Помеховый комплекс на ретрансляторах для создания помех радиолокационным средствам
JAMMING COMPLEX FOR REPEATERS FOR ESTABLISHING INTERFERENCE TO RADAR FACILITIES

Изобретение относится к области радиоэлектронной борьбы и может быть использовано для подавления радиолокационных средств.
Передатчики ретрансляционных помех находят наиболее широкое применение в системах радиоэлектронного подавления (РЭП) в силу их быстродействия при создании прицельных по параметрам помех (Перунов Ю.М., Фомичев К.И., Юдин Л.М. Радиоэлектронное подавление информационных каналов систем управления оружием. - М.: Радиотехника, - 2008. - с. 307-308, 325). Принцип действия передатчика ретрансляционных помех состоит в приеме сигнала подавляемого радиоэлектронного средства (РЭС), усилении и модуляции его по амплитуде, фазе, частоте при необходимости и/или задержке и последующем однократном или многократном излучении сформированного таким образом сигнала помехи в направлении подавляемого РЭС.
Эффективность ретрансляционных помех определяется тем, что они излучаются на частоте подавляемого средства. Поэтому соответствующие энергетические потери за счет рассогласования несущих частот подавляемого РЭС и помехи минимальны.
Основным и определяющим устройством ретрансляционного передатчика помех является устройство кратковременного запоминания частоты. Обычно это устройство использует линию задержки (коаксиальную, волноводную, оптическую или акустическую), широкополосный усилитель и управляемые СВЧ-переключатели. Наряду с применением аналоговых устройств непосредственного запоминания частоты, могут применяться цифровые системы запоминания и воспроизведения радиосигналов, которые более сложны, но имеют практически неограниченное время запоминания и большую гибкость при изменении параметров формируемых помех.
Недостаток этих устройств заключается в том, что формирование и излучение ретрансляционной помехи производится, как правило, одной станцией. Для создания эффективных ретрансляционных помех используются сложные аппаратные средства, в частности сложные управляемые линии задержки или рециркуляторы. При этом процесс формирования помехи производится с преобразованием частоты путем переноса спектра сигнала на промежуточную частоту и последующего возвращения (после модуляции) на несущую частоту с помощью одного и того же гетеродина. Таким образом, недостатком этих устройств следует считать большую сложность аппаратуры.
Известна система постановки помех мобильным пунктам радиосвязи со сверхширокополосными сигналами, которая может быть использована для радиоподавления средств радиолокации (патент РФ на полезную модель №113019, опубл. 27.01.2012).
Система содержит приемную антенну, приемник, схему задержки, оконечный усилитель, передающую антенну. Также введен вычислитель, приемник линии синхронизации, приемник спутниковой навигационной системы. Все вышеупомянутые блоки установлены на каждом из N носителей, где N - натуральное число. На N+1 носителе установлены генератор тактовых импульсов, передатчик линии синхронизации и второй приемник спутниковой навигационной системы, передающая антенна линии синхронизации.
Повышение эффективности создания помех достигается групповым применением станций помех, установленных на носителях. Совместная работа станций помех обеспечивается линией синхронизации. Каждая из станций помех переизлучает принятый сигнал в определенный момент времени. Все переизлученные всеми носителями сигналы приходят в точку, соответствующую расположению подавляемого источника излучения, одновременно. Одновременное воздействие N переизлученных импульсов соответствует увеличению в N раз мощности помехи.
В качестве носителей могут быть использованы, например, малоразмерные беспилотные летательные аппараты.
Недостатками данной системы являются:
- сложность построения, особенно в части формирования синхронного излучения;
- невозможность формирования для радиолокационных средств ложных целей, уводящих по дальности и угловым координатам;
- привязка к спутниковой навигационной системе.
Наиболее близкой по технической сущности является распределенная ретрансляционная система (Перунов Ю.М., Фомичев К.И., Юдин Л.М. Радиоэлектронное подавление информационных каналов систем управления оружием. - М.: Радиотехника, - 2008. - с. 277).
В данной системе первый и второй ретрансляторы размещены на первом и втором летательных аппаратах (ЛА) соответственно. Ретрансляторы распределенной системы связаны между собой каналом двухсторонней связи. При работе осуществляется взаимная перекрестная ретрансляция радиолокационных сигналов, принимаемых одним ЛА, и излучение сигнала помехи другим ЛА.
