены энергетические методы создания помех по угловым коорди- натам. Этот метод обеспечивает перенацеливание строба дальности подавляемой РЛС на помеховый сигнал и не позволяет ему переходить в режим поиска, при котором воз- можен повторный перезахват и последующее сопровождение сигнала цели. Для повы- шения надежности перенацеливания мощность уводящей помехи может программно снижаться при приближении к местоположению импульса с ложной дальностью. Следует заметить, что одновременно можно использовать несколько перенацели- вающих импульсов на разных дальностях относительно импульса подавляемой РЛС. Но если такой метод применяется при подавлении импульсной РЛС, то это приводит к увеличению радиолокационной заметности цели. В результате РЛС будет способна со- провождать цель по угловым координатам и, вероятно, обеспечивать получение необ- ходимой информации, хотя и с ошибкой по дальности, для успешного наведения раке- ты на цель. Поэтому этот метод не рекомендуется использовать самостоятельно, его необходимо применять в сочетании с помехами нарушения сопровождения по угловым координатам. Например, самостоятельно его необходимо применять в сочетании с по- мехами нарушения сопровождения по угловым координатам. Например, перенацели- вающий сигнал может быть промодулирован по амплитуде для создания помехи на частоте сканирования или быть сигналом от пассивной или активной ловушки или от вынесенного постановщика помех. Уводящая по дальности помеха системе сопровождения по дальности, рабо- тающей в режиме поиска цели. Этот метод создания помех используется для подав- ления импульсной радиолокационной головки самонаведения при работе ее в режиме поиска по дальности. При этом осуществляется следующая совокупность операций: во- первых, обеспечивается захват радиолокационного строба следящей системы по даль- ности сигналом помехи; во-вторых, помеховый импульс уводится во времени в том же направлении, в котором движется поисковый строб дальности с увеличивающейся ско- ростью и мощностью, в-третьих, следящая система по дальности разгоняется настоль- ко, что строб дальности ГСП продолжает свой цикл поиска по инерции без захвата ис- тинного сигнала цели. Иными словами, этот метод РЭП препятствует переходу ГСН из режима поиска в режим сопровождения. Но его нельзя применять, если ГСН уже пе- решла в режим сопровождения цели по дальности. При этом предполагается, что ГСН имеет стабильный (прогнозируемый) период повторения импульсов и фиксированную несущую частоту. Рассмотрим ситуацию, в которой низколетящая крылатая ракета, оснащенная ГСН, атакует надводное судно, имеющее на борту систему РЭП. Когда крылатая ракета летит в направлении на защищаемый корабль, предполагается, что строб дальности ее ГСН движется от большой дальности к меньшей и затем вновь возвращается назад, пы- таясь обнаружить отраженный от корабля сигнал, причем строб дальност и ведет поиск от самой большой дальности до минимальной. Оптимальным моментом времени для начала действия сигнала уводящей по дальности помехи является тот момент, когда 143
строб дальности ГСН достигает положения сигнала, отраженного от корабля. В этот момент сигнал помехи захватывается стробом дальности, после чего помеха по парабо- лическому закону изменения задержки уводит строб дальности в направлении меньших дальностей сначала с постоянной скоростью, а затем с ускорением. В это же самое время мощность помехового импульса увеличивается. Скорость движения строба им- пульса увеличивается и после того, как он сместится с отраженного сигнала цели. В ре- зультате строб дальности ГСН может оказаться неспособным захватить истинную цель. Проблематичным для этого метода является то, что логика функционирования аппара- туры РЭП не имеет возможности определить, когда строб дальности ГСН достигнет временного положения, соответствующего пространственному положению корабля. Эту проблему можно преодолеть ценой несколько более сниженной эффективности помехи относительно той, которая обеспечивается при ранее описанном методе фор- мирования. Для этого необходимо одновременное использование нескольких циклов уводящей по дальности помехи в ответной последовательности помеховых сигналов. Величина увода, если это необходимо, может быть различной от цикла к циклу в зави- симости от конкретного применения данного вида РЭП. При создании помех следящей системе по дальности может быть применен также метод, который не требует для своей практической реализации устройств формирова- ния уводящей по дальности помехи. На каждый импульс, принятый аппаратурой помех защищаемого корабля, генерируется на рабочей несущей частоте РЛС широкий поме- ховый импульс несимметричной формы с наклоном амплитуды плоской части импуль- са в направлении от переднего фронта импульса к заднему. Поскольку поисковый строб дальности ГСН движется в направлении уменьшения дальности, то он перейдет на сопровождение передней части помехового импульса в силу отслеживания стробом энергетического центра помехи, который смещен с сигнала цели в сторону переднего фронта несимметричного импульса помехи. Имеющаяся при этом тенденция переме- щения строба дальности ГСН с сигнала цели на помеху приводит к пропуску следящей системой дальности ГСН отраженного от корабля сигнала. Излучение широкого поме- хового импульса несимметричной формы должно осуществляться в ответ на каждый принятый радиолокационный импульс. Поэтому работа аппаратуры РЭП будет незави- сима от момента времени достижения стробом дальности ГСН положения отраженного от защищаемого корабля сигнала. Уводящая по дальности помеха РЛС с непрерывным ЧМ-излучением. В от- личие от создания уводящей по дальности помехи РЛС с импульсным излучением при подавлении РЛС с непрерывным ЧМ-излучением система запоминания частоты в сис- теме РЭП не требуется, так как радиолокационный сигнал постоянно присутствует на входе аппаратуры помех. Вместо запоминания частоты сигнала РЛС в аппаратуре по- мех производится устранение дальномерной частотной модуляции в сигнале РЛС, по- сле чего получают радиосигнал на несущей частоте РЛС с малыми частотными изме- нениями. Для формирования уводящей по дальности помехи этот сигнал может затем модулироваться по частоте дальномерной функцией с нарастающим смещением по времени. Следует отметить, что данный тип передатчика помех работает в режиме од- новременного приема и излучения, что требует при установке такой аппаратуры помех на летательном аппарате обеспечения необходимой развязки между ее приемной и пе- редающей антеннами. Структурная схема устройства, обеспечивающего формирование уводящей по дальности помехи РЛС с ЧМ непрерывным излучением, приведена на 144
рис. 6.3. Эпюры сигналов, поясняющие работу устройства формирования уводящей помехи, представлены на рис. 6.4. Закон частотной модуляции радиолокационного сиг- нала выбран треугольной формы (рис. 6.4,а). Если самолет с передатчиком помех при- ближается к подавляемой РЛС с постоянной скоростью, то несущая частота радиоло- кационного сигнала на входе передатчика помех будет сдвинута на величину одно- кратного доплеровского сдвига, соответствующего скорости сближения самолета, с РЛС, и в остальном не будет отличаться от излученного радиолокатором сигнала. Этот сигнал поступает на вход первой ЛБВ и на вход первого смесителя. Поскольку подавляемая РЛС может иметь любое фиксированное значение несущей в пределах ее частотной модуляции, а УПЧ, подключенный к выходу смесителя, имеет сравнительно узкую полосу пропускания частот, предусматривается грубая АПЧ гене- ратора №1. Дискриминационная характеристика этой системы АПЧ показана на рис. 6.4,6. Перестраиваемый по частоте генератор № 1 в режиме поиска обнаруживает ра- диолокационный сигнал и переходит в режим слежения за ним. В результате он на- страивается на некоторую усредненную частоту, отличающуюся от частоты радиоло- кационного сигнала на величину центральной частоты УПЧ. Постоянная времени сис- темы автоматически перестраиваемого по частоте генератора № К^елика по сравнению с длительностью периода дальномерной модуляции РЛС (50мс). Эта система АПЧ будет отслеживать частоту входного сигнала, например, с точностью 0,5 МГц при всех изменениях несущей частоты входного сигнала, а также влияние электрических факто- ров и условий окружающей среды. Рис. 6.3. Структурная схема устройства, обеспечивающего формирование уводящей по дальности помехи РЛС непрерывного излучения с ЧМ 145
Рис. 6.4. Эпюры сигналов, поясняющие работу устройства формирования уводящей по дальности помехи РЛС непрерывного излучения с ЧМ Выходной сигнал этой системы АПЧ показан на рис. 6.4,в. Этот сигнал имеет спектр непрерывного сигнала, меняющегося во времени в пределах полосы 1 МГц. В нем устранена неопределенность, связанная с несущей частотой ЧМ радиолокационно- го сигнала, и сохраняется информация, содержащаяся в его частотной модуляции. Этот сигнал поступает на вход смесителя № 2, являющегося составной частью системы точ- ной АПЧ в основной полосе, ширина которой равна 1 МГц. Характеристика частотного дискриминатора этой АПЧ приведена на рис. 6.4,г. Точность слежения за частотой входного сигнала в этой системе АПЧ составляет порядка 500 Гц. Как и ранее, посто- янная времени перестраиваемого по частоте генератора № 2\в€лика по сравнению с пе- риодом дальномерной модуляции РЛС, равным для рассматриваемого примера 50 мс. Перестраиваемый по частоте генератор № 2 будет отслеживать с помощью системы АПЧ входной сигнал, поступающий с точки С на полосовой фильтр, и обеспечивать прохождение выходного сигнала АПЧ (рис. 6.4,д). Время захвата системы точной АПЧ № 2 должно быть больше 0,1 с. Частотный дискриминатор, включенный на выходе по- лосового фильтра, работает в полосе низких видеочастот, его выходной сигнал показан на рис. 6.4,е. Сигнал с выхода этого дискриминатора используется для определения де- виации частоты и закона ЧМ радиолокационного сигнала. В состав данной схемы вхо- дит фазовращатель, который необходим для компенсации фазового сдвига, обуслов- ленного интегрированием в цепи перестраиваемого по частоте генератора № 2. Связь по переменной составляющей обеспечивает устранение влияния постоянной состав- ляющей, в результате формируется инвертированный сигнал треугольной формы 146
(рис. 6.4,ж). Генератор пилообразного напряжения формирует сигнал переменной час- тоты, начинающийся с отрицательного наклона пилы и с возрастающей во времени частотой (рис. 6.4,з). Указанные полярность пилообразного напряжения и соответствующее изменение его частоты обеспечивают отслеживание треугольного закона модулирующей функ- ции, которая затем используется для фазовой модуляции по спирали первой ЛБВ. Ре- зультирующий сигнал показан на рис. 6.4,и. Поскольку дальномерная ЧМ теперь уст- ранена из принятого радиолокационного сигнала, этот сигнал уже может быть исполь- зован для его наделения помеховой ЧМ. Выходной сигнал частотного дискриминатора (рис. 6.4,е) поступает также на линию задержки с отводами. Схема временного управ- ления многопозиционным переключателем имеет временную функцию (рис. 6.4,к). На рис. 6.4Г? приведен восстановленный сигнал дальномерной модуляции треугольной формы с прогрессивно нарастающей задержкой (соответственно 1-, 2-,..., п-я позиции). Управление частотой помехового сигнала обеспечивается за счет фазовой модуляции по спирали второй ЛБВ последовательностью пилообразных напряжений (рис. 6.4^/). Изменение частоты промодулированного СВЧ-сигнала показано на рис. 6.4,н. Сигнал помехи будет иметь девиацию ±50 кГц, при этом модулирующая функция помехового сигнала будет медленно смещаться по времени. Как упоминалось ранее, дальномерная ЧМ радиолокационного сигнала устраняется в аппаратуре помех до усиления во второй ЛБВ. Система подобного типа может обеспечить отношение помеха-сигнал более 20 дБ. 6.3. Прицельные и заградительные по частоте шумовые помехи Шумовые помехи (ШП) являются наиболее универсальным видом маскирующих помех. Действие их при достаточной мощности приводит к тому, что экраны индика- торов РЛС, в том числе и индикаторы дальности, полностью или частично засвечива- ются помехой, вследствие чего отметки реальных целей оказываются замаскированны- ми. Эффект действия шумовых помех на канал селекции по дальности нс отличается от эффекта действия на канал обнаружения (визуальный канал) РЛС. Как правило, при подавлении канала обнаружения помехой подавляется и канал селекции цели по даль- ности. Поэтому существует преемственность методов и техники создания маскирую- щих шумовых помех указанным каналам РЛС. Методы и техника создания шумовых помех РЛС обнаружения подробно рассмотрены в гл. 3. Однако применительно к РЛС сопровождения, шумовые помехи могут комбини- роваться с уводящими помехами по дальности, самостоятельное действие которых обычно переводит ее в режим полуавтоматического или ручного периодического пере- захвата цели по дальности. При этом для существенного затруднения сопровождения по дальности цели может быть использовано либо поочередное действие шумовой и уводящей помехи, либо одновременное, но в определенном соотношении по мощности. Непрерывная ШП соответствующей мощности полностью исключает возможность да- же грубой оценки дальности до цели. В то же время для нарушения селекции цели по дальности в части всего диапазона дальностей используется помеха в виде широкого шумового радиоимпульса, накрывающего отметку цели. Длительность шумового им- пульса определяет вносимую неопределенность в оценку дальности до цели. Форма огибающей широкого импульса может быть равномерной по длительности или возрас- тающей (убывающей) к краям помехового импульса, что приводит к направленному дрейфу строба селекции РЛС по дальности к краям импульса. Ограниченная длитель- 147
ность “накрывающей” по дальности помехи позволяет создавать одним передатчиком шумовые помехи многим РЛС на основе временного разделения излучения помехи. 6.4. Пассивные помехи Одними из первых, нашедших практическое применение средств создания пас- сивных маскирующих помех радиолокационным станциям, являются дипольные отра- жатели. Сбрасываемые, например, с самолетов дипольные отражатели разносятся вет- ром и образуют протяженное отражающее облако. В результате на экранах незащи- щенных РЛС образуется интенсивная засветка, маскирующая цели в пределах облака диполей. Как и в случае шумовых помех, маскирующий эффект по каналу обнаружения будет сопровождаться аналогичным эффектом по каналу селекции по дальности. В со- ответствии с этим при оценке возможностей создания пассивных помех каналу селек- ции целей по дальности можно пользоваться результатами рассмотрения дипольных отражателей как средств РЭП [3]. 6.5. Многократные ответные помехи создания ложных целей Многократная ответная помеха относится к разряду дезориентирующих (имита- ционных) помех. Принцип создания ее состоит в том, что передатчик помех в ответ на принятый зондирующий импульс РЛС излучает на той же частоте серию аналогичных по форме импульсов, разбросанных по дальности и углу и имитирующих множество целей. Наличие такой помехи затрудняет оператору выбор истинной цели и снижает эффективность работы РЛС, в том числе канала сопровождения цели по дальности. В этом случае высока вероятность захвата на сопровождение ложной цели со всеми вы- текающими из этого последствиями. Следует отмстить, что при нарушении селекции целей по дальности ложные цели, создаваемые с помощью различных устройств РЭП, играют большую роль. При желании такие цели могут располагаться в любом месте в пределах рабочих дальностей подавляемого радиолокатора, иметь тактико-технические характеристики, аналогичные реальным целям [2, 4]. Ниже приводятся данные по ряду устройств, способных генерировать ложные це- ли радиолокаторам различных типов. Генератор ложных сигналов с делением частоты. Метод РЭП, реализуемый данным генератором, основан на генерировании ложных целей подавляемому радиоло- катору путем: а) деления частоты входного высокочастотного импульсного сигнала на целое число, в результате чего формируется легко управляемая промежуточная частота, на которой можно использовать акустические или цифровые линии задержки при получе- нии больших временных задержек, например порядка сотен мкс; б) последующего умножения промежуточной частоты сигнала ложной цели до значения первоначальной частоты входного высокочастотного импульса сигнала, уси- ления и излучения высокочастотного сигнала. Преимуществом этого метода генериро- вания ложных целей является то, что высокочастотная полоса частот сжимается про- порционально коэффициенту деления, поэтому широкие высокочастотные полосы пе- редатчика помех могут быть достигнуты при более низких их значениях на промежу- точной частоте. Например, высокочастотная рабочая полоса от 1500 до 4500 МГц при использовании деления на десять сжимается до рабочей полосы промежуточных частот 148
от 150 до 450 МГц. В этом состоит различие с генератором ложных сигналов, исполь- зующим процесс гетеродинирования, при котором сохраняется на промежуточной час- тоте та же ширина полосы частот, что и на высоких частотах, в результате чего ограни- чение рабочей полосы частот передатчика помех на промежуточной частоте сохраняет силу и в более низком диапазоне СВЧ. Структурная схема генератора ложных целей с делением частоты представлена на рис. 6.5. В генераторе используется предварительный усилитель на ЛБВ с низким уров- нем шумов, включаемый перед частотным делителем. Частота входного сигнала делится в частотном делителе, после чего сигнал проходит через входной направлен- ный ответвитель на УНЧ, выходной направленный ответвитель, частотный умножи- тель, усилитель на ЛБВ и затем излучается. Дополнительные ложные цели также гене- рируются путем рециркуляции на промежуточной частоте принятого импульсного сиг- нала в негенерирующем контуре запоминания. Более детально процесс генерации лож- ных целей в этом случае описан ниже. Рис. 6.5. Структурная схема генератора ложных целей с делением частоты сигналов Генератор ложных целей с поиском и захватом по частоте. Данный метод РЭП основан на генерировании ложных целей некогерентному радиолокатору, применяя для этого приемник поиска и захвата в качестве системы высокочастотного запомина- ния сигнала. Структурная схема генератора показана на рис. 6.6. Каждый принятый импульсный сигнал подавляемого радиолокатора поступает на приемник поиска и за- хвата, который захватывает частоту принятого сигнала. При методе поиска и захвата обычно используется свип-генератор, который подсоединяется к контуру обратной связи, содержащему дискриминатор частоты, но может применяться любой другой тип системы поиска и захвата. Например, приемник поиска и захвата, который будет захва- тывать частоту сигнала подавляемого радиолокатора за время длительности импульса, будет обеспечивать применимость этого метода для радиопротиводействия некоге- рентным радиолокаторам со скачкообразной перестройкой частоты от импульса к им- пульсу. Если берется приемник поиска и захвата со свипирующим гетеродином, то в каждый момент обычно может захватываться только один входной сигнал, так что он 149
