close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Eliseev osnovy teorii sistem i kompleksov radioelektronnoy borby konspekt lekciy 2018

код для вставкиСкачать
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики»
Кафедра Радиосвязи, радиовещания и телевидения
(наименование кафедры)
Елисеев С.Н.
КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ
ПО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ
Основы теории систем и комплексов радиоэлектронной борьбы
По специальности (направлению подготовки):
11.05.01 Радиоэлектронные системы и комплексы
Самара
2018
УДК 621.391
Елисеев С.Н.
Основы теории систем и комплексов радиоэлектронной борьбы.
лекций. – Самара.: ПГУТИ, 2018. – 95с.
Конспект
Рассматриваются радиоэлектронные системы и средства, функционирующие в
условиях конфликта радиоэлектронных средств и информационного противоборства, когда
ведется радиоэлектронная разведка, организуется радиоэлектронное противодействие,
применяется радиомаскировка и защита от специально организованных радиопомех.
Данный конспект лекций рекомендован для подготовки студентов и магистров
направления подготовки 11.05.01 «Радиоэлектронные системы и комплексы» и
предназначено для студентов соответствующих профилей для лекций, практических,
семинарских занятий и самостоятельной подготовки.
Рецензент:
Маслов О.Н. – д.т.н., профессор, зав. кафедрой
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики»
 Елисеев С.Н., 2018
2
Содержание конспекта лекций
ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................................................................ 5
Лекция 1. Содержание радиоэлектронной борьбы (РЭБ). Термины и определения ........................... 6
Контрольные вопросы по лекции 1 ....................................................................................................... 8
Лекция 2. Радиоэлектронная разведка ..................................................................................................... 9
Контрольные вопросы по лекции 2 ..................................................................................................... 14
Лекция 3. Основные технические конфигурации систем и комплексов радиоэлектронной разведки
..................................................................................................................................................................... 14
Контрольные вопросы по лекции 3 ..................................................................................................... 19
Лекция 4. Особенности обнаружения, определения параметров сообщений cредствами РЭР........ 20
Контрольные вопросы по лекции 4 ..................................................................................................... 29
Лекция 5. Качество выделения сообщений средствами радиоразведки ............................................. 30
Контрольные вопросы по лекции 5 ..................................................................................................... 33
Лекция 6. Методы и средства РЭП......................................................................................................... 34
Контрольные вопросы по лекции 6 ..................................................................................................... 40
Лекция 7. Станции активных шумовых помех...................................................................................... 40
Контрольные вопросы по лекции 7 ..................................................................................................... 48
Лекция 8. Станции имитационных помех ............................................................................................. 49
Контрольные вопросы по лекции 8 ..................................................................................................... 53
Лекция 9. Маскировка и незаметность РЭС .......................................................................................... 54
Контрольные вопросы по лекции 9 ..................................................................................................... 60
Лекция 10. Радионезаметность широкополосных сигналов ............................................................... 61
Контрольные вопросы по лекции 10 ................................................................................................... 68
Лекция 11. Снижение заметности объектов .......................................................................................... 68
Контрольные вопросы по лекции 11 ................................................................................................... 76
Лекция 12. Помехозащита радиоприёмных устройств......................................................................... 76
Контрольные вопросы по лекции 12 ................................................................................................... 83
Лекция 13. Помехозащита радиосистем передачи информации ......................................................... 83
Контрольные вопросы по лекции 13 ................................................................................................... 91
Список литературы ................................................................................................................................ 92
Приложение 1 ........................................................................................................................................... 93
3
Список сокращений и обозначений
АКФ – автокорреляционная функция
АМ – амплитудная модуляция
АРУ – автоматическая регулировка усиления
АФУ – антенно-фидерное устройство
БМ – балансная модуляция
ВВТ – вооружение, военная техника
ВО – военные объекты
КТК – комплекс технического контроля
РИ – радиоизлучение
РЭБ – радиоэлектронная борьба
РЭО – радиоэлектронная обстановка
РЭР – радиоэлектронная разведка
РЭП – радиоэлектронное противодействие
РЭМ – радиоэлектронная маскировка
РЭЗ – радиоэлектронная защита
РЭС – радиоэлектронные средства
РПУ – радиоприемное устройство
РЧС – радиочастотный спектр
СПМ – спектральная плотность мощности
ТСР – технические средства разведки
ФМ – фазовая модуляция
ЧМ – частотная модуляция
ЦОС – цифровая обработка сигналов
ЭМП – электромагнитное поле
ЭМС – электромагнитная совместимость
4
ВВЕДЕНИЕ
Современное определение радиоэлектронной борьбы это совокупность
взаимосвязанных по цели, задачам, месту и времени мероприятий, действий, направленных
на выявление радиоэлектронных средств и систем противника, их подавлению, а также по
радио электронной защите своих радиоэлектронных систем и средств от РЭП- средств
радиоэлектронного противодействия. Емкое синтетическое понятие РЭБ включает и
радиоэлектронную разведку (РЭР), именно она выявляет радиоэлектронные средства (РЭС)
противника и добывает о нем сведения, нужные для РЭП, а также радиоэлектронную
маскировку (РЭМ), противостоящую радиоэлектронной разведке противника.
