УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ОТВЕТНЫХ ПОМЕХ РАДИОЛОКАЦИОННЫМ СТАНЦИЯМ
DEVICE FOR GENERATING RESPONSE INTERFERENCE TO RADAR STATIONS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к радиотехнике в области радиоэлектронной борьбы, радиоэлектронного подавления. Изобретение предназначено для применения в системах защиты наземных и воздушных объектов от поражения средствами с радиолокационным наведением путем радиоэлектронного подавления импульсных и импульсно-доплеровских радиолокационных станций (РЛС) в сверхшироком диапазоне заранее неизвестных радиочастот.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известны способы формирования помех РЛС, действие которых приводит к уводу следящих систем радиолокаторов, например, по дальности, скорости, угловым координатам, а также устройства, реализующие эти способы [Перунов Ю.М., Фомичев К.И., Юдин Л.М. Радиоэлектронное подавление информационных каналов систем управления оружием. / Под ред. Перунова Ю.М. - М: Радиотехника, 2003].
Недостатком этих способов и устройств является сложность формирования уводящих по координатам помех для РЛС различного назначения, а также необходимость знания параметров модуляции сигнала подавляемой РЛС.
Известно устройство формирования ответных помех радиолокационным станциям [Вернигора В.Н., Володин А.В., Дятлов А.П., Поляниченко В.П. Патент РФ № 2237372 Устройство формирования ответных помех радиолокационным станциям, опубл. 27.09.2004], содержащее приемную антенну, входной коммутатор, широкополосный высокой частоты (УВЧ), разветвитель с полосовым фильтром, детектором и видеоусилителем в каждом плече разветвителя, блок измерения временных интервалов, содержащий в своем составе селектор сигналов по периоду повторения импульсов с N входами и N выходами, блок управления и синхронизации (БУС), выходной УВЧ и передающую антенну, причем выход входного коммутатора, первым входом соединенного с выходом приемной антенны, соединен с входом широкополосного УВЧ, выход которого соединен с входом разветвителя, N выходов которого соединены с соответствующими входами N полосовых фильтров, выходы которых соединены с соответствующими каналу входами детекторов, выходы которых подключены к входам видеоусилителей, подключенных своими выходами к соответствующим входам селектора по периоду повторения импульсов, N выходов которого подключены каждый к соответствующему данному частотному каналу, первому входу блока управления и синхронизации, первый выход которого соединен с управляющим входом входного коммутатора, введены две электронно-управляемые переключающие матрицы NxM - на входе приемной и выходе передающей системы, кодирующее и декодирующее устройства, обеспечивающие выполнение соответствующих операций с информационными и управляющими сигналами, канал связи, включающий в свой состав передающий тракт, линию связи и приемный тракт и предназначенный для передачи закодированных сигналов от приемной к передающей системе, два блока генераторов опорных частот для формирования сигналов гетеродинов приемной и передающей систем, М частотных каналов приемника, обеспечивающих формирование напряжения, пропорционального отклонению транспонированных в промежуточную частоту входных сигналов РЛС от центральной частоты канала, включающих в свой состав смеситель подсистемы определения частоты входного сигнала, усилитель промежуточной частоты (УПЧ), частотный дискриминатор (ЧД) с выходным напряжением, пропорциональным рассогласованию несущей частоты принимаемого сигнала и центральной частоты канала, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), предназначенный для преобразования поступающего на его вход постоянного напряжения ЧД в двоичный код, N частотных каналов передатчика, обеспечивающих обратное преобразование, модуляцию и усиление входных сигналов, включающих в свой состав устройство формирования модулирующих сигналов, в состав которого входят генераторы импульсов и шума, а также генератор синтезируемых частот, обеспечивающий формирование высокостабильного гармонического колебания с частотой, определяемой значением управляющего кода АЦП приемника, смеситель подсистемы воспроизведения частоты входного сигнала, первый и второй полосовые фильтры, предварительный УВЧ, балансный модулятор, на первый и второй входы которого поступают соответственно сигналы с выходов предварительного УВЧ и устройства формирования модулирующих сигналов, частотные и временные параметры которых определяются соответствующими параметрами сигналов опознанных и подлежащих подавлению РЛС и устанавливаются напряжением соответственно с выходов N+2 и N+3 декодирующего устройства, остальные выходы которого по управляющему сигналу соединены с управляющими входами блока опорных генераторов и выходной электронно-управляемой переключающей матрицы передатчика, М выходных УВЧ и передающих антенн, а в состав блока измерения временных интервалов включен селектор сигналов по длительности, подключенный N входами к выходу соответствующего видеоусилителя, а выходами - к N вторым входам БУС.