будет использоваться в основном против одиночных радиолокаторов обнаружения или слежения, т. е. в ситуации "один на один". В случае следящего радиолокатора схема поиска и захвата может обеспечивать запоминание частоты, требуемое для создания уводящей помехи по дальности. На выходе приемника поиска и захвата формируется непрерывный сигнал на частоте, примерно равной частоте перехваченного сигнала. Точность наведения по частоте является функцией, обратно пропорциональной време- ни захвата, она может ограничиваться чувствительностью дискриминатора, динамиче- ским диапазоном и кратковременной стабильностью генератора. Если наведения по частоте с точностью до ширины полосы пропускания радиолокатора невозможно дос- тигнуть, то можно применять амплитудную или частотную модуляцию шумами в це- лях расширения спектра сигнала, чтобы обеспечить перекрытие частоты сигнала по- давляемого радиолокатора. Детектор, показанный на входе генератора (рис. 6.6), снаб- жает синхронизирующими импульсами устройство программирования ложных целей. При необходимости можно создать много ложных целей. Рис. 6.6. Структурная схема генератора ложных целей с поиском и захватом (а) и эпюры принятой (б), преобразованной (в) и излучаемой (г) импульсных последовательностей Каждый ложный импульс используется для запуска высокочастотного импульс- ного модулятора и отпирания оконечного импульсного усилителя. Генератор ложных целей с взаимообратным преобразованием частоты. В данном случае ложные цели радиолокатору создаются путем преобразования входного радиочастотного сигнала по частоте в сигнал промежуточной частоты, лежащей обыч- но в диапазоне 50...500 МГц, при которой можно использовать низкочастотные линии задержки для получения больших задержек по времени (порядка 250 мкс), и обратного преобразования промежуточной частоты в высокую частоту для последующего усиле- ния и передачи сигналов ложных целей. На рис. 6.7,а показана структурная схема рассматриваемого генератора ложных целей. Непосредственно на выходе приемной антенны имеется малошумящий усили- тель для усиления сигнала перед его преобразованием по частоте. Сигнал гетеродина 150
используется как для входного, так и выходного смесителей в целях обеспечения пре- образования сигнала промежуточной частоты в высокочастотный сигнал, очень близ- кий к частоте подавляемого радиолокатора. Кратковременная нестабильность этого ге- теродина в интервале времени между приемами сигналов радиолокатора и передачей сигналов ложных целей - единственный источник частотной ошибки в данном процес- се. Пониженный по частоте сигнал проходит направленный ответвитель, широкопо- лосный УПЧ, второй направленный ответвитель и выходной преобразователь. Рис. 6.7. Структурная схема генератора ложных целей с взаимообратным преобразованием частоты («) и эпюры принятой (б) и передаваемой (в) импульсных последовательностей Второй направленный ответвитель обеспечивает подачу сигнала на вход цепи об- ратной связи с низкочастотной линией задержки (ЛЗ), где он задерживается по проме- жуточной частоте и поступает обратно на первый направленный ответвитель. Задер- жанные сигналы затем повторно усиливаются и снова циркулируют через линию за- держки. Это позволяет получить много задержанных импульсов на каждый входной импульс подавляемого радиолокатора. Поскольку в низкочастотной ЛЗ имеют место потери мощности сигнала, для компенсации их могут потребоваться усилители, вклю- чаемые до и после линии задержки. Контур запоминания, состоящий из ответвителей, УПЧ и низкочастотной ЛЗ, имеет коэффициент передачи, немного меньше единицы, поэтому процесс рециркуляции повторяется до тех пор, пока сигнал в контуре не за- тухнет. Многие десятки повторяющихся сигналов можно легко сформировать, если по- тери в цепи обратной связи сделать однородными в пределах полосы пропускания по промежуточной частоте. На рис. 6.7,б,в показаны импульсные последовательности входного радиолокационного сигнала и импульсная последовательность выходных им- пульсов ложных целей соответственно. Поскольку от одного сигнала можно формиро- 151
вать много ложных импульсов, некоторые из таких импульсов могут перекрыть не- сколько периодов следования импульсов подавляемого радиолокатора, создавая тем самым ложные цели на дальностях, меньших, чем истинная дальность до носителя средств РЭП, содержащего генератор ложных целей. Однако такие ложные цели на бо- лее близких расстояниях могут создаваться только тогда, когда подавляемый радиоло- катор имеет фиксированную несущую частоту, фиксированную частоту следования импульсов и не является когерентным. Существует много вариантов реализации этой основной идеи. Например, могут использоваться ЛЗ, имеющие различные величины задержек, в комбинации с линией задержки, показанной на структурной схеме рис. 6.7, для того чтобы получить ложные цели в различных последовательностях и комбинациях. Также могут применяться ли- нии с переменной задержкой. Пока понижающий и повышающий смесители запиты- ваются одним и тем же гетеродином, несущая частота сигналов ложных целей будет всегда истинной. Поскольку полоса пропускания генератора ложных целей данного типа ограничена полосой пропускания на промежуточной частоте, другие варианты будут включать методы увеличения эффективной высокочастотной полосы пропуска- ния. Для того чтобы перекрыть более широкую полосу выходных частот, можно при- менить быстро свипирующий по частоте гетеродин, но при этом импульсы входного сигнала должны иметь "окраску" в соответствии с их частотой, с тем чтобы частота свипирующего гетеродина могла быть правильно установлена для каждого сигнала ложной цели, приходящего с выходного смесителя. Можно также использовать много гетеродинов (перекрывающих полосу), но и в этом случае входной радиочастотный сигнал должен иметь "окраску", для того чтобы правильная частота гетеродина вклю- чалась, когда импульс ложной цели, соответствующий конкретному входному радио- частотному импульсу, должен передаваться. Имитация ложных целей когерентным РЛС сопровождения. Данный метод имитации ложных целей по дальности любому типу когерентной РЛС, включая РЛС сопровождения с ФКМ со сжатием импульса и/или скачкообразной перестройкой не- сущей частоты, использует два или более самолета. Один самолет принимает радиоим- пульс главного лепестка ДНА РЛС и передает его на другой самолет, который, в свою очередь, после усиления ретранслирует радиоимпульс в направлении РЛС, принимаю- щей его через боковые лепестки ДНА. Импульс помехи будет задержан относительно отраженного радиолокационного импульса от первого самолета из-за задержки при распространении и задержки в ретрансляторе второго самолета. В этом случае задер- жанный радиоимпульс на экране индикатора РЛС выглядит как ложная цель, но более удаленная. Доплеровский сдвиг несущей этого импульса включает составляющую от- носительной скорости самолетов плюс составляющие скоростей самолетов относи- тельно РЛС. Задержка между импульсами действительной и имитируемой целей будет меняться в зависимости от относительного перемещения самолетов по мере их при- ближения к РЛС. Имитируемая цель обрабатывается РЛС как истинная, поскольку она представляет собой ретранслированную копию радиолокационного сигнала. 6.6. Создание помех по дальности РЛС с последетекторным интегри- рованием Последетекторное интегрирование предусматривает накопление принимаемых импульсов с целью повышения отношения сигнал-помеха. Иногда его называют неко- 152
герентным интегрированием, поскольку накопление сигналов осуществляется по ви- деочастоте и фазовые отношения интегрируемых сигналов никакой роли не играют. Радиопротиводействие таким радиолокационным системам основано на формировании повторяющихся с частотой следования импульсов РЛС шумовых импульсов со спек- тром, согласованным с полосой пропускания подавляемого приемника. Реализация данного метода РЭП может быть различной. На рис. 6.8 представлена структурная схе- ма одного из вариантов передатчика повторяющихся шумов, формируемых с помощью модуляции высокочастотного сигнала последовательностью серий шумов, образован- ных многократным повторением рециркуляций выборки видеошума. Рис. 6.8. Структурная схема передатчика повторяющихся шумов Рассмотрим его работу с конкретными числовыми параметрами, приведенными на рис. 6.9. Как видно из рисунка, источник сигнала видеошумов стробируется импульсом длительностью 1 мкс с периодом повторения 10 мс. Этот сигнал поступает на вход ре- циркулятора Л. Ключ С замыкает петлю обратной связи на время 100 мкс, обеспечивая 99 циркуляций входного шумового импульса (рис. 6.9,в). При разработке рециркулято- ра должны быть приняты меры для того, чтобы нарастание собственных шумов за 100 мкс было бы значительно меньше амплитуды последнего рециркулирующего импуль- са Включение ключа В обеспечивает поступление 100-микросекундного псевдошумо- вого импульса в рециркулятор В. Это предотвращает возникновение любых паразит- ных шумовых сигналов в промежутках времени между 100 мкс шумовыми импульса- ми, поступающими в рециркулятор В, который включается на время 10 мс, обеспечивая 99 циркуляций входного псевдошумового импульса (рис. 6.9,г). По прошествии 10 мс устройство приводится в исходное состояние, и цикл повторяется. Таким образом, вы- борка шума длительностью 1 мкс повторяется 100 мкс, а затем полученная последова- 153
Рис. 6.9. Эпюры сигналов, поясняющие принцип работы передатчика помех с излучением ВЧ-сигнала, модулированного повторяющимися шумами, сформированными последовательно соединенными рециркуляторами тельность повторяется в течение 10 мс. Выходной непрерывный сигнал рециркулятора В разветвляется и подается на амплитудный и частотный модуляторы. Метод ЧМ ис- пользует фазовую пилообразную модуляцию. Таким образом, сигнал одночастотного высокочастотного источника дважды модулируется, усиливается и излучается в на- правлении подавляемой радиолокационной системы. Описанное устройство создаст сигнал помехи с шириной полосы 1 МГц. В зави- симости от конкретной ситуации могут быть использованы другие типы источников ВЧ-сигналов для создания помех, другие числовые значения и параметры рециркуля- торов. На рис. 6.10,а показана структурная схема другого варианта передатчика по- вторяющихся шумов. Устройство состоит из приемной и передающей антенных сис- тем, настраиваемого приемника, системы управления частотой, источника ВЧ- сигнала и выходного усилителя на ЛБВ. Сигнал передатчика модулируется в ампли- тудном модуляторе, вход которого соединен с регистром сдвига с обратной связью. Принятые радиолокационные импульсы (рис. 6.10,6) позволяют ждущему мульти- вибратору так синхронизировать регистр сдвига с обратной связью, чтобы он начи- нал работать в той же точке каждого периода повторения радиолокационных импуль- сов (рис. 6.10,е). При использовании этого метода РЭП радиолокационный приемник принимает сигнал с псевдослучайной модуляцией, который интегрируется одновре- менно с полезным сигналом, что приводит к снижению эффективности накопителя видеосигналов. На рис. 6.11 показана структурная схема устройства, использующего ретрансляцию задержанной выборки сигналов. В зависимости от конкретных усло- вий управление двумя переключателями осуществляется синхронно с частотами коммутации в диапазоне от 1 кГц до 10 МГц. 154
Приемная антенна Передающая антенна Импульсные сигналы РЛС Огибающая амплитуды сигнала помехи Рис. 6.10. Структурная схема передатчика повторяющихся импульсных шумов (а) и эпюры входного и выходного сигналов (б,в) Когда переключатели находятся в по- ложении ], принятый сигнал усиливается и подается на ВЧ-линию задержки. Через время, равное t/2, переключатели коммути- руются в положение 2. Этого времени дос- таточно, чтобы сигнал прошел линию за- держки туда и обратно и был готов к уси- лению и ретрансляции. Переключатели ком- коммутируются с частотой 1// Гц и остают- ся в каждом положении в течение времени f/2, которое равно удвоенному времени за- паздывания в ЛЗ. Заметим, что в этом слу- чае не возникает проблем с обеспечением .развязки между приемной и передающей антеннами, так как передача и прием нико- гда не осуществляются одновременно. Од- нако антенная система должна быть тща- Рис. 6.11. Структурная схема ретранслятора задержанной выборки тельно сконструирована, поскольку может возникать паразитная связь, если приемная и передающая антенны разнесены так, что за время распространения выходного сигна- ла к приемной антенне устройство находится в состоянии приема. Хотя это и не самое главное, этот метод создает ложные цели во временной области, при этом необходима линия задержки с запаздыванием, равным половине временного интервала между лож- ными целями. 155
6.7. Технические средства, реализации создания помех радиолокационным системам сопровождения по дальности Необходимость в системе запоминания частоты сигналов. Такая необходи- мость обусловлена тем, что при создании уводящих помех по дальности и ложных це- лей импульсным РЛС длительность создания помехи на частоте РЛС превосходит дли- тельность зондирующего импульса РЛС, поступающего на вход системы РЭП, и излу- чение помехи происходит в основном тогда, когда на входе системы РЭП сигнал РЛС отсутствует. Запоминающие устройства также используются для обеспечения высокого уровня развязки между приемом и передачей, давая возможность передавать запом- ненный сигнал так, чтобы передача и прием никогда не совпадали во времени. В системах РЭП используются различные типы запоминающих устройств: рецир- куляторы радиоимпульсов; потенциалоскопы, работающие на ПЧ; настраиваемые по частоте генераторы гармонических колебаний или источники шума; линии задержки; запоминающие устройства рециркуляторного типа и взаимодействующие пространст- венно-разнесенные ретрансляторы, в работе которых используется задержка при рас- пространении в окружающем пространстве. Наиболее важными характеристиками за- поминающих устройств любого типа являются следующие: частотный диапазон; динамический диапазон; чувствительность; длительность запоминания частоты; спектральные характеристики запомненного сигнала; когерентность; быстродействие; способность одновременно запоминать несколько сигналов; информационная доступность (произвольная и регламентированная во времени); способность считывания без разрушения информации; стоимость, размеры, масса и энергетические характеристики. Рассмотрим структуру и характеристики известных типов систем запоминания частоты. Рециркуляторы радиоимпульсов. При реализации увода строба дальности сиг- нал помехи излучается в моменты времени после приема радиолокационного импуль- са, длительность которого может составлять доли микросекунды, поэтому в станции помех необходимо устройство для запоминания частоты этого импульса на довольно длительный период, обеспечивающий требуемое рассогласование строба дальности РЛС с отраженным от цели сигналом. Один из методов запоминания частоты в этом случае основан на использовании рециркулятора импульсов, обеспечивающего высо- кое быстродействие при обработке сигналов от импульса к импульсу, широкую мгно- венную полосу и высокую пропускную способность [5]. На рис. 6.12,я показана струк- тура типового рециркуляционного устройства запоминания частоты, в состав которого входит ЛБВ основного тракта ретрансляции помехи. На вход устройства могут поступать различные импульсные последовательности с изменяющимися длительностью импульсов и частотой повторения. Однако длитель- ность входного радиоимпульса обычно нормируется с помощью стробирующей схемы до величины, равной длительности запаздывания в линии задержки. Нормированный 156
Рис. 6.12. Структурная схема рециркуляционного запоминающего устройства (а) и его характеристика (б) по длительности входной радиоимпульс усиливается ЛБВ и разветвляется по мощно- сти на две части. Одна часть поступает на выход как часть формируемого импульса помехи, а другая через ответвитель, коммутатор, линию задержки и второй ответвитель поступает снова на вход ЛБВ. Коммутатор управляется импульсом, формируемым логи- ческим устройством, который определяет длительность запоминания частоты. Коэффи- циент усиления разомкнутого контура равен 10... 15 дБ. После окончания строб- импульса и размыкания коммутатора происходит подготовка устройства к обработке следующего входного радиосигнала. Поскольку длительность импульса на выходе входной стробирующей системы равна запаздыванию в линии задержки, радиоимпульс после первой циркуляции поступит на вход ЛБВ в момент прохождения через него заднего фронта входного радиоимпульса. Передний фронт второго радиоимпульса по- ступит на вход ЛБВ в момент прохождения через него первого радиоимпульса контура и т. д. В результате на выходе устройства сформируется широкий СВЧ-радиоимпульс, частота заполнения которого равна частоте заполнения входного радиоимпульса. При формировании уводящей помехи по дальности этот широкий радиоимпульс стробиру- ется и излучаются радиоимпульсы длительностью, равной длительности импульса по- давляемой РЛС. Рабочая точка контура запоминания показана на рис. 6.12,6 в месте пересечения амплитудной характеристики ЛБВ и характеристики вносимых потерь контура. Входной импульс усиливается ЛБВ в точке А амплитудной характеристики усилителя. Несмотря на потери в контуре, мощность импульса после первой циркуля- 157
ции (точка В) превзойдет мощность входного импульса, потому что усиление ЛБВ пре- вышает затухание в контуре на 10... 15 дБ. Процесс рециркуляции с нарастанием мощ- ности сигнала продолжается до тех пор, пока в результате уменьшения коэффициента усиления ЛБВ в области насыщения оно нс сравняется с потерями в контуре. Стабили- зация рабочей точки контура, таким образом, происходит в области глубокого насыще- ния ЛБВ. Разработчики ЛБВ затратили немало усилий, совершенствуя характеристики ЛБВ, используемых в запоминающих устройствах рециркулярного типа. Хорошая ра- бота ЛБВ в рециркуляторе зависит от формы амплитудных характеристик, скорости нарастания шумов при рециркуляции, характеристик взаимодействия сигналов, влия- ния окружающей температуры, степени преобразования амплитудной модуляции в фа- зовую [6]. Так как контур характеризуется достаточно широкой рабочей полосой и доста- точно большим усилением, а усилитель генерирует собственный шум, этот шум при замыкании контура будет нарастать с преобладанием спектральной составляющей, со- ответствующей максимальному значению характеристик усиления контура. При значи- тельном усилении этой составляющей контур перестанет функционировать как устрой- ство запоминания частоты, превращаясь в генератор собственных колебаний [7]. На- растанию собственных колебаний препятствует присущее любому усилителю свойство подавления слабых сигналов в условиях насыщения [8]. Это подавление происходит при наличии любого достаточно мощного сигнала, причем чем глубже насыщение, тем сильнее подавление. В усилителе с плоским участком амплитудной характеристики в режиме насыщения коэффициент подавления слабого сигнала достигает 6 дБ [9]. По- давление слабых сигналов происходит в пределах всей частотной полосы пропускания усилителя. Таким образом, в нормальных условиях входной радиоимпульс, амплитуда которого обычно устанавливается предусилителем на достаточно большом уровне, должен воспрепятствовать нарастанию собственных колебаний в контуре. Если рабо- чий диапазон рециркулятора слишком велик и не позволяет реализовать нужное число рециркуляций радиоимпульсов, т. е. имеет место чрезмерное нарастание собственных шумов, то частотную полосу рециркулятора можно разделить на поддиапазоны. Для обеспечения требуемой частотной неравномерности кольца рециркулятора в него включаются эквалайзеры, которые компенсируют различия в потерях и/или усилении в кольце путем введения частотно-зависимого затухания. Часто используются резона- торные эквалайзеры или компенсация обеспечивается подстройкой усилителей. Точ- ность запоминания частоты или, в общем случае, спектральная чистота запомненного сигнала играет очень важную роль, когда станция помех используется против коге- рентной РЛС. Когерентная РЛС представляет собой РЛС, передаваемые последовательные им- пульсы которой связаны между собой определенным соотношением фаз. При приеме отраженных импульсов обрабатываются только те из них, у которых фаза несущей час- тоты не выходит за определенные пределы (учитывая доплеровский эффект) по срав- нению с фазой передаваемого импульса. Поэтому при создании уводящих помех по дальности необходимо обеспечивать когерентность запомненного сигнала [10]. Из- вестно, что огибающая спектра импульсного сигнала на входе устройства запоминания частоты определяется функцией sinx/x. Если частота центральной компоненты этого 158
