Диссертация (1137180), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Новый тип мощного электромагнитного воздействиясверхкоротким электромагнитным импульсом появился в 90-х годах.Форма этих импульсов близка к униполярной или двуполярной.Подобных излучателей было разработано достаточно много, как вРоссии, так и за рубежом. Существует несколько вариантов антенндля излучения СКИ ЭМИ. Для всенаправленного излучения могутприменятьсяизлучателипотипуконического/биконическоговибратора.
Длительность излучаемого ЭМИ равна при этом временираспространения сигнала вдоль вибратора ℓ/с, где ℓ – длинаобразующейконуса,с–скоростьсвета.Черезвремяℓ/свозбуждающий ток отражается от конца вибратора с обратнымзнаком, и начинает излучаться сигнал обратного знака [58]. Такимобразом, для излучателя СКИ ЭМИ с подобной антенной достаточновыбратьгенераторснеобходимымфронтомиустановитьнеобходимое значение параметра ℓ. При длительности СКИ 300 псдлина ℓ составит всего 9 см.
Очевидно, что излучатель этого типа 30 целесообразен только для задач, требующих всенаправленногоизлучения СКИ ЭМИ. Для формирования направленного излученияСКИ ЭМИ такой тип антенны не пригоден из-за нерациональногорасхода излучаемой энергии.Если в такой биконической антенне вырезать из 360азимутальный сектор с угловой шириной в несколько десятковградусов, то мы получаем ТЕМ рупор. Очевидно, что при увеличениичисла рупоров и, соответственно, площади решетки диаграмманаправленностиантенны(ДНА)приблизительноарифметическимсужается,одновременносложениемснапряженностейиндуцированного электромагнитного поля от каждого ТЕМ рупора.Ширинудиаграммынаправленностиприэтомцелесообразновыбирать в пределах 20–30.Ещеодин тип антенны, реально используемой в СШПизлучателях - антенна с параболическим рефлектором.
Впервыеантеннуспараболическимрефлекторомдляизлучениясверхширокополосных ЭМИ предложил К.Баум в 1989 году. На ееоснове была сделана Impulse Radiating Antenna – IRA. Возбуждениеантенны осуществляется с помощью двух скрещенных ТЕМ рупоровили, в более высоковольтном варианте, двух скрещенных биконусов.В обоих случаях входное сопротивление облучающей антеннысоставляет 200 Ом. Точка возбуждения антенны совпадает с фокусомпараболического зеркала.При этом условии сферическая волнавозбуждающейотражаясьантенны,отповерхностизеркала,преобразуется в плоский фронт в раскрыве зеркала.Излучатель с параболическим рефлектором обладает низкойэффективностью использования энергии генератора.
Во-первых, частьэнергии отраженной волны рассеивается на облучателе. Во-вторых,при ступенчатом переходе генератор-возбудитель от 50 до 200 Ом 31 отражается около 30% энергии генератора. И, наконец, основнаяпотеряэнергии(около50%)происходитзасчетизлучениявозбудителя в сторону, противоположную зеркалу.Преимуществом антенны с рефлектором по сравнению срешеткой из ТЕМ рупоров является простота конструкции, а такжевозможность получить более узконаправленный сигнал СКИ ЭМП засчет более плоского фронта импульса поля в раскрыве антенны.Что касается генераторов, возбуждающих антенны излучателейСКИ ЭМП, то в настоящее время используются генераторы двухтипов – полупроводниковые и искровые с масляной и газовойизоляцией.
Результаты зарубежных работ, аопыт разработкиВНИИОФИ мощных однократных масляных искровых генераторовнано - и субнаносекундного диапазона с выводом сигнала на антенноеустройство (имитаторы ЭМИ «Репер-Р» 1978г. и «Актив» 1992г.)позволили Всероссийскому НИИ оптико-физических измеренийприступить в 1996г. к разработке серии частотных излучателей СШПЭМИ на основе масляных искровых проточных разрядников [62, 63].Основные трудности масляных искровых генераторов – разложениемасла и эрозия электродов.
Преимущества – компактность иидеальноеохлаждениеэлектродов,чтопозволяетреализоватьпередвижные и непрерывно работающие излучатели.Для достижения тех же результатов по фронту и амплитудесигнала газовые искровые генераторы должны работать при давлениигаза до 100 атм. Преимущества – отсутствие эрозии электродов идеградации изоляционной среды (при использовании водорода).Недостатки – отсутствие эффективного теплосъема и массивностьконструкции.Очевидно,точностьючтопорядкасинхронизация10-11с,искровыхнеобходимой длягенераторовссуммирования32 напряженностейизлучателейСКИЭМИ,невозможнаиз-занестабильностей искрового разряда.Полупроводниковые генераторы в настоящее время быстропрогрессируют. Импульсная мощность генератора на основе одногополупроводникового ключа приближается к значению 0,2 ГВт, афронтприиспользованииполупроводниковогообострителясоставляет 0,2нс.
Второе чрезвычайно важное достижение – на уровневыходного напряжения 10 – 15 кВ удалось синхронизовать междусобой 81 независимый генератор с разбросом 30 пс в интервале частот0 –10 кГц. Массогабаритные характеристики также замечательны.Генератор на 100 МВт с рабочим напряжением 60 -70 кВ и частотой 1кГц имеет вес 1 кг при габаритах 40 200 100 мм [58].Приведенные данные свидетельствуют о возможности созданияизлучателей гигаваттного уровня на основе решетки из ТЕМ рупоровс электронным поворотом максимума излучения.В данной работе будут рассмотрены, а также проведеныэкспериментальные исследования с использованием излучателейпостроенных с использованием полупроводниковых технологий ирешеткой, состоящей из ТЕМ рупоров. Преимуществами такойизлучающей системы являются:- высокое КПД по сравнению с параболическим отражателем;- узкая ДНА;- непрерывность работы и высокая ресурсоемкость ввидуравномерногораспределенияобщейвыходноймощностипоколичеству полупроводниковых ключей равному количеству TEMрупоров в решетке;- гибкость управления напряженностью создаваемого СКИ ЭМИ- возможностью формирования высокой частоты повторенияимпульсов, с возможностью пакетирования импульсов; 33 - возможность высокоточной синхронизации импульсов дляформирования суммарной мощности излучения от всех ТЕМ рупоровв заданной точке пространства.1.4 Анализ способов воздействияРадиоэлектронное подавление (РЭП)входитвсоставмероприятий радиоэлектронной борьбы (РЭБ) – и представляет собойрадиоэлектронное подавление либо поражение радиоэлектронныхобъектов.Привоздействиинасредствасвязиразличаютфункциональное поражение и радиоэлектронное подавление.Функциональноепоражениезаключаетсявразрушении(повреждении) элементов и узлов радиоэлектронных средств и внарушении целостности информации.Радиоэлектронноеэффективностиподавление(качества)заключаетсяфункционированиявснижениирадиоэлектронныхобъектов путем воздействия на их приемные устройства активными ипассивными радиоэлектронными помехами.1.4.1 Классификация помехРадиоэлектронныеэлектромагнитныепомехиизлучения,–которыеэтонепоражающиеухудшаюткачествофункционирования радиоэлектронных средств (РЭС),помехиимитируют или искажают наблюдаемые и регистрируемые оконечнойаппаратуройсигналы,затрудняютилиисключаютвыделениеполезной информации, снижают их дальность действия и точностьработы автоматических систем управления.
Под действием помехРЭС и системы могут перестать быть источниками информациинесмотря на их полную исправность и работоспособность.Так как подавить разнообразные РЭС помехами одного виданевозможно, то применяют специальные виды, соответствующие темили иным атакуемым средствам. 34 С учетом тематики настоящей работы будут рассматриваться вкачестве объектов воздействия средства широкополосной радиосвязи,и соответствующие им методы воздействия РЭБ. По эффекту(характеру)воздействиянаРЭСразличаютмаскирующиеиимитирующие помехи/Маскирующие помехи ухудшают характеристики приемногоустройства РЭС, что увеличивает количество принятых символов,снижающих информативность сообщения, создают фон, на которомзатрудняетсяилиполностьюисключаетсяобнаружение,распознавание, выделение полезных сигналов или отметок целей.
Приувеличении мощности помех их маскирующее действие возрастает.Имитирующие (дезинформирующие) помехи – это сигналы,излучаемые станцией помех для внесения ложной информации наатакуемые средства. По структуре они близки к полезным сигналам ипоэтому создают в оконечном устройстве РЭС сигналы ложныхсодержаний, подобные реальным, снижают пропускную способностьсистемы, приводят к ложным реакциям атакуемой системы. Привоздействииимитирующихпомеххарактеристикиприемногоустройства не ухудшаются.
Частным случаем имитирующей помехиявляетсяретрансляционнаяпомеха,полностьюповторяющаяполезный сигнал.Эффект воздействия помех ухудшает качество обрабатываемойинформации в результате ее разрушения либо старения, чтоувеличивает степень неопределенности при принятии решений. Взависимости от способа наведения помех, соотношения шириныспектров помех и полезных сигналов [43] (рис.
1.4, а) маскирующиепомехи подразделяют на заградительные (рис. 1.4, в) и прицельные(рис. 1,4, б; 1 – помеха совпадает по частоте с сигналом; 2 – помеха несовпадает по частоте с сигналом РЭС).. 35 Заградительныепомехиимеютширинуспектрачастот,значительно превышающую полосу, занимаемую полезным сигналом,что позволяет подавлять одновременно несколько РЭС без точногонаведения передатчика помех (ПП) по частоте. Их можно создавать,не имея полных данных о параметрах сигналов подавляемых РЭС.Особенностьюзаградительныхпомехявляетсято,чтопринеизменной мощности ПП их спектральная плотность мощности Gп(Вт/МГц) уменьшается по мере расширения спектра излучения. Приравномерномспектреонапредставляетсобойотношениеэнергетического потенциала передатчика помех PппGпп к ширинеспектра частот помехи Δfп.Рис. 1.4.
Виды помех в зависимости от ширины спектра. а – полезныйсигнал, б – прицельные помехи, в – заградительная помеха. 36 Для сплошной заградительной помехиGп = Pпп Gпп / Δfп. (1.1). Например, если ПП, имеющий эквивалентную мощность 5 000Вт, создает заградительные помехи в диапазоне частот от f1 = 9 500МГц до f2 = 10 000 МГц (Δfп = 500 МГц), то Gп = 5 000/500 = 10Вт/МГц.Прицельные помехи имеют ширину спектра, соизмеримую(равную или в 1,5–2 раза превышающую) с шириной спектра сигнала,подавляемого РЭС. Эффективность их воздействия зависит отточности совмещения по частоте с полезным сигналом. Прицельныепомехихарактеризуютсявысокойспектральнойплотностьюмощности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
