Корабельная станция радиотехнической разведки

КОРАБЕЛЬНАЯ СТАНЦИЯ РАДИОТЕХНИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ.
Полезная модель относится к радиотехнике, конкретно к области радиоэлектронной борьбы (РЭБ) и может быть использована в корабельных устройствах предупреждения облучений и в комплексах радиоэлектронного противодействия (РЭП).
Известна типовая схема станции радиотехнической разведки (РТР), которая будучи разновидностью средств пассивной локализации, включает: приемное устройство с антенной системой, обеспечивающее обнаружение и пеленгацию излучений, анализатор характеристик излучений, объединенный в отдельных случаях с приемным устройством; аппаратуру индикации, регистрации, обработки и хранения информации. 1.
Известно также, что на военных кораблях США при ведении радиоэлектронной борьбы в боевых действиях военно-морских сил для подавления радиоэлектронных средств (РЭС) противника использзоотся комплексы РЭБ, состоящие из аппаратуры радиоразведки и предупреждения об облучении кораблей радиолокационными станциями (РЛС), устройств анализа радиоэлектронной обстановки и управления средствами РЭП, технических средств создания активных и пассивных радиоэлектронных помех, ложных радиолокационных и тепловых целей, а также установок для образования аэрозольных завес 2.
Известна станция радиоэлектронной разведки и подавления 3, в которой в станцию шумовых помех, содержащую приемную и передающую антенны, приемник, систему запоминания частоты, блок перестройки частоты, генератор шума, усилитель мощности, дополнительно введены дополнительный приемник, первый и второй коммутаторы, направленный ответвитель, многоотводная линия задержки (МЛЗ), пумножителей, система управления, первый, второй и третий сумматоры, модулятор.
МПК7 Н04В 15/06, Н04К 3/00,
G01S7/28, 13/32 детектор, рециркулятор, пороговое устройство, реле захвата, первый и второй
формирователи импульсов запуска, первая и вторая дисперсионные ультразвуковые линии задержки (ДУЛЗ), генератор пилообразного напряжения, первый, второй и третий смесители, гетеродин, первый и второй интеграторы, первый и второй умножители напряжения, устройство вьиитания, генератор строб-импульса, линия задержки.
Недостатки аналогов 2,3 состоят в малой пропускной способности и в большой сложности, вытекающие из выбранных принципов построения. Так, например, в 3 в станцию шумовых помех добавляют набор отдельных функциональных элементов (несколько десятков) особым образом соединенных.
Известна станция РТР 4,5,6.
Техническим результатом создания данной станции РТР является увеличение динамического диапазона станции РТР.
Данный технический результат достигается тем, что в станцию РТР, состоящую из входного тракта частотно-избирательного разветвителя и сумматора и N каналов, смесителя с гетеродином, приемного устройства, анализирующего устройства и устройства запоминания и обработки информации, в каждый канал дополнительно включены два смесителя, два фильтра и второй гетеродин 6, стр. 78.
В сравнении с приведенной в 1 типовой схемой станции РТР рассмотренный аналог обладает следуюшими недостатками: большой сложностью, а следовательно, меньшей надежностью, и меньшей пропускной способностью.
Наиболее близкой по технической сущности, принятой за прототип, является станция РТР, блок-схема которой приведена на стр. 382 6.
Станция РТР, принятая за прототип, содержит:
антенное устройство, приемники станции, анализатор параметров, пеленгаторное устройство, устройство запоминания и обработки полученной информации, телеметрическое устройство, аппаратуру контроля.
,
2 При этом выход антенного устройства через приемники станции соединен с
первыми входами пеленгаторного устройства и анализатора параметров , выход которого через устройство запоминания и обработки полученной информации подключен к первому входу телеметрического устройства. Первый выход устройства контроля соединен со вторыми входами приемников станции, анализатора параметров, пеленгаторного устройства, устройства запоминания и обработки полученной информации, телеметрического устройства, второй выход - с аппаратурой помех.
Для того, чтобы станция РТР выполняла свои функции, должны быть выполнены требования к каждому из устройств, которые приводятся ниже.
