УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ СТАНЦИИ ОТ ПОРАЖЕНИЯ САМОНАВОДЯЩИМСЯ ПО ИЗЛУЧЕНИЮ ОРУЖИЕМ

Предполагаемая полезная модель относится к области радиолокации и может быть использовано в специализированных многофункциональных радиолокационных станциях (РЛС) разведки воздушных целей и управления оружием, а именно для защиты РЛС от поражения самонаводящимся по излучению оружием.
Известны меры защиты специализированных радиолокационных станций (РЛС) от поражения самонаводящимся по излучению * оружием основанные на применении способов уменьшения информации об излучающем объекте и смещения точки наведения. Однако реализация этих способов защиты вызывает противоречие между необходимостью постоянной работы РЛС на излучение в условиях высокой интенсивности боевых действий и в тоже время минимизацией работного времени РЛС с целью защиты от средств разведки и поражения самонаводящимся на излучение оружием. Это является существенным недостатком вышеуказанных способов защиты.
Наиболее близким техническим решением к предполагаемой полезной модели является РЛС обладающая функциями активной радиоэлектронной защиты от воздействий разведывательно-ударных систем за счет использования встроенных дополнительных каналов излучения, обеспечивающих пространственно-временную декорреляцию их фонового излучения в области боковых лепестков [1, 2]. Данное устройство путем пространственно-временной декорреляции фонового излучения РЛС в области боковых лепестков создает систематические ошибки при определении координат излучающих средств системой радиотехнической разведки разведывательно-ударных систем. Структурная схема данного устройства изображена на фиг. 1.
Известное устройство - РЛС с функцией радиоэлектронной защиты от разведывательно-ударных систем содержит приемное устройство 1, задающий генератор 2, синхронизатор 3, импульсный модулятор 4, первую линию задержки 5, усилитель мощности 6, приемно-передающее антенное устройство РЛС 7, умножитель частоты 8, первый формирователь ложных импульсов 9, первый дополнительный усилитель мощности 10, первое дополнительное антенное устройство 11, вторую линию задержки 12, второй формирователь ложных импульсов 13, второй дополнительный усилитель мощности 14, второе дополнительное антенное устройство 15.
Элементы известного устройства радиоэлектронной защиты РЛС от разведывательно-ударных систем соединены следующим образом.
Первый выход задающего генератора 2 соединен с первым входом приемного устройства 1. Второй выход задающего генератора 2 соединен со входом синхронизатора 3. Третий выход задающего генератора 2 соединен со входом умножителя частоты 8 выход которого является третьим входом усилителя мощности 6, первым входом первого дополнительного усилителя мощности 10 и вторым входом второго дополнительного усилителя мощности 14. Первый выход синхронизатора 3 соединен со вторым входом приемного устройства 1 и первым входом усилителя мощности 6. Третий выход синхронизатора 3 соединен с третьим входом первого дополнительного усилителя мощности 10 и с первым входом второго дополнительного усилителя мощности 14. Второй выход синхронизатора 3 соединен со входом импульсного модулятора 4. Первый выход импульсного модулятора 4 соединен со входом первой линии задержки 5, выход которой соединен со вторым входом усилителя мощности 6. Выход усилителя мощности 6 соединен со входом приемо-передающего антенного устройства 7, выход которого соединен с третьим входом приемного устройства 1. Второй выход импульсного модулятора 4 соединен со входом первого формирователя ложных импульсов 9 и со входом второй линии задержки 12 выход которой соединен со входом второго формирователя ложных импульсов 13. Выход первого формирователя ложных импульсов 9 соединен со вторым входом первого дополнительного усилителя мощности 10 выход которого является входом первого дополнительного антенного устройства 11. Выход второго формирователя ложных импульсов 13 соединен с третьим входом второго дополнительного усилителя мощности 14 выход которого соединен со входом второго дополнительного антенного устройства 15.
Работа РЛС с функцией активной радиоэлектронной защиты от разведывательно-ударных систем заключается в следующем.