Введенные в состав известного устройства элементы и связи позволяют повысить точность измерения несущей частоты зондирующих сигналов РЛС и по совокупности увеличенного числа измеренных временных и частотных параметров повысить степень соответствия помеховых сигналов параметрам сигналов подлежащей подавлению РЛС.
Недостатком такого устройства является шумовой характер ответной помехи, формируемой при помощи генератора шума. Ответная помеха соответствует сигналам подлежащей подавлению РЛС по диапазону частот и временным параметрам, но не по своей структуре, что не позволяет формировать помехи в виде ложных целей, неотличимых радиолокационной станцией от реальных.
Известно устройство формирования помех [Чекрыгин Э.В., Гришков А.Ф, Андреев В.М. и др. Полезная модель, свидетельство № 29198 Устройство формирования помех, опубл. 27.04.2003], содержащее антенную систему с антенным коммутатором, соединенных своим первым входом с выходом передатчика помех, блок обнаружения и анализа сигналов, блок управления, блок определения интенсивности передач, соединенный через блок формирования временных интервалов с первым входом блока формирования помех, второй выход которого соединен со вторым входом передатчика помех, первый выход блока управления соединен со вторым входом блока определения интенсивности передач, второй выход - со вторым входом блока формирования помех, третий выход - со вторым входом антенной системы с антенным коммутатором, а первый вход - со вторым выходом блока обнаружения и анализа сигналов, первый выход которого соединен с первым входом блока определения интенсивности передач, отличающееся тем, что в него дополнительно введены первый и второй режекторные фильтры, а также блок цифровой памяти, первый вход которого соединен с первым выходом блока формирования помех, второй вход - с четвертым выходом блока управления, а выход - с первым входом второго режекторного фильтра, соединенного вторым входом с четвертым выходом блока обнаружения и анализа сигналов, выход второго режекторного фильтра подключен к первому входу передатчика помех, выход антенной системы с антенным коммутатором соединен с первым входом первого режекторного фильтра, выход которого соединен с первым входом блока обнаружения и анализа сигналов, соединенного третьим выходом со вторым входом первого режекторного фильтра, второй вход блока обнаружения и анализа сигналов является входом от системы электромагнитной совместимости корабля, а пятый выход - выходом в автоматическую систему управления комплекса радиоэлектронного противодействия, второй вход блока управления является входом от автоматической системы управления комплекса радиоэлектронного противодействия.
Устройство обеспечивает формирование помехи, согласованной с принятым сигналом подавляемой РЛС по частоте, времени, спектру и виду помехи.
Недостатком такого устройства являются искажения, вносимые в сигнал при аналого-цифровом преобразовании, необходимом для сохранения сигнала в блоке цифровой памяти, и при цифро-аналоговом преобразовании, необходимом при его воспроизведении из блока цифровой памяти. Данные искажения позволяют отделить помехи в виде ложных целей от сигналов, отраженных реальными целями при помощи алгоритмов селекции, ориентированных на обнаружение спектральных и структурных искажений в сигнале [Защита радиолокационных систем от помех. Состояние и тенденции развития. / Под ред. А.И.Канащенкова и В.И.Меркулова. - М.: Радиотехника, 2003], что снижает эффективность радиоэлектронного подавления РЛС.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному устройству является устройство для защиты от радиоуправляемых взрывных устройств [Лившиц А.Г. Патент РФ № 2746212 Устройство для защиты от радиоуправляемых взрывных устройств, опубл. 08.04.2021] (прототип), содержащее последовательно соединенные приемную антенну, блок обработки радиосигналов, усилитель мощности, передающую антенну и блок питания, соединенный с усилителем мощности и блоком обработки радиосигналов, отличающееся тем, что в блок обработки радиосигналов введены последовательно соединенные электрооптический преобразователь, узел оптоэлектронной обработки радиосигналов, оптоэлектронный преобразователь, а также узел управления и контроля, соединенный со всеми узлами блока обработки радиосигналов, при этом в узел оптоэлектронной обработки радиосигналов последовательно введены оптический разветвитель, волоконно-оптическая линия задержки и оптический усилитель. Устройство-прототип за счет входящего в его состав узла оптоэлектронной обработки радиосигналов, содержащего волоконно-оптическую линию задержки, обеспечивает создание помех приемным устройствам путем сложения исходного сигнала с его сдвинутой по времени копией.
