Средства защиты от пассивных помех

1.  Средства защиты от пассивных помех.

В основу борьбы с пассивными помехами положено использование операции режектирования ( операция обеления).

Отношение ш/п на входе РЛС составляет -39,33дБ.

Подавление в режекторном фильтре должно осуществляться до уровня шумов, è коэффициент подавления должен составлять около 39дБ.

Отношение с/(ш+п) на входе РЛС составляет -22,22дБ.

Для расчёта коэффициентов режекторного фильтра воспользуемся программой «Стрела 2.0» (рис. 16 – 18.):

Выбираем оптимальный СС-фильтр, т.к. получим уточненные коэффициенты фильтра. Порядок фильтра выбираем так, чтобы необходимое число импульсов в пачке было на единицу больше порядка фильтра. Посредством остальных 15-7=8 отсчетов можно произвести когерентное накопление. Эти накопленные импульсы могут пойти на улучшение отношения с/ш. Можно добиться увеличения отношения с/ш в N раз, где N=8.

Относительная фаза сигнала рассчитывается исходя из доплеровской частоты сигнала.

^F_D= ^Гц.

Относительная фаза помехи равна нулю, так как помеха создается отражением от земной поверхности.

Коэффициент подавления помехи получается равным 39дБ, что вполне удовлетворяет для дальнейшего накопления.

Коэффициенты цифрового режекторного фильтра:

	0	1	2	3	4	5	6
Wi	1	-5,085387	11,51271	-14,85135	11,51361	-5,086176	1,000232

Так как коэффициенты цифрового режекторного фильтра симметричные, то структурную схему цифрового РжФ можно свернуть. Структурная схема примет следующий вид (рис. 19):

Рисунок 19. Структурную схему цифрового РжФ.

2.  Средства защиты от активных помех.

Методы защиты РЛС от активных помех основываются на использовании различий в структуре полезных сигналов и помех: различия по несущей частоте, спектру, фазе, амплитуде, длительности, частоте повторения или комбинации импульсных посылок и др.

По ТЗ необходимо обеспечить защиту от активной шумовой помехи. Несмотря на общую высокую эффективность применения активной шумовой помехи, существует недостаток при их использовании. Недостаток заключается в том, что такие помехи легко обнаружить. А это ставит в уязвимое положение ПАП, а также позволяет применять различные меры борьбы с помехами. Например:

· Работа РЛС в короткие промежутки времени;

· Смена несущих частот, применение многочастотных РЛС;

· Использование сложных сигналов. При их использование значительно снижается импульсная мощность передатчика РЛС, т.е. Р_с/Р_ш снижается.

· Использование длительного когерентного накопления сигнала.

Перестройка РЛС по диапазону является одним из самых радикальных методов защиты от активных помех любого вида и повышения помехоустойчивости РЛС. После изменения рабочей волны РЛС противник должен заново обнаружить ее работу, определить ее новую волну и перестроить передатчик помех. На это уходит определенное время, в течение которого РЛС может нормально работать. Однако перестройка РЛС может быть эффективным способом защиты от помех лишь тогда, когда время перехода с одной волны на другую мало, а диапазон перестройки широк. Медленная перестройка и в узком диапазоне не обеспечивает надежной защиты, особенно когда противник располагает широкодиапазонными и быстро перестраиваемыми передатчиками помех. Следует заметить, что перестройка РЛС является одним из основных средств защиты от наиболее эффективной шумовой помехи; и то лишь в том случае, если диапазон перестройки РЛС намного превосходит ширину спектра шумовой помехи.

В современных РЛС обеспечивается быстрая автоматическая перестройка в достаточно широком диапазоне частот. Особенно хорошие результаты при защите от прицельных и шумовых помех дает непрерывное изменение несущей частоты РЛС от импульса к импульсу. В перестраиваемых РЛС применяются широкополосные антенно-фидерные тракты и антенные переключатели, а передатчик и приемник содержат автоматику механической или электрической перестройки в широком диапазоне и систему точной автоматической подстройки частоты (АПЧ).

Для борьбы с АП можно использовать компенсационный метод (применяют специальную компенсационную антенну и компенсационный канал, направленный на АП). (рис. 20.)

Суть метода заключается в следующем: когда ПАП действует по боковым лепесткам ДН антенны РЛС, то тогда направления на источники сигнала и активной помехи не совпадают. Для того чтобы скомпенсировать помеху, применяют устройство с основной и дополнительной антеннами. Пусть А1 является основной антенной, принимающей сигнал и помеху U₀=U_t+U_АП, а дополнительная компенсационная антенна А2 – только помеху U_АП= U_k с некоторым сдвигом по фазе от U₀. Кк – коэффициент комбинированного канала (для выравнивания мощности). Если разложить на ортогональные составляющие U_k и подобрать для них оптимальные весовые коэффициенты W и W₁, то можно скомпенсировать помеху, принимаемую антенной А1.