Основными недостатками приведенного устройства для создания ретрансляционных помех являются:
1. Из-за совмещения в одном ретрансляторе функций приема радиолокационного сигнала и передачи помехи невозможно создание помехи РЛС непрерывного излучения. Кроме того, требуется принятие специальных мер для предотвращения проникновения помехового сигнала на несущей частоте из передающего канала в приемный. Так, на практике при разработке станции ретрансляционного типа однократных имитирующих помех доплеровским радиолокационным станциям, вследствие проникновения передаваемого помехового сигнала в приемный канал происходило самовозбуждение ретранслятора. Для предотвращения самовозбуждения применялось разнесение передающей и приемной антенн и укладка между ними поглощающего материала.
2. Не определяется направление и не производится наведение передающей антенны на подавляемое радиолокационное средство. Это требует применения ненаправленной антенны или антенны с широкой диаграммой направленности, что приводит к необходимости увеличения излучаемой мощности и, соответственно, увеличению энергопотребления.
3. Не предусмотрено подавление радиолокационного средства в паузах между сеансами облучения радиолокатором ретрансляционной системы.
4. Может произойти потеря сигнала при маневрировании ЛА или за счет отворота направленной антенны от направления на второй ЛА, или за счет потерь по поляризации.
Техническая проблема, решение которой обеспечивается предлагаемым помеховым комплексом на ретрансляторах, состоит в повышении эффективности подавления работы радиолокационных средств, как импульсного, так и непрерывного излучения, за счет создания ответной помехи, уводящей по дальности и угловым координатам, а также с возможностью подавления радиолокационного средства по боковым лепесткам диаграммы направленности его антенны при простоте изготовления и эксплуатации.
Для достижения технического результата в помеховом комплексе на ретрансляторах размещают на первом подвижном средстве электронный компас, пеленгатор и ретранслятор, соединенные последовательно, ретранслятор-усилитель, поворотное устройство передающей антенны ретранслятора-усилителя, поворотное устройство антенн ретранслятора и приемной антенны ретранслятора-усилителя, приемопередатчик системы взаимного визирования, поворотное устройство приемопередающей антенны приемопередатчика системы взаимного визирования, а также устройство управления. Устройство управления подключено ко всем устройствам, расположенным на первом подвижном средстве. На втором подвижном средстве размещают второй ретранслятор, второй приемопередатчик системы взаимного визирования, поворотное устройство антенн второго ретранслятора, поворотное устройство приемопередающей антенны второго приемопередатчика системы взаимного визирования и второе устройство управления. Второе устройство управления подключено к устройствам, расположенным на втором подвижном средстве.
Два идентичных ретранслятора, расположенных на подвижных средствах, используются как пространственная линия задержки с большим временем задержки от долей мкс до десятков мкс, а также для запоминания и многократного воспроизведения сигналов подавляемых радиоэлектронных средств. Функции задержки сигнала подавляемого средства и передачи разделены. Передачу ответной помехи осуществляет отдельный ретранслятор-усилитель. Распределение между различными устройствами комплекса функций приема, обмена информацией и передачи значительно упрощает реализацию предотвращения самовозбуждения ретрансляторов.
За счет постоянного перемещения подвижных средств создается помеховый сигнал, уводящий по дальности. Кроме того, дальность до помехового комплекса, определяемая радиолокационным средством, будет отличаться от истинной на величину, равную произведению скорости света на время задержки.
При захвате и сопровождении помехового комплекса радиолокационным средством за счет маневрирования подвижного средства, на котором находится усилитель-ретранслятор, образуется помеха, уводящая по углу и содержащая в своем составе доплеровскую частоту. Обмен между ретрасляторами принятым сигналом позволяет производить его запоминание, с последующим усилением и многократным излучением в сторону подавляемого радиолокационного средства. Так как ретрансляторы и ретранслятор-усилитель независимы, то длительность сигнала не имеет значения, т.е. если сигнал непрерывный, то радиолокационное средство будет получать его с произвольной задержкой фрагментов, что также приведет к срыву нормальной работы.
При обзоре пространства (режим поиска цели) между сеансами облучения комплекса радиолокатором образуется пауза. Поэтому ретрансляторы обмениваются принятым ранее сигналом до очередного сеанса облучения. Мощность помеховых сигналов в этом случае должна быть достаточна для приема их по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны подавляемого радиолокационного средства. Для этого помеховый комплекс на ретрансляторах целесообразно размещать на беспилотных летательных аппаратах, которые имеют возможность близко подойти к подавляемому радиолокационному средству. Эти сигналы, воспринятые как свои собственные, будут нарушать нормальную работу радиолокационного средства. При подавлении по боковым лепесткам будет происходить только увод по дальности, а радиолокационное средство будет воспринимать несколько движущихся ложных целей.