лз1
лз2
лз1
лз2
лз2
лз1
лз2
лз1
и
д
Приемное устройство 1, задающий генератор 2, синхронизатор 3, импульсный модулятор 4, усилитель мощности, приемо-передающее устройство 7 и умножитель частоты 8 представляют собой основной тракт РЛС. Первый формирователь ложных импульсов 9, первый дополнительный усилитель мощности 10 и первое дополнительное антенное устройство 11 представляют собой первый вспомогательный (дополнительный) антенный тракт РЛС. Вторая линия задержки 12, второй формирователь ложных импульсов 13, второй дополнительный усилитель мощности 14 и второе дополнительное антенное устройство 15 представляют собой второй вспомогательный антенный тракт РЛС. Задающий генератор 2 является первоисточником высокочастотных колебаний и обеспечивает высокую стабильность частоты колебаний. В умножителе частоты 8 частота колебаний повышается до требуемого рабочего значения. Работа устройств передатчика синхронизирована во времени синхронизатором 3. От синхронизатора 3 на радиопередающее устройство подается импульс запуска передатчика (ИЗП). Под воздействием ИЗП модулятор 4 вырабатывает модулирующий импульс, в течении которого усилитель мощности 6 усиливает СВЧ колебания поступающие с умножителя частоты 8 до требуемого рабочего значения. Данный модулирующий импульс задерживается в первой линии задержки 5 на время τ. Высокочастотные модулированные колебания передаются в приемо-передающее антенное устройство 7 и излучаются в пространство. Модулирующие импульсы модулятора 4 поступают на вход первого формирователя ложных импульсов 9 и через вторую линию задержки 12, с запаздыванием на время τ, на вход второго формирователя ложных импульсов 13, и являются в данном случае импульсами запуска формирователей ложных импульсов 9 и 13. Сформированные ложные импульсы управляют работой первого дополнительного усилителя мощности 10 и второго дополнительного усилителя мощности 14 которые в течение этих импульсов усиливают СВЧ колебания, поступающие с умножителя частоты 8 до требуемого рабочего значения. Эти колебания через дополнительные антенные устройства 11 и 13 излучаются в пространство. Первый и второй вспомогательные антенные тракты формируют дополнительные (ложные) сигналы идентичные основному сигналу РЛС. Идентичность структуры основного и дополнительных сигналов достигается использованием, при формировании дополнительных сигналов, сигнала основного тракта РЛС. Первая линия задержки 5 в основном тракте РЛС обеспечивает опережающее излучение дополнительных сигналов относительно основного, что необходимо для наделения их ложной информацией о местоположении РЛС. При этом время задержки в линии задержки 5 τ=const. Вторая линия задержки 12 (τ может быть как управляемым, так и постоянным) обеспечивает временное рассогласование дополнительных сигналов, излучаемых соответственно первым дополнительным антенным устройством 11 и вторым дополнительным антенным устройством 15. Максимальные значения времени задержки τ не превышают при этом τ (τ<τ). Их конкретные значения выбираются так, чтобы обеспечить постоянное перекрытие основного и дополнительных сигналов с учетом их длительности (τ, τ). Коэффициент усиления первого дополнительного усилителя мощности 10 и второго дополнительного усилителя мощности 14 выбирается так, чтобы обеспечить маскировку основного сигнала, излучаемого по боковым лепесткам. Уровень мощности дополнительных сигналов при этом должен быть соизмерим с уровнем полезного сигнала, излучаемого по ближним боковым лепесткам диаграммы направленности антенны РЛС.
За счет сдвига по времени сигналов основного и дополнительных каналов, в разностно-дальномерной системе определения координат РЛС возникают систематические ошибки, преобразующиеся в конечном счете в ошибки наведения штатных средств поражения и целеуказания [1, 2]. Основным недостатком рассматриваемого устройства является то, что применение управляемых средств поражения, в частности противорадиолокационных ракет (ПРР), возможно по "грубому" целеуказанию с последующим допоиском объекта (РЛС) и его поражением в указанном районе. Это определяет необходимость изыскания путей решения задачи по защите РЛС от поражения самонаводящимся на излучение оружием.
Техническим результатом полезной модели является повышение живучести (устойчивости функционирования) известного устройства- РЛС с функцией активной радиоэлектронной защиты от действий разведывательно-ударных систем, путем придания ему нового свойства - защиты от поражения ПРР.
