Средства постановки помех и помехозащиты на РЛС (стр. 2 из 3)

Дальность местонахождения постановщика активных помех должна выбираться из условия превышения на 20-50% дальности максимального обнаружения РЛС . В то время как мощность передатчика активных помех должна составлять не больше 1-10% от мощности передатчика РЛС.

Расстояние постановщика АП до РЛС примем Rпап = 500 км; мощность передатчика активных помех P = 20кВт. Учитывая свойства антенн метровых волн, большой коэффициент усиления постановщика получить нельзя, следовательно зададимся значением Gпап = 10. Необходимо также учесть, что постановщик может работать как по главному лучу, так и по боковым лепесткам ДН АС (рис 1).

В качестве пассивных помех могут применяться полуволновые вибраторы или диполи разбрасываемые в атмосфере, а так же широкодиапазонные металлизированные ленты, создающие отражение в более широком спектре частот.

Для расчета действия пассивной помехи зададимся КНД АС в направлении боковых лепестков G_ПП=G·K= 60.82; Пассивную помеху будем ставить на расстоянии 250 км. Отношение ш/п должно быть примерно -60дб, следовательно

, найдём необходимую площадь создания помехи:

Определим количество диполей в пачке. Для 1 диполя

S_д.мах=0.17^.λ²=0.17^.1.5²=0,38

Общее количество диполей: N=S_пп/S_д.мах=245.1/0.38=645 штук.

3. Расчёт зон прикрытия помехами (пассивными и активными)

Передатчик помех несёт на себе воздушное судно, это может быть самолет ДРЛО, самолет радиолокационной разведки и т.д.

Рассчитаем зоны прикрытия от расстояния от РЛС до постановщика активных помех. При этом стоит учитывать ,как было сказано ранее, что помеха может приходить как по боковым лепесткам , так и по главному лучу ДН РЛС.

Допустим что ПАП находиться на расстоянии 500 км, с заданной мощностью=20кВт(что было рассчитано ранее). Из графика хорошо видно, что при действии активной помехи по боковым лепесткам ДН антенны РЛС, она будет уменьшать дальность действия РЛС.

Рис. 2 График зависимости дальности действия РЛС от расстояния РЛС-ПАП, при действии ПАП по боковым лепесткам ДН РЛС.

Рис. 3 График зависимости дальности действия РЛС от расстояния РЛС-ПП, при действии ПП по боковым лепесткам ДН РЛС

По графикам видно, что применение АШП значительно снижает дальность обнаружения РЛС.

4. Расчёт параметров средств помехозащиты (алгоритма

помехозащиты, структуры и параметров)

Активные помехи, принятые антеннами РЛС, смешиваются на входе приемника с полезным сигналом и шумом, образуя входную реализацию. Основные особенности взаимодействий АП и полезных сигналов – полное или частичное их совпадение во времени, перекрытие по частоте и различие в направлении прихода радиоволн. При совместной обработке полезных сигналов и помех необходимо учитывать, что и сигнал и помеха являются одновременно функцией времени, частоты, начальных фаз и амплитуд, а также направлений прихода сигналов и параметров поляризации волны, т. е. являются пространственно-временными сигналами. Обычно алгоритм обработки сигналов активных помех разделяют на пространственный и временной алгоритмы. Сначала производится обработка сигнала в пространстве с помощью пространственного фильтра, осуществляемого соответствующим построением антенной системы, затем сигнал подвергается обработке во временной области.

Оптимальная пространственная обработка сводится к умножению на комплексный коэффициент передачи сигнала с каждого элемента раскрыва антенны. Для этого необходимо раздельно управлять амплитудой и фазой сигнала в каждой точке раскрыва антенны, чего можно достичь только в ФАР. Положительными свойствами ФАР являются возможность электрического сканирования луча, возможность формирования нескольких лучей, быстрое перемещение луча ДН, но использование ФАР требует существенного усложнения антенной системы за счет введения дополнительных элементов. Одним из наиболее эффективных алгоритмов пространственного подавления помех является использовании адаптивных ФАР (в канале обработке каждого элемента ФАР необходим весовой усилитель или аттенюатор и фазовращатель для настройки на заданное направление приема сигнала). В качестве устройства помехозащиты выберем устройство подавления с деформацией ДН антенны которое в свою очередь позволяет сформировать минимум диаграммы направленности в направлении на источник помех и требует дополнительной антенны (рис. 4).