спектра такова, что электрическая длина замкнутого контура равна целому числу волн, то после каждой циркуляции фаза не будет отклоняться от значения фазы центральной компоненты входного радиоимпульса, т. е. фаза и частота не изменятся. В этом случае запомненный сигнал будет когерентным. Однако, если электрическая длина замкнуто- го контура равна нечетному числу полуволн, соответствующему частоте центральной компоненты спектра, то после циркуляции фаза будет смещаться на 180°. В этом слу- чае энергия будет концентрироваться в боковых составляющих спектра, отстоящих на —по обе стороны от центральной частоты входного сигнала, т. е. при длительности радиоимпульса 0,2 мкс данный разнос будет равен ±2,5 МГц. Результатом этого явле- ния будет как потеря мощности сигнала помехи в приемнике РЛС, так и нарушение фа- зирования (когерентности). Энергетические потери рециркулированного сигнала будут зависеть от отношения ширины полосы спектра сигнала помехи к полосе пропускания приемника подавляемой РЛС [11]. При приеме радиоимпульсов с длительностью, равной запаз- дыванию в рециркуляторе, на вы- ходе рециркулятора формируется пакет радиоимпульсов, суммарная длительность которых в число циркуляций раз больше, чем дли- тельность входного радиоимпуль- са. Радиоимпульсы в пакете име- ют одинаковую несущую частоту, но могут отличаться друг от друга по фазе, когда суммарный набег фазы в рециркуляторе на несущей частоте не равен 2я. Следует также отметить, что рециркули- Рис. 6.13. Рельеф нормированного амплитудного спектра рециркулированного сигнала рованный радиоимпульс когерентен входному, так как он формируется из его выборки. Ширина спектра рециркулированного сигнала зависит от величины фазовой манипуля- ции. На рис. 6.13 для примера приведен рельеф нормированного амплитудного спектра рециркулированного сигнала для случая, когда в пакете содержится четыре рециркули- рованных импульса при изменении суммарного набега фазы на величину Д<р относи- тельно целого числа 2д . По мере увеличения Д<р происходит смещение максимума спектра в сторону меньших частот, и спектр становится несимметричным. При Д<р =тг спектр снова симметричен относительно несущей частоты. При этом амплитуда со- ставляющей на несущей частоте равна нулю, а энергия рециркулированного сигнала концентрируется в областях, отстоящих от несущей на величину -~тз> гДе тз ~ запаз- дывание в рециркуляторе. При нечетном числе импульсов в пакете и Дф = я амплиту- да спектральной составляющей на несущей частоте равна 1/N, где N- число импульсов в пакете. 159
Рис. 6.14. Зависимость энергети- ческих потерь рециркулированного сигнала от фазовой манипуляции для различного числа импуль- сов в стробе селекции по дальности В связи с расширением спектра рециркулиро- ванного сигнала при наличии фазовой манипуляции наблюдаются энергетические потери при прохожде- нии его через приемное устройство. На рис. 6.14 приведены расчетные коэффициенты W относитель- ных потерь рециркулированного сигнала от величи- ны фазовой манипуляции Д<р для различного числа рециркулированных импульсов в пакете N, длитель- ность которого равна длительности входного радио- импульса [11]. Увеличение числа рециркулирован- ных радиоимпульсов в радиолокационном стробе селекции по дальности приводит к возрастанию энергетических потерь при Д<р—. Так, при N = 3 максимальные потери составляют 7,2 дБ. Однако максимальные энергетические потери рециркулиро- ванного сигнала в радиолокационном приемнике но- сят вероятностный характер из-за того, что несущая частота РЛС не связана непосредственно с собствен- ными частотами рециркулятора. Поэтому для ис- ключения случаев, когда потери оказываются мак- симальными, применяют вобуляцию набега фазы в рециркуляторе. В результате обеспечивается некоторый усредненный уровень энерге- тических потерь. В когерентно-импульсных РЛС в результате доплеровской фильтрации использу- ется одна центральная спектральная составляющая спектра радиолокационного им- пульсного сигнала. Поэтому энергетические потери рециркулированного сигнала в та- ком приемнике будут определяться уровнем спектральной составляющей на несущей частоте РЛС. Как видно из рис. 6.14, уровень этой составляющей зависит от набега фа- зы и числа рециркулированных импульсов в стробе дальностной селекции РЛС. При отсутствии фазовой манипуляции в сигнале амплитуда составляющей на частоте несу- щей максимальна и уменьшается с ее появлением. Существуют значения набега фазы, при которых амплитуда сигнала на несущей равна нулю. Положение нулей при изме- нении набега фазы на интервале 0,7Г зависит от числа рециркулированных радиоим- пульсов в стробе дальностной селекции и определяется величиной L(p = 2n/N . Так как набег фазы в рециркуляторе зависит от несущей частоты сигнала на входе рециркуля- тора, то возможны случаи, когда амплитуда рециркулированного сигнала на выходе фильтра доплеровской селекции приемника импульсно-доплеровской РЛС будет равна нулю. Этот факт может быть использован в РЛС для снижения эффекта действия по- мех, формируемых с помощью рециркулятора. Известны методы концентрации энер- гии рециркулированного сигнала вблизи несущей частоты, которые состоят в создании амплитудных различий в серии задержанных сигналов, в задержке на соответствую- щий временной интервал соседних циркуляций или формировании их с разной дли- тельностью. Наличие в рециркулированном сигнале помехи фазовой манипуляции, приводя- щей к энергетическим потерям при его обработке в приемнике РЛС, величина которых 160
зависит от несущей частоты, позволяет использовать это обстоятельство для защиты РЛС от воздействия уводящей помехи по дальности. Способ зашиты основан на таком изменении несущей частоты РЛС, чтобы амплитуда сигнала уводящей помехи по даль- ности, наблюдаемая на экране индикатора типа А РЛС, была минимальна. Изменение несущей частоты РЛС при этом сравнительно невелико и составляет величину, равную I 2?3 Если запаздывание в рециркуляторе равно 0,2 мкс, то минимумы сигнала рецир- кулированной помехи будут наблюдаться через 5 МГц при перестройке несущей часто- ты РЛС. Для реализации этого способа защиты от воздействия уводящей помехи в РЛС необходимо ввести устройства плавного и змснения несущей частоты передатчика РЛС и контроля уровня сигнала помехи. С целью нейтрализации возможности снижения эффективности помех, создавае- мых на основе рециркулятора, необходимо сконцентрировать энергию сигнала помехи на несущей частоте, например, введением в рециркулятор фазовращателя для управле- нием набегом фазы [12]. Для концентрации энергии сигнала помехи, формируемой с помощью рециркулятора импульсов, в полосе пропускания приемника подавляемого радиолокатора следует обеспечить условия, при которых в рециркулированном сигнале помехи отсутствует нестабильность фазы или ^е" величина находится в допустимых пределах. Эти условия обеспечиваются, если полный набег фазы в рециркуляторе на несущей частоте РЛС кратен целому числу 2л рад. Рециркулятор является очень ши- рокополосным устройством, его мгновенный диапазон может достигать нескольких ги- гагерц. Так как обычно реализуемая задержка в рециркуляторе в диапазоне СВЧ со- ставляет десятые доли микросекунды, то несущие частоты, на которых выполняется условие концентрации энергии помехи, будут чередоваться через несколько мегагерц, и вероятность того, что несущая частота РЛС совпадет с этой сеткой собственных час- тот рециркулятора мала. В связи с этим для эффективного воздействия помехи необхо- димо настроить рециркулятор на несущую частоту путем изменения в нем набега фазы, например, увеличением или уменьшением задержки. Для этого нужно измерить раз- ность фаз между входным радиоимпульсом и его задержанной выборкой и в соответст- вии с ней изменить фазовый набег в рециркуляторе, для чего в него нужно ввести мгно- венный измеритель разности фаз и быстродействующий фазовращатель (рис. 6.15). Рис. 6.15. Структурная схема рециркулятора с автоподстройкой набега фазы Входной радиоимпульс поступает на вход детектора, измерителя разности фаз и через переключатель на усилитель, линию задержки и на другой вход измерителя фазы 6—1777 161
Переключатель через время, равное" запаздыванию в линии задержки, переключается в положение 2, и начинается рециркуляция выборки входного радиоимпульса. Одновре- менно в измерителе фазы определяется разность фаз между входным радиосигналом и задержанной из него выборкой, и на фазовращатель подается соответствующее напря- жение, которое устанавливает в рециркуляторе набег фазы, близкий к целому числу 2тг рад. В результате манипуляция фазы существенно уменьшается и энергия помехи концентрируется на несущей частоте РЛС. Переключатель остается в положении 2 в течение времени запоминания, например, 5... 10 мкс. После этого он возвращается в положение 1 и готов к приему следующего радиоимпульса, в том числе и на другой не- сущей частоте. Точность коррекции набега фазы в рециркуляторе определяется вели- чиной допустимых энергетических потерь сигнала помехи в приемнике РЛС, а также соотношением между длительностью строб-импульса селекции по дальности и запаз- дыванием в рециркуляторе. Чем выше эти требования, тем точнее нужно измерять раз- ность фаз и отрабатывать ее. На практике может оказаться достаточным устанавливать набег фазы, например, с точностью до 45°. В этом случае вместо фазовращателя непре- рывного действия можно использовать дискретный фазовращатель на четыре градации, что существенно упрощает построение схемы автоподстройки фазы рециркулятора. При этом можно использовать гибридную схему, которая совмещает функции фазов- ращателя и фазового детектора. Это позволяет уменьшить вносимые потери в кольце из-за введения устройства автоподстройки набега фазы. На рис. 6.16 приведена струк- турная схема передатчика уводящих помех по дальности, использующего рециркуля- тор с дискретной автоподстройкой набега фазы. Рис. 6.16. Структурная схема передатчика уводящих помех по дальности с рециркулятором с автоподстройкой фазы Входной радиоимпульс усиливается в усилителе № 1 и через коммутатор посту- пает на рециркулятор, который формирует расширенный по длительности радиоим- пульс, состоящий из состыкованных выборок входного радиоимпульса. Из этого ра- диоимпульса в оконечном СВЧ-импульсном усилителе № 3 формируется уводящий по 162
дальности помеховый радиоимпульс. Синхронизация передатчика помех осуществля- ется от продетектированного входного радиоимпульса логическим устройством, фор- мирующим видеоимпульсы, управляющие работой коммутатора, и видеоимпульс с программируемой задержкой. Рециркулятор работает следующим образом. Входной радиоимпульс поступает на усилитель № 2 и на один вход фазового детектора, а за- держанный сигнал - на другой вход фазового детектора. В результате амплитуды сиг- налов на выходах фазового детектора функционально зависят от фаз между входным и задержанным сигналом. Выход ЛЗ соединяется с фа ювращателем, который осуществ- ляет сдвиг фазы задержанного сигнала на 0, 90, 180 и 270° с распределением сигналов на входы четырехпозиционного переключателя. Этот переключатель управляется ло- гическим устройством, которое управляется постоянными напряжениями, пропорцио- нальными входным амплитудам фазового детектора. При этом переключатель устанав- ливается в положение, обеспечивающее i юдстройку набега фазы в рециркуляторе, что- бы указанное фазовое рассогласование было не более 45°. Входные напряжения детек- торов фазового детектора образуют в зависимости от разности фаз входного и неза- держанного сигналов определенную комбинацию. Логическая схема согласно комби- нации напряжений устанавливается в нужное положение. На точность запоминания фазы и частоты оказывают влияние также положение и длительность передаваемого импульса уводящей по дальности помехи по отношению к моменту поступления и длительности входного импульса соответственно. Если норми- рованная длительность входного радиоимпульса рециркулятора равна длительности радиолокационного радиоимпульса, и задержка переднего фронта излучаемого им- пульса помехи в цикле увода кратна целому числу длительностей входного импульса, то воспроизведение спектра сигнала РЛС помехой будет достаточно точным. При всех других значениях длительности излучаемого импульса и временной задержки его пе- реднего фронта в процессе увода искажения спектра усилятся. В свою очередь, в пере- датчике помех воздействие неблагоприятных эффектов из-за расширения спектра сиг- нала помехи может быть снижено в результате преднамеренного циклического измене- ния набега фазы в рециркуляторе, так чтобы уменьшение амплитуды спектральных со- ставляющих помехи нс было сосредоточено на дискретных частотах. При этом энерге- тические потери сигнала помехи в приемнике РЛС будут предсказуемы и будут более приемлемые величины средних потерь на всех частотах рабочего диапазона. Среди применений рециркулятора радиоимпульсов можно отмстить возможность с его помощью формировать имитационные помехи. Для примера рассмотрим струк- турную схему передатчика дезинформирующих помех (рис. 6.17). Она представляет собой широкополосную систему запоминания, в которой циркулирующий сигнал мо- дулируется с намерением создать имитационную помеху. Передатчик приводится в действие при поступлении на его вход радиолокационного импульса, превышающего некоторый заданный пороговый уровень мощности. Предполагается, что передатчик содержит устройство бланкирования, пропускающее только переднюю часть входного радиоимпульса, чтобы устранить в рециркуляторе самовозбуждение. Во время запол- нения линии задержки выборкой входного сигнала выходной усилитель запирается. За- тем входной переключатель замыкает кольцо. Модулирующие сигналы могут пода- ваться как на входной, так и на выходной усилители. Импульсная и амплитудная моду- ляции обычно осуществляются с помощью выходного усилителя. Помимо предотвра- щения самовозбуждения стробирование может быть использовано для контроля за ра- 163
Рис. 6.17. Упрощенная структурная схема создания дезинформирующих помех на основе рециркулятора ботой подавляемой РЛС (при увеличенном временном интервале запирания). Частот- ная модуляция осуществляется с помощью либо первого усилителя, либо фазовой мо- дуляции выходной ЛБВ, либо балансного модулятора, если вместо ЛБВ используется твердотельный усилитель. Фазовая модуляция рециркулируемых сигналов приводит к сдвигу частоты сигнала помехи. В РЛС КНИ эти помеховые сигналы имитируют мно- жество целей, которые обрабатываются наряду с истинным отраженным от носителя станции помех сигналом. Ложные цели могут располагаться под различными углами и на разных дальностях [10, 12-14]. Устройства запоминания сигналов на основе приборов с зарядовой связью. Память на приборах с зарядовой связью - это аналоговые ЗУ дискретных выборок исходного сигнала. Выборки запоминаются и обрабатываются как дискретные анало- говые пакеты заряда. В случаях, когда требуется запоминание нескольких выборок, ис- пользуется параллельное или последовательно-параллельное схемное построение ЗУ. Применительно к РЭП эти устройства применяются для формирования имитационных помех путем записи сигналов импульсных РЛС, например, с ЛЧМ и запоминание их на время нескольких периодов повторения радиолокационных импульсов и последующего считывания его по команде в любой период времени. Устройство состоит из двух квад- ратурных каналов на приборах с зарядовой связью, включенных по двухтактной схеме. Такое включение снижает паразитное прохождение синхронизирующего сигнала, и обеспечивается автоматическая компенсация смещения постоянного тока, вызванного нарастанием теплового тока. Экспериментальное ЗУ для РЭП использует прибор с 64 каскадами, который обладает линейностью 40...60 дБ и временем хранения информа- ции 3 мс. При частоте синхронизации 6 МГц на выходе прибора составляющие син- хронизирующего сигнала и его боковые составляющие подавлялись так, что отноше- ние полезного сигнала к шуму составляло 37 дБ. Качество работы ЗУ оценивается ете- 't 64
пенью ухудшения отношения амплитуд главного и боковых лепестков спектра исход- ного радиосигнала после хранения. Экспериментально показано, что спектр сигнала с полосой 6 МГц и длительностью задержки 12,6 мкс, с первоначальным отношением 32 дБ после задержки сигнала на 3 мс уменьшился до 28 дБ [15]. Устройство запоминания сигналов с использованием настраиваемого по час- тоте генератора гармонических или шумовых колебаний. Запоминание частоты может производиться приемным устройством, осуществляющим поиск сигнала по час- тоте и настройку генератора гармонических колебаний на частоту принятого радиоло- кационного сигнала. Одним из вариантов системы запоминания является приемная система, в состав которой входит гребенка полосовых фильтров для определения не- сущей частоты принятого радиолокационного сигнала и сопряженная с ней аналогич- ная гребенка фильтров для выделения частотной полосы шума около несущей частоты этого сигнала. Любой из этих запомненных сигналов можно стробировать, формируя последовательность импульсов для создания уводящей помехи по дальности, ложных целей и других помеховых действий. Следует помнить, что эти методы запоминания частоты не обеспечивают когерентности сигнала помехи по отношению к радиолока- ционному сигналу и поэтому нс могут быть использованы при создании помех коге- рентным РЛС. Для обеспечения когерентности в схеме запоминания частоты обычно применяются различные методы ФАПЧ, а также синхронизируемые генераторы с вы- сокой спектральной чистотой. При этом серьезная проблема состоит в запоминании радиоимпульсов малой длительности, например, короче 0,1 мкс. Ниже описывается устройство запоминания частоты коротких радиоимпульсов на длительное время при сохранении когерентности. На рис. 6.18 приведена структурная схема устройства запо- минания частоты коротких радиоимпульсов, состоящего из рециркулятора радиоим- пульсов и генератора с ФАПЧ. Рис. 6.18. Структурная схема устройства запоминания частоты короткоимпульсных chi налов Входной радиосигнал длительностью, например, 0,1 мкс, с помощью рециркуля- тора с автоподстройкой фазы расширяется до максимально возможной длительности 165