Заявленный технический результат достигается тем, что в РЛС с активной радиоэлектронной защитой от разведывательно-ударных систем на основе пространственно-временной декорреляции их фонового излучения в области боковых лепестков, дополнительно введены: второй умножитель частоты 16 и коммутатор 17 (см. фиг. 2), причем вход умножителя частоты 16 соединен с выходом задающего генератора 2, а выход соединен со вторым входом коммутатора 17, выход первого умножителя частоты 8 соединен с первым входом коммутатора 17, к третьему входу коммутатора 17 подключен второй выход импульсного модулятора 4, а к четвертому входу подключен выход второй линии задержки 12, первый выход коммутатора 17 подключен ко входу второго формирователя ложных сигналов 13, а второй выход подключен к третьему входу второго дополнительного усилителя мощности 14.
Сравнительный анализ с прототипом показал, что включение в схему дополнительного умножителя частоты и коммутатора, придает РЛС с функцией активной РЭЗ от РТР РУС новое свойство - возможность активной защиты РЛС от поражения ПРР, позволяющее повысить устойчивость функционирования защищаемой РЛС в типовых условиях применения без прекращения работы РЛС на излучение, а следовательно, заявляемое устройство удовлетворяет критериям "новизна" и "изобретательский уровень".
Предлагаемая схема устройства активной радиоэлектронной защиты РЛС от РУС и поражения ПРР приведена на фиг. 2.
Устройство активной радиоэлектронной защиты РЛС от РУС и поражения ПРР содержит приемное устройство 1, задающий генератор 2, синхронизатор 3, импульсный модулятор 4, первую линию задержки 5, усилитель мощности 6, приемно-передающее антенное устройство РЛС 7, первый умножитель частоты 8, второй умножитель частоты 16, первый формирователь ложных импульсов 9, первый дополнительный усилитель мощности 10, первое дополнительное антенное устройство 11, вторую линию задержки 12, коммутатор 17, второй формирователь ложных импульсов 13, второй дополнительный усилитель мощности 14, второе дополнительное антенное устройство 15.
Элементы устройства активной радиоэлектронной защиты РЛС от РУС и поражения ПРР соединены следующим образом.
Первый выход задающего генератора 2 соединен с первым входом приемного устройства 1. Второй выход задающего генератора 2 соединен со вторым входом синхронизатора 3. Третий выход задающего генератора 2 соединен со входом первого умножителя частоты 8 и со входом второго умножителя частоты 16. Выход первого умножителя частоты 8 является третьим входом усилителя мощности 6, первым входом первого дополнительного усилителя мощности 10 и первым входом коммутатора 17. Выход второго умножителя частоты 16 является вторым входом коммутатора 17. Первый выход синхронизатора 3 соединен со вторым входом приемного устройства 1 и первым входом усилителя мощности 6. Третий выход синхронизатора 3 соединен с третьим входом первого дополнительного усилителя мощности 10 и с первым входом второго дополнительного усилителя мощности 14. Второй выход синхронизатора 3 соединен со входом импульсного модулятора 4. Первый выход импульсного модулятора 4 соединен со входом первой линии задержки 5, выход которой соединен со вторым входом усилителя мощности 6. Выход усилителя мощности 6 соединен со входом приемо-передающего антенного устройства 7, выход которого соединен с третьим входом приемного устройства 1. Второй выход импульсного модулятора 4 соединен со входом первого формирователя ложных импульсов 9, с третьим входом коммутатора 17 и со входом второй линии задержки 12 выход которой соединен с четвертым входом коммутатора 17. Первый выход коммутатора соединен со входом второго формирователя ложных импульсов 13, а второй выход коммутатора 17 соединен с третьим входом второго дополнительного усилителя мощности 14. Выход первого формирователя ложных импульсов 9 соединен со вторым входом первого дополнительного усилителя мощности 10 выход которого является входом первого дополнительного антенного устройства 11. Выход второго формирователя ложных импульсов 13 соединен со вторым входом второго дополнительного усилителя мощности 14 выход которого соединен со входом второго дополнительного антенного устройства 15.
Работа устройства активной радиоэлектронной защиты РЛС от РУС и поражения ПРР заключается в следующем.
