Средства постановки помех и помехозащиты

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

РЯЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе по дисциплине

«Теоретические основы радиоэлектронной борьбы»

Тема

«СРЕДСТВА ПОСТАНОВКИ ПОМЕХ И ПОМЕХОЗАЩИТЫ»

Рязань 2007г.

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

по дисциплине «Теоретические основы радиоэлектронной борьбы»

Студент Артемов Игорь Витальевич код ________ группа 311

1. Тема: «СРЕДСТВА ПОСТАНОВКИ ПОМЕХ И ПОМЕХОЗАЩИТЫ РЛС»

2. Срок представления курсовой работы к защите « 10 » мая 2007 г.

3. Исходные данные для проектирования:

а). Исходные данные к курсовой работе:

Тип РЛС: РЛ головка самонаведения;

Параметры РЛС: дальность обнаружения цели не менее

R= 200+10*1=210км (7 –номер по журналу);

определяемые координаты цели: угловые координаты, скорость

Параметры цели:

ЭПР цели Е=(7 ‑ 1/5)= 6.8 м², максимальная скорость цели V=(1000-10*1)= 990 м/с;

Виды применяемых помех: помеха от земной поверхности, помеха радиовзрывателю;

б). Требования к проекту

Разработать алгоритмы, структурные схемы постановщика помех и средств помехозащиты радиолокационной станции, провести анализ эффективности применения средств помехопостановки и помехозащиты.

1. Введение

В современных условиях развитие и использование вооружений и военной техники характеризуются высокой насыщенностью их радиоэлектронным оборудованием, обеспечивающим решение задач автоматического или автоматизированного ведения разведки, связи, управления и наведения оружия. Последние региональные конфликты (Ирак, Югославия) подтверждают высокую боевую эффективность высокоточного оружия (ВТО).

В настоящее время ВТО позволяет оперативно, с минимальными потерями уничтожить большинство наземных, морских, воздушных, а в ближайшем будущем и космических целей. Такая высокая эффективность современного оружия обеспечивает, например, уничтожение до 80% самолетов противника в первой проводимой воздушной операции.

В связи с этим, данная работа представляет собой огромнейший интерес, в плане изучения аспектов реальной радиоэлектронной войны. Дается возможность для самостоятельного проектирования РЭС обеих сторон радиоэлектронного конфликта, приобретения навыков оценки преимуществ и недостатков тех или иных способов радиоэлектронного подавления, и радиоэлектронной защиты.

2. Анализ задачи и её формализация

В данной курсовой работе необходимо произвести эскизный расчёт параметров РЛ головки самонаведения, в соответствии с параметрами этой ГСН разработать алгоритмы работы и структурные схемы оборудования постановки помехи от земной поверхности, а также помех радиовзрывателю, установленному на этой ГСН и устройств защиты для этой РЛ ГСН.

Такой тип ГСН применяется, например, в зенитных управляемых ракетах (ЗУР), для обеспечения поражения воздушных целей (самолетов, крылатых ракет). Непосредственно до цели, ракета может лететь по наведению с так называемого, радиолокатора подсветки и наведения (РПН), с помощью командной системы теленаведения; а уже непосредственно, за 40-50 км до цели включается радиолокатор на самой ракете. Это позволяет значительно увеличить точность попадания ракеты в цель при стрельбе на больших дальностях.

В соответствии с ТЗ ГСН должна определять угловые координаты цели и скорость, без измерения дальности до цели. Это значит, что можно применять режим непрерывного излучения. Технически это можно реализовать с помощью следящего измерителя углового положения с коническим сканированием. Для сокрытия частоты сканирования целесообразно применить две независимые на прием и передачу антенны. Непосредственно сканирование, осуществляет приемная антенна, которая имеет более узкую ДН, передающая антенна же, излучает в более широком секторе. Хотя это уменьшит точность наведения ракеты, из-за уменьшения в два раза глубины амплитудной модуляции, зато исключит возможность измерения противником частоты сканирования, и в целом, эффективность системы, при воздействии помех увеличится.

Измерение скорости поражаемой цели основано на эффекте Доплера. Доплеровский измеритель скорости можно выполнить по алгоритму быстрого преобразования Фурье (БПФ). Команда на подрыв боевой части ракеты будет выдана вычислительным устройством исполнительному устройству, при одновременном выполнении двух условий: превышении сигналом от цели порога, в каком то из каналов по скорости и понижении частоты Доплера ниже частотного порога.