(например, до 10 мкс). С выхода рециркулятора расширенный радиоимпульс с фазиро- ванными циркуляциями через переключатель П1 поступает на фазовый детектор, а че- рез переключатель П2 - на двухканальной устройство, состоящее из линии задержки (например, с запаздыванием 1 мкс) и дискретного фазовращателя на четыре градации (я,я/2,7г/4,7г/8), соединенных со входом измерителя фазы. В результате генератор, управляемый напряжением, подстраивается на несущую частоту расширенного радио- импульса и стабилизируется. После этого переключатели П1 и П2 одновременно пере- ключаются так, чтобы отключить фазовый детектор от рециркулятора, а выход генера- тора, управляемого напряжением, соединить с двухканальным устройством, которое стабилизирует частоту генератора. В результате такое устройство в целом позволяет запомнить несущую частоту короткоимпульсных сигналов в течение очень длительно- го времени [14]. Запоминание частоты с помощью линий задержки. Для задержки сигналов в устройствах запоминания на основе рециркуляторов могут применяться самые разно- образные устройства и материалы, а также линии задержки, работающие на частотах, отличающихся от частоты входного сигнала. В этом случае необходимо осуществить предварительно преобразование частоты: гетеродинирование, деление и/или умноже- ние. Наряду с пьезоэлектрическими и магнитоэлектрическими преобразователями для задержки сигналов используются акустические свойства таких материалов, как кварц, ртуть или сплавы магнитных материалов. В качестве линий задержки в системах РЭП также могут использоваться обычные коаксиальные кабели, например, в форме катуш- ки или секции волноводов. Последовательно включенные фиксированные линии задержки могут применять- ся для формирования сигналов уводящей строб дальности помехи. Переключение ли- ний задержки дает возможность получить на выходе схемы любую задержку. Очевид- но, что в зависимости от потребности может быть построена любая комбинация задер- жек сигнала. Программы построения последовательностей сигналов уводящей по даль- ности помехи могут быть реализованы с помощью ЭВМ. Необходимо, чтобы быстро- действие переключателей было высоким, поскольку время переключения должно быть меньше периода повторения радиоимпульсов РЛС. Достоинством устройств запомина- ния на линиях задержки является то, что они не нарушают когерентности и точно вос- производят как внутриимпульсную модуляцию, так и длительность импульсов. В этом существенное преимущество их перед простым рециркулятором, у которого выходной импульс представляет собой асинхронную выборку из последовательности рециркуля- ций нормированных по длительности импульсов, со спектральными искажениями и потерей эффективной мощности помехи. Обычно линиями задержки служат бухты коаксиального кабеля или волновода (в зависимости от диапазона частот). Но размеры таких линий задержки велики. Так, для получения задержки в цепи обратной связи устройства запоминания, равной 0,15...0,25 мкс (включая задержку ЛБВ, равную 0,015...0,02 мкс), необходимо иметь коаксиальный кабель длиной 30...45 м. При этом возникает необходимость компенса- ции потерь, достигающих 20 дБ/мкс в диапазоне 1...2 ГГп и 100 дБ/мкс в диапазоне 8... 12 ГГц. Затухание кабеля находится в обратной зависимости от его диаметра, по- этому при выборе типа кабеля приходится идти на компромисс между его размерами и массой, с одной стороны, и его потерями - с другой. Применение коаксиальных кабе- лей в качестве линий задержки также связано с двумя другими проблемами, а именно: 166
с зависимостью затухания от частоты и температуры. Для компенсации частотной не- равномерности по затуханию приходится прибегать к частотным корректорам. Все это обусловливает малую пригодность таких линий задержки в бортовой аппаратуре, если требуются сравнительно большие задержки сигнала по времени. Для получения боль- ших задержек СВЧ-сигналов прибегают к акустическим линиям задержки, имеющим малые размеры по сравнению с линиями на кабеле. Скорость распространения акусти- ческих волн в различных материалах составляет 1... 5 км/с, поэтому физические разме- ры акустических линий задержки примерно в 105 раз меньше размеров кабеля, эквива- лентного по задержке [16]. Другим преимуществом акустических линий задержки является их температурная стабильность. Общие потери акустической линии К?-диапазона на 200 нс примерно та- кие же, как у коаксиальной линии при температуре 25°С и существенно ниже при тем- пературе +95°С. Сравнительные данные линий задержки разных типов приведены в табл. 6.1. Таблица 6.1. Характеристики линий задержки на 200 нс в Х-диапазонс Тип линии задержки Потери, дБ, при различных температурах, °C Размер линии, см3 Полоса частот -54 25 95 Волноводная 13 18 22 =4,2- 104 полуоктавная Коаксиальная диаметр кабеля - 0,7 см 31 45 57 «3,3- 103 много- октавная Акустическая 44...46 46...47 46...48 <16 полуоктавная Успехи в области технологии выращивания кристаллов позволили разработать линии задержки сигналов СВЧ на основе магнитных свойств твердых тел. Такие твер- дотельные линии задержки позволяют регулировать время задержки путем изменения величины прикладываемого магнитного поля или частоты задерживаемого сигнала. В качестве задерживающей среды используются монокристаллы феррита граната иттрия, позволяющие создавать твердотельные линии задержки СВЧ-диапазона с управляемым запаздыванием. Применение твердотельных линий задержек в аппаратуре РЭП вместо громоздких и дорогостоящих коаксиальных и волноводных линий задержки является целесообразным. В табл. 6.2 представлены данные твердотельных линий задержки, работающих на проход в различных диапазонах волн [17]. Таблица 6.2. Характеристики твердотельных линий задержки Диапазон, ГГц Время задержки, мкс Полоса / вносимые потери, дБ Диапазон времени задержки, мкс узкополосные широкополосные 0,3...1 10 10%/30 40% /50 0,1...40 Г..2 3 10%/35 50% /55 0,1...20 2...4 10%/40 40% /60 0,1... 10 4...8 1 6% /45 30% /75 0,1...6 8...12 0,5 3% /50 20% /75 0,1...4 167
Для уменьшения потерь в линиях задержки на железо-итриевом гранте (ЖИГ) ис- пользуют эффект параметрического усиления. Однако полоса пропускания такой ли- нии узкая (около 5 МГц) на всех частотах. При этом требуется сигнал накачки, частота которого должна быть точно настроена на удвоенную частоту сигнала. Если частота сигнала известна, то сигнал накачки может быть получен с помощью удвоителя часто- ты. В системах РЭП частота сигнала не всегда известна. Поэтому становится необхо- димым применение сложных частотно поисковых устройств, что существенно снижает преимущества, обусловленные малыми массой и размером линий задержки на ЖИГ. При использовании ультразвуковых линий задержки необходимо двукратное преобра- зование частоты: сначала частота сигнала понижается до значений полосы частот ли- нии задержки, затем, когда задержка сигнала осуществлена, частота повышается до значений частоты входного сигнала. Режим работы ЛБВ в системе запоминания частоты. Обычно номинальный коэффициент передачи разомкнутого рециркулятора составляет 10... 15 дБ. С приходом радиолокационного сигнала начинается процесс рециркуляции. В конце первой рецир- куляции входной коммутатор замыкает цепь циркуляции и преграждает поступление входного сигнала в рециркулятор. В результате этого входной сигнал дополнительно усиливается еще на 15 дБ до тех пор, пока ЛБВ не войдет в нелинейный режим насы- щения. Основной параметр, ограничивающий длительность запоминания частоты, - подавление циркуляции во всем диапазоне частот из-за нарастания колебаний на соб- ственных частотах рециркулятора. Стабильность амплитуды запомненного сигнала по- сле нарастания сигнала зависит от коэффициента усиления разомкнутого кольца и формы амплитудной характеристики ЛБВ в области насыщения. Нестабильность вы- ходной мощности возникает, если увеличение коэффициента подавления превосходит увеличение входной мощности при равенстве коэффициента подавления коэффициенту усиления разомкнутого кольца. Это явление можно предотвратить, если разработать ЛБВ с плоской характеристикой в области насыщения и поддерживать сравнительно низким коэффициент передачи разомкнутого кольца. Система запоминания частоты с использованием пространства в качестве задерживающей среды. Для запоминания частоты сигнала может быть использована задержка электромагнитных сигналов при распространении их в окружающем про- странстве по определенным трассам. Например, два удаленных друг от друга на не- сколько километров ударных самолета, атакующих зенитный комплекс противника, могут взаимодействовать между собой в процессе создания ложных целей для РЛС этого зенитного комплекса. С этой целью один из ударных самолетов принимает ра- диолокационный сигнал и ретранслирует его, обычно с преобразованием частоты, в направлении другого ударного самолета. Второй ударный самолет принимает этот сиг- нал и, в свою очередь, ретранслирует его в направлении первого ударного самолета. После нескольких циклов ретрансляции частота ретранслируемого сигнала снова пре- образуется на несущую частоту сигнала РЛС, усиливается (до необходимого уровня) и излучается в направлении подавляемой РЛС, имитируя ложную цель [1]. Цифровые системы запоминания сигнала. Эффективность имитационных и маскирующих помех импульсным и когерентно-импульсным РЛС, в том числе с широ- кополосными сигналами, во многом зависит от точности воспроизведения фазовых, частотных и временных характеристик радиолокационного сигналов. В связи с этим большое значение получили методы цифрового запоминания сигналов, которые обес- 168
печивают высокоточное воспроизведение структуры радиолокационного сигнала, и в отличие от традиционной аппаратуры не требуют необходимости в измерении частоты сигнала подавляемой РЛС [1, 18-27]. Принцип работы цифровых систем запоминания сигналов (ЦЗС) заключается в следующем: СВЧ-сигнал РЛС принимается и преобразуется по частоте в сигнал более низкочастотного базового диапазона с помощью фиксированного или перестраиваемо- го по частоте гетеродина, который затем квантуется. Получающиеся в результате кван- тования выборки преобразуются из аналоговой формы в цифровую и запоминаются с помощью быстродействующего цифрового ЗУ с произвольной выборкой. Затем запом- ненный сигнал выводится из ЗУ и преобразуется сначала в аналоговую форму в базо- вом диапазоне с помощью цифроаналогового преобразователя. Далее запомненный сигнал в аналоговой форме повышается по частоте с помощью того же местного гете- родина, который используется при понижении частоты принимаемого сигнала до час- тоты сигнала базового диапазона. В простейшем виде системы ЦЗС для формирования непрерывного радиосигнала из импульсного использовали преобразование частоты исходного сигнала в диапазон 0...5 МГц, из которого с помощью синхронизируемых счетчиков импульсов и порого- вых схем сравнения формировали сигнал прямоугольной формы с периодом повторе- ния синусоидального сигнала. Этот сигнал записывали в регистре со сдвигом и путем циклического воспроизведения формировали непрерывный сигнал прямоугольной формы промежуточной частоты, который после прохождения через ФНЧ для получе- ния синусоидальной формы восстанавливался по несущей частоте в исходном диапазо- не частот [22]. Более усовершенствованный вариант такого подхода к запоминанию сигнала основан на следующем: сначала осуществляется амплитудное ограничение преобразованного на промежуточную частоту сигнала для формирования сигнала пря- моугольной формы, а затем - его запись в цифровой форме. Для устранения разрыва фазовой непрерывности в рециркулированном сигнале используется запись всего ис- ходного радиоимпульса. В применяемых в настоящее время системах ЦЗС с одноразрядной дискретизаци- ей амплитуды сигнал ПЧ до квантования подвергается “жесткому” ограничению для соответствия динамическому диапазону АЦП. Однако в системах с многоразрядным амплитудным квантованием амплитудное ограничение ухудшает их возможности, и поэтому в них приходится применять достаточно сложные системы АРУ. С другой стороны, системы с многоразрядным квантованием фазы менее восприимчивы к ам- плитудному ограничению и обычно не нуждаются в АРУ. В системах ЦЗС для согласо- вания высокого быстродействия квантователя с более низким быстродействием ЗУ большой емкости обычно используются мультиплексоры, выполняющие преобразова- ние последовательного кода в параллельный, и демультиплексоры для преобразования параллельного кода в последовательный. Упрощенная структурная схема системы цифрового запоминания высокочастот- ных сигналов представлена на рис. 6.19. Входной СВЧ-сигнал поступает на А-фазный преобразователь, где с помощью сигналов гетеродина, представляющих собой сигналы на фиксированной частоте с раз- личными фазами, преобразуются в сигналы промежуточной частоты с разными фазами. Суммарные частотные составляющие на выходе преобразователя устраняются фильт- рацией. Аналоговые сигналы ПЧ затем преобразуются в цифровую форму с помощью 169
j Запомненным । сигнал V Рис. 6.19. Упрощенная структурная схема системы цифрового запоминания высокочастотных сигналов А-фазного АЦП и квантуются в цифровом квантователе. Требуемое число бит при этом зависит от числа воспроизводимых параметров входного сигнала. Так, например, если требуется 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. До поступления в цифровое ЗУ сигналы квантуются по времени, в результате чего образуются выборки с периодом синхронизации, используемые в цифровом ЗУ. Син- хронизирующие сигналы могут иметь любую фазу, однако наилучшие результаты дос- тигаются, когда их фазы имеют соответствующую связь с фазами преобразованных сигналов. Квантованные выборки запоминаются в цифровом ЗУ с произвольной вы- боркой, позволяющем осуществлять многократное считывание информации без ее раз- рушения. Процесс восстановления входного сигнала включает многоканальное циф- роаналоговое преобразование запомненных выборок с последующим их преобразова- нием в TV-фазном преобразователе для восстановления частоты и фазы отдельных сиг- налов, которые после суммирования образуют восстановленный СВЧ-сигнал [24]. Наиболее простая система цифрового запоминания сигналов получается при од- нофазном преобразовании (TV = 1), когда не требуются квадратурные каналы, но при этом на половину сокращается мгновенная полоса рабочих частот. По сравнению с системами, имеющими многофазное преобразование, системы запоминания с однофаз- ным преобразованием имеют на 60...80 % меньшую стоимость при хороших рабочих характеристиках. Относительное изменение частоты и фазы в восстановленном СВЧ- сигнале достигается путем соответствующей частотной или фазовой расстройки гене- раторов А-фазных сигналов, используемых в TV-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 система запомина- ния строится в соответствии со структурной схемой, представленной на рис. 6.20. 170
Рис. 6.20. Упрощенная структурная схема системы цифрового запоминания сигналов с сохранением амплитудной информации Дополнительный канал включает в себя амплитудный детектор, АЦП, цифровое ЗУ, ЦАП и амплитудный модулятор, предназначенный для восстановления амплитуд- ной информации в запоминаемом СВЧ-сигнале [25, 26, 28].Цифровые запоминающие системы обеспечивают когерентное и длительное запоминание радиосигнала и откры- вают хорошие перспективы для повышения эффективности РЭП. С их помощью можно синтезировать частоты СВЧ-сигналов, воспроизводить сигналы с ЛЧМ и ФКМ, созда- вать уводящие помехи и генерировать многочисленные ложные цели. Они могут при- меняться также в качестве источников шумовых и имитационных помех. В качестве простейшего пути реализации узкополосной маскирующей и имитирующей помех РЛС в зависимости от фазы ес функционирования предлагается использовать систему ЦЗС с битовым амплитудным квантованием в синфазном и квадратурном каналах (рис. 6.21). Объем памяти ЗУ при ширине полосы 50 МГц и длительности радиолокационно- го импульса 10 мкс составляет 6 кБ [29]. 171
Реализация систем цифрового Запоминания радиолокационных сигналов стала возможна благодаря достижениям в таких областях, как СБИС, архитектурного по- строения ЗУ и технике дискретизации и квантования сигналов. Типовые параметры цифровой системы запоминания приведены в [27, 30, 31]. Основные параметры типовой системы ЦЗС для создания дезинформирующих помех по дальности Мгновенная полоса частот (расположенная на центральной частоте опорного гетеродина), МГц......................................400 Диапазон перестройки мгновенной полосы......................сантиметровый Динамический диапазон, дБ Вт...................................от -60 до -30 Длительность записываемого радиоимпульса, мкс....................от 0,1 до 27 Режимы создания помех Уводящая помеха по дальности Длительность интервала времени, когда задержка минимальна, с.........0,5.. .5 Длительность цикла увода, с.......................................0,5...20 Величина задержки, мкс...............................................1.. .30 Начальная задержка, нс..................................................60 Дискретность изменения задержки, нс.....................................40 Закон изменения задержки..........................параболический, возможны другие путем перепрограм- мирования Режим перенацеливания на отставленный по задержке импульс помехи с длительностью цикла, с.............1... 15 Ложные цели Число ложных целей........................................2, 4, 8 или 16, размещенных через 26 мкс Радиолокационный сигнал с квазинепрерывным и непрерывным излучением..................излучение состыкованных копий записанного сигнала с дополни- тельной модуляцией Системы ЦЗС непрерывно совершенствуются, их мгновенная частотная полоса может составить 1...2 ГГц, а в перспективе - 2...5 ГГц. Уровень паразитных состав- ляющих на выходе системы ЦЗС составляет -10...-20 дБ, если нс применяется фильт- рация или многоуровневое квантование. Точность воспроизведения радиолокационного сигнала зависит от способности системы ЦЗС подавлять паразитные сигналы, его когерентности, мгновенной полосы и динамического диапазона квантователя. Точность воспроизведения частоты импульс- ных радиосигналов системой ЦЗС определяется фазовой ошибкой, накапливаемой в интервале длительности импульсов, деленной на длительность импульса. Фазовая ошибка уменьшается с увеличением числа разрядов как в случае амплитудного, так и фазового квантования. Разрешающая способность по фазе амплитудного квантования характеризуется дугой, стягивающей интервалы квантования при максимальном ра- диусе, и равна arcsin(l/2A-1). В случае фазового квантования окружность делится на 22А фазовых интервалов, где 27V - сумма разрядов синфазного и квадратурного каналов, и разрешающая способность по фазе равна 360°/2'А. Эффективное время накопления ра- диолокационного приемника РЛС с импульсным излучением обратно пропорциональ- но ширине полосы пропускания приемника / . Поэтому наблюдаемая частотная по- 172
