СПОСОБ ПРОТИВОДЕЙСТВИЯ РАДИОЛОКАЦИОННЫМ СТАНЦИЯМ И УСТРОЙСТВО, ЕГО РЕАЛИЗУЮЩЕЕ
METHOD FOR COUNTERACTING RADAR STATIONS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к технике борьбы с радиоэлектронными средствами (РЭС) и может быть использовано для радиоподавления радиолокационных станций (РЛС).
Известен способ противодействия РЛС [Вакин С.А., Шустов Л.Н. Основы радиопротиводействия и радиотехнической разведки. - М.; Сов. Радио, 1968, с. 109-111], основанный на приеме радиолокационных сигналов РЛС, измерении направления на РЛС, диапазона рабочих частот, формировании на основе измеренных значений параметров радиолокационных сигналов шумовой помехи и излучении ее в направлении РЛС.
В современных РЛС для получения высокого разрешения наиболее часто используют линейно-частотно модулированные (ЛЧМ) сигналы с шириной спектра до 700 МГц и более [Нониашвили М.И. и др. Обзор современных радиолокаторов с синтезированной апертурой космического базирования и анализ тенденций их развития. / Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Приборостроение», 2012], что приводит к необходимости создавать шумовую помеху с соответствующей шириной спектра. Для достижения требуемой эффективности подавления (для создания требуемого значения отношения сигнал/помеха) необходимо, чтобы спектральная плотность мощности помехи по всему спектру была больше в требуемое число раз, чем максимальная спектральная плотность мощности ЛЧМ сигнала РЛС.
Недостатком такого способа является низкая эффективность противодействия, обусловленная необходимостью формирования «заградительной» по частоте помехи. Кроме того, формирование и излучение мощной сверхширокополосной шумовой помехи, с такой же шириной спектра как у РЛС, представляет собой довольно сложную техническую задачу.
1
1
0
1
0
0
0
1
0
0
0
Наиболее близким к заявленному способу по технической сущности является способ функционального поражения полупроводниковых РЭС [Патент РФ №2154839, 2000 г.], принятый за прототип. В этом способе противодействие РЭС достигается облучением его потоком мощного СВЧ излучения частотой ƒ, при этом до и во время облучения средства СВЧ излучением частотой ƒ средство дополнительно зондируется СВЧ излучением частотой ƒ, таким, что ƒ≠2ƒ, 4ƒ, 6ƒ…, плавно повышают плотность потока мощности СВЧ излучения частотой ƒ, непрерывно регистрируют отклик зондирующего сигнала от средства на частотах 2ƒ, 4ƒ, 6ƒ…, и при изменении параметров гармонических откликов от средства прекращают облучение мощным СВЧ излучением.
Недостатком прототипа является низкая электромагнитная совместимость со своими РЭС.
Техническим результатом изобретения является повышение электромагнитной совместимости со своими РЭС, достигаемое за счет определения момента наступления требуемой эффективности подавления и дальнейшего подавления с постоянной мощностью.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе противодействия РЛС, основанном на формировании потока СВЧ излучения с несущей частотой в пределах диапазона рабочих частот зондируемой РЛС и регистрации отклика отраженного сигнала, поток СВЧ излучения формируют в виде последовательности импульсов, амплитуду которых от импульса к импульсу увеличивают по линейному закону, измеряют амплитуду принятого импульса и определяют соответствие закона изменения его амплитуды линейному закону, и если закон изменения будет отличаться от линейного закона, подавление осуществляют непрерывным СВЧ излучением с мощностью, соответствующей амплитуде данного импульса.
Сущность изобретения заключается в том, что поток СВЧ излучения формируют в виде последовательности импульсов, амплитуду которых от импульса к импульсу увеличивают по линейному закону, измеряют амплитуду принятого импульса и определяют соответствие закона изменения его амплитуды линейному закону, и если закон изменения будет отличаться от линейного закона, то излучают непрерывное СВЧ излучение с амплитудой, равной амплитуде данного импульса.