Антенное устройство для целей пеленгации должно быть широкополосным, обладать, высокой пропускной способностью и обеспечивать пеленгование источника с необходимой точностью. Кроме того, антенна станции РТР должна иметь минимальные боковые лепестки и хорошую развязку по высокой частоте от полей, порождаемых передаюшими антеннами, в противном случае возможно ложное определение направления на пеленгуемый источник. Удовлетворять всем требованиям с помощью одной антенны часто бывает невозможно, поэтому обычно применяют несколько антенн, перекрывающих весь разведываемый частотный диапазон. Для целей пеленгации разведываемых устройств иногда также применяют специальную остронаправленную антенну или антенные решетки. Кроме того, разделяют антенное устройство на антенну для пеленгаторного устройства (антенну пеленгаторного устройства) и всенаправленную антенну для определения частотных и временных параметров РТС.
Приемники станции РТР должны характеризоваться следующими основными параметрами:
-перекрываемым частотным диапазоном,
3
-точностью определения параметров принимаемых сигналов,
-разрешающей способностью,
-способом поиска разведываемого сигнала по несущей частоте и вероятностью его обнаружения.
Наиболее важной технической характеристикой разведывательного приемника является полный диапазон частот, в котором с его помощью можно осуществлять прием разведываемых сигналов. Желательно, чтобы один разведывательный приемник перекрывал по возможности более широкий диапазон частот, в котором могут работать наиболее важные радиоэлектронные устройства противника.
Анализатор параметров принимаемого сигнала должен служить для оценки параметров и опознавания образа разведываемого радиоэлектронного средства.
С его помощью, например, должны измеряться временные, спектральные и энергетические параметры принимаемых сигналов, а также производиться определение поляризации излучения разведываемого устройства. К временным параметрам сигналов относятся:
-длительности сигналов и временные интервалы между ними,
-вид модулирующей функции.
К спектральным параметрам сигнала относятся:
-высокочастотный спектр,
-спектр огибающей сигнала.
Энергетической характеристикой принимаемого сигнала является его функция спектральной плотности.
Анализаторы характеризуются:
-количеством измеряемых параметров,
-разрешающей способностью.
Пеленгаторное устройство должно определять угол прихода радиоволн, а следовательно, определять местоположение разведываемого устройства. К пеленгаторам предъявляются высокие требования по следующим параметрам:
-быстродействию (в пределе возможность измерения пеленга по одному импульсу),
-точности пеленгации,
-разрешающей способности.
Устройство запоминания и обработки, полученной информации должно обеспечивать автоматическое запоминание параметров принимаемых сигналов:
-частоты,
-длительности импульсов,
-периода следования и т.д.
Это устройство на основании данных, вьщаваемых анализатором, должно производить опознавание образа разведываемого устройства. Опознавание образа часто производится оператором станции разведки. В принципе возможно автоматическое опознавание образа с помощью ЭВМ.
Наиболее важной с точки зрения радиопротиводействия характеристикой устройства запоминания и обработки полученной информации является точность и продолжительность запоминания несущей частоты. Для этой цели разработано довольно много различных устройств.
Определение и запоминание несущей частоты разведываемого радиоэлектронного устройства является одной из наиболее важных функций станции РТР. Применяемые в РТР способы определения и запоминания частоты являются специфическими. Специфичность методов определения и запоминания несущей частоты обусловлена с, одной стороны, ограниченностью времени разведки и, с другой стороны, широким
диапазоном разведываемых частот.
В настоящее время применяются два основных способа определения частоты: беспоисковый и поисковый.
Беспоисковый способ позволяет в принципе определять несущую частоту практически мгновенно, в то время как поисковые способы определения частоты требуют некоторого времени в связи с необходимостью перестройки приемника. Данный способ определения частоты позволяет значительно сократить время разведки, однако, сокращение времени разведки дается ценой либо ухудщения точности и разрещающей способности измерений, либо увеличение объема аппаратуры.
Поисковые способы, напротив, при значительном времени разведки позволяют измерять несущую частоту с больщой точностью и обеспечивают высокую разрещающую способность.
Результаты РТР могут быть зарегистрированы в памяти ЭВМ.