грешность, представляющая собой фазовую ошибку А0, накопившуюся за время на- копления, равна /прДО. Даже в случае одноразрядного АЦП частотная погрешность всегда меньше полосы пропускания приемника. В зависимости от применения системы ЦЗС требования к способности подавлять паразитные сигналы в типовом случае изменяются от -10 до -40 дБ и выше относительно уровня полезного сигнала. При мгновенной полосе порядка нескольких сотен мегагерц стабильность по частоте составляет обычно величину порядка сотен герц. Эти параметры определяют структуру квантователя и его характеристики, а также вид квантования (ам- плитудное или фазовое), быстродействие, разрядность, структуру распределения сигна- лов синхронизации. Функция амплитудного или фазового квантования выполняется АЦП. Типовой АЦП включает параллельный преобразователь, который состоит из группы компарато- ров и кодирующего устройства, преобразующего входные сигналы в двоичный код. Оптимальная работа АЦП имеет место, когда амплитуда входного сигнала нормирова- на и согласована с ним. Так, в случае 3-разрядного амплитудного квантователя теоре- тически можно подавлять паразитные сигналы на 27 дБ относительно уровня несущей. В реальных условиях уровень входного сигнала нестабилен, поэтому подавление пара- зитных сигналов у амплитудного квантователя значительно хуже, чем в идеальном случае. В то же время фазовый квантователь имеет большой динамический диапазон, но более высокий уровень паразитных сигналов, например, 3-разрядный фазовый кван- тователь имеет максимальный уровень паразитных сигналов -17 дБ, что ниже уровня несущей. Фазовый квантователь имеет более простую конструкцию. Так, 3-разрядный фазовый квантователь состоит из четырех компараторов и несложного кодирующего устройства, в то время как амплитудный квантователь включает семь компараторов и более сложные кодирующие устройства. Мгновенная полоса систем ЦЗС определяется частотной полосой канала обработ- ки сигналов промежуточной частоты. Она зависит от состояния техники АЦП и ЦАП. Обычно мгновенная полоса выбирается как 0,9 тактовой частоты синхронизации. В табл. 6.3 приведены параметры современных кремниевых АЦП и ожидаемых перспек- тивных АЦП на арсениде галлия. В табл. 6.4 приведены основные характеристики раз- рабатываемых систем ЦЗС на арсениде галлия. Рабочая полоса системы ЦЗС определя- ется диапазоном частот, в пределах которого радиолокационный сигнал может быть принят и обработан с помощью перестройки или переключения гетеродинов взаимного преобразования частоты для обеспечения нахождения запоминаемого сигнала в мгно- венной полосе системы ЦЗС. Таблица 6.3. Полоса пропускания АЦП Тип АЦП Частота синхронизации, МГц Основная полоса ЗУ, МГц Мгновенная полоса ЗУ с квадратурным пре- образованием, МГ ц GaAs 3000 1350 2700 2000 900 1800 1000 450 900 1000 450 900 Кремниевые 500 225 450 500 225 450 200 90 180 100 45 90 173
Таблица 6.4. Основные характеристики перспективных цифровых ЗУ СВЧ-сигналов на GaAs Параметры Полевой транзистор с р - п переходами Г етсроструктура Часто га квантования, ГГц 1 2...4 Мгновенная полоса, ГГц 0,5 1...2 Разрешение, бит 4...6 1...6 Кроме гетеродинного варианта обеспечения широкополосное™ систем РЭП с ис- пользованием цифрового запоминания высокочастотных сигналов представляют инте- рес системы со сверхширокополосной мгновенной частотной полосой, обеспечиваемой применением октавных СВЧ-делителей и умножителей частоты. Так, в одной из таких систем для обеспечения мгновенной полосы частот 0,125... 16 ГГц сигнал, поступаю- щий на вход системы вначале с помощью каскадно соединенных октавных делителей понижается по частоте до диапазона 31,25. ..250 МГц, запоминается в ЦЗС и затем вос- станавливается по частоте в исходный диапазон частот с помощью каскадно- соединенных удвоителей частоты. В системе ЦЗС наблюдается три основных типа паразитных сигналов: просачи- вающийся сигнал гетеродина, сигнал зеркального канала и интермодуляционные со- ставляющие. Просачивающийся сигнал гетеродина опасен тем, что он может создавать на выходе передатчика помех непрерывный сигнал в центре мгновенной полосы, кото- рый может явиться как бы “маяком”. Он вызван недостаточной развязкой в однополос- ном модуляторе. У самых лучших преобразователей развязка между гетеродинным входом и его выходом составляет 55 дБ, в однополосном модуляторе сигнал зеркально- го канала зависит от качества компенсации в нем этого сигнала. Так, при подавлении его на 30 дБ относительно воспроизведенного сигнала требуется обеспечить результативный баланс по амплитуде не хуже 0,55 дБ и 3,6° по фазе. В первых системах ЦЗС применя- лось одноразрядное преобразование, при котором сигнал промежуточной частоты сначала превращался в меандр, а затем квантовался. В результате взаимодейст- вия между гармониками меандра и со- ставляющими кратной частоты выборки в спектре сигнала промежуточной частоты присутствуют все гармоники меандра как в явном, так и в неявном видах. Амплиту- ды паразитных составляющих в спектре уменьшаются медленно. Например, 99-я гармоника всего лишь на 40 дБ меньше уровня воспроизведенного сигнала. Возможны технические решения, позволяющие уменьшить уровень пара- зитных сигналов на выходе системы ЦЗС простейших видов. На рис. 6.22 Рис. 6.22. Структурная схема передатчика помех с цифровым ЗУ приведена структурная схема такого передатчика помех [32]. 174
Принятый антенной радиосиг- нал, усиленный и ограниченный по амплитуде, преобразуется путем ге- теродинирования в • смесителе в диапазон промежуточных частот 0...I25 МГц. Фильтр нижних час- тот ослабляет продукты преобра- зования и амплитудного ограниче- ния в сигнале промежуточной час- тоты (рис. 6.23). С помощью дели- теля этот сигнал поступает на два канала, которые содержат регули- руемые пороговые устройства с емкостной связью и ЗУ. Выходные сигналы ЗУ суммируются, посту- пают на фильтр нижних частот, восстанавливаются по частоте, фильтруются, усиливаются в ЛБВ и излучаются передающей антен- ной в направлении подавляемой РЛС. Функционирование ЗУ обо- Рис. 6.23. Временные диа1 раммы работы ЗУ их каналов синхронизируется с частотой 250 МГц. Если уровень сигнала промежу- точной частоты больше установленного порога срабатывания первого каскада регист- ра сдвига, то ЗУ формирует “1”, которое запоминает это состояние, а если меньше, то формируется “0”. В результате оба ЗУ формируют последовательности “0” и “ 1” в виде прямоугольных волн (рис. 6.23,б,в), которые суммируются, образуя двуполярный сиг- нал (рис. 6.23,г). Спектральный анализ этого сигнала показывает, что изменяя уровни порогов сра- батывания, т. е. соотношение tJT, можно минимизировать амплитуды гармоник. Кроме энергетических потерь сигнала помехи представляет интерес суммарная мощность па- разитных сигналов на выходе передатчика помех в связи с возможностью наведения ГСН по этим сигналам. Уровень паразитных составляющих зависит от метода кванто- вания и его разрядности (табл. 6.5). При многоразрядном преобразовании область зна- чений амплитуд разбивается на ±2<лч)-1 уровней. В этом случае размах амплитуды ко- лебания представлен 2АМ интервалами квантования. Так как ошибка квантования рас- пределена равномерно в пределах ±0,5 интервала квантования, то среднсквадратиче- ская ошибка составит 0,5/Тз интервала квантования. Теоретически отношение сиг- нал-шум при аналогово-цифровом преобразовании составляет 1,22-2Л-1. Например, при использовании 6-разрядного АЦП шумовой фон будет на 37,7 дБ ниже относи- тельного уровня полезного сигнала. Однако практика показывает, что при многораз- рядном АЦП образуется не непрерывный шумовой фон, а дискретный из интермодуля- ционных составляющих, т. е. такой же, что и при одноразрядном АЦП, но более низко- го уровня. 175
Таблица 6.5. Распределение мощности-передатчика помех между воспроизведенным сигналом и паразитными сигналами в ЦЗУ Вид преобразования Мощность максимальной паразитной составляю- щей, дБ Полная мощность паразитных составляю- щих, дБ Относительная мощность воспроизве- денного сигнала, % Относительная мощность па- разитных составляю- щих, % Одноразрядное амплитудное с мерами подавления паразитных составляющих -14 -6,3 76,5 23,4 Одноразрядное амплитудное -9,5 -6,3 76,5 23,4 Двухразрядное фазовое аналого- цифровое -18 -13,1 95,1 4,9 Шестиразрядное амплитудное аналого-цифровое -35 -32,6 99,94 0,06 Применение многоразрядных АЦП позволяет уменьшить уровень паразитных со- ставляющих, но при этом уменьшается мгновенная полоса и увеличивается емкость ЗУ системы ЦЗС. Однако при анализе требований к такой системе запоминания было ус- тановлено, что точное воспроизведение значения амплитуды ответного сигнала не яв- ляется необходимым. В некоторых случаях формирование сигнала заданной амплиту- ды дает определенные преимущества, позволяя, с одной стороны, оптимизировать мощность передатчика помех, а с другой - регулировать амплитуду сигнала помехи. Отказ от амплитудного АЦП в пользу фазового означает уменьшение разрядности квантовая и, соответственно, экономию полосы частот, потребляемой мощности и мас- сы устройства практически без снижения точности воспроизведения сигнала. Так, пу- тем оптимизации формы сигналов при фазовом квантовании возможно устранить шу- мовой фон и зависимость от длительности импульса, как это имеет место при обычном одноразрядном преобразовании. В результате относительный уровень паразитных со- ставляющих может быть уменьшен до 20 дБ. В системе ЦЗС существует три основных причины фазовых и амплитудных по- грешностей, характеризующих точность воспроизведения сигнала: дискретное пред- ставление аналоговых непрерывных сигналов, АЦП и нестабильность частоты гетеро- дина. Эта система идеально точна при обработке непрерывных сигналов. Для импульс- ных сигналов погрешность запоминания частоты определяется фазовой ошибкой, на- капливаемой в интервале длительности импульса, деленной на длительность импульса. Эта ошибка зависит от разрядности преобразования (табл. 6.6). Для обеспечения когерентности важное значение имеет стабильность задержки. Так, отклонение задержки от импульса к импульсу только на 0,1 нс может привести к изменению фазы на 360° при частоте 10 ГГц. Однако применение кварцевых генерато- ров синхронизации со стабильностью частоты 10'12 обеспечивает нестабильность фазы меньше 1° при задержке 10 мкс. 176
Таблица 6.6. Точность воспроизведения фазы и частоты одиночного радиоимпульса при изменении разрядности АЦП Разрядность Среднеквадратическая фазовая ошибка, град, при АЦП Среднеквадратическая частотная ошибка, Гц, при АЦП амплитудном фазовом амплитудном фазовом I 25,96 25,98 72,17 72,17 2 12,07 6,49 33,527 18,042 3 4,79 1,62 13,312 4,510 4 2,21 0,405 6,144 1,127 5 1,07 0,101 2,966 0,282 6 0,525 0,025 1,459 0,07 Системы ЦЗС имеют начальную задержку 10... 100 нс. Передатчик имитационных помех с цифровой системой запоминания позволяет формировать много ложных целей на всей дальности как когерентным, так и некогерентным импульсным РЛС с просты- ми и сложными сигналами. Аналоговое запоминание сигнала уступает цифровому, по- скольку обеспечивает максимальную длительность запоминания порядка 5 мкс (50 циркуляций при длительности каждой циркуляции 0,1 мкс). При большей длительно- сти аналоговое запоминание идет с большими ошибками, существенно сказывающи- мися на эффективности формируемой помехи. Важным параметром цифровых ЗУ сигналов является потребляемая ими мощ- ность. При тактовой частоте 500 МГц и одноразрядном АЦП как в синфазном, так и в квадратурном каналах требуется емкость ЗУ 1 Кбит для обработки каждой 1 микросс- кундной части импульсного сигнала. Поэтому при длительности сигнала 200 мкс ем- кость памяти ЗУ составит 200 Кбит. Для логических схем с эмиттерными связями по- требляемая мощность составит 0,2 мВт на бит. В этом случае ЗУ будет потреблять 50 Вт. При повышении тактовой частоты потребление сильно возрастет. Так, 6-разрядное цифровое запоминающее устройство сигналов при тактовой частоте 3 ГГц требует ем- кости ЗУ 3600 Кбит для запоминания импульса длительностью 200 мкс и будет по- треблять около 900 Вт. Возможным решением может быть применение ЗУ на кремние- вых логических элементах на КМОП-структуре, которые имеют почти на порядок меньшее быстродействие (60...70нс). Если применить логические элементы на ком- плиментарных МОП-структурах с потреблением 0,02 мВт на бит, то по сравнению с памятью емкостью 200 Кбит ЗУ на логических элементах с эмиттерными связями по- требление составит 4 Вт. Поэтому из-за сравнительно малого быстродействия прихо- дится вводить дополнительные уровни мультиплексирования и демультиплексирова- ния. Другое решение по снижению потребляемой мощности состоит в разработке ма- ломощных и быстродействующих ЗУ на GaAs. При этом нс потребуется мультиплек- сирования и демультиплексирования. В ряде программ по разработке перспективных ЗУ на арсениде галлия предполагается получить для ЗУ емкостью 4Кбит при времени выборки 1 нс потребление 1 Вт, а при емкости 16 Кбит и выборке 8 нс - 2 Вт. В связи с тем, что повышение скорости обработки сигналов является основным направлением совершенствования систем РЭП, главную роль в этом направлении бу- дут играть элементы из арсенида галлия. Достоинствами цифровых систем запомина- ния сигналов на арсениде галлия являются: высокое быстродействие, повышенная точ- ность, расширение мгновенной полосы (до 750 МГц), меньшее число компонентов и, как следствие, более высокая надежность. Так как задержка при распространении сиг- 177
нала в арсениде галлия сокращается в 4 раза, то пропускная способность таких систем значительно увеличивается. Следствием этого является уменьшение времени реагиро- вания и повышение вероятности своевременной и эффективной реакции на угрозу. Точность воспроизведения сигналов повышается в результате того, что могут быть увеличены частота выборок и разрядность квантования. К другим достоинствам этих устройств можно отнести повышенную радиационную устойчивость, более широкий диапазон рабочих температур. Если самая быстродействующая из цифровых схем за- поминания сигналов на кремнии работает с шириной полосы около 250 МГц, то при- менение в них схем на арсениде галлия способствует резкому увеличению мгновенной полосы (до 750 МГц). Это позволяет обеспечить перекрытие весьма широкого требуемо- го диапазона частот передатчиком помех с меньшим числом ЦЗС, а также упростить уст- ройства взаимного преобразования частоты. В настоящее время выпускаются модули ЦЗС с мгновенной полосой до 500 МГц, а в перспективе - до 1500 МГц при длительно- сти запоминания 14,5 мкс (она может быть увеличена понижением тактовой частоты). Технологический прогресс создания СВЧ-структур на арсениде галлия привел к созданию модулей на СВЧ ИС для цифровых систем запоминания радиосигналов с вы- сокой плотностью упаковки. Такой модуль объемом И см3, использующий десять ар- сенид-галлиевых кристаллов СВЧ-диапазона, реализует шесть усилителей-ограни- чителей, один квадратурный преобразователь с понижением частоты, два усилителя промежуточной частоты и один квадратурный преобразователь с повышением частоты. С помощью квадратурного смесителя входной сигнал преобразуется в два квадратур- ных сигнала промежуточной частоты в диапазоне 1 МГц...1 ГГц, которые усиливаются в усилителях промежуточной частоты с усилением 20 дБ, оцифровываются с помощью АЦП, запоминаются в цифровой форме. Затем в ЦАП входной сигнал преобразовыва- ется снова в аналоговую форму и с помощью квадратурного преобразователя с повы- шением частоты восстанавливается по частоте в исходную. Выходной сигнал представ- ляет собой запомненный сигнал с подавленной боковой полосой на 20 дБ и подавлением сигнала гетеродина на 27 дБ. Отмечается, что сигналы промежуточной частоты квадра- турных каналов согласованы по амплитуде и фазе на ±0,5 дБ и 5° соответственно [33]. Для формирования высокостабильного сигнала гетеродина в системах ЦЗС, а также для генерирования сигналов узкополосных ответных помех используются синте- заторы. Наибольший прогресс в этой области достигнут с помощью цифровых схем на GaAs. Выбор несущей частоты осуществляется посредством изменения отношения де- ления 10/11 с помощью счетчика программ. Точная дискретизация шагов ограничена числом и диапазоном менее быстродействующих счетчиков программ. Частота на вы- ходе синтезатора задается по единичному инкременту шестнадцатиричного счетчика программ. На этой частоте производится фазовое сравнение. Цифровые схемы на GaAs используются для предварительной настройки аналого- вого напряжения генератора, управляемого напряжением, чтобы более точно устано- вить частоту перед захватом сигнала. При этом повышается точность и значительно снижается время, необходимое для настройки генератора, что обеспечивает более бы- струю ответную реакцию системы РЭП. С помощью метода квантования импульсов быстродействующий программируе- мый делитель на GaAs управляет работой менее быстродействующих устройств на ло- гических схемах со связанными эмиттерами. С выхода схемы квантования импульсов сигнал поступает на фазо-частотный детектор, на который также подается сигнал 178
опорной частоты. Разность напряжений на выходе фазового детектора должна быть по- стоянной. Управляющее напряжение, усиленное усилителем постоянного тока, по цепи обратной связи передается к генератору, управляемому напряжением, который стано- вится стабилизированным источником напряжения. С помощью рассматриваемой техники можно выполнять деление в диапазонах отношения от 10/11 до 1560/1561 по любому промежуточному инкременту, что обеспечивает высокую точность в широком диапазоне частот. Ширина полосы может достигать 2 ГГц, а величина шага синтезатора составляет менее 1 МГц, что позволяет создать систему точной фазовой АПЧ для РЭП. Возможность достижения верхнего предела широкополосности, равного 2 ГГц, позволяет сократить схему на семь ступе- ней и выбрать оптимальное мультиплексирование, т. е. используя один источник для нескольких различных устройств частотных синтезаторов. Это возможно в связи со значительным снижением задержки распространения. До разработки схем на GaAs на первом этапе применялись логические схемы со связанными эмиттерами, которые пришли на смену медленным транзисторно- транзисторным логическим схемам. Цифровые ИС на GaAs позволяют усовершенство- вать все элементы счетчика, т. е. создать счетчик нового поколения. Для этого схемы на GaAs должны заменить логические схемы со связанными эмиттерами, поскольку уровень входных и выходных сигналов этих схем примерно одинаков. Кроме того, сис- темы на основе логических схем со связанными эмиттерами транзисторно- транзисторной логики используют преобразователи низкого напряжения, что повышает сложность системы и снижает се характеристики. В настоящее время ИС на GaAs очень дороги по сравнению с кремниевыми. По мере совершенствования технологии выращивания кристаллов их стоимость будет уменьшаться. Для объединения GaAs устройств в системы нескольких чипов должны быть объединены в схемы, а несколько схем - в системы. Традиционная техника ком- плексирования и межсоединений для этих целей нс пригодна. Высокие скорости обра- ботки сигналов позволяют использовать новые, более сложные алгоритмы, а также из- менить архитектуру всей системы, уменьшая параллелслизм в работе распределенных систем, и снизить сложность системы. На рис. 6.24 изображена структурная схема передатчика имитационных помех с использованием ЦЗС на арсениде галлия. В этом передатчике в основной канал вклю- чена СВЧ ЛЗ для компенсации запаздывания в измерении несущей частоты и установ- ке частоты синтезатора для преобразования нужного участка частот в область проме- жуточных частот 0...750 МГц. После преобразования из аналоговой формы в цифро- вую она преобразуется 8-разрядным регистром при частоте синхронизации 1500 МГц в восемь параллельных выходных сигналов. Со сдвигового регистра данные в парал- лельном режиме подаются на регистр-защелку в интервалах времени, соответствую- щих 1/8 тактовой частоты синхронизации, и далее на ЗУ с произвольной выборкой ем- костью 4 Кбит или 16 Кбит. После обработки данные направляются в параллельно- последовательный 8-разрядный сдвиговый регистр и далее на ЦАП. Сформированный ВЧ-сигнал представляет собой копию входного сигнала. Число систем ЦЗС в передат- чике помех может быть несколько. При этом работа запоминающего устройства про- граммируется по времени и частоте. Использование при преобразовании частоты се- лектированных сигналов генератора сетки частот, осуществляемого с помощью много- канального коммутатора, обеспечивает перекрытие широкого диапазона частот с помо- 179