В соответствии с ТЗ ЭПР цели (E= 6.8 м²), что характерно для тяжелого истребителя-бомбардировщика. Максимальная скорость цели V_max=990 м/с (около трех скоростей звука) является реально достижимой существующими средствами воздушного нападения (СВН) вероятного противника. Предлагаемый техническим заданием тип помех, это помеха от земной поверхности и помеха радиовзрывателю.

Первый тип помех заключается в отражении сигнала ГСН от подстилающей поверхности. Сигнал принимается приемным устройством ГСН, при этом возможна ситуация, когда этот ложный сигнал будет принят за истинный и ракета перенацелившись на «ложную цель», собьётся с курса (Рис.1).

Второй тип помех подразумевает прием сигнала разведывательными средствами, и оценку ими параметров излучения ГСН, с последующим излучением сигнала помехи в направлении ГСН. При этом возможны некоторые вариации, например, аппаратура постановки помех данного типа может находиться как на самом атакуемом ЛА, так и в отстреливаемых, в направлении ГСН ловушках. Один из вариантов предполагает преждевременное срабатывание радиовзрывателя, в этом случае, сигнал помехи должен имитировать превышение порога сигналом от реальной цели, но на дальности недостаточной для гарантированного уничтожения. В другом случае помеха как бы исключает срабатывание радиовзрывателя, что обеспечивается смещением частоты колебаний помехи на частоту Доплера относительно измеренного в приемном устройстве значения частоты (Рис.2).

Эскизный расчёт параметров РЛ головки самонаведения.

Как уже упоминалось ранее, для конструирования ГСН был принят метод, использующий непрерывное излучение. Для данного типа ГСН характерен сантиметровый диапазон рабочих частот от 1 до 10 сантиметров. В соответствии с атмосферными окнами прозрачности и допустимыми размерами раскрыва антенной системы приемлема длина волны . На этих частотах, как правило, можно создать достаточно узкие ДН. Достаточная ширина ДН приемной антенны . Сканирование будет осуществляться в секторе ±15º. Достаточная ширина ДН передающей антенны будет равна . Рассчитаем раскрыв передающей антенны необходимый для формирования заданной ширины ДН:

,

где - коэффициент, учитывающий величину амплитудных искажений.

Рассчитаем коэффициент усиления передающей антенны:

Рассчитаем раскрыв приемной антенны:

Коэффициент усиления приемной антенны:

Эквивалентная площадь приемной антенны:

Определим максимально возможную частоту Доплера, которая может возникнуть в том случае, если ракета и цель сближаются на встречных курсах с максимальными скоростями. Максимальная скорость существующих образцов ЗУР порядка 4-5 скоростей звука, выберем V_missle=1310 м/с.

Выберем число каналов по скорости N=1000. Соответственно разрешение по частоте Доплера будет равно:

 

Для реализации каналов скорости необходимо применить N-точечное быстрое преобразование Фурье.

Вероятность правильного обнаружения задается. Вероятность ложной тревоги на всю систему . Вероятность ложной тревоги в одном канале

Рассчитаем пороговое отношение сигнал/шум:

Эффективная полоса приемного устройства:

Рассчитаем мощность шума:

,

где - постоянная Больцмана, К_ш-коэффициент шума приёмного устройства. Минимальная мощность сигнала необходимая для его обнаружения:

.

Рассчитаем среднюю мощность РЛС, исходя из обеспечения необходимой энергетической дальности, применив основное уравнение радиолокации (Рис.3). Необходимую энергетическую дальность выберем , до этого расстояния ГСН, ведется командной системой наведения. Это позволяет оттянуть момент пеленгации ракеты пассивными средствами радиотехнической разведки противника, и повысить живучесть ЗУР.

Подрыв боевой части происходит, если ЗУР приблизилась к цели на расстояние необходимое для гарантированного подрыва. Например, зенитно-ракетный комплекс С-300, поражает цель с помощью одной ЗУР с вероятностью 0.9 при попадании ракеты в зону радиусом 100 м от цели. Исходя из этих соображений, необходимо рассчитать порог срабатывания радиовзрывателя, установленного в ГСН. Расчет производиться исходя из основного уравнения радиолокации. Необходимая пороговая мощность на входе приемного устройства ГСН для срабатывания исполнительного устройства равна:

 

Эта пороговая мощность требуется для дальнейших расчетов, в частности, расчета необходимой мощности передатчика помех радиовзрывателю.