Телеметрическое устройство служит для передачи разведывательной информации на землю. Особое значение оно имеет при ведении предварительной РТР с помощью искусственных спутников Земли и беспилотных самолетов-разведчиков. В станциях РТР, непосредственно обеспечивающих средства помех, телеметрические устройства могут отсутствовать, так как разведывательная информация в этом случае используется непосредственно в процессе преодоления ПВО противника для организации радиопротиводействия.
Аппаратура контроля обеспечивает автоматический или полуавтоматический контроль за работой отдельных блоков. С ее помощью осуществляется управление станцией разведки в целом. Важной функцией аппаратуры контроля является вьщача необходимых сигналов на аппаратуру создания помех.
Станция РТР, принятая за прототип, не может быть применена в современных корабельных условиях по следующим причинам: 6
-так как в состав корабельного комплекса РЭП входит автоматизированная
система управления (АСУ), в задачи которой входят, в том числе, выдача необходимых команд на аппаратуру создания помех, необходимость в аппаратуре контроля, предусмотренной блок-схемой прототипа, решающей аналогичные задачи отпадает;
-избыточным является также вьщеление в виде самостоятельного блока приемника станции РТР, так как эти функции целесообразно распределить между устройством запоминания и обработки информации , пеленгатором и антенным устройством;
-ввиду отсутствия необходимости передачи разведывательной информации на землю отпадает необходимость в телеметрическом устройстве;
-анализатор параметров принимаемого сигнала служит для оценки параметров и опознавания образов, при этом на него возлагается решение следующих задач: измерение временных, спектральных и энергетических параметров принимаемых сигналов, а также определение поляризации излучения разведываемого устройства. Поскольку оценка временных параметров осуществляется устройством запоминания и обработки полученной информации, задача опознавания образа в предлагаемом устройстве переносится на АСУ, а необходимость решения задач измерения спектральных и энергетических параметров в корабельной станции РТР отсутствует, то применение анализатора также избыточно;
-в прототипе отсутствует связь с системой электромагнитной совместимости (ЭМС) и системой курсоуказания корабля.
Таким образом, можно сделать вывод об аппаратурной избыточности прототипа и при исключении совокупности рассмотренных избыточных устройств - малой пропускной способностью.
Целью создания полезной модели, соответствующей техническому результату при её использовании является уменьшение аппаратурной сложности и повышение пропускной способности корабельной станции РТР. Поставленная цель достигается тем, что в корабельную станцию
роадиотехнической разведки, содержащую измеритель частотных и временных параметров радиоэлектронных средств, вход которого соединен с выходом антенны измерителя частотных и временных параметров радиоэлектронных средств, антенну пеленгатора, выход которой подключен на вход пеленгатора, дополнительно введено устройство сопряжения станции радиотехнической разведки с автоматической системой управления и корабельными системами электромагнитной совместимости и курсоуказания корабля, вход которого соединен с объединенными выходами пеленгатора и измерителя частотных и временных параметров радиоэлектронных средств, а первый вход-выход - с автоматической системой управления, второй вход-выход - с корабельной системой электромагнитной совместимости, третий вход-выход - с корабельной системой курсоуказания корабля.
В предлагаемой полезной модели исключены приемники, анализатор параметров, телеметрическое устройство и аппаратура контроля.
В дальнейшем по тексту пеленгаторное устройство будем называть пеленгатором, а устройство запоминания и обработки полученной информации - измерителем частотных и временных параметров РЭС.
Сущность полезной модели поясняется чертежом на фиг., на котором приведена структурная схема предлагаемого устройства.
Корабельная станция РТР (фиг.) содержит:
1-антенна измерителя частотных и временных параметров РЭС,
2-антенна пеленгатора,
3-измеритель частотных и временных параметров РЭС,
4-пеленгатор,
Im ljl14l
8
6- первый вход-выход устройства сопряжения аппаратуры РТР с АСУ и
корабельными системами ЭМС и курсоуказания корабля на АСУ,
7- второй вход-выход устройства сопряжения аппаратуры РТР с АСУ и корабельными системами ЭМС и курсоуказания корабля на корабельную систему ЭМС,
8- третий вход-выход устройства сопряжения аппаратуры РТР с АСУ и корабельными системами ЭМС и курсоуказания корабля на корабельную систему курсоуказания корабля.