Этот метод основан на корреляционно обратной связи. Корреляция осуществляется между компенсационным каналом и сигналом на выходе. Такая связь осуществляется с помощью блока Мас (операция суммирования с накоплением). Корреляция будет возможной только при работе обоих каналов. Структурная схема алгоритма, реализующего такой квадратурный компенсатор с корреляционными обратными связями, приведена на рис. 22.

Минимум среднего квадрата напряжения (мощности) помехи на выходе будет при К_к>1:

W= -r×s₀/s₁, W₁= -r⁰×s₀/s₁⁰,

где s₀ и s₁ – СКО помех, принимаемых антеннами А1 и А2, r – коэффициент корреляции помехи в первом квадратурном канале, r⁰ - коэффициент корреляции помехи во втором квадратурном канале. Тогда коэффициент подавления активной шумовой помехи:

К_П=(1-ôr^/ô²)^-1.

При некоррелированной помехеôr^/ô²=r²+(r⁰)²è0, К_пè1, и подавление помехи нет. При сильно коррелированной помехе ôr^/ô²è1, К_п è, подавление помехи максимально.

Рисунок 22. Структурная схема квадратурного компенсатора.

Анализ эффективности применения комплекса помех и средств помехозащиты

Следует, заметить, что никакое устройство для подавления помех не является универсальным. Каждое устройство защиты позволяет эффективно бороться только с каким-то одним видом помех и является менее эффективным или вовсе непригодным для борьбы с другими видами помех. Поэтому оператор РЛС должен уметь определять вид помехи по ее изображению на экране индикатора, а также четко знать и умело использовать имеющиеся в станции средства подавления помех. В данном курсовом проекте для подавления пассивной помех использовался режекторный фильтр, а активной шумовой – гребенчаты фильтр или копенсационное устройство.

Необходимо помнить, что включение той или иной схемы защиты, как правило, вызывает ослабление полезного сигнала и уменьшение дальности обнаружения, а потому является вредным в отсутствии помех или при воздействии помехи, на подавление которой схема не рассчитана.

Однако для создания эффективных помех, как правило, необходимо разведать основные технические параметры подавляемой РЛС. Такая разведка может быть осуществлена обычными общевойсковыми методами или при помощи радиотехнических средств. Техническая радиолокационная разведка связана с меньшими потерями и вполне осуществима, благодаря тому, что любая активная РЛС, излучая электромагнитную энергию, демаскирует себя. В настоящее время успешная борьба с радиолокацией противника немыслима без хорошо организованной радиолокационной разведки. Вместе с тем, организация радиолокационной разведки и создание эффективных помех в работе РЛС представляют нелегкую задачу, которая постоянно усложняется вследствие непрерывного совершенствования РЛС. В данном курсовом проекте для создания пассивной помехи использовались уголковые отражатели, а для активной шумовой – схема генератора прицельных помех.

Уже после первых опытов применения помех стало ясно, что РЛС, не имеющие средств защиты от помех, не могут быть надежным видом вооружения. Поэтому развитие радиолокации постоянно сопровождается развитием средств радиопротиводействия, а это в свою очередь вынуждает непрерывно совершенствовать радиолокационную технику, усложнять аппаратуру РЛС средствами защиты от помех, а иногда даже переходить к новым принципам работы и построения РЛС.

Из сказанного ясно, что проблему радиопротиводействия логически составляют следующие основные вопросы:

— принципы радиолокационной разведки и построения разведаппаратуры;

— способы и средства создания организованных помех;

— способы и средства защиты РЛС от помех.

Оценка требований к аппаратно-программным ресурсам средств конфликтующих сторон

 

Произведенный расчет параметров, выбор структурных схем и алгоритмов работы постановщиков помех показывает, что необходимо задействовать мощные передающие устройства. Аппаратура ПАП должна обладать высокой надежностью работы элементов схемы. Так как средства постановки активных помех является достаточно мощным устройством. Но в тоже время, аппаратура ПАП должна иметь минимальное энергопотребление, хорошую электромагнитную совместимость, небольшие габариты и массу, и сохранять работоспособность при различных климатических условиях.

Аналогичные требования можно предъявить и к средствам защиты от помех.