Способ основан на следующем. Подавление функционирования РЛС достигается за счет механизма блокирования, заключающегося в том, что мощный сигнал помехи переводит активные элементы приемного тракта РЛС в режим амплитудного ограничения сигнала (насыщения), в котором каскады не усиливают полезный сигнал. При этом не важно, перекрываются или нет частотные спектры полезного и помехового сигналов. Для подавления достаточно того, чтобы сигнал мощной помехи попал в полосу пропускания и перекрывал полезный сигнал во времени [Осташев В.Е., Ульянов А.В. Сверхширокополосное излучение и угроза его воздействия на электронные технические средства. - М.: ОИВТ РАН, 2018. - 33 с.].
В прототипе увеличение плотности потока мощности выполняется до наступления момента поражения РЭС, это не позволяет ограничиться подавлением РЭС, используя меньшую мощность помехи, и снижает электромагнитную совместимость со своими РЭС. Предлагаемый способ противодействия позволяет определить момент наступления требуемой эффективности подавления и выполнять дальнейшее подавление с постоянной мощностью, повысив таким образом электромагнитную совместимость со своими РЭС.
i
Зондирующий РЛС поток СВЧ излучения несущей частотой, находящейся в пределах диапазона рабочих частот РЛС, формируют в виде последовательности импульсов амплитудой U изменяющейся по заданному закону, например, линейному, при котором амплитуда i-го импульса последовательности определяется
max
где U - амплитуда, соответствующая максимальной выходной мощности передатчика;
0
U - минимальная амплитуда импульса, при которой отраженный от антенны зондирующий сигнал уверенно обнаруживается;
i = 1…J, J - количество импульсов в последовательности.
ni
i
Поскольку амплитуды импульсов зондирующего СВЧ излучения изменяются по заданному (линейному) закону, можно, измеряя амплитуды отраженных от РЛС импульсов, определить момент, когда они начнут изменяться по закону, отличающемуся от заданного (линейного), что и будет соответствовать насыщению. Показателем отклонения закона изменения амплитуды принятого сигнала от линейного является изменение угла наклона зависимости амплитуды принятого сигнала U от амплитуды зондирующего сигнала U (фиг.1), определяемая по формуле
ni
где U - амплитуда принятого i-го зондирующего импульса;
i
U - амплитуда излученного i-го зондирующего импульса;
n1
U - амплитуда принятого 1-го зондирующего импульса;
0
U- амплитуда излученного 1-го зондирующего импульса.
i
1
Начиная с определенного импульса |α-α| будет превышать заданное значение Δα, при котором достигается блокирование приемника РЛС. После того как определен зондирующий импульс, начиная с которого закон изменения амплитуд принятого сигнала отклоняется от линейного, формируют непрерывное СВЧ излучение с амплитудой, равной амплитуде этого излученного зондирующего импульса. СВЧ излучение с амплитудой, вызывающей работу ограничителя в нелинейном режиме, приводит к блокированию приемного тракта РЛС.
Структурная схема устройства, в котором реализован данный способ, приведена на фиг. 2, где обозначено: 1 - формирователь импульсов; 2 - формирователь непрерывного СВЧ излучения; 3 - коммутатор; 4 - передатчик СВЧ излучения; 5 - приемник СВЧ излучения; 6 - блок измерения и запоминания амплитуд импульсов; 7 - блок определения показателя отклонения закона изменения амплитуды от заданного; 8 - пороговое устройство.