Диалектическое
единство
и
конфликтное
взаимодействие
таких
противоположностей, как РЭР и РЭМ, РЭП и РЭЗ, в основном определяет динамику
бурного развития средств и методов радиоэлектронной борьбы, Не будет большим
преувеличением и утверждение того, что единство и борьба этих противоположностей во
многом определяет характер современного этапа развития радиоэлектроники. Проблема
РЭБ характеризуется широтой, глубиной и многообразием. В конфликтное взаимодействие
вовлечены информационные системы всех известных классов: передачи и извлечения
информации, радиоуправления и разрушения информации, Эти системы работают во всех
освоенных к настоящему времени диапазонах волн от сверхдлинных радиоволн и инфра
низкочастотных колебаний земной коры до волн ультрафиолетового излучения и
используют все известные в технических приложениях физические поля
(электромагнитные, акустические, сейсмические и др.). Проблема РЭБ очень четко
стратифицирована. Она предусматривает разделение на уровни и объединение множества
уровней описания. На этих уровнях располагаются описания физических и технических
принципов построения и функционирования средств, участвующих в конфликте; описания
и модели системных принципов их проектирования и организации взаимодействия;
принципы тактики и оперативного искусства применения средств и методов РЭБ в мирное
время и на разных этапах развития вооруженных конфликтов.
5
Лекция 1
Содержание радиоэлектронной борьбы (РЭБ).
Термины и определения
Основные составляющие РЭБ. Задачи, решаемые средствами РЭБ. Критерии и
показатели эффективности работы радиоэлектронных систем и комплексов в условиях
ведения РЭБ: информационные, энергетические, оперативно-тактические и военнотехнические критерии.
Радиоэлектронная борьба (РЭБ) — совокупность согласованных по целям,
задачам, месту и времени мероприятий и действий войск (сил) по выявлению
радиоэлектронных средств (РЭС) и систем управления войсками (силами) и оружием
противника, их уничтожению всеми видами оружия или захвату (выводу из строя) и
радиоэлектронному подавлению (РЭП), а также по радиоэлектронной защите (РЭЗ) своих
радиоэлектронных объектов и систем управления войсками и оружием, а также
радиоэлектронно-информационному обеспечению и противодействию техническим
средствам разведки противника; вид боевого обеспечения.
Целью РЭБ является дезорганизация управления силами (войсками), снижение
эффективности ведения разведки, применения оружия и боевой техники противником, а
также обеспечение устойчивости работы систем и средств управления своими силами
(войсками) и оружием.
Радиоэлектронная борьба разделяется на действия по временному нарушению
работы радиоэлектронной аппаратуры противника (постановка помех) и на действия,
связанные с долговременным (или постоянным) выведением из строя этой аппаратуры
(силовое поражение).
Рис.1.1 – Структурная схема РЭБ
Составные части РЭБ
Радиоэлектронная разведка (РЭР) – это сбор разведывательной информации на
основе приема и анализа электромагнитного излучения. Радиоэлектронная разведка
использует как перехваченные сигналы из каналов связи между людьми и техническими
средствами, так и сигналы работающих РЛС, станций связи, станций радиопомех и иных
радиоэлектронных средств.
Радиоэлектронное противодействие (РЭП) – это комплекс мероприятий и действий
по нарушению работы и снижению эффективности РЭС противника в информационном
6
конфликте. Для противодействия ставятся помехи радиоэлектронным системам и
средствам противника, применяются ложные радиолокационные цели и ловушки,
изменяются условия распространения электромагнитных волн. Наиболее жёсткая форма
РЭП это радиоэлектронное подавление.
Радиоэлектронное подавление – комплекс мероