CC BY
110
А.В. Леньшин,
доктор технических наук, доцент, Военный учебнонаучный центр (г. Воронеж)
С. Л. Иванов,
Военный учебно-научный центр (г. Воронеж)
В.В. Лебедев,
Военный учебно-научный центр (г. Воронеж)
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВОЗДЕЙСТВИЯ ПОМЕХ НА ОТВЕТЧИКИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИСТЕМ С АКТИВНЫМ ОТВЕТОМ
MODELLING OF PROCESS INTERFERENCE IN RADAR SYSTEMS TRANSPONDER’S WITH ACTIVE RESPONSE
Приводятся результаты моделирования воздействия прямошумовой помехи на ответчики радиолокационных систем с активным ответом (РСАО), анализ которых позволяет сделать вывод о появлении дополнительного выигрыша в отношении мощности помехи к мощности полезного сигнала при увеличении разрядности импульсновременного кода запросного сигнала.
The results of disguising interference modelling on the radar systems transponder with active response (RSAR) are given. The analysis shows the appearance of additional effect in the interference power to the power of the desired signal by increasing the bit pulsetime code interrogation signal.
Задача идентификации объектов, обнаруживаемых бортовыми обзорноприцельными системами, по принципу «свой-чужой» является важнейшим этапом информационного обеспечения действий авиационных комплексов, которая решается преимущественно при использовании аппаратуры РСАО. В ходе применения РСАО в военных конфликтах последних десятилетий проявились недостатки данных систем, нередко приводившие к ошибочному определению государственной принадлежности своих объектов и, как следствие, к их уничтожению. В частности, при проведении операции по принуждению Грузии к миру на Кавказе в августе 2008 г. общие боевые потери ВВС РФ составили шесть самолетов, половина из которых, с большой вероятностью, обусловлена «дружественным огнем» [1].
К одному из наиболее существенных недостатков РСАО относят низкую помехозащищённость ответчиков, обусловленную главным образом применением ненаправленных антенн, а также работой с запросными сигналами в виде простых импульсных посылок большой длительности [2].
Целью работы является моделирование процесса воздействия прямошумовой помехи (ПШП) на ответчик типовой РСАО в интересах оценки требуемого энергопотенциала станции помех, располагаемой в вынесенной точке.
Структура типового ответчика РСАО изображена на рис. 1, где использованы следующие обозначения: АФУ — антенно-фидерное устройство; Г и Г0 — генераторы ВЧ колебаний; УПЧ — усилитель промежуточной частоты; АД — амплитудный детектор; ПУ
— пороговое устройство; ШАРУ — схема автоматической регулировки усиления по шумам; ДШ — дешифратор запросного сигнала; АЛУ — арифметико-логическое устройство; Ш — шифратор ответного сигнала; М — модулятор; УМ — усилитель мощности.
Анализ рисунка показывает, что применение в приемном тракте ответчика схемы ШАРУ позволяет стабилизировать частоту ложных шумовых срабатываний ПУ. Однако
реализация указанной схемы при обработке импульсов запросного сигнала на фоне ПШП приводит к уменьшению коэффициента усиления УПЧ, что, в свою очередь, приводит к снижению уровня напряжения полезного сигнала на входе ПУ, и, как следствие, к уменьшению вероятности его обнаружения. Таким образом, воздействие ПШП на ответчик РСАО проявляется в подавлении части импульсов запросного сигнала в ПУ.
Рис. 1. Структурная схема ответчика РСАО
Рассмотрим энергетические соотношения в ответчике при воздействии ПШП [3]. Под прямошумовой помехой понимается узкополосный случайный процесс с гауссовским законом распределения мгновенных значений и равномерной спектральной плотностью 5 (/) = 5П в пределах полосы частот . Выходная мощность генератора ПШП определяется выражением
Рі = } 5 (/ )# = 5П АЯі.
(1)
Отношение мощности ПШП ЛгР.п к мощности запросного сигнала Рп>.С на входе УПЧ (при соответствии А^П ширине полосы пропускания УПЧ А/^, т.е. А^П / А/упч » 1) определяется уравнением РЭП в случае взаимного прикрытия [4]
Кп =У
Рт@п
1
Рсвс NБОК (в)
-ЗО
япо.
-а(Я30+Япо )
(2)
где у — коэффициент, учитывающий потери помехового сигнала из-за различия поляризационных характеристик антенн ответчика и станции помех; РП — мощность передатчика помех; вП — усиление антенны станции помех в направлении ответчика; РС — мощность передатчика запросчика РСАО; — усиление антенны запросчика в
направлении ответчика; NБОК(в) = вПР / СПРЛ(в) — относительный уровень боковых лепестков антенны ответчика в направлении на станцию помех; ^ЗО — расстояние между запросчиком и ответчиком РСАО; Япо — расстояние между станцией помех и ответчиком; а — удельное ослабление электромагнитного поля на единицу дальности при заданной длине волны.
