4 -8 (Электронные лекции для РЛ)

1. Источники и классификация помех

Виды помех и их классификация. Радиотехнические средства (РТС) используют для получения сведений о воздушной обстановке электромагнитные излучения. Любые посторонние излучения, воздействующие на приемное устройство РТС (выделяющиеся на фоне собственных шумов приемника), создают помехи. По способу создания помехи могут быть активными и пассивными.

Активные помехи создаются источниками первичного излучения естественного или искусственного происхождения. Источниками активных помех для РТС могут быть: авиационные станции активных помех, устанавливаемые на борту СВН противника; станции активных помех, размещаемые на земле или устанавливаемые на кораблях; забрасываемые малогабаритные передатчики помех одноразового использования; свои радиоэлектронные средства, в том числе РТС, излучающие электромагнитные колебания в соответствующих частотных диапазонах в пределах радиовидимости; природные (естественные) и индустриальные источники электромагнитных излучений; ядерные взрывы и др.

Пассивные помехи создаются за счет переотражения электромагнитной энергии самого РТС объектами естественного или искусственного происхождения. Источниками пассивных помех могут быть: участки земной поверхности; облака гидрометеообразований; облака искусственных металлических (металлизированных) отражателей - диполей, лент, специальных аэрозолей; пылевые облака, крупные скопления птиц, насекомых, турбулентная атмосфера; искусственно ионизированные области и др.

По своему происхождению помехи могут быть естественными, взаимными и искусственными (рис. 1).

Естественными являются помехи природного происхождения, к которым можно отнести: излучения электромагнитных волн нагретыми объектами; излучение Солнца, Луны, космических объектов и космического пространства; атмосферные и индустриальные помехи; вторичное излучение окружающих объектов; шумы антенны и приемников.

Активные помехи, вызываемые влиянием излучений различных радиоэлектронных средств друг на друга, называют взаимными помехами. Наряду с взаимными активными помехами иногда имеют место и взаимные пассивные помехи. Такие помехи наблюдаются в гористой местности и обусловлены переотражениями электромагнитных колебаний, излучаемых другими РТС.

Рис. 1. Классификация помех

Искусственные помехи создаются противником преднамеренно с целью нарушения нормальной работы РТС.

По характеру воздействия помехи делятся на маскирующие и имитирующие.

Маскирующая помеха полностью или частично маскирует полезный сигнал и тем самым исключает или затрудняет его выделение в приемном устройстве РТС. Этот вид помехи наиболее универсален и может использоваться против всех типов радиоэлектронных средств.

В качестве маскирующих часто используются шумовые помехи. Их воздействие на РТС эквивалентно увеличению уровня собственных шумов приемника, что приводит к снижению вероятности правильного обнаружения сигнала. Маскирующим эффектом обладают также несинхронные импульсные и многократные ответные импульсные помехи, когда на один зондирующий импульс подавляемого РТС передатчик помехопостановщика формирует серию ответных импульсов, среди которых может находиться сигнал, отраженный от цели (полезный).

Имитирующая помеха создает эффект ложных целей, перегружая устройства обработки и затрудняя получение информации об истинных целях.

В качестве имитирующих применяются, например, однократные активные импульсные помехи с переменной задержкой момента формирования для имитации движения цели. Имитирующие помехи оказывают существенное влияние на качество работы систем автоматического обнаружения и сопровождения целей.

Активные помехи могут дополнительно классифицироваться по следующим признакам: по времени воздействия на подавляемое РТС, по степени концентрации мощности излучения.

По времени воздействия на подавляемое РТС помехи подразделяются на импульсные и непрерывные (импульсные помехи, в свою очередь, подразделяются - на ответные и неответные, на синхронные и несинхронные).

Ответные помехи создаются за счет переизлучения и тиражирования зондирующих сигналов подавляемого РТС. Средства создания таких помех отличаются большим быстродействием. Ответные помехи применяются, главным образом, для перегрузки устройств обработки эхо-сигналов и дезинформации о воздушной обстановке. Неответные помехи не имеют жесткой временной связи с сигналами подавляемой РЛС.

Синхронные импульсные помехи имеют частоту следования, согласованную с частотой посылок зондирующих сигналов подавляемой РЛС. Несинхронные импульсные помехи имеют произвольную частоту следования.

По степени концентрации мощности излучения в диапазоне частот и направленности излучения помехи подразделяются на прицельные, заградительные и скользящие по частоте.

Прицельная по частоте помеха имеет ширину спектра одного порядка с шириной спектра сигнала, т.е.

.

Заградительная по частоте помеха имеет

.

Скользящая по частоте помеха – это помеха, средняя частота которой изменяется в заданном диапазоне с установленной скоростью перестройки. Она сочетает прицельный и заградительный режим работы станций активных помех и создает для РТС так называемую нестационарную активную помеху.

Воздействие активных шумовых помех на РТС. При достаточно большом динамическом диапазоне приемника шумовые колебания создают эффект, аналогичный резкому увеличению внутреннего шума. Это затрудняет обнаружение и измерение параметров радиолокационного сигнала. Мощные активные помехи, как и взаимные, могут воздействовать по побочным каналам приема.

Если динамический диапазон приемника недостаточен и имеет место амплитудное ограничение сигнала (особенно в последних каскадах УПЧ), то отношение сигнал/помеха еще более ухудшается. По мере увеличения интенсивности помех может произойти полное подавление сигнала. Поэтому воздействие маскирующей помехи при малом динамическом диапазоне приемника особенно опасно. Но даже и при достаточном динамическом диапазоне приемника воздействие помехи может значительно ухудшить или полностью помешать обнаружению или сопровождению ВО.

