اختلال و فریب رادار
تکنیک‌های فعال فریب > بهره معکوس۱

یکی از کاستی‌های روش‌های ردگیری مرور مخروطی و کلیدزنی گلبرگ آسیب‌پذیری آن‌ها در مقابل اخلال زاویه است. مسئله اساسی در این نوع رادارها این است که ردگیری زاویه، با دمدوله کردن سیگنال AM (مدولاسیون دامنه) اعمال شده روی پالس‌های برگشتی از هدف؛ روی یک سیکل کامل پویش (به انگلیسی: Scanning) یا (lobing) انجام می‌شود. برای مختل کردن این نوع رادار به‌طور مؤثر، کافی است مدارهای سنجش خطای ردگیر زاویه‌ای را با یک سیگنال دروغین مدوله دامنه شده؛ با نرخ (scanning) یاlobing که اختلاف فاز زیادی با سیگنال برگشتی از هدف دارد، تسخیر کرد. وقتی مدولاسیون کلیدزنی گلبرگ یا مرور مخروطی روی پرتوهای آنتن گیرنده و فرستنده اعمال می‌شود. ساختن سیگنال اخلال مناسب توسط جمر، با معکوس کردن و تکرار مدولاسیون فرستنده (inverse gain repeater) به راحتی امکان‌پذیر است.
یک مدار PLL یا آستانه وقفی، مدولاسیون القا شده توسط رادار را تعیین می‌کند و به صورت همدوس، مدولاسیون دامنه‌ای تولید می‌کند که به فرم ساده، می‌تواند به صورت خاموش و روشن باشد (مطابق شکل۸. این امر باعث می‌شود که رادار دشمن در جهتی غیر از جهت لازم برای ردگیری صحیح حرکت کند و در نتیجه قفل آن را می‌شکند). این تکنیک جاروب مخروطی وارون (به انگلیسی: Inverse Conical Sweep) نیز نامیده می‌شود. تکنیک بهره معکوس (مدولاسیون سیگنال فریب، مخالف سیگنال ردگیری رادار است. منظور از SRIC، سیگنال دریافتی وJ، سیگنال اخلال است) هر یک از روش‌های اخلال نویز یا سیگنال موج پیوسته تنظیم شده روی فرکانس رادار دشمن، می‌تواند همراه با مدولاسیون دامنه بکار رود. تکنیک اخلال AM، عمدتاً در مقابل رادارهایی ردگیر از نوع پویش مخروطی (به انگلیسی: Conical scan)، کلیدزنی گلبرگ بکار می‌رود. این تکنیک به دو صورت باشد:
الف: در یک فرکانس نزدیک چرخش: برای گمراه کردن آشکارساز همدوس رادار.
ب: در فرکانس خیلی پایین برای مختل کردن حلقه سرو موتور.
در حالت دوم، می‌بایست از یک سری نقاط ضعف طراحی رادار، بهره‌برداری کرد: برای موفق بودن اخلال، حلقه ای‌جیی‌سی، باید قادر به جبران تغییرات دامنه با فرکانس پایین به‌طور نمونه بین ۲HZتا۲HZ- نباشد و در عین حال، در این فرکانس‌ها سرو باید فراجهش (به انگلیسی: overshoot) بدهد:
در مقابل رادارها از نوع conical scan، کلیدزنی گلبرگ ،COSRO,LORO بایستی بسته به طراحی گیرنده رادار مربوطه، از نویز یا موج پیوسته مدوله دامنه استفاده کرد.
بعنوان مثال اگر از موج پیوسته مدوله دامنه استفاده کنیم، و اگر مطابق اغلب موارد، گیرنده رادار با کوپلاژ ac باشد، در صورتی که گیرنده گیت نشده باشد، سیگنال موج پیوسته حذف می‌شود. اما چنانچه دیدیم اکثر گیرنده‌های رادارهای ردگیر، گیت شده‌اند و چنانچه
در شکل ۹ملاحظه می‌شود، اخلال موج پیوسته، مؤثر واقع می‌شود:
در هر حالت، چه اخلال نویزی و چه موج پیوسته؛ هدف نهایی، ایجاد وقفه در ردگیری رادار؛ با ایجاد تداخل در حلقه کنترل زاویه یا حلقه کنترل فاصله است. فرض کنیم رادار با اخلال پیوسته‌ای که اعمال کرده‌ایم، روبرو شده و می‌خواهد به حالت TOJ سوییچ کند. در این حالت، ردگیری فاصله را از روی سرعت هدف که در حافظه ذخیره کرده است، با استفاده از مدارهایی نسبتاً زیاد انجام می‌دهد
R=R_{0}+V_{0}t
که vعبارت از سرعت ذخیره شده در حافظه و R۰، فاصله هدف قبل از اینکه رادار به حالت TOJ برود می‌باشند. حال اگر با اعمال اخلال مدوله دامنه، سرعت مربوطه را از مقدار صحیح حذف کنیم، ردگیری فاصله رادار را دچار خطای قابل توجهی کرده‌ایم.