Рис. 4- Структурная схема устройства формирования провала ДН антенны.

f₀(Q), f₁(Q)- исходные ДН основной и компенсационной антенн.

f_Σ(Q)= f₀(Q)+Wf₁(Q)- результирующая ДН антенной системы.

Если Q₁ – угол прихода помехи, то для компенсации необходимо выполнение условия f_Σ(Q₁)=0, откуда

W= - f₀(Q₁) /f₁(Q₁).

Подставив W в выражение для f_Σ(Q), получим

f_Σ(Q)= f₀(Q)-[f₀(Q₁) /f₁(Q₁)]f₁(Q) [1, стр. 200].

Таким образом, в направлении на источник помехи образуется провал в ДНА. При действии нескольких помех с ряда направлений необходимо применение большого количества компенсирующих антенн, чтобы антенна А₀ и одна из других антенн А_i образовали компенсирующее устройство активной помехи с i-ого направления. Структурная схема устройства пространственной обработки для подавления нескольких пространственных помех приведена на рисунке 5.

Рис. 5 Схема пространственной обработки для подавления нескольких (N) помех.

В качестве временного алгоритма применяем устройство компенсации помех с корреляционными обратными связями. Основная антенна принимает помеху, в то время как дополнительная (компенсационная) антенна принимает помеху от того же источника, но отличающуюся по фазе. Используя сигналы этих каналов, можно сформировать компенсатор с корреляционными обратными связями, в котором будет компенсироваться помеха. Такое устройство обеспечивает минимум среднего квадрата напряжения (мощности) помехи на выходе фильтра (рис. 6).

Для подавления пассивных помех, действующих на нашу РЛС ( в роли которых могут выступать дипольные отражатели) будем применять режекторный фильтр, а именно линейный режекторный фильтр с симметричными весовыми коэффициентами, который реализуем при помощи пакета “Стрела 2.0”.

Режекторный фильтр должен подавлять помеху до уровня шумов, следовательно коэффициент подавления помехи должен составлять около -60 дБ.

Рис. 6 Структурная схема компенсатора активной помехи с корреляционными обратными связями.

На рис 7 представлено диалоговое окно программы в котором зададим вид фильтра – СС (КИХ) фильтр-ЧПК, относительную частоту среза 0,1. Порядок фильтра задаем из соображения, чтобы число импульсов в пачке было не меньше чем порядок фильтра +1. Отношение с/(ш+п):

-58.39 дБ

На рис 7 представлено диалоговое окно программы в котором задаем относительную ширину спектра сигнала равной 0,2; вид помехи – с гауссовской формой спектра, относительную ширину спектра флуктуации помехи, как было указано выше, равной 0,1; относительную фазу помехи равной 0. Энергетические соотношения будем задавать на основе полученных ранее, а именно:

отношение сигнал/(помеха+шум) = -58,39 дБ;

отношение шум/помеха = -60 дБ;

количество импульсов в пачке равное 42

Рис. 7

Коэффициент подавления помехи получается равным 57,25 дБ, что приемлемо, учитывая последующее накопление. Симметричность же коэффициентов относительно центрального будет гарантировать линейность фазовой частотной характеристики фильтра.

Структурная схема цифрового режекторного фильтра, в упрощенной форме, имеет следующий вид:

Рис. 8

Чтобы упростить аппаратную реализацию устройства сократим количество умножителей основываясь на симметричности коэффициентов фильтра.

Для того чтобы фильтр нормально работал необходимо ,чтобы на его вход поступало не менее N отсчетов, (где N порядок режекторного фильтра). Посредством остальных 11-6=5 отсчетов можно произвести когерентное накопление.

5. Анализ эффективности применения комплекса помех и средств

помехозащиты

Мерой эффективности режекторного фильтра служит достигнутый, коэффициент подавления. В нашем случае он равен 57.25 дБ, т.е. сигнал помехи фильтр подавляет до уровня шумов. Таким образом, помеха практически полностью исключается из дальнейшей обработки.

Также критерием эффективности служит коэффициент улучшения отношения с/п, в спроектированном фильтре он составляет 39.59 дБ, что означает превышение отношения с/п на выходе над с/п на входе на значительную величину.

6. Оценка требований к программно-аппаратным ресурсам средств

конфликтующих сторон

Обработка РЛИ в рассматриваемой РЛС, как и обработка развединформации в устройстве постановки помех, должна осуществляться в режиме реального времени, это предполагает предъявление соответствующих требований к быстродействию устройств осуществляющих эту обработку.