Выход антенны измерителя частотных и временных параметров РЭС 1 соединен с измерителем частотных и временных параметров РЭС 3, выход антенны пеленгатора 2 подключен на вход пеленгатора 4, выходы измерителя частотных и временных параметров РЭС 3 и пеленгатора 4 объединены и подключены к входу устройства сопряжения станции РТР с АСУ и корабельными системами ЭМС и курсоуказания корабля 5, первый вход-выход 6 которого подключен к АСУ, второй 7 - к ЭМС, третий 8 - к корабельной системе курсоуказания корабля.
Наличие в составе комплекса РЭП модуля радиотехнической разведки дает ряд преимуществ при повышении боевой устойчивости надводных кораблей (НК), таких как:
-возможность в режиме радиомолчания радиоэлектронных средств НК осуществлять обнаружение всех носителей РЭС, атакующих НК, уточнять степень их опасности и формировать целеуказание (ЦУ) для огневых средств корабля;
возможность за счет совместной обработки радиолокационной и радиотехнической информации, производить уточнение степени опасности цели и оптимизировать распределение средств противовоздушной обороны (ПВО) корабля;
-возможность планировать и контролировать обеспечение электромагнитной совместимости РЭС корабля. радиоэлектронного обеспечения противника.
Радиотехническая разведка является одним из основных способов получения информации о параметрах и дислокации РЭС противника и их координатах. С помощью радиотехнической разведки решаются следующие задачи:
-определяется несущая частота;
-измеряется направление прихода волны (местоположение радиоэлектронного устройства);
-опознается образ разведываемого радиоэлектронного устройства (РЛС обнаружения, головка самонаведения (ГСН) ракеты и т.д.);
-производится измерение (оценка) параметров разведываемых радиоэлектронных устройств (частота повторения, длительность импульсов, структура боковых лепестков антенны, поляризация, вид модуляции и т.д.);
-производится запись данных разведки в запоминающем устройстве для последующего анализа.
Результаты радиотехнической разведки используются для принятия решения о выборе способов радиопротиводействия в сложившейся боевой обстановке, а именно:
-устанавливается необходимость подавления радиоэлектронных средств;
-определяется наряд сил и средств для противодействия;
-выбирается оптимальный режим работы передатчиков помех (вид помех, вид помеховой модуляции, момент включения и выключения передатчиков помех) 6.
Предлагаемая корабельная станция РТР работает следующим образом. Пеленгатор 4 состоит из 16-ти или 8-ми канальных круговых амплитудных пеленгаторов в семи поддиапазонах.
Для работы пеленгатора в каждом поддиапазоне он должен состоять из :
-16 или 8 рупорных эллиптических антенн;
10
видеоусилители (ЛВУ) и 8-ми разрядные аналого-цифровые преобразователи(АЦП), обеспечивающие измерение относительного уровня мощности с дискретностью 0,35 дБ;
-устройство вычисления курсовых углов на ПЛИС по соотнощению уровней сигнала:
.(PNiZUbl) ,
где ф. - измеряемое значение курсового угла;
- курсовой угол, соответствующий максимуму ДН антенны канала с
максимальным уровнем сигнала;
ОС - половина угла между максимумами ДН антенны соседних каналов; р, PXT.IJ  - относительные уровни мощности сигнала в каналах
с максимальным уровнем и в соседних с ним каналах в децибелах.
Измеритель частотных и временных параметров РЭС 3 включает в себя 8 или 16ти канальные измерители несущей частоты в каждом из семи поддиапазонов частот.
Состав измерителя несущей частоты:
-две слабонанравленные антенны по левому и по правому борту (типа биконических антенн);
-8 или 16-ти канальный частотно-избирательный разветвитель (ЧИС);
-8 или 16 приемных каналов прямого усиления, содержащих ЛВУ и АЦП;
-измеритель несущей частоты на ПЛИС, реализующий операцию вычисления:
f f Af
т р,:,
где f. - измеряемое значение несущей частоты; измеренные в каналах с максимальным уровнем и в соседних с ним каналах.
Измерители длительности в каждом из каналов, выполненных по известным схемам временных селекторов 12, определяют длительность импульсов принятых сигналов разведываемых РЭС.