Пренебрегая потерями в среде распространения (а=0) и учитывая слабую направленность антенны ответчика (^ОК(в) »1), получим из (2) требуемое значение энергопотенциала станции помех РПвП, при котором обеспечивается заданный коэффициент подавления КП ответчика:
0
е
Y
РПО VR30 J
Л 2
Значение КП определяется как минимально необходимое отношение
(РПРП /Яр.С ), при котором обеспечивается снижение вероятности правильного обнаружения в ответчике запросного сигнала на фоне ПШП до РОБНЗС = 0,1, при значении вероятности ложной тревоги обнаружения отдельного импульса запросного сигнала Рт = 10-5. При этом под вероятностью правильного обнаружения запросного сигнала понимается вероятность
РОБНЗС = (РОБНИМ ) , (4)
где РОБНИМ — вероятность правильного обнаружения отдельного импульса запросного
сигнала; n — число импульсов в запросном сигнале.
В выражении (4) учитывается, что правильная обработка импульсно-временного кода запросного сигнала в ДШ ответчика возможна, если после прохождения запросного сигнала через ПУ в коде отсутствуют искажения. Так как значения огибающей смеси полезного сигнала и ПШП на входе ПУ распределены по закону Райса [5], то с учетом выражения (4) коэффициент подавления ответчика РСАО, работающего с запросными сигналами в виде кодовых посылок из n импульсов, находится из выражения
Kп (n) = arg \Q[yJ-2log(Рлт);V2/ x] - ^Робнзс = о} (5)
xe(0;¥) 1 J ’ V J
v2 + n2 ^
I0(vp)dp; I0(...) — функция Бесселя 1-го рода нулевого
¥ I 2 + 2 ^
где Q[u;v] = |nexpI - V П
и . 2 .
порядка.
Зависимость коэффициента подавления ответчика от п изображена на рис. 2. Анализ рисунка показывает, что при п < 20 увеличение разрядности импульсновременного кода запросного сигнала приводит к заметному уменьшению коэффициента подавления ответчика.
Рис. 2. Зависимость коэффициента подавления ответчика РСАО от числа импульсов
в запросном сигнале
На рис. 3 и 4 представлены зависимости требуемого значения энергопотенциала станции помех рОц от расстояния между запросчиком и ответчиком РСАО ^зО , рассчитанные в соответствии с выражением (3), при значениях энергопотенциала запросчика РОп = 2104 Вт и коэффициента у =0,5. На рис. 3 зависимости рассчитаны для КП(п = 2) = 0,32 при ЯПО = 100 км (кривая 1), ЯПО = 150 км (кривая 2), ЯПО = 200 км (кривая 3). На рис. 4 зависимости рассчитаны для = 100 км при КП(п = 2) = 0,32 (кривая 1), КП(п = 10) = 0,136 (кривая 2), КП(п = 20) = 0,11 (кривая 3). На рисунках линия 4 отображает значение энергопотенциала запросчика РСАО, использованного в расчетах.
Анализ представленных зависимостей показывает, что для эффективного радиоподавления энергопотенциал станции активных помех, располагаемой относительно ответчика РСАО на удалении, превышающем максимальные дальности применения авиационных управляемых ракет, должен не менее чем на порядок превышать энергопотенциал запросчика РСАО. Увеличение разрядности импульсно-временного кода запросных сигналов, обрабатываемых в ответчике РСАО, приводит к дополнительному выигрышу в отношении мощности помехи к мощности полезного сигнала на входе приемного устройства ответчика.
<10(
.10-
10
.10'
РпВДоХВт
1 2 7^ 7^— 3 4
50
75
100
125
Я™, км
‘30’
Рис. 3. Зависимость потребного энергопотенциала станции помех от расстояния между ответчиком
и запросчиком при разных -Кщо
Рис. 4. Зависимость потребного энергопотенциала станции помех от расстояния между ответчиком и запросчиком при разных п
Представленные результаты моделирования позволяют сделать вывод о том, что энергопотенциал существующих бортовых станций активных помех обеспечивает радиоподавление РСАО прямошумовыми помехами. Однако большие значения потребного энергопотенциала обуславливают низкую энергетическую эффективность применения ПШП. Вместе с тем требования к энергопотенциалу станции помех могут снижаться при подавлении ответчика РСАО, работающего с запросными сигналами большой длительности.
ЛИТЕРАТУРА
1. Барабанов М.С., Лавров А.В., Целуйко В. А. Танки августа / под ред. М.С. Барабанова. — М.: Центр анализа стратегий и технологий, 2009. — 144 с.
2. Радиолокационные системы многофункциональных самолетов. Т.1. РЛС — информационная основа боевых действий многофункциональных самолетов. Системы и алгоритмы первичной обработки радиолокационных сигналов / под ред. А.И. Кана-щенкова, В. И. Меркулова. — М.: Радиотехника, 2006. — 656 с.
3. Леньшин А.В. Авиационные системы радиоэлектронного противодействия.
— Воронеж: ИПЦ ВГУ, 2012. — 284 с.
4. Перунов Ю.М., Фомичев К.И., Юдин Л.М. Радиоэлектронное подавление информационных каналов систем управления оружием / под ред. Ю.М. Перунова. — Изд. 2-е, испр. и дополн. — М.: Радиотехника, 2008. — 416 с.
5. Тихонов В.И. Оптимальный прием сигналов. — М.: Радио и связь, 1983. — 320 с.