Рис. 6.24. Структурная схема передатчика имитационных помех с использованием системы ЦЗС на арсениде галлия щью устройства запоминания с узкой мгновенной полосой частот. На вход системы ЦЗС можно подавать либо весь диапазоне частот, либо его часть, определяемую поло- сой пропускания и настройкой фильтров на ЖИГ. Кроме того, СВЧ-переключатели и фильтры на ЖИГ делают возможным ретранслировать сигналы во всем частотном диа- пазоне одновременно либо только те, которые селектированы фильтрами ЖИГ. Таким образом, системы ЦЗС привели к разработке аппаратуры РЭБ с различны- ми мгновенными полосами рабочих частот и структурой. В них используются как од- нобитовое, так и многобитовое квантования по фазе и амплитуде. При этом обеспечи- вается меньший уровень паразитных сигналов, для уменьшения энергетических потерь сигнала помехи при обработке его в приемнике РЛС, образованном путем пристыковки запомненных копий радиосигнала, применяются методы устранения скачков фазы на стыках копий. Использование системы ЦЗС с широкой мгновенной полосой позволяет формировать помехи РЛС с перестройкой несущей частоты и упрощает устройство вза- имного преобразования частоты. Многоканальное построение систем ЦЗС делает воз- можным формирование помех одновременно нескольким РЛС. Однако широкая полоса систем ЦЗС и многобитовое квантование существенно усложняют аппаратурную реали- зацию. Тем не менее, необходимость создания помех РЛС, использующих широкополос- ные сигналы для достижения одновременно высокой разрешающей способности по дальности и скорости, по-прежнему стимулирует разработку все более быстродействую- щих и более емких систем ЦЗС. Они будут применяться не только в новой аппаратуре РЭП, но также и для модернизации уже существующих станций помех [29, 34, 35]. ГЛАВА 7. МЕТОДЫ И ТЕХНИКА СОЗДАНИЯ ПОМЕХ ИМПУЛЬСНО- ДОПЛЕРОВСКИМ РЛС СОПРОВОЖДЕНИЯ ПО СКОРОСТИ 7.1. Принципы селекции целей по скорости В системы управления оружием входят РЛС с непрерывным и квазинепрерывным излучением, которые обычно имеют канал поиска и автоматического сопровождения 180
цели по скорости (доплеровской частоте), обеспечивающий селекцию движущихся це- лей среди других и на фоне пассивных помех и отражений от местных предметов. В основу селекции по скорости положен принцип частотной фильтрации сигналов, отра- женных от целей, движущихся с различными радиальными скоростями относительно РЛС. Информация о радиальной скорости цели содержится в величине доплеровского смещения частоты отраженного сигнала. В указанных РЛС для наведения полуактив- ных ракет не требуется точная информация о дальности, и выделение цели может быть осуществлено на основе доплеровской селекции с помощью узкополосных фильтров. Это позволяет применять в них относительно простой тип радиолокатора - радиолока- тор с непрерывным излучением. Однако эти радиолокаторы имеют ограничение по развязке приемной и передающих антенн. В этом отношении преимуществами облада- ют импульсно-доплеровские РЛС, которые нашли широкое распространение в настоя- щее время. 7.2. Возможности РЭП каналов селекции целей по скорости Из-за узкой полосы пропускания фильтра доплеровской селекции РЛС с непре- рывным и квазинепрерывным излучением широкополосные заградительные по частоте помехи будут мало эффективны. В то же время прицельные шумовые помехи трудно создавать из-за необходимости весьма точного наведения генератора помехи по часто- те. В этом случае более эффективны передатчики помех ретрансляционного типа, по- зволяющие в силу своей природы удовлетворять требованиям по точности наведения помехи по част оте. Поэтому они весьма широко используются для создания различного рода дезинформирующих помех таким РЛС. Так как доплеровские РЛС осуществляют селекцию путем сопровождения доплеровского сдвига частоты отраженного от цели сигнала, то основными видами помех будут помехи, нарушающие сопровождение и се- лекцию целей по скорости. К таким помехам относят узкополосные шумовые помехи, спектр которых перекрывает заданный диапазон возможных доплеровских частот от- раженного сигнала, и уводящие по скорости помехи, создаваемые путем имитации ложных доплеровских частот. Так как угломерные системы доплеровских радиолока- торов выделяют сигнал ошибки по направлению из сигналов, прошедших узкополос- ный фильтр доплеровской селекции, то увод строба скорости с сигнала цели позволяет также обеспечить благоприятные энергетические условия проникновения в эти систе- мы ложной угловой информации. В данном случае помеха системе автоматического сопровождения по направлению создается либо после момента рассогласования строба скорости с сигналом цели, либо после момента перенацеливания строба скорости авто- селектора уводящей помехой на ложный доплеровский сигнал, отстоящий по частоте от сигнала цели на определенную величину и наделенный помехой по угловым коор- динатам. Уводящая помеха по скорости является наиболее известным способом нару- шения селекции целей по скорости. Почти все способы создания помех по скорости используют некоторые виды устройств сдвига частоты с помощью пилообразной ФМ, На рис. 7.1 приведена структурная схема обобщенной системы создания помех по скоро- сти. Радиолокационные сигналы принимаются и разветвляются на ряд каналов. При не- обходимости каждый канал может использовать методы частотной селекции. Многока- нальное программирующее устройство и генератор пилообразных колебаний обеспечи- вает каждый канал отдельными программами для формирования помех по скорости. 181
Рис. 7.1. Структурная схема передатчика помех, нарушающих селекцию цели по скорости Может также использоваться последовательное соединение, когда данный вход- ной сигнал сдвигается по частоте более чем один раз. Выходные сигналы всех каналов суммируются, усиливаются и излучаются в направлении подавляемого радиолокатора. Возможны девять основных программ создания помех по скорости, однако, когда они видоизменяются и используются в комбинации, число режимов становится еще боль- шим. Программа 1 представляет собой обычную уводящую помеху по скорости, когда увод может совершаться либо вверх, либо вниз по частоте. Программа 2 является вари- антом программы 1, когда максимальная величина увода по скорости сохраняется сравнительно длительное время. Программа 3 имеет много программ уводящей помехи по скорости, создаваемых на основе временного разделения, используя для этого толь- ко одно устройство сдвига частоты, или на основе распределения по мощности, ис- пользуя много устройств сдвига частоты. Программа 4 использует фазовую модуляцию пилообразным сигналом со случайной частотой, чтобы спектр выходного сигнала по- мехи был подобен спектру при частотной модуляции шумами и сосредоточен в преде- лах диапазона доплеровских частот радиолокатора (скорости). В качестве модулирую- щего по фазе сигнала может применяться неограниченный или ограниченный по ам- плитуде процесс, включая псевдослучайный. Отметим, что этот вид шумовой помехи следует за перестройкой несущей частоты сигнала подавляемого радиолокатора и мо- жет производить большие спектральные плотности мощности, например, 100 кВт/МГц. Программа 5 создает одну или много фиксированных доплеровских частот, которые могут мерцать и образовывать цели с ложной скоростью радиолокатору в системе по- иска по скорости. Это может осуществляться с помощью псевдослучайных последова- тельностей. Программа 6 создает две фиксированные частоты, которые переключаются во времени (включаются и выключаются) с постоянной частотой, равной частоте скры- того конического сканирования подавляемого радиолокатора сопровождения, или с пе- ременной частотой, близкой к ней. При этом получается такой эффект, как и при воз- действии амплитудно-модулированной помехи с перестраиваемой частотой сигнала модуляции. Программа 7 является простой разновидностью программы 5. Если в опре- деленных границах поддерживается постоянной радиальная скорость цели относитель- 182
но позиции ЗРК, то фиксированное смещение частоты вниз может перевести отражен- ный от цели сигнал в область помех от местных предметов или в область близких к ну- левым доплеровским частотам. Программа 8 отчасти подобна программе 1, за исклю- чением того, что в данном случае отсутствует временной участок приостановки вблизи доплеровской частоты радиолокационного сигнала. Программа 9 применяется для ра- диоэлектронного подавления импульсных радиолокаторов со сжатием, использующих ЛЧМ или ФКМ путем изменения внутриимпульсной структуры. Кроме перечисленных видов помех, известны комбинированные помехи, когда помеха каналу скорости сочетается с помехами другим радиолокационным каналам, дальномерному и угломерному каналам, а также специальные виды помех по скорости, рассчитанные на радиоподавление РЛС со специальными средствами помехозащиты Ниже рассматриваются более подробно основные виды помех каналу селекции целей по скорости [1, 36-40]. 7.3. Уводящие по скорости помехи Однопрограммная уводящая по скорости помеха. Данный метод создания по- мех РЛС с автоматическим сопровождением по скорости (АСС) характеризуется тем, что строб скорости РЛС переводится на сопровождение сигнала помехи и уводится по частоте, после чего сигнал помехи выключается, что приводит к потере цели и перехо- ду РЛС в режим поиска. Этот процесс периодически повторяется. Создание уводящей по скорости помехи РЛС с АСС происходит в следующей последовательности: а) радиолокационный сигнал (импульсный или непрерывный) принимается, уси- ливается и ретранслируется в направлении подавляемой РЛС; б) мощный ретранслированный сигнал из-за действия АРУ вызывает уменьшение коэффициента усиления радиолокационного приемника, вследствие чего отраженный от цели сигнал подавляется, и строб скорости РЛС захватывается сигналом помехи; в) доплеровская частота переизлученного сигнала помехи последовательно меня- ется (уводится) в сторону увеличения или уменьшения от доплеровской частоты сигна- ла, отраженного от реальной цели, к доплеровской частоте, которая больше (или со- ставляет доли при уводе по скорости вниз) доплеровской частоты сигнала, отраженно- го от реальной цели. Во время цикла уводящей по скорости помехи могут быть уста- новлены ложные доплеровские частоты. При этом возможны различные законы изме- нения частоты, но если производится одновременно увод по дальности, то производная функция изменения дальности должна быть равна во всех соответствующих точках значению функции уводящей помехи по скорости; г) по достижении максимальной величины увода по скорости передатчик ретрансляционных помех выключается, вызывая срыв сопровождения цели. Отноше- ние уровней сигналов при включенном и выключенном ретрансляторе должно быть та- ким, чтобы не позволить ГСН наводиться на собственные шумы, излучаемые передат- чиком помех; д) РЛС переходит в режим перезахвата и начинает процесс поиска доплеровской частоты сигнала цели. При этом через некоторое время возможен либо повторный за- хват потерянного доплеровского сигнала, либо захват доплеровских сигналов от дру- гих целей, включая и ложные. Во время поиска угломерная система размыкается или находится в режиме памяти по углам или угловой скорости; 183
е) процесс увода по скорости-повторяется. Маневр самолета с максимальным ус- корением повышает эффективность воздействия уводящей помехи по скорости. Описанная последовательность создания уводящей по скорости помехи относится к обычному способу ее формирования. На рис. 7.2 приведена структурная схема широ- ко используемого передатчика уводящей по скорости помехи на основе ретранслятора со сдвигом частоты на ЛБВ. Рис. 7.2. Структурная схема ретрансляционного передатчика уводящей помехи по скорости Это несложный эффективный передатчик помех для противодействия ракетам с ГСН доплеровского типа. Он может быть еще проще, если имеется одна антенна для приема и передачи (показано штриховой линией на рисунке). Для разделения принято- го сигнала и сигнала помехи используется циркулятор, но он не обеспечивает доста- точной развязки для устранения самовозбуждения. Поэтому принятый и выходной сиг- налы помехи попеременно стробируются таким образом, чтобы исключить одновре- менную передачу и прием. Хотя радиолокационный приемник будет принимать ретрансляционный сигнал помехи в течение менее чем 50 % времени, эффективное воздействие помехи все же будет обеспечено. Так как стробированный высокочастот- ный сигнал должен накапливаться для последующей передачи, то необходимо исполь- зовать в тракте линию задержки. Задержка сигналов должна быть когерентной и доста- точной величины, что может потребовать применения преобразования частоты вход- ных сигналов в диапазон промежуточных частот для реализации требуемой задержки. Можно обойтись без введения дополнительной задержки, а использовать запаздывание 184
в ЛБВ и тракте. Пилообразное колебание, управляемое по частоте, подается на спираль ЛБВ с амплитудой, достаточной для получения в ретранслируемом радиолокационном сигнале изменения фазы на 2л рад. Для успешной работы передатчика такая установка амплитуды пилообразного колебания оказывается допустимой в 20 %-ной частотной полосе. Однако подавление остатка сигнала на несущей частоте радиолокационного сигнала должно быть тщательно проверено, так как если уровень сигнала на выходе ЛБВ на несущей частоте входного сигнала оказывается больше уровня радиолокацион- ного сигнала, отраженного от цели, то передатчик помех будет действовать как маяк. Если сигнал помехи превышает остаток на несущей частоте сигнала на 6 дБ или боль- ше, то строб скорости РЛС будет захватываться и уводиться помехой. Обычно коэф- фициент подавления в диапазоне частот лежит а пределах 10...20 дБ. Если атака на са- молет с передатчиком помех на борту длится кратковременно, то максимальная дли- тельность цикла уводящей помехи по скорости становится важным параметром, так как за время атаки нужно осуществить несколько циклов помехи. В системе сдвига частоты всегда существует начальная (не нулевая) доплеровская частота. В лучшем случае эта начальная частота достигает 20 Гц. Для практики важно, чтобы эта начальная частота составляла не более 25 % величины разрешающей спо- собности РЛС по скорости. Время действия сигнала помехи на несущей частоте необ- ходимо лишь для того, чтобы воздействовать на систему АРУ подавляемого радиоло- кационного приемника, и оно обычно составляет доли секунды. Закон изменения час- тоты обычно линейный, но также возможен параболический или модифицированный экспоненциальный закон. Имитируемое помехой ускорение не должно быть значи- тельным, поскольку РЛС может автоматически сбросить сигнал уводящей по скорости помехи. При уводе по скорости изменение на 20 кГц за 5 с соответствует скорости 4 кГц/с, или ускорению примерно 5g. После окончания цикла уводящей по скорости помехи передатчик кратковременно выключается, а затем цикл помехи повторяется. Если радиолокационный сигнал после действия уводящей по скорости помехи больше не принимается, то уводящая помеха по скорости может не создаваться до тех пор, по- ка не появится другой радиолокационный сигнал. Успешное действие уводящей по скорости помехи, как уже отмечалось, может повысить эффективность других одно- временно используемых способов РЭП, так как строб скорости уводится с отраженного от цели сигнала, и соотношение помеха-сигнал становится значительным. Когда ис- пользуется одновременно увод по скорости и увод по дальности, то должна быть пре- дусмотрена их синхронизация. Если в ретрансляторе передатчика помех имеются уси- лители на ЛБВ, то нужно тщательно проверить излучение передатчика помех во время паузы, поскольку при высокой чувствительности система АСС может наводиться на широкополосный выходной шум ретранслятора и обеспечивать сопровождение по уг- ловым координатам самолета-постановщика уводящей по скорости помехи. Желательно, чтобы в закрытом состоянии излучение шума уменьшалось не меньше чем на 60 дБ [1]. Многопрограммная уводящая по скорости помеха. Эта помеха функциониру- ет подобно обычной уводящей помехе по скорости, но при ее создании одновременно используется много программ, формируемых на основе разделения во времени или распределения по мощности сигналов при подавлении одной или нескольких РЛС. Этот способ РЭП уменьшает среднее время увода радиолокационного строба скорости по сравнению с действием одиночного увода. При многопрограммной уводящей по 185
скорости помехе на основе разделения сигналов по мощности с использованием анало- говых методов формирования могут применяться параллельно устройства сдвига час- тоты с пилообразной фазовой модуляцией, выходные сигналы которых до усиления суммируются. Если мощности выходных сигналов всех устройств сдвига частоты рав- ны, то выходная мощность оконечного усилителя распределяется поровну между ними. В начале каждого цикла уводящей по скорости помехи должна быть пауза в излучении помехи. Программы уводов по скорости идут последовательно во времени. Следует отметить, что каждая программа может иметь, при необходимости, различную дли- тельность паузы, цикла и интервала во времени, когда частота увода минимальна, мак- симальную частоту увода и закон увода. При другом способе формирования многопро- граммной уводящей помехи по скорости на основе разделения по мощности использу- ются цифровые методы формирования, которые создают гармоники сигнала уводящей по скорости помехи. Для фазовой модуляции ретранслируемого сигнала применяются выходные напряжения регистров сдвига с обратной связью. На рис. 7.3 приведена ре- зультирующая зависимость частоты двухстороннего увода по скорости от времени. Пауза в излучении показана в начале каждого цикла увода. Для уменьшения числа про- грамм увода по скорости и сохранения выходной мощности ЛБВ, приходящейся на од- ну спектральную составляющую, можно использовать однополосные модуляторы с по- давленной несущей. Рис. 7.3. Закон изменения частоты составляющих сигнала помехи при уменьшении длительности модулирующей псевдослучайной последовательности для случая формирования многопрограммной уводящей помехи по скорости на основе разделения сигналов по мощности На рис. 7.4 иллюстрируется принцип формирования многопрограммного увода по скорости на основе разделения сигналов во времени. В качестве устройства сдвига час- тоты может использоваться усилитель на ЛБВ и формирователь пилообразного напря- жения, подаваемого на спираль ЛБВ, частота которого изменяется таким образом, что- бы обеспечить четыре программы увода по скорости на основе разделения сигналов во времени. Мощность сигнала помехи будет постоянна, за исключением времени паузы в излучении. Показан закон изменения четырех программ увода по скорости, исполь- зующего 16 временных интервалов. На практике их может быть больше. Все програм- мы имеют одинаковые законы увода по скорости, длительность паузы и интервала 186