فرض کنیم فرکانس مرور رادار را از قبل بدانیم. در این صورت یک جاروب کوتاه فرکانس، همراه با مدولاسیون دامنه، کافی است اثرات مخربی را در ردگیری زاویه‌ای رادار را وارد کند.
اگر فرکانس مرور رادار را می‌دانیم، می‌توان از اخلال بهره معکوس نیز استفاده کرد، اما در حالتی که فرکانس مرور رادار دشمن را ندانیم، می‌توان از دو روش زیر استفاده کرد:
الف: جاروب فرکانس وسیع: در این حالت در لحظه‌ای که فرکانس مدولاسیون از روی فرکانس مرور رادار را عبور می‌کند، اخلال زاویه‌ای شدید را به رادار مربوطه وارد می‌شود. مسئله‌ای که داریم، اختصاص زمان مکث کافی، است: از آنجا که باید فرکانس وسیعی را در مدت زمان کوتاهی انجام دهیم، زمان مکث در محل فرکانس مرور رادار، بسیار کوتاه خواهد بود.
ب. جاروب وسیع با ایست در مجاورت فرکانس مرور آنتن: در این حالت سامانه EA یک سنسور احتیاج دارد که اثر اخلال را تعیین کند. (این تکنیک چنانچه قبلاً دیدیم job detection نام دارد). این کار را می‌توان به عنوان مثال با سنجش تغییرات دامنه سیگنال رادار که می‌تواند با جاروب فرکانس AM، همبستگی داشته باشد انجام داد.
اگر آنتن رادار، یک سرو زاویه‌ای، با باند نسبتاً وسیع داشته باشد، چنانچه در سیکرهای موشک بدیگونه است: عبور اولیه سیگنال جاروب از روی فرکانس مرور رادار، خطای زاویه‌ای القا خواهد که باعث نوسانات قوی در جهت نشانه روی آنتن خواهد شد. (پهنای باند سرو را از حدی نمی‌توان کمتر کرد، چرا که می‌بایست قابلیت ردگیری هدف را هنگام مانور دادن، داشته باشد). اگر فرکانس مرور آنتن رادار مربوطه ثابت باشد، با ملاحظه نوسانات ایجاد شده، می‌توان به محدوده فرکانس مرور آن پی برد، و باند جاروب را باریکتر کرد، تا اخلال، بیشتر اثر کند.
اگر فرکانس مرور رادار را ندانیم، می‌توان علاوه بر روش فوق، از مدوله دامنه هارمونیکی (به‌صورت خاموش و روشن) استفاده کرد. به عنوان مثال با مدولاسیون روشن و خاموش، با یک فرکانس پایین، می‌توان مطابق شکل ۱۲ طیف سیگنال ارسالی را به صورت یکسری سینک درآورد. در این صورت سیگنال اخلال هارمونیکی را استفاده کرده‌ایم. شکل زیر نحوه اخلال یک رادار COSRO را نشان می‌دهد (به شکل طیف سیگنال ارسالی رادار مربوطه و نیز شکل طیف دریافتی آن دقت شود). اغلب در فرکانس قطع و وصل سیگنال، یک لرزش هم اعمال می‌شود، تا اطمینان حاصل شود که طیف حاصله، طیف سیگنال دریافتی توسط رادار خواهد بود.
بکارگیری این تکنیک باعث گستردگی طیف سیگنال اخلال می‌شود و به اصطلاح افت تبدیل زیادی داریم؛ لذا تنها وقتی که JSR بقدر کافی بالا باشد، می‌بایست از این روش استفاده کرد.