0
1
0
пр
пр
пр
лз1
Приемное устройство 1, задающий генератор 2, синхронизатор 3, импульсный модулятор 4, усилитель мощности, приемо-передающее устройство 7 и умножитель частоты 8 представляют собой основной тракт РЛС. Первый формирователь ложных импульсов 9, первый дополнительный усилитель мощности 10 и первое дополнительное антенное устройство 11 представляют собой первый вспомогательный (дополнительный) антенный тракт РЛС. Второй умножитель частоты 16, вторая линия задержки 12, коммутатор 17, второй формирователь ложных импульсов 13, второй дополнительный усилитель мощности 14 и второе дополнительное антенное устройство 15 представляют собой второй вспомогательный антенный тракт РЛС. Задающий генератор 2 является первоисточником высокочастотных колебаний и обеспечивает высокую стабильность частоты колебаний. В умножителе частоты 8 частота колебаний повышается до требуемого рабочего значения f. Во втором умножителе частоты 16 частота колебаний задающего генератора 2 повышается до значения f=f±ΔF. AF лежит в пределах 0,04f…0,07f (f - промежуточная частота приемника пассивной радиолокационной головки самонаведения атакующей ПРР). Работа устройств передатчика синхронизирована во времени синхронизатором 3. От синхронизатора 3 на радиопередающее устройство подается импульс запуска передатчика. Под воздействием ИЗП модулятор 4 вырабатывает модулирующий импульс, в течении которого усилитель мощности 6 усиливает СВЧ колебания поступающие с умножителя частоты 8 до требуемого рабочего значения. Данный модулирующий импульс задерживается в первой линии задержки 5 на время τ (см. фиг. 3).
лз2
лз1
лз2
лз1
и
д
лз2
Высокочастотные модулированные колебания передаются в приемо-передающее антенное устройство 7 и излучаются в пространство. Модулирующие импульсы модулятора 4 поступают на вход первого формирователя ложных импульсов 9, а также на вход коммутатора 17 без задержки и через вторую линию задержки 12 с запаздыванием на время тл32. Максимальные значения времени задержки τ не превышают при этом τ(τ<τ)· Их конкретные значения выбираются так, чтобы обеспечить постоянное перекрытие основного и дополнительных сигналов с учетом их длительности (τ, τ). Для работы устройства с целью защиты от поражения ПРР на вход второго формирователя ложных импульсов 13 коммутируется модулирующий импульс модулятора 4 без задержки по времени, а для работы РЛС с активной радиоэлектронной защитой от средств радиотехнической разведки РУС на вход второго формирователя ложных импульсов 13 коммутируется модулирующий импульс модулятора 4 задержанный во второй линии задержки 12 на время τ. Работа устройства активной РЭЗ РЛС от РТР РУС поясняется эпюрами напряжений сигналов представленных на фиг. 3, а работа устройства активной защиты РЛС от поражения ПРР поясняется эпюрами напряжений сигналов представленных на фиг. 4. Импульсы модулятора 4 являются в данном случае импульсами запуска формирователей ложных импульсов 9 и 13. Сформированные ложные импульсы управляют работой - первого дополнительного усилителя мощности 10 и второго дополнительного усилителя мощности 14 которые в течение этих импульсов усиливают СВЧ колебания до требуемого рабочего значения. Данные СВЧ колебания поступают на первый дополнительный усилитель мощности 10 с, первого умножителя частоты 8, а на второй дополнительный усилитель 14 с выхода коммутатора 17, причем для работы устройства в режиме защиты от поражения ПРР коммутируются СВЧ колебания со второго умножителя частоты 16, а для работы устройства в режиме активной РЭЗ от РТР РУС на второй дополнительный усилитель мощности 14 коммутируются СВЧ колебания поступающие с первого умножителя частоты 8. После усиления эти колебания через дополнительные антенные устройства 11 и 15 излучаются в пространство. Коэффициент усиления первого дополнительного усилителя мощности 10 и второго дополнительного усилителя мощности 14 выбирается так, чтобы обеспечить маскировку основного сигнала, излучаемого по боковым лепесткам. Уровень мощности дополнительных сигналов при этом должен быть соизмерим с уровнем полезного сигнала, излучаемого по ближним боковым лепесткам диаграммы направленности антенны РЛС.