На чертеже приведена структурная схема предлагаемого помехового комплекса на ретрансляторах.
Помеховый комплекс на ретрансляторах содержит соединенные последовательно электронный компас 1, пеленгатор 2 (в его составе антенную систему А1), ретранслятор 3 (в его составе передающую антенну А2 и приемную антенну A3). Также содержит ретранслятор-усилитель 4 (в его составе передающую антенну А4 и приемную антенну А5), поворотное устройство передающей антенны А4 - 5, поворотное устройство антенн А2, A3 и приемной антенны А5 - 6, приемопередатчик системы взаимного визирования 7 (в его составе приемопередающую антенну А6), поворотное устройство антенны А6 - 8. Все перечисленные устройства подключены к устройству управления 9.
В состав комплекса также включены второй ретранслятор 10 (в его составе приемная антенна А7 и передающая антенна А8), поворотное устройство антенн А7, А8 - 11, второй приемопередатчик системы взаимного визирования 12 (в его составе приемопередающая антенна А9), поворотное устройство антенны А9 - 13, каждое из которых подключены ко второму устройству управления 14. Связь поворотных устройств с соответствующими антеннами - механическая.
Электронный компас 1, пеленгатор 2, ретранслятор 3, ретранслятор-усилитель 4, поворотное устройство 5, поворотное устройство 6, приемопередатчик системы взаимного визирования 7, поворотное устройство 8, устройство управления 9 размещены на первом подвижном средстве 15-1.
Второй ретранслятор 10, поворотное устройство 11, второй приемопередатчик системы взаимного визирования 12, поворотное устройство 13, второе устройство управления 14 размещены на втором подвижном средстве 15-2.
Помеховый комплекс на ретрансляторах согласно заявляемому техническому решению работает следующим образом.
Для нормальной работы помехового комплекса необходимо, чтобы антенны А2, A3 ретранслятора 3 и приемная антенна А5 ретранслятора-усилителя 4 были направлены на второе подвижное средство 15-2, а антенны А7, А8 ретранслятора 10 - на первое подвижное средство 15-1. Эту задачу решает система взаимного визирования, которая включает в себя приемопередатчики 7 и 12, поворотные устройства 8 и 13 соответственно, а также устройства управления 9 и 14, которые периодически запускают приемопередатчики 7 и 12 и с помощью поворотных устройств 8 и 13 производят взаимное ориентирование антенн А6, А9, т.е. совмещение электрических осей антенн. После этого с помощью поворотных устройств 6 и 11 производится поворот антенн ретрансляторов так, чтобы они были направлены в ту же сторону, что и антенны соответствующих приемопередатчиков. Эта процедура выполняется перед началом работы и периодически в ходе работы.
Так как в помеховом комплексе имеется возможность принимать и ретранслировать произвольные сигналы, в том числе не относящиеся к радиолокации, то перед началом работы оператор задает сектор поиска, в котором предполагается наличие радиолокаторов. Сектор поиска задается в виде максимального и минимального азимутов. Общее число одновременно подавляемых радиолокационных средств равно количеству находящихся в створе диаграммы направленности передающей антенны А4 ретранслятора-усилителя 4. Это определяется тем, что сектор поиска пеленгатора, как правило, шире диаграммы направленности передающей антенны А4 ретранслятора-усилителя 4. Устройство управления 9, имея информацию о направлении на источник сигнала, режектирует сигналы, находящиеся за пределами диаграммы наравленности передающей антенны А4 ретранслятора-усилителя 4.
Пеленгатор 2 производит поиск сигнала по частоте. При обнаружении сигнала производится определение направления на источник сигнала.
i
Если сигнал появился дважды в одном и том же частотном канале, то считается, что этот сигнал принадлежит одному и тому же радиолокационному средству. (Частотными каналами считаются дискреты, на которые разбивается диапазон рабочих частот пеленгатора Δf=F/N, где F - диапазон рабочих частот, N - количество дискрет). В зависимости от радиоэлектронной обстановки эта операция по уточнению принадлежности сигнала может не производиться. Решение принимает оператор перед началом работы по подавлению радиолокационного средства. В устройство управления 9 вводится соответствующая команда. Каждое последующее появление сигнала в данном частотном канале является подтверждением работы радиолокционного средства на данной частоте.