Наиболее сильное маскирующее воздействие оказывает прямошумовая помеха, полученная в результате усиления шумов резисторов, полупроводниковых, электронных или газоразрядных приборов.

Для упрощения передатчиков помех вместо прямошумовых используются помехи, модулированные шумом по частоте и (или) амплитуде. Модулированная шумом помеха не полностью эквивалентна внутреннему шуму приемника. У шума с равномерным спектром мгновенные значения напряжения практически не коррелированны. Для модулированной шумом помехи некоррелированными будут значения, разделенные интервалом , где – ширина спектра модулирующих колебаний.

Как шумовые, так и модулирующие шумом передатчики помех могут дополнительно перестраиваться по частоте.

Воздействие пассивной помехи приводит к уменьшению отношения сигнал/помеха, и, следовательно, к уменьшению вероятности правильного обнаружения и увеличению вероятности ложной тревоги, к снижению рубежей обнаружения целей, к появлению большого количества ложных трасс, срыву с сопровождения реальных воздушных объектов за счет появления большого количества ложных отметок. Кроме того, ухудшаются точностные характеристики за счет искажения формы пачки отраженных сигналов, появляющихся разрывов (дробления пачки на составляющие). Искажение формы отметки наблюдается как по азимуту, так и по дальности, так как длительность сигнала на выходе устройств обработки, как правило, соответствует нескольким дискретам дальности.

Воздействие взаимных помех. При разных рабочих частотах соседних РТС взаимные помехи вызываются внеполосными и побочными излучениями передатчиков и гетеродинов, а также наличием побочных каналов приема средств, подвергающихся мешающему воздействию.

Внеполосными называют излучения в окрестности рабочей (отведенной) полосы частот, побочными – излучения на гармониках mf₀, субгармониках f₀ / m (m = 1,2,..., f₀ – рабочая частота), комбинационных и других паразитных частотах. В свою очередь, супергетеродинные приемники имеют ряд побочных каналов приема, так как на выходе преобразователя частоты образуется ряд комбинационных частот f = nf₀  mf_Г , m, n = 0, 1, 2,... f_Г – частота гетеродина.

Совпадение любой из комбинационных частот с промежуточной частотой приемника f_ПР означает появление побочного канала приема на этой частоте Так, при f_Г >>f_ПР побочные каналы приема образуются на частотах принимаемых сигналов f₀ = (mf_Г  f_ПР) .

Уровень помех, принятых побочными каналами, зависит от избирательности цепей, предшествующих преобразователю частоты и от режима преобразования.

Характеристики направленности антенн для внеполосных и побочных излучений и побочных каналов приема обычно отличаются от ДНА основных каналов излучения и приема, в первую очередь, значительно большим уровнем боковых лепестков. Поэтому антенны часто не обеспечивают для паразитных каналов излучения и приема должной пространственной избирательности.

Если основной или побочный канал приема случайно совпадает с основным или побочным каналом излучения и интенсивность излучаемого колебания достаточно велика, может иметь место взаимная помеха. Она носит, как правило, имитирующий характер. Взаимная помеха, обусловленная излучениями телевизионных и связных станций, имеет маскирующий характер.

2. Количественные характеристики помехозащищенности РТС.

В ходе боевых действий для достижения своих целей противник будет стремиться применять средства создания помех различных типов. Для характеристики способности РТС противостоять электронному подавлению противника и выполнять поставленные боевые задачи в помеховой обстановке введена такая категория, как помехозащищенность, которая определяется уровнем технического совершенства этих средств и является показателем их надежности работы в помехах.

Помехоустойчивость РТС – способность РТС противостоять радиоэлектронному противодействию противника и выполнять свои функции по ведению радиолокационной разведки и выдаче радиолокационной информации с заданным качеством в условиях складывающейся обстановки.

Помехозащищенность РТС – составная часть помехоустойчивости, характеризующая способность РТС противостоять воздействию помех за счет использования устройств и режимов защиты от помех.

Таким образом, термин помехоустойчивость означает более широкое понятие, чем термин помехозащищенность. Помехоустойчивость зависит как от помехозащищенности, так и от скрытности работы РТС.

Для количественной оценки помехозащищенности РТС используется ряд показателей.

Многообразие помех, а следовательно, и специфика их воздействия на РТС проявляется различным образом. По этой причине ввести универсальный показатель помехозащищенности затруднительно. Однако если учесть, что самые разнообразные эффекты действия помех связаны в конечном итоге с уменьшением дальности обнаружения воздушных объектов, то в качестве обобщенного показателя помехозащищенности можно использовать дальность обнаружения определенного типа воздушных объектов с заданными вероятностями правильного обнаружения и ложной тревоги в конкретных условиях помеховой обстановки.

Вместе с обобщенным показателем помехозащищенности РТС широко используются и частные, характеризующие степень воздействия каждого вида помех. Например, помехозащищенность РЛС в условиях воздействия активных шумовых помех оценивается следующими показателями:

спектральной плотностью мощности помех, при которой обеспечиваются требуемые характеристики обнаружения воздушного объекта с заданной ЭОП. Спектральная плотность мощности помех () на выходе антенны передатчика помех оценивается выражением:

, [Вт/МГц],