Через устройство сопряжения станции РТР с АСУ и корабельными системами ЭМС и курсоуказания корабля 5 получаемая информация от системы курсоуказания корабля ( курс) учитывается при вычислении пеленга разведываемых РЭС по формуле:
где П - пеленг;
К - курс корабля; КУ - курсовой угол.
Информация от системы ЭМС позволяет исключить ложное определение параметров и направлени на разведываемые РЭС при наличии излучений РЭС своего корабля и РЭС кораблей соединения. Исключение ложных параметров осуществляется путем частотно-временной и параметрической селекции.
Параметры разведанных РЭС и направление на них передаются в АСУ, где производится опознавание образов разведанных РЭС, принимается решение на постановку активных и пассивных помех, и вьщаются соответствующие команды на соответствующие средства помех.
Подключение пеленгатора и измерителя соответствующей конструкции, описанных по тексту, позволяет повысить пропускную способность, а с учетом исключения телеметрического устройства и аппаратуры контроля - снизить аппаратную избыточность, а следовательно повысить надежность предлагаемой станции РТР, а введение устройства сопряжения позволяет обеспечить работоспособность станции РТР в целом и приспособить работу станции РТР к корабельным условиям.
12
П - К + КУ, прототипом позволяет повысить пропускную способность и надежность и обеспечить
работу станции РТР в корабельных условиях.
Предлагаемая корабельная станция РТР легко реализуется на известных промышленно выпускаемых элементах и узлах, в частности:
-антенные устройства в виде многолучевых линзовых антенн, кольцевых антенных решеток или системы рупорных эллиптических антенн, биколических антенн 7,
-приемные устройства измерителей частоты и временных параметров, и пеленгатора в виде многоканальных приемников прямого усиления, содержащих малошумящие СВЧ-усилители типа М 421135 или IN А, MGA фирмы Hewlet Packard, частотных разветвителей и полосовых фильтров, широкополосных видеоадаптеров, ЛАВУ на основе операционных усилителей АД 8041, АД 640 фирмы Analog Devises, АЦП типов АД 9200, АД 9057 той же фирмы 9,10, 11,
-устройства вычисления частоты и пеленга на ПЛИС типов FLEX или МАХ фирмы ALTERA 10 ;
- устройство сопряжения с АСУ, корабельными системами ЭМС и курсоуказания на ПЛИС типов FLEX или МАХ фирмы ALTERA, и ИМС серии 530, 533, 1535 10, 13 .
Источники информации
1Ширман Я.Д., Яось Ю.И. и др. Радиоэлектронные системы: Основы построения и теория./Под. ред. Я.Д. Ширмана. - М.: ЗАО «Маквис. - 1998.
2Палий А.И. Радиоэлектронная борьба (средства и способы подавления и защиты радиоэлектронных систем). - М.: Воениздат. - 1081.
3Заявка RU № 981315, Н04К 3/00, GO IS 7/28, 13/32, 10.01.2000 г. Станция радиоэлектронной разведки и подавления.
4C.D. Hofman, A.R. Baron. Wideband ESM Receiving Systems Part2 Microwava Journal.-№2.-1981.-p. 57
13
5Патент RU № 2136110 H04B 15/06, H04K 3/00, 27.08.1999 г. Станция
радиотехнической разведки
6Вакин С.А., Шустов Л.Н. Основные противодействия и радиотехнической разведки. - М.: Сов. Радио. - 1968г.
7Зелкин Е.Г., Петрова Р.А. Линзовые антенны. - М.: Советское радио. 1974 г.
8Рудольф Кюн. Микроволновые антенны. - М.: Судостроение. 1967.
9Крокин В.В. Элементы радиоприемных устройств. - М.: Советское радио. 1964.
10Номенклатура высокотехнологичных ИЭТ, рекомендуемых к разработке в РФ и применению в РЭА двойного назначения. - М.: Ассоциация «Фонд УНИЭТ. 2001.
11Волков В.М. Логарифмические усилители. - Киев: ГИТЛ УССР. 1962 г.
12Ицхоки Я.С., Овчинников Н.И. Импульсные и цифровые устройства. М.: Сов. радио 1973.
13Шило В.Л. Популярные микросхемы ТТЛ. - М.: Аргус. 1993.