Рис. 7.4. Принцип формирования многопрограммной уводящей по скорости помехи на основе разделения сигналов по времени времени излучения помехи с мини- мальной постоянной частотой в на- чале цикла. Эффективность повы- шается, если каждая программа увода по скорости будет иметь свои конкретные параметры, и програм- мы будут несинхронными. Уводящая по скорости поме- ха с регулируемым уровнем мощ- ности. Рассматриваемый метод РЭП состоит в следующем: перво- начально излучается сигнал на час- тоте ГСН с высоким уровнем мощ- ности, обеспечивающим большое отношение помеха-сигнал, захват помехи стробом скорости приемни- ка атакующей ГСН и последующий увод строба скорости на несколько килогерц; затем мощность помехи уменьшается до значения, превышающего на 3...12 дБ уровень собственных шумов приемника ГСН, обусловливающего режим самонаведения на слабый сигнал. При уменьшении уровня мощности помехи усиление приемника ГСН за счет действия АРУ будет возрастать, что приведет к увеличению чувствительности ГСН к мешающим от- ражениям, модуляционным "турбинным" составляющим отраженного сигнала, случай- ным помеховым сигналам и внутренним шумам. Все это в целом ухудшает точность наведения ракеты на цель. Маневр самолета, на борту которого находится такой пере- датчик помех, повысит эффективность рассматриваемого метода. За время большей части этапа самонаведения ракеты отношение мощности выходного помехового сигна- ла, ретранслированного бортовым передатчиком помех, к мощности отраженного от самолета сигнала подсвета остается в приемнике ГСН относительно постоянным. Это зависит от расстояния между РЛС подсвета цели и самолетом и не зависит от расстоя- ния ГСН-самолет до тех пор, пока передатчик ретрансляционных помех работает в ли- нейном режиме. В общем случае расстояние между атакующей ракетой и самолетом меняется много быстрее, чем расстояние между РЛС подсвета и самолетом при нахож- дении РЛС подсвета на стационарной позиции. Поэтому разработчик системы РЭП имеет в своем распоряжении средства для контроля отношения помеха-сигнал в преде- лах естественных ограничений, так как он знает реальную бистатическую ЭПР своего самолета. Принцип работы системы полуактивного самонаведения основан на созда- нии с помощью РЛС подсвета сравнительно большого по своему уровню отраженного от цели сигнала на входе ГСН атакующей ракеты. Этот отраженный сигнал обычно на 15 дБ и более выше на траектории полета ракеты. Следовательно, мощность выходного сигнала передатчика ретрансляционных помех должна снижаться на 10 дБ и более от- носительно отношения помеха-сигнал, равного единице. Характеристики передатчика помех такого типа наилучшим образом могут быть оптимизированы путем моделиро- вания. Во время первоначального увода строба скорости выходная мощность передат- чика помехи максимальна. После завершения увода по скорости мощность помехи 187
плавно и быстро уменьшается до значения, которое обеспечивает низкое отношение помеха-сигнал. Причем относительное время излучения таково, что преобладающими являются интервалы времени, в течение которых помеха имеет низкую выходную мощность. Уводящая помеха по скорости с перенацеливанием на ложный сигнал. Дан- ный вид помехи основан на использовании уводящей помехи по скорости совместно с помеховым сигналом с частотой, смещенной на фиксированную величину от доплеров- ской частоты сигнала цели. Этот помеховый сигнал захватывается стробом скорости РЛС после окончания цикла уводящей помехи по скорости и смещения строба скоро- сти РЛС к частоте данного помехового сигнала. В результате строб скорости РЛС пе- ренацеливается на этот сигнал с ложной доплеровской частотой. Поскольку при этом обеспечивается большое отношение помеха-сигнал, можно применить помеху для сры- ва углового сопровождения. В случае обычной уводящей помехи по скорости ретранс- лированный передатчиком помех сигнал уводит строб скорости РЛС к максимальной частоте и затем этот процесс повторяется. В течение времени обратного хода уводящей помехи по скорости РЛС переходит в режим поиска и может найти или не найти отра- женный от цели сигнал. При воздействии перенацеливающей уводящей по скорости помехи строб скорости РЛС после обратного хода будет оставаться на захваченном сигнале с ложной доплеровской частотой, следовательно, строб скорости как бы "заце- пляется" за сигнал с ложной доплеровской частотой и удерживается на ней. Этот спо- соб может быть усовершенствован с помощью одновременного создания многих лож- ных целей с фиксированными доплеровскими частотами, которые могут располагаться по обе стороны от доплеровской частоты сигнала реальной цели. Следует отметить, что применение только этого вида помех для подавления РЛС с непрерывным излучением недостаточно, поскольку подавляемый радиолокатор, принимая переизлученный сиг- нал помехи, будет способен сопровождать этот сигнал по угловым координатам и воз- можно будет способен даже с ложной частотой обеспечить информацией систему со- провождения для успешного перехвата цели зенитной ракетой. Неправильная (ложная) доплеровская частота сопровождаемого сигнала может влиять на функционирование неконтактного взрывателя, если используется радиолокационный взрыватель. Следова- тельно, нельзя рекомендовать только один этот способ РЭП. Одновременно должны быть использованы помехи по угловым координатам, например, угловые помехи, дей- ствующие через систему АРУ или использующие неидентичность на скатах амплитуд- но-частотных характеристик приемных каналов подавляемой РЛС моноимпульсного типа, а также помехи из вынесенной точки. Уводящая по скорости помеха наземной командной РЛС. Ракета с непрерыв- ным режимом наведения по скорости может быть дезинформирована с помощью уво- дящей по скорости помехи, излучаемой с защищаемого объекта. Однако эффектив- ность помехи в этом случае существенно снижается за счет наземной РЛС ракетного комплекса. Дело в том, что импульсный следящий радиолокатор ракетной системы об- ладает способностью следить за скоростью изменения дальности ракеты и атакуемой цели. Поэтому, даже если он не является радиолокатором доплеровского типа, допле- ровские сдвиги частоты с точностью менее 1 кГц могут быть получены расчетным пу- тем по изменениям дальности до цели во времени. Отсюда следует, что положение строба скорости приемника ракеты при ее наведении может быть определено, так как параметры движения ракеты известны. Эта информация передается на ракету по ко- 188
мандной радиолинии и используется для помехозащиты от уводящей помехи по скоро- сти. Если передатчик уводящей помехи, установленный на самолете, уводит строб ско- рости системы слежения ракеты за пределы допустимой точности по отношению к по- ложению строба скорости, оцененному с помощью следящего радиолокатора, то его помеховый сигнал распознается как ложный, система слежения по скорости ракеты пе- реходит в режим поиска в пределах, близких к данным оценки скорости радиолокато- ром, и приемник ракеты повторно захватывает истинную цель. В целях преодоления данной помехозащиты целесообразно создавать уводящую по скорости помеху с параметрами, обеспечивающими увод строба скорости ракеты от цели сигнала на величину, не поддающуюся оценке методом сравнения с данными на- земного радиолокатора. На рис. 7.5 показана зависимость изменения частоты выход- ного сигнала самолетной станции РЭП. Параметры уводящей по скорости помехи (дли- тельность увода и перерыв в уводе) устанавливаются при постоянном усилении ре- транслятора таким образом, чтобы величина максимального увода частоты была меньше предельной точности по доплеровской частоте следящего импульсного радиолокатора. Рис. 7.5. Закон изменения частоты сигнала уводящей по скорости помехи ГСН в случае, когда на борт ракеты от импульсном РЛС передается информация о доплеровской частоте перехватываемой цели При ширине строба скорости приемника ракеты в несколько сот герц строб может пе- риодически уводиться на несколько килогерц без превышения пределов измерений до- плеровской частоты наземной командной РЛС. Одновременно с уводящей по скорости помехой может применяться угловая помеха для срыва режима автосопровождения по угловым координатам. Следует заметить, что защита наземной радиолокационной сис- темы от уводящей по скорости помехи будет затруднительна при использовании уво- дящей по дальности помехи против следящего радиолокатора командной ЗРК. В этом случае могут вызываться серьезные нарушения на ГСН режимов поиска и слежения. 189
7.4. Узкополосные шумовые помехи со спектром доплеровских частот В данном методе РЭП принятый и усиленный радиолокационный сигнал модули- руется по амплитуде и частоте так, чтобы сформировать узкополосный шум, сконцен- трированный на несущей частоте радиолокационного сигнала и перекрывающий пол- ностью или частично диапазон доплеровских частот. Он формируется путем фазовой модуляции сигналом треугольной формы, который меняется по частоте от величины менее 100 Гц до величины, например, 1 кГц со скоростью, равной 1/3 нижней частоты модуляции. В то же время амплитуда ретранслируемого сигнала модулируется со 100 %-нои глубиной во время перестройки по частоте сигнала треугольной формы. По- скольку модулирующий сигнал треугольной формы, то промодулированный помехо- вый сигнал имеет спектр, распределенный в обе стороны от несущей принятого сигна- ла с составляющими от самой низшей частоты. В этом случае в спектре помехи оста- ются свободные от помеховой модуляции участки в интервале, симметрично располо- женном относительно несущей частоты сигнала РЛС. Поэтому эти участки спектра за- полняются с помощью амплитудной модуляции, так что выходной спектр передатчика ответных помех имеет колокольную форму, перекрывая приблизительно интервал час- тот относительно несущей сигнала РЛС в пределах удвоенной максимальной частоты модулирующего сигнала. С помощью ФМ низкочастотными шумами можно формировать помеху с очень высокой спектральной плотностью мощности. Например, если спектр колокольной формы перекрывает участок в ±5 кГц относительно несущей (в целом 10 кГц), а эффек- Входная мощность сигнала I помехи | Частота Ж входного сигнала помехи / f - 100 кЬ'ц Длитсльносп Режим 1 при ta= 0 в) Рис. 7.6. Форма огибающей (а) и положение спектра шума на частотной оси (б) при создании доплеровским РЛС маскирующей по скорости помехи; изменение паузы в излучении помехи для трех режимов (в) тивная излучаемая мощность пе- редатчика помех равна 1000 Вт, то спектральная плотность мощ- ности помехи будет 100 кВт/МГц. Формирование доплеровских помеховых шумов можно осу- ществлять также путем хаотиче- ского изменения частоты пило- образного колебания, исполь- зуемого для сдвига частоты. В этом случае создается шумовой спектр около несущей частоты радиолокатора, препятствующий доплеровскому радиолокатору обнаружить истинный отражен- ный сигнал. На рис. 7.6,в пока- зана форма колебаний для не- прерывных доплеровских шумов (режим 7) и двух других вариан- тов (режимы 2 и 3). Для иллюстрации на рис. 7.6,6 пределы изменения частоты пилообразных колеба- ний (положительных и отрица- 190
тельных), используемых для сдвига частоты, были выбраны равными ±100 кГц. В ре- жиме 1 излучаются шумы с полосой спектра, равной 200 кГц около несущей частоты подавляемого радиолокатора. Такой шумовой помеховый сигнал будет следовать за изменением несущей частоты радиолокатора вследствие ретрансляционного способа формирования помех. В этом режиме, как и в двух других, в спектре сигнала помехи имеется провал около несущей частоты РЛС (на рисунке не показан), ширина которого равна удвоенной минимальной частоте пилообразных колебаний, используемых для сдвига частоты. Минимальная частота пилообразных колебаний обычно составляет ма- лую часть ширины фильтра доплеровской селекции подавляемого радиолокатора, по- этому провал в спектре помехи около несущей частоты РЛС обычно не является недос- татком помехи. Если же в некоторых специфических случаях этот провал создает труд- ности, то можно рекомендовать для формирования узкополосной шумовой помехи применять двойную модуляцию сигнала: AM и ЧМ [1]. Режим 1 не позволяет прием- нику подавляемого радиолокатора работать в режиме наведения по сигналу помехи или в режиме пассивного сопровождения помехи по угловым координатам без излуче- ния радиолокационного сигнала и вынуждает радиолокатор излучать во время его ра- боты в режиме пассивного сопровождения. Режим 3 обеспечивает мерцание с фикси- рованной частотой, а режим 2 - с переменной частотой переключения. Оба способа предназначены для удержания радиолокационного приемника в состоянии непрерыв- ного переключения режимов работы. Применяя этот способ РЭП, можно обеспечить очень высокую спектральную плотность мощности помехи. Например, если аппаратура помех, использующая этот способ, содержит усилитель на ЛБВ, обеспечивающий в не- прерывном режиме 100 Вт, и антенну с коэффициентом усиления 16 дБ, то можно по- лучить излучаемую мощность помехи 4 кВт при полосе помехи 200 кГц, сосредоточен- ной около несущей частоты радиолокатора. Это обеспечивает спектральную плотность шумовой помехи 20 кВт/МГц. Другой способ формирования доплеровских шумов использует бифазный модуля- тор с высоким качеством подавления остатка мощности на несущей частоте, который запитывается псевдослучайной последовательностью. Причем необходимо, чтобы час- тота синхронизации была равна предполагаемой максимальной доплеровской частоте, а длительность последовательности была меньше, чем обратная величина ширины по- лосы фильтра доплеровской селекции. Это означает, что в каждом фильтре доплеров- ской селекции РЛС, по крайней мере, будет содержаться одна спектральная состав- ляющая. Если по сравнению с этим длительность псевдослучайной синхронной последова- тельности (ПСП) уменьшить, то можно сформировать сетку ложных доплеровских частот. Когда совместно с этим способом используется сдвиг частоты, то спектральные состав- ляющие будут перемещаться, создавая эффект действия на следящую систему скорости многих уводов по скорости. Это может заставить следящую систему скорости радиолока- тора скачком переходить от одной спектральной линии сигнала помехи к другой. 7.5. Помехи по скорости со свипированием частоты Это ретрансляционный способ создания помех, использующий свипирование по доплеровской частоте для подавления радиолокаторов сопровождения с автоматиче- ской системой слежения по скорости и поиска. Реализация его показана на рис. 7.7. Предположим, что ретранслятор работает в режиме постоянного коэффициента 191
Частота сигнала помехи на выходе ретранслятора Режим 2 отличается отрицательным наклоном изменения частоты Длительность а) б) Рис. 7.7. Изменение во времени доплеровской частоты сигнала помехи (а) и длительности периода свиппирования частоты (б) при создании помех РЛС с автоматической системой поиска и слежения по скорости усиления. Возможны два режима изменения частоты по пилообраз- ному закону, отличающиеся друг от друга либо положительным (режим 1 на рис. 7.7,а), либо отри- цательным (режим 2 на рисунке не показан) наклоном пилообразного колебания, подаваемого на уст- ройство сдвига частоты. При этом перестройка частоты производит- ся вверх или вниз. По периоду свипирования также возможны два режима (рис. 1.1,6). Период свипирования может быть либо постоянным (режим 4), либо пе- ременным (режим 3). Центральная частота и диапазон свипирования могут быть настроены на извест- ную величину или на критические величины для подавляемого ра- диолокатора. Все числовые при- меры в рассматриваемом случае выбраны как типовые и могут ши- роко меняться для конкретных си- туаций. 7.6. Мерцающие помехи доплеровским РЛС При реализации данного метода РЭП формируются последовательно во времени две ложные доплеровские частоты, расположенные с одной стороны от доплеровской частоты сигнала цели. Если используется сдвиг частоты с противоположной полярно- стью пилообразного колебания, то при необходимости могут быть сформированы две ложные доплеровские цели по другую сторону от несущей частоты. Чередующиеся по- лярности и различные частоты сдвига частоты могут создать дополнительные ложные цели на любой стороне от несущей частоты. При этом коэффициент заполнения двух ложных сигналов будет меняться так, чтобы строб селекции по скорости радиолокато- ра смещался туда и обратно. Частота коммутации, равная 1/(0+^), может также изме- няться (Л и 12 - длительности ложных целей). Для повышения эффективности создание ложных по скорости целей можно соче- тать с одновременным созданием узкополосного шумового сигнала на частоте отра- женного от цели сигнала. В данном случае должна регулироваться мощность или ко- эффициент усиления ретранслятора, чтобы сигналы ложных доплеровских частот зна- чительно превышали по уровню узкополосный шумовой сигнал. При этом амплитуда узкополосного шумового сигнала около несущей частоты радиолокационного сигнала должна быть достаточной, чтобы обеспечить отношение помеха-сигнал около 6 дБ и замаскировать сигнал, отраженный от цели. Например, для радиоэлектронного подав- ления ГСН с непрерывным сигналом подсвета диапазона частот 10...20 ГГц могут ис- 192
пользоваться переключаемые доплеровские ложные сигналы на частотах 2 и 3 кГц, расположенные по одну сторону от несущей частоты сигнала подсвета, и шумы, мас- кирующие отраженный от цели сигнал. Строб скорости ракеты в этом случае не может выделить и захватить отраженный сигнал и возможно перейдет в режим наведения по сигналу узкополосной ЧМ-шумовой помехи. Однако, если приемник запрограммиро- ван так, что до перехода в этот режим он переходит в поиск по скорости, или приемни- ку необходимы шумовые сигналы определенного участка диапазона доплеровских час- тот для удовлетворения критерия перехода в режим наведения на помеху, или шумы недостаточно сильны для того, чтобы вызвать переход в этот режим, то строб скорости ГСН может захватить один из ложных доплеровских сигналов. Когда этот ложный доплеровский сигнал выключается, а другой включается, строб скорости ГСН обычно захватывает новую ложную цель. Период мерцания ложных целей lA/i+fz) должен вы- бираться примерно равным постоянной времени системы захвата приемника ГСН. Ес- ли частоту мерцания выбрать в соответствии с частотой сканирования доплеровского радиолокатора, то можно обеспечить одновременное создание помехи угломерному каналу РЛС. 7.7. Формирователи уводящих и маскирующих помех по скорости Для формирования уводящих или маскирующих помех по скорости РЛС с непре- рывным или квазинепрерывным излучением наиболее широкое применение получил ретрансляционный способ, когда радиолокационный сигнал переизлучается и наделя- ется помеховой модуляцией. Поэтому формирование ложных доплеровских целей или маскирование определенного участка доплеровских частот осуществляется с помощью балансных модуляторов или устройств сдвига частоты. Например, для имитации поме- хового сигнала с доплеровским смещением частоты можно использовать однополос- ный модулятор с хорошо подавленными несущей и второй боковой частотной состав- ляющей. Для формирования несколько ложных доплеровских частот в данном случае потребуется несколько однополосных модуляторов. Однако наиболее широкое распро- странение для этой цели получили фазовые модуляторы на основе управляемых высо- кочастотных фазовращателей. Большинство электронных и твердотельных управляе- мых фазовращателей имеют ограниченную модуляционную характеристику в пределах нескольких л. Если фазовращатель позволяет изменить фазу на 2л, то вместо непре- рывного изменения фазы можно использовать периодическое ее изменение во времени от 0 до 2л со скачкообразным изменением фазы от 2л до 0 [41]. На практике желательно не только менять фазу высокочастотного сигнала, но и одновременно усиливать его. Для этой цели можно использовать ЛБВ, которые имеют достаточно высокий коэффициент усиления и линейную фазовую модуляционную ха- рактеристику в интервале от 0 до 2л (рис. 7,8). Фазовая модуляция в ЛБВ основана на модуляции задержки высокочастотного сигнала при изменении напряжения спирали [42]. Когда напряжение спирали ЛБВ, а следовательно и фаза сигнала на выходе ЛБВ, меняется линейно, то будет тот же эф- фект, что и при доплеровском смещении частоты за счет движения объекта в простран- стве. Между приращением фазы сигнала на выходе ЛБВ в линейном режиме усиления и изменением напряжения спирали существует следующая линейная зависимость: Д<р = -0,29^—, К и0 7—1777 193