При работе устройства в режиме защиты РЛС от поражения ПРР первый дополнительный канал формирует сигнал идентичный сигналу основного канала РЛС. Идентичность структуры основного сигнала и дополнительного сигнала в первом дополнительном канале достигается использованием, при формировании дополнительного сигнала, сигнала основного тракта РЛС. Во втором дополнительном канале дополнительный сигнал формируется из СВЧ колебаний поступающих от второго умножителя частоты 16 без задержки по времени. Таким образом дополнительные антенные устройства 11 и 15 излучают в пространство одновременно два сигнала одинаковых по структуре, но разнесенных по частоте на величину равную ΔF.
Предлагаемое устройство защиты РЛС от ПРР учитывает специфику построения аппаратуры обработки информации в перспективных системах самонаведения ракет, которая проявляется в следующем. Приемные устройства пассивных головок самонаведения (ГСН) современных и перспективных ракет являются супергетеродинными, что делается в интересах повышения их чувствительности и частотной избирательности [3]. Пеленгаторы пассивных ГСН являются, как правило, моноимпульсными для исключения угловых ошибок за счет амплитудной модуляции принимаемого сигнала. При этом наиболее вероятно использование фазовых методов пеленгации, имеющих ряд преимуществ перед амплитудными [4]. Наиболее вероятно применение фазо-фазовых и фазовых суммарно-разностных методов пеленгации.
Возможность срыва наведения ПРР при использовании РЛС частотно-разнесенного сигнала базируется на проявлении одного из следующих эффектов:
Двухчастотный сигнал, являясь по своему характеру комбинационным, после преобразования в смесителе пассивной ГСН дает комбинационную составляющую промежуточной частоты. Наличие в приемнике схем защиты от приема сигналов на комбинационных и зеркальной частотах может привести к запрету захвата и отказа от последующего сопровождения сигнала данного вида по частоте. В этом случае невозможно также сопровождение сигнала по угловым координатам и, следовательно, произойдет срыв наведения ПРР на РЛС излучающую частотно-разнесенный сигнал.
В случае отсутствия схем защиты от комбинационных составляющих и осуществления захвата по частоте двухчастотного сигнала его угловое сопровождение нарушается из-за возникающих при этом искажений пеленгационных характеристик пеленгатора [5].
пр
Проведенные расчеты показывают, что вероятность срыва сопровождения по угловой координате пассивной ГСН будет максимальной при соотношении мощностей дополнительных каналов ρ≈1 (см. фиг. 5). С увеличением расстройки по частоте второго дополнительного сигнала относительно частоты первого дополнительного сигнала вероятность срыва первоначально растет, а затем падает (см. фиг. 6). Наибольшая вероятность срыва, как видно из фиг. 6, соответствует относительной расстройке, лежащей в пределах 0,03…0,07f.
Таким образом, воздействие частотно-разнесенного сигнала на пассивную ГСН самонаводящихся ракет приводит к срыву слежения по угловой координате с вероятностью 0.5…0,7, что подтверждает возможность организации достаточно эффективной защиты РЛС от поражения ПРР путем применения описанного выше устройства. При этом важной особенностью предложенного устройства защиты РЛС от поражения ПРР является то, что работа РЛС на излучение не прекращается, обеспечивая, тем самым, возможность ее функционирования по прямому назначению на всем временном интервале боевых действий.
Используемая литература
1. Кулаков М.А. и др. Авторское свидетельство №257758 от 1.07.88
2. Кулаков М.А., Керков В.Г. Способы активной радиоэлектронной защиты РЭС от разведывательно-ударных комплексов типа ПЛСС на основе пространственно-временной декорреляции их бокового излучения. - Военная радиоэлектроника, №1 - 1988.
3. Максимов М.В., Горгонов Г.И. Радиотехнические системы самонаведения. - М.: Радио и связь, 1982. - 304 с.
4. Леонов А.И., Фомичев К.И. Моноимпульсная радиолокация. - М.: Радио и связь, 1984. - 312 с.
5. Затонский В.И., Каркоцкий В.Л. Использование специальных многочастотных сигналов для защиты радиоэлектронного средства от поражения самонаводящимися на излучение ракетами. - Военная радиоэлектроника, №1 - 1988.