Недостатком устройства-прототипа является ограниченные функциональные возможности по созданию ответных помех в виде как одиночных, так и групповых ложных целей из-за присутствия в его составе только одной волоконно-оптической линии задержки.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Эффективным способом постановки ответных помех импульсным и импульсно-доплеровским РЛС является излучение постановщиком помех в ответ на зондирующий сигнал РЛС помехового сигнала или группы помеховых сигналов, повторяющих структуру зондирующего сигнала РЛС [Бакулев П.А. Радиолокационные системы. Учебник для вузов. - М.: Радиотехника, 2004, 150 с.]. Для РЛС такие ответные помехи являются источниками ложных целей. Для имитации целей на разных дальностях сигналы ответных помех излучаются с соответствующими задержками. При их постановке в достаточном количестве происходит перегрузка системы обработки радиолокационной информации данными о ложных целях, увеличивается объем выдаваемой потребителю ложной информации, реализуется радиоэлектронное подавление РЛС.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение высокой вероятности подавления РЛС и, как следствие, надежной защиты объектов от поражения средствами, использующими РЛС для наведения на цель.
Техническим результатом предлагаемого устройства для радиоэлектронного подавления РЛС является повышение эффективности создания помех РЛС в виде ложных целей путем увеличения спектральной плотности помехи в диапазоне рабочих частот РЛС и повышения степени соответствия параметров помехи параметрам сигнала подавляемой РЛС, а также расширение функциональных возможностей создания ответных импульсных помех, в частности обеспечение возможности создания как одиночной, так и групповой ложной цели.
Технический результат достигается за счет того, что устройство формирования ответных помех радиолокационным станциям содержит в составе блока обработки радиосигналов компоненты, осуществляющие оптоэлектронную обработку сигналов для создания ответных импульсных помех, а именно: последовательно соединенные входной малошумящий усилитель, блок обработки радиосигналов, выходной малошумящий усилитель и блок питания, соединенный с малошумящими усилителями и блоком обработки радиосигналов, и отличается тем, что в блок обработки радиосигналов введены последовательно соединенные электрооптический преобразователь, оптический делитель, комплект волоконно-оптических линий задержки, оптический сумматор, узел оптической рециркуляции, оптоэлектронный преобразователь, а также узел управления и контроля, соединенный c электрооптическим преобразователем, узлом оптической рециркуляции и оптоэлектронным преобразователем, при этом узел оптической рециркуляции состоит из волоконно-оптической линии задержки и оптического усилителя, последовательно соединенных между собой, и четырехпортового оптического разветвителя, первый вход которого является входом узла оптической рециркуляции и соединен с выходом оптического сумматора, второй вход соединен с выходом оптического усилителя, первый выход является выходом узла оптической рециркуляции и соединен с входом оптоэлектронного преобразователя, второй выход соединен со входом волоконно-оптической линии задержки.
Увеличение спектральной плотности помехи в диапазоне рабочих частот РЛС и повышение степени соответствия параметров помехи параметрам сигнала подавляемой РЛС достигается за счет формирования ответных импульсных помех путем задержки входного импульсного радиосигнала. Количество ответных импульсных помех ограничено только количеством волоконно-оптических линий задержки в комплекте. При этом узел оптической рециркуляции, состоящий из волоконно-оптической линии задержки, оптического усилителя и четырехпортового оптического разветвителя, и способ их соединения обеспечивают возможность создания групповой ложной цели за счет многократного прохождения (рециркуляции) сигнала  по волоконно-оптической линии задержки.
Такое техническое решение обеспечивает:
- расширение диапазона рабочих частот устройства от десятков мегагерц до десятков гигагерц за счет оптоэлектронной обработки радиосигналов [Урик В.Д., МакКинни Д.Д., Вилльямс К.Д. Основы микроволновой фотоники. - М.: Техносфера, 2016. 376 с., ISBN 978-5-94836-445-2];
- высокую степень соответствия формируемого помехового сигнала сигналу подавляемой РЛС за счет применения оптоэлектронной обработки без использования аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей, что позволяет минимизировать искажения, связанные с переводом сигнала в цифровую форму и обратно [Применение высокоскоростных систем / Под ред. К. Уолта. - М.: Техносфера, 2009. 368 с., ISBN 978-5-94836-199-4];
- расширенные по сравнению с прототипом функциональные возможности по созданию ответных помех в виде как одиночных, так и групповых ложных целей за счет наличия комплекта волоконно-оптических линий задержки и узла оптической рециркуляции.