В процессе разработки данной РЛС было установлено, что с использованием РжФ можно добиться коэффициента подавления помехи на выходе равным 39дБ, т.е. сигнал помехи от земной поверхности фильтр подавляет до уровня шумов, а коэффициент улучшения с/(п+ш) составляет порядка 20дБ. А это говорит об эффективности работы фильтра.

Основными требованиями к программным ресурсам конфликтующих сторон можно считать высокую производительность, быстродействие и надежность.

Выбор и технико-экономическое обоснование технологической базы для реализации проекта

 

Обработка сигнала в современных РЛС осуществляется в цифровой форме, поэтому важным является выбор технологической базы для цифровой обработки сигналов. В настоящее время широко используются методы обработки радиотехнических сигналов с помощью ПЛИС (программируемых логических интегральных схем). Например, семейство FLEX10K фирмы Аltera.

Применение ПЛИС в радиотехнических системах существенно улучшает их массогабаритные, технические и экономические показатели, открывает широкие возможности реализации сложных алгоритмов цифровой обработки сигналов. Цифровые фильтры имеют ряд преимуществ. Основные из них : надежность в работе и стабильность характеристик. Они обладают высоким быстродействием, малым энергопотреблением, массой и габаритами, возможностью перепрограммирования. Защита ПЛИС от источников электромагнитного излучения может быть решена путем экранирования. Но данные ПЛИС имеют относительно высокую стоимость по сравнению с другими цифровыми сигнальными процессорами, однако это не является преградой, т.к. в радиолокации важным является такие показатели как быстродействие, надежность и достоверность принятой информации.

Составление структурной схемы устройства и описание ее работы

 

1.Описание структурной схема устройства помехозащиты

Устройства защиты от пассивных и активных помех включаются оператором РЛС. На экране индикатора появляется информация о воздушном пространстве, задача оператора стоит в безошибочном определении вида помехи. После того как оператор принял решение, например, об отсутствии помеховой обстановки, то устройство активных помех (квадратурный компенсатор) отключается ключами 1 и 2 или устройство пассивных помех (режекторный фильтр) отключается ключами 3 и4.

2.Описание структурной схемы устройства помехопостановщика

Работа такой структурной схемы осуществляется в устройстве выбора типа помехи. После происходит измерение требуемых параметров подавляемой РЛС. Затем полученная информация о параметрах РЛС передается на устройство активных помех (генератор на ЛОВ), либо на устройство пассивных помех (отражатели).

Заключение

 

В области радиолокационных систем (РЛС), как и в любой другой области техники, происходит непрерывный процесс обновления, замены устаревших средств новыми модификациями. Расширяются и усложняются решаемые ими задачи, растут их показатели эффективности и качества, совершенствуются прежние и создаются новые конструкции, расширяются связи РЭС с другими системами.

В развитии радиоэлектронных систем можно указать определенные этапы или поколения. Например, в истории развития радиоэлектронных систем значительный период занимал этап конструирования РЭС с использованием электронных ламп. Он сменился этапом развития радиоэлектронных систем с применением полупроводниковых элементов, за которым последовал новый этап построения РЭС на основе интегральной схемотехники (интегральных микросхем и микропроцессоров).

Развитие микроэлектроники и вычислительной техники дало широкие возможности для применения в радиоэлектронике цифровых методов обработки и преобразования информации. Применение идей и методов цифровой обработки сигналов открывает принципиально новые возможности в различных областях радиоэлектроники и прежде всего в таких, как радиосвязь, радиолокация, радиоуправление.

Особенно широко используются в радиоэлектронике достижения таких разделов физики, как физика твердого тела, оптика. Успехи в области когерентной оптики, голографии и в других областях физики способствовали созданию и развитию оптических методов обработки и преобразования информации. Они нашли свое применение, например, в радиолокации (РЛА), в микроволновой технике и других областях.

В данной работе был выполнен расчет основных параметров РЛС, необходимых для обнаружения цели с заданными характеристиками. Был рассмотрен вопрос о двух конфликтующих сторонах, их средствах постановки помех и помехозащиты. Проведенные расчеты показывают, что при наличии достаточно полной информации о средствах противоположной стороны возможно как эффективное применение помех, так и их эффективное подавление.

Список использованных источников

1. Логинов М.А., Роговой И.И., Чечельницкий М.И. Основы импульсной радиотехники и Радиолокации / Под ред. И.Г. Хорбенко. – М.: ВИМО СССР, 1968. 552 с.

2. Бакулев П.А. Радиолокационные системы. Учебник для вузов. – М.: Радиотехника, 2004. 320 с.

3. Радиоэлектронное оборудование / Под ред. Сидорина В.М. – М.: ВИ, 1990. 288 с.