Устройство содержит формирователь импульсов, соединенный с первым входом коммутатора, формирователем непрерывного СВЧ излучения и блоком измерения и запоминания амплитуд импульсов. Выход формирователя непрерывного СВЧ излучения соединен со вторым входом коммутатора, управляющий вход которого соединен с пороговым устройством, а выход коммутатора соединен с передатчиком СВЧ излучения. Приемник СВЧ излучения соединен с входом блока измерения и запоминания амплитуд импульсов, выход которого соединен с входом блока определения показателя отклонения закона изменения амплитуд от заданного, выход которого соединен с входом порогового устройства.
i
ni
ni
i
i
1
i
1
Формирователь импульсов 1 предназначен для формирования импульсов СВЧ излучения с амплитудой меняющейся по заданному закону. Формирователь непрерывного СВЧ излучения 2 предназначен для формирования блокирующего СВЧ излучения заданной мощностью. Коммутатор 3 предназначен для коммутации поступающего на вход передатчика сигнала (импульса или непрерывного) в зависимости от сигнала, поступающего с выхода порогового устройства. Блок измерения и запоминания амплитуд импульсов 6 предназначен для измерения амплитуд сформированного U и принятого U импульсов (при этом измерения могут выполняться в относительных единицах U/U), а также запоминания их значений. Блок определения показателя отклонения закона изменения амплитуды от заданного 7 реализует вычисление показателя |α-α| (для линейного закона - по формуле (2)), определяющего отклонение закона изменения амплитуды принятого сигнала от заданного. Пороговое устройство 8 предназначено для сравнения показателя отклонения закона изменения амплитуды от заданного |α-α| с заданным порогом Δα.
1
Устройство работает следующим образом. После получения целеуказания о местоположении РЛС выполняется ее сопровождение передающей и приемной антеннами. В формирователе импульсов формируется последовательность импульсов с возрастающей амплитудой (например, линейно), первый импульс которой подается на передатчик СВЧ излучения и излучается передающей антенной в направлении РЛС. Также сформированный импульс поступает в формирователь непрерывного СВЧ излучения, где формируется СВЧ излучение с такой же амплитудой и в блок измерения и запоминания амплитуд импульсов, где проводится измерение и запоминание его амплитуды U.
nl
i
1
ni
nl
Импульс СВЧ излучения принимается антенной РЛС, в ней наводится электрический импульс, поступающий на защитное устройство (ограничитель) и далее в приемный тракт РЛС. Часть энергии импульса отражается в ограничителе, возвращается в антенну РЛС и излучается в виде СВЧ излучения в направлении приемной антенны, а затем попадает в приемник СВЧ излучения. В блоке измерения и запоминания амплитуд импульсов проводится измерение и запоминание амплитуды отраженного импульса U. При этом для первого импульса последовательности принимают U=U и U=U.
1
i
nl
ni
i
1
i
1
Значения амплитуд U, U, U, U из блока измерения и запоминания амплитуд импульсов поступают в блок определения показателя отклонения закона изменения амплитуды от заданного. В блоке определения показателя отклонения закона изменения амплитуды от заданного реализовано вычисление (для линейного - по формуле (2)) показателя |α-α|. Полученное значение |α-α| поступает в пороговое устройство, где сравнивается с заданным порогом Δα и определяется импульс, начиная с которого зависимость становится нелинейной.
i
i+1
Вход порогового устройства соединен с коммутатором, который в случае превышения порога подключает к передатчику формирователь непрерывного СВЧ излучения, формирующий излучение с амплитудой U, а если порог не превышен - подключает формирователь импульсов, формирующий следующий импульс с амплитудой U. Процесс зондирования с повышением амплитуды повторяется до тех пор, пока с порогового устройства не поступит на коммутатор сигнал о подключении формирователя непрерывного СВЧ излучения. Поскольку амплитуда непрерывного СВЧ излучения соответствует насыщению амплитудной характеристики ограничителя, то воздействие такого излучения, приведет к блокированию входного тракта РЛС и соответственно к ее неработоспособности на время действия излучения.
Учитывая, что подавляемая РЛС движется и расстояние до нее изменяется, а, следовательно, изменяется и требуемая для блокирования мощность непрерывного СВЧ излучения, процесс зондирования и определения момента наступления требуемой эффективности подавления повторяется с периодичностью, зависящей от ее скорости движения.
Для реализации предложенного устройства могут быть использованы широко известные радиотехнические элементы и узлы, выпускаемые промышленностью.