شمارش معکوس یا اخلال (SRM (count down
این تکنیک برای اخلال زاویه‌ای یک رادار ردگیر که از ای‌جیی‌سی استفاده می‌کند، بکار می‌رود. یک سیگنال نویزی یا فریب دهنده به صورت روشن و خاموش، و با فرکانس و سیکل کاری مناسب ارسال می‌شود: که در سطح مناسب، عمل نمی‌کند. برای اینکه تکنیک، فراگیر تر باشد. سیکل کاری، اغلب به‌طور متناوب تغییر داده می‌شود (Swep Rate Modulation)
هنگامی که رادار از نوع مخروطی یا کلیدزنی گلبرگ باشد، باید دقت کرد که پهنای باند ای‌جیی‌سی، حداقل یک ده‌تایی (به انگلیسی: decade) زیر فرکانس چرخش باشد تا مدولاسیون دامنه مربوطه به تصحیح جهت آنتن را خنثی نکند؛ ولی طبیعتاً در رادار مونو پالس، از این نظر محدودیتی نداریم. ای‌جیی‌سی با توجه به متوسط پوش بهره، بهره آن را تنظیم می‌کند؛ لذا چند ده میلی‌ثانیه لازم است که پس از هر عدم پیوستگی در سیگنال ورودی، ای‌جیی‌سی، گیرنده را درون رنج دینامیکی خود درآورد.
حال اگر یک سیگنال اختلال، به صورت پالسی یا موج پیوسته (CW) به صورت روشن و خاموش با یک سیکل کاری معین، یا فرکانس بالا، ارسال شود؛ ای‌جیی‌سی خود را به گونه‌ای تنظیم می‌کند تا دقیقاً متوسط این سیگنال را دریافت کند. اگر سیکل کاری سیگنال مربوطه، به‌طور مناسب اختیار شود، رادار قادر نخواهد بود مدولاسیون دامنه لازم برای ردگیری را از سیگنال واقعی که بسیار کوچک است یا حتی از سیگنال اخلال (با بکارگیری TOJ)استخراج کند به شکل۱۲دقت کنید. در حالت اخلال پیوسته، همانگونه که مشاهده می‌شود، ای‌جیی‌سی خود را به متوسط پوش سیگنال ورودی IF تنظیم کرده است (عملکرد عادی). در این حالت رادار می‌تواند به حالت TOJ برود. حال حالت سمت؛ اخلال خاموش روشن را در نظر می‌گیرد. یک پریود را بررسی می‌کنیم، وقتی ای‌جیی‌سی خود را به سطح سیگنال اخلال تطبیق می‌دهد، بنابراین در ابتدای ۴۰میلی ثانیه دوم، ملاحظه می‌شود که خروجی طبقه ویدئو خیلی ناچیز است. پس از آنکه ای‌جیی‌سی بهره IF را بالا برد، نویز عادی که توسط IF تقویت شده ملاحظه می‌شود، چون بهره IF بالاست، طبقه به اشباع می‌رود، تا زمانی‌که ای‌جیی‌سی فرصت کند بهره آن را پایین بیاورد؛ که درست در همین لحظه سیگنال اخلال قطع می‌شود.
در رادار مونو پالس، اطلاعات زاویه‌ای، با استفاده از یک تک پالس بدست می‌آید. اگر بهره گیرنده در اثر اعمال سیگنال اخلال به روش ذکر شده غیر صحیح باشد، علامت تصحیح اعمال شده به حلقه زاویه درست است ولی دامنه تصحیح، یا خیلی بزرگ است (اشباع گیرنده) یا خیلی کوچک (بهره خیلی کم گیرنده)
دقت داریم ای‌جیی‌سی در این حالت می‌تواند پهنای‌باند چند ده هرتز داشته باشد و بنابراین اخلال شمارش معکوس، بایستی حدود چند صد هرتز انجام شود. اما در این فرکانسها، حلقه زاویه مطمئناً پاسخ نخواهد داد؛ بلکه خطای وارد شده توسط سنسور رادار را متوسط می‌گیرد، چنانچه ذکر شد این این خطاها، علامت صحیح دارند؛ بنابراین فقط در حالتی که ای‌جیی‌سی رادار مونو پالس، پهنای باند باریکی داشته باشد، EA اخیر، ردگیری زاویه‌ای آن را تخریب خواهد کرد.
مقایسه و نتیجه‌گیری
میزان تأثیر یک اختلال‌کننده تنها در گیرنده‌ای که مورد اختلال واقع شده است قابل اندازه‌گیری می‌باشد. (به خاطر داشته باشید که تنها گیرنده مورد اختلال واقع می‌شود، نه فرستنده). عمومی‌ترین روش برای توصیف این تأثیر، نرخ تأثیر توان سیگنال اختلال به توان سیگنال مطلوب می‌باشد. این مفهوم تحت عنوان ترخ اختلال به سیگنال بکار می‌رود.
{\frac {J}{S}}={\frac {G_{jR}G_{jT}G_{e}L_{R}c^{2}}{4\pi \sigma L_{P}^{2}F^{2}}}