где (о0 - круговая частота сигнала; I - длина спирали; Vt - скорость электронов в ЛБВ; Рис. 7.8. Структурные схемы устройств сдвига частоты (а,б) и формы сигналов управления фазовым сдвигом (в,г) В силу того, что усиле- ние ЛБВ зависит от напря- жения спирали, фазовой мо- дуляции сопутствует пара- зитная AM. Если изменение фазы происходит линейно до значения, кратного 360°, и затем напряжение спирали быстро возвращается до его первоначального уровня, то частота выходного сигнал изменится на кратное значе- ние частоты пилообразных колебаний. Другим вариан- том устройства, обеспечи- вающего перенос частоты, является дискретный управ- ляемый фазовращатель [43]. Он представляет собой набор дискретных фазовращателей, в определенной последовательности включаемых в канал прохождения сигнала, фаза которого в этом случае изменяется дискретно во времени (рис. 7.8,г). Нарастающее скачкообразное изменение фазы эквивалентно линейному изменению фазы, и несущая частота сдвигается на величину, равную обратной величине длительности цикла пол- ного изменения фазы на 360°. Дискретный фазовращатель с минимальным дискретом фазы 11,25° обеспечивает изменение фазы от 0 до 360° за 32 такта и позволяет осуще- ствить качественный сдвиг частоты. В любом случае качество работы устройства сдви- га частоты зависит от линейности изменения фазы и времени обратного хода, величи- ны дискрета фазы и уровня паразитной амплитудной модуляции. В спектре ФМ сигнала всегда существует область около центральной частоты, свободная от помеховых составляющих из-за конечной величины нижней частоты мо- дулирующего спектра. В зависимости от разрешающей способности РЛС по скорости, в этой частотной области может просматриваться остаток мощности на несущей часто- те, подсвечивающий защищаемый объект. На практике ширина этой области может поддерживаться в пределах 20... 100 Гц. При необходимости можно использовать сигнал с более низкой частотой, если обеспе- чивается непосредственная связь со спиралью ЛБВ. Однако ввиду того, что на форми- рование пилообразного сигнала с частотой 10 Гц требуется больше времени, чем с час- тотой 100 Гц, скорость переключения положительных и отрицательных частотных бо- ковых полос замедляется, и вероятность того, что оператор РЛС обнаружит сигнал, возрастет. На рис. 7.9,а приведена структурная схема устройства преобразования частоты, при котором начальный сдвиг частоты может быть равен нулю, но скорость перемеще- ния спектральных линий остается высокой. В этом устройстве используются два фазо- 194
вых модулятора, соединенных последовательно. В первом фазовая модуляция осуще- ствляется положительным пилообразным сигналом со случайным изменением частоты в интервале от fa до Д (рис. 7.9,6). Величины fa и/в могут быть выбраны достаточно вы- сокими (от 100 до 200 кГц). У второго модулятора фазовая модуляция производится г) Рис. 7.9. Структурная схема устройства двухкратного сдвига частоты (а), формы модулирующих сигналов № 1 (б) и № 2 (в), спектр выходного сигнала (г) пилообразным сигналом фиксированной частоты (fa + /в)/2, как показано на рис. 1.9,в. Отрицательный наклон пилообразного напряжения этого сигнала сдвигает частоту в область низких частот, так что центральная частота спектра помехи по скорости теперь совместится с частотой входного радиолокационного сигнала (рис. 7.9,г). В этом слу- чае отсутствует область частот в окрестности несущей частоты входного сигнала, неза- полненная помехой. Это устройство позволяет также формировать спектр помехи с частотной асимметрией относительно несущей. Помехи, нарушающие обнаружение целей, сопровождение или другие функции радиолокаторов с доплеровской обработ- кой, включают в себя много различных способов радиоэлектронного подавления. Поч- ти все эти способы создания помех используют описанные выше формирователи на ос- нове ФМ, на которые подаются колебания специальной формы. Для формирования помеховых сигналов с требуемой спектральной структурой в качестве фазовых модуляторов широко используются обычные ЛБВ, а также твердо- 195
тельные аналоговые или дискретные фазовращатели. Они обеспечивают изменение фа- зы до 360° с достаточной линейностью и малым уровнем паразитной AM Для получе- ния большего, чем на 360° изменения фазы, а также формирования сигналов помех сложной структуры, применяют их последовательное соединение или ЛБВ с простран- ством дрейфа, которые имеют малый уровень паразитной AM, высокую крутизну мо- дуляционной характеристики и малые уровни модулирующих напряжений. Как уже отмечалось, для помеховой модуляции используются как периодические регулярные во времени сигналы, так и случайные. В первом случае спектр модулиро- ванных колебаний будет дискретный, во втором - сплошной [44]. Распределение ам- плитуд спектральных компонент спектра при фазовой модуляции определяется вели- чиной девиации фазы и видом модулирующего сигнала. В общем виде для формирова- ния помех по скорости используется периодический несинусоидальный сиг нал. Фазомодулированное колебание аналитически описывается выражением: «0) = ^cos^r +<p(f) + <p0], (7-1) где Ло- амплитуда колебания; о)0- круговая несущая частота; ф(/) - мгновенный фазовый угол, изменяеющийся в соответствии с модулирующим сигналом; <р0- начальная фаза. Если <р(г) - периодическая функция времени с наибольшим периодом Г, то ФМ колебание можно представить в следующем виде: Л-СО a (t) = Сп cos [щог + nQf - <рп + <р0 ) (7.2) Л—ос где комплексная амплитуда спектральной составляющей 2Г = т/а )ехр Н + п Q)z ” ]dt' С7*3) о Сп= Сп ехр (- /<;„). Подставляя (7.1) в (7.2) и пренебрегая высокочастотными составляющими, полу- чаем: i т С„ =yjexp_/[(?(/)-nQf] Jr. (7.4) 1 о При представлении формы периоди- ческого модулирующего сигнала в виде отрезков прямых, позволяющих описать основные формы модулирующих колеба- ний, можно выполнить непосредственное вычисление интеграла (7.4) и получить замкнутые выражения для амплитуд спек- тральных составляющих фазомодулиро- ванного сигнала. В качестве примера рас- смотрим случай, когда модулирующий сиг- нал представляет собой периодическую трапециидальную функцию времени (рис. 7.10). 196
После соответствующих вычислений можно получить выражения для амплитуд спектральных составляющих ФМ колебания: . („ плт. \ . / 4 шгт9 \ sin Ад?---- sin Ад? +-------- С Л» \ *4,72 \ Т j ” Т (4 ллт, \ Т (. ктгг7 \ I Ад? —1 I Ад? + I “(“I) ---МП -Т-^(Т1+Т2) С®8 Д<?- —- —П1-Т2) • (7-5) пл 2 27 J [ 22 Общее выражение (7.5) позволяет получить спектры ряда конкретных ФМ коле- баний. Если принять т2 = 0 и Т] = 7", то получим выражение для амплитудного спектра колебания, модулированного по пилообразному закону с нулевым временем обратного хода: C,.sin^-^. (7.6) Ад? —/171 Если Ад? = пл, то амплитуды всех спектральных компонент, кроме /i-й, равны ну- лю, а п-я составляющая имеет амплитуду, равную единице. Когда Ад? # пл, спектр ко- лебания состоит из ряда спектральных составляющих, разнесенных по частоте друг от друга на величину, равную 1/Т. При модуляции по симметричному пилообразному закону (ti = т2 = 772) имеем С„------—------2-sinf&<p-^-V (7.7) 1 2> В данном случае спектр модулированного колебания симметричен относительно несущей частоты (п = 0). Если положить Т] = т2 = 0, то получим выражение для амплитуд спектральных со- ставляющих сигнала, модулированного по фазе сигналом прямоугольной формы: 2 . пл / пл \ ( Сп =—sin—cos Ад?-------. (7.8) пл 2 у 2 ) В этом случае амплитудный спектр симметричен относительно несущей частоты колебания. Амплитуды спектральных составляющих с четными номерами равны нулю. Для обеспечения высокого качества уводящей помехи по скорости к модулирую- щему пилообразному сигналу предъявляются следующие требования: наклон пилооб- разного напряжения должен быть линейным, время обратного хода пренебрежимо ма- лым и максимальная девиация фазы (размах) должна составлять 360°. Однако эти оп- тимальные условия не всегда выполнимы из-за ограничений по размерам, массе и стоимости аппаратуры. Отклонение параметров пилообразного колебания от опти- мальных вызывает увеличение потерь преобразования и уменьшение коэффициента подавления в спектре помехи остатка мощности на несущей частоте входного сигнала. Потери при преобразовании частоты показывают насколько мощность выходного сиг- нала с преобразованной частотой меньше мощности не преобразованного по частоте 197
сигнала при одном и том же уровне входного сигнала. Подавление сигнала на несущей частоте характеризуется отношением выходной мощности сигнала с преобразованной частотой к выходной мощности сигнала, частота которого равна частоте входного сиг- нала. Типовая величина этого параметра лежит в пределах от -15 до -40 дБ в зависи- мости от сложности устройства сдвига частоты. Этот параметр исключительно важен, потому что от него зависит степень "подсвета" защищаемого объекта передатчиком помех, когда станция помех может играть роль маяка, облегчающего наведение ракеты. Для оценки этих параметров рассмотрим спектр ФМ колебания, модулированного несимметричным пилообразным сигналом. Для этого положим Ti+t2= Т и Tt * т2. Тогда С A<psin(A<p-wnTr) (Д<р - + п(1-т)лj ’ где m =^тА/Т. Спектр этого колебания асимметричен относительно несущей частоты колебания. При Д<р = пттс (и=1, 2, 3,....) амплитуда /7-й спектральной составляющей максимальна и равна т. Увеличение относительного времени обратного хода пилообразного колеба- ния приводит к уменьшению асимметрии спектра и уровня максимальных амплитуд спектра, а так же к обогащению спектра. Так, при т = 0,9 максимальный коэффициент потерь преобразования по мощности в случае оптимальной девиации фазы (2\q2Opt = = птп) равен 1/лЛ При т = 0,9 его величина составляет 0,92 дБ. Коэффициент подавления сигнала мощности на несущей частоте входного сигна- ла для случая оптимальной девиации фазы (A<popt = птл) определяется как С2 2 Кподав = ~• (7.Ю) (sin ппт I птгс) При т = 0,9 и п =1 коэффициент подавления составляет -19,5 дБ. Для получения больших значений коэффициентов подавления потребуется формировать пилообразное модулирующее напряжение с еще меньшим временем обратного хода. Так, для обеспе- чения в спектре подавления остатка мощности на несущей частоте входного сигнала -40 дБ длительность обратного хода пилы должна быть не более 1 % от ее периода. Однако это не единственный фактор, который влияет на параметры сдвига частоты с помощью управляемого фазовращателя. В реальных условиях равенство девиации име- ет место только для одного значения несущей частоты из-за зависимости крутизны фа- зовой модуляционной характеристики от частоты, например, в широкополосных ЛБВ. Поэтому для обеспечения высококачественного сдвига частоты в данном случае потре- буется вводить частотно-зависимую регулировку амплитуды модулирующего пилооб- разного напряжения или применить ЛБВ с пространством дрейфа. В табл. 7.1 приведены величины остатка мощности на несущей частоте модули- руемых по фазе колебаний для различных модулирующих сигналов, используемых при создании помех доплеровским РЛС. Дальнейшее снижение уровня спектральной со- ставляющей на несущей частоте РЛС возможно путем использования для формирова- ния помеховых сигналов сложной формы нескольких фазовых модуляторов, соединен- ных последовательно. 198
Таблица 7.1. Величины остатков мощности на несущей частоте при различных видах фазовой модуляции № п/п Вид модулирующего по фазе сигнала Аналитическое выражение для остатка мощности Оптимальная величина Дф 1 Гармоническая модуляция одним тоном ) Нули функции Бесселя 0-го порядка 2 Гармоническая модуляция несколькими тонами некратных частот Цл2(дф.-) Нули функции Бесселя 0-го порядка 3 Пилообразная модуляция с нулевым и конечным временем обратного хода г / sin Д<р \ \ / Дф =л 4 Модуляция сигналом прямоугольной формы cos2 Дф Дф = тг/2 5 Модуляция сильно ограниченными по амплитуде флуктуациями с разным уровнем ограничения 2 Дф. + Дф_ cos — — 2 &ср+ + Дф_ = я 6 Модуляция шума с нормаль- ным законом распределения амплитуд и эффективной девиацией фазы Дф Эфф ехр(-Д<рЭфф) Определяется реализуемой девиацией фазы 7 Периодическое скачкообраз- ное изменение фазы i sin22V0^- Оптимальная величина с дискретом фазы Дф и числом скачков Дго sin2^ 2 Дфд = 2tt/N0 С помощью фазовой модуляции можно получить многочастотный спектр с разно- сом составляющих, равным частоте модулирующего напряжения. Фазовая пилообраз- ная модуляция приводит к образованию многочисленных составляющих, кратных час- тоте модуляции. По всей вероятности некоторые из этих спектральных составляющих будут превышать уровень остатка мощности на несущей частоте входного сигнала. Так или иначе спектр при ФМ очень сложен и должен учитываться как при разработке станции помех, так и при проектировании средств и методов помехозащиты РЛС. При разработках РЛС, у которых предусматривается защита от воздействия помех по ско- рости, должна учитываться возможность помехового воздействия всех составляющих выходного спектра станции помех. 7.8. Радиоэлектронное подавление двухканальной системы сопровождения, использующей одновременно импульсное и непрерывное излучения Рассматриваемая в данном случае радиолокационная система состоит, по сущест- ву, из двух РЛС, работающих на общую антенну, одна из которых - обычный импульс- ный радиолокатор, а другая - доплеровский радиолокатор непрерывного излучения. Информацию по угловым координатам сопровождаемой цели в этом случае можно 199
Рис. 7.11. Тактическая ситуация, иллюстрирующая способ РЭП двухканальной системы сопровождения, использующей одновременно импульсное получить одновременно с выхода приемных устройств импульсной и непрерывной РЛС в зависимости от складывающейся тактической си- туации и качества данных, посту- пающих от каждой РЛС. Перед разработчиками средств РЭП в данном случае встают две пробле- мы: одна - подавление двух РЛС, работающих на разных несущих частотах, вторая - невозможность маскировки самолета с помощью дипольных отражателей из-за при- сущей РЛС с непрерывным излуче- нием возможности сопровождения и селекции целей по доплеровской частоте. На рис. 7.11 показана ти- повая ситуация, соответствующая рассматриваемому случаю. Зенит- ный ракетный комплекс использует радиолокационную систему сопровождения с дву- мя совпадающими лучами диаграмм направленности антенной системы, причем один из лучей - импульсный, а другой - непрерывного излучения. Он выполняет задачу за- щиты наземных объектов в показанной на рисунке заданной области. Дипольное обла- ко образуется перед атакой ударных самолетов с помощью специального самолета. Это облако дрейфует по ветру в направлении защищаемых ЗРК объектов При атаке само- летов на ЗРК определяются наиболее опасные цели, после чего радиолокационные средства ЗРК начинают их сопровождать для осуществления перехвата и уничтожения ракетами. Первоначально используется импульсный радиолокатор, так как он имеет в целом лучшие способности по сопровождению, чем доплеровский радиолокатор непрерывно- го излучения. Однако после вхождения атакующего самолета в полосу дипольных от- ражателей импульсный радиолокатор быстро теряет сопровождаемую цель, если плот- ность диполей в пространстве достаточно высока. Поэтому в этой ситуации сопровож- дение целей должно осуществляться радиолокатором непрерывного излучения, если до этого времени перехват цели ракетой не был осуществлен. В рассматриваемом случае одним из тактических приемов, применяемым для по- давления ЗРК, является использование беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) с повышенной радиолокационной видимостью (обеспечиваемой установкой на их борту ретрансляторов), совершающих полет в направлении охраняемых ЗРК наземных объек- тов. Курс полета этих БПЛА выбирается из условия формирования в радиолокационной системе ЗРК примерно той же радиальной скорости, что и у атакующего самолета. Бортовая аппаратура, обеспечивающая увеличение радиолокационной видимости БПЛА, практически формирует множество спектральных линий вокруг частоты приня- того сигнала доплеровской РЛС, и одна из этих спектральных линий всегда оказывает- ся в пределах ширины радиолокационных стробов селекции по скорости, выставлен- ных на отраженный от атакующего самолета сигнал. Поэтому в момент пуска БПЛА 200
РЛС непрерывного излучения переходит на сопровождение БПЛА, поскольку его сиг- нал превышает по уровню сигнал, отраженный от атакующего самолета. Таким обра- зом, если импульсная РЛС потеряет атакующий самолет при вхождении его в область дипольных отражателей, то непрерывная доплеровская РЛС также не сможет обеспе- чивать его сопровождение и выдачу информации о его местоположении, а перейдет на сопровождение БПЛА. Защита атакующего самолета будет осуществлена. Следует отметить, что рассмотренный метод РЭП основан на использовании двух недостатков подавляемой радиолокационной системы: на неспособности импульсной РЛС сопровождать самолет в облаке дипольных отражателей с высокой плотностью и на плохой способности непрерывной РЛС селектировать цели по дальности. 7.9. Согласование увода по скорости и дальности При создании уводящих помех по скорости РЛС КНИ необходимо учитывать, что скорость цели может быть определена путем дифференцирования текущего значения дальности цели, полученной из системы автоматического сопровождения по дально- сти. Сравнение этой скорости со скоростью, измеренной с помощью системы автома- тического сопровождения по скорости (по доплеровской частоте), позволяет выявить либо их тождественность, либо несовпадение по величине или знаку скоростей (сопро- вождается ложная цель) [45]. Если система автосопровождения по скорости выполнена таким образом, что можно сбрасывать сопровождение сигналов, доплеровские сдвиги которых не соответствуют результатам измерений скорости на основе дальностной ин- формации, то такая система сопровождения по скорости будет сопровождать только доплеровский сдвиг реальной цели. При этом может использоваться также результат сравнения дальности из дальномерного канала с оценочным значением дальности, по- лученным путем интегрирования скорости, измеренной доплеровским каналом. Сопос- тавление координатной информации, полученной по двум каналам автосопровождения РЛС, по