Вышеуказанные особенности и преимущества, а также техническая значимость данного изобретения будут более понятны из нижеследующего подробного описания изобретения со ссылками на сопровождающие чертежи.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фигуре 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит входной малошумящий усилитель 1, блок обработки радиосигналов 2, выходной малошумящий усилитель 3, блок питания 4.
Блок обработки радиосигналов 2 содержит электрооптический преобразователь 5, оптический делитель 6, комплект волоконно-оптических линий задержки 7, оптический сумматор 8, узел оптической рециркуляции 9, оптоэлектронный преобразователь 10, узел управления и контроля 11. Количество N волоконно-оптических линий задержки в комплекте 7 равно количеству выходов оптического делителя 6 и количеству входов оптического сумматора 8.
Узел оптической рециркуляции 9 содержит четырехпортовый оптический разветвитель 9.1, имеющий входы А и B, выходы C и D, волоконно-оптическую линию задержки 9.2 и оптический усилитель 9.3.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Предлагаемое устройство функционирует следующим образом. Радиосигнал, принятый антенной, поступает на вход устройства, где усиливается входным малошумящим усилителем 1, обрабатывается блоком обработки радиосигналов 2 путем формирования оптического сигнала при помощи модуляции интенсивности оптического излучения радиосигналом в электрооптическом преобразователе 5, разделения оптического сигнала на N частей в оптическом делителе 6, задержки каждой из N частей в комплекте волоконно-оптических линий задержки 7 на величину, определяемую длиной оптического волокна, суммирования задержанных частей оптического сигнала в оптическом сумматоре 8, многократного пропускания оптического сигнала через волоконно-оптическую линию задержки в узле оптической рециркуляции 9, детектирования оптического сигнала с формированием радиосигнала, пропорционального интенсивности оптического излучения, в оптоэлектронном преобразователе 10, после чего выходной сигнал блока обработки радиосигналов 2 усиливается выходным малошумящий усилителем 3 и поступает на выход устройства. Задание режима работы и контроль работоспособности осуществляется узлом управления и контроля 11. Электропитание осуществляется блоком питания 4.
Узел оптической рециркуляции функционирует следующим образом. Оптическое излучение попадает на вход A четырехпортового оптического разветвителя 9.1, суммируется с сигналом, поступающим на вход B, после чего частично отводится на его выход D, проходит через волоконно-оптическую линию задержки 9.2, усиливается оптическим усилителем 9.3 и поступает на вход B оптического разветвителя. Выходной сигнал узла оптической рециркуляции формируется на выходе C оптического разветвителя и представляет собой частичную сумму сигналов, поступающих на его входы A и B.
За счет разделения сигнала на N частей, пропускания через N волоконно-оптических линий задержки и последующего суммирования формируется группа из N задержанных копий исходного сигнала. За счет многократного прохождения группы через узел оптической рециркуляции и компенсации потерь оптическим усилителем выходной сигнал устройства представляет собой сумму множества групп из N задержанных копий входного сигнала.
Таким образом, использование электрооптического преобразователя, оптического делителя, комплекта волоконно-оптических линий задержки, оптического сумматора, узла оптической рециркуляции и оптоэлектронного преобразователя в блоке обработки радиосигналов предлагаемого устройства для формирования ответных помех радиолокационным станциям позволяет осуществить радиоэлектронное подавление импульсных и импульсно-доплеровских РЛС в сверхшироком диапазоне заранее неизвестных радиочастот без увеличения энергопотребления, габаритов и массы устройства. Отсутствие аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразований в процессе обработки позволяют повысить степень соответствия параметров помехи параметрам сигнала подавляемой РЛС за счет исключения искажений сигнала, вызванных вышеуказанными преобразованиями. Применение оптоэлектронной обработки радиосигналов в предлагаемом устройстве позволяет повысить эффективность создания помех РЛС в виде ложных целей, увеличить спектральную плотность помехи в диапазоне рабочих частот РЛС за счет формирования ответной помехи в виде множества групп из задержанных копий входного радиосигнала.