С помощью электронного компаса 1 определяется азимут источника сигнала и вырабатывается соответствующий код. Код азимута поступает в устройство управления 9, где вырабатывается сигнал управления. Этот сигнал поступает на поворотное устройство 5, которое наводит передающую антенну А4 ретранслятора-усилителя 4 на источник сигнала. Это дает возможность применить направленную антенну и тем самым уменьшить мощность помехового сигнала при сохранении потенциала комплекса.
Принятый пеленгатором 2 сигнал поступает на вход ретранслятора 3, усиливается и излучается антенной А2 в сторону второго подвижного средства, где он принимается ретранслятором 10, усиливается и излучается в сторону первого подвижного средства. Сигнал от ретранслятора 10 поступает на приемные антенны A3 ретранслятора 3 и А5 ретранслятора-усилителя 4.
Ретранслятор-усилитель 4 усиливает сигнал по мощности и по команде устройства управления 9 излучает его с помощью передающей антенны А4 в сторону подавляемого радиолокационного средства.
з
Таким образом, образуется задержка сигнала, и он для подавляемого радиолокационного средства становится ложным. Время задержки зависит от текущего расстояния между подвижными средствами и равно t=2r/с, где с - скорость распространения света, r - расстояние между подвижными средствами. Например, если расстояние между подвижными средствами равно 150 м, то задержка составит 1 мкс. Так как подвижные средства постоянно находятся в движении и расстояние между ними меняется случайно, то время задержки представляет собой случайную величину. Дальность до помехового комплекса, определяемая радиолокационным средством, будет отличаться от истинной на величину, равную произведению скорости света на время задержки. За счет постоянного перемещения подвижных средств создается помеховый сигнал, уводящий по дальности.
При захвате и сопровождении помехового комплекса радиолокационным средством за счет маневрирования первого подвижного средства, на котором находится усилитель-ретранслятор, образуется помеха, уводящая по углу и содержащая в своем составе допплеровскую частоту.
Информация о приеме сигнала ретранслятором 3 от второго ретранслятора 10 поступает в устройство управления 9. Если за время задержки сигнал от подавляемого радиолокационного средства не поступил, то устройство управления 9 выдает команду ретранслятору 3 на усиление принятого сигнала и излучения его в сторону второго подвижного средства (второго ретраслятора 10), а также команду ретранслятору-услителю 4 на усиление и передачу сигнала, который поступает от второго ретраслятора 10, в сторону подавляемого радиолокационного средства. Этот процесс повторяется. Так происходит запоминание и многократное излучение сигнала в сторону подавляемого радиолокационного средства.
Если за время задержки сигнал от подавляемого средства поступил, то выдается команда ретранслятору 3 на передачу в сторону второго подвижного средства вновь принятого сигнала и команда ретранслятору-усилителю 4 на излучение принятого антенной А5 сигнала в сторону подавляемого радиолокационного средства.
Так как ретрансляторы 3 и 10 и ретранслятор-усилитель 4 независимы, то длительность сигнала не имеет значения, т.е. если сигнал непрерывный, то радиолокационное средство будет получать его с произвольной задержкой фрагментов, что также приведет к срыву нормальной работы.
Возможны режимы работы радиолокационного средства: поиск цели (обзор пространства), сопровождение цели с возвратом в режим поиска. В обоих случаях будет происходить временная потеря сигнала. Поэтому ретрансляторы 3 и 10 должны обмениваться принятым ранее сигналом, а ретранслятор-усилитель 4 - излучать его в сторону подавляемого радиолокационного средства. Мощность помеховых сигналов в этом случае должна быть достаточна для приема их по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны подавляемого радиолокационного средства. Эти сигналы, воспринятые как свои собственные, будут нарушать нормальную работу радиолокатора. Если в каком-либо частотном канале сигнал отсутствует продолжительное время (несколько временных интервалов между сеансами облучения комплекса радиолокатором), то излучение в сторону подавляемого РЭС прекращается и при появлении сигнала в этом канале процедура подавления повторяется.
Помеховый комплекс на ретрансляторах согласно заявляемому техническому решению может быть реализован на существующей элементной базе во всех диапазонах радиоволн без каких-либо дополнительных новых разработок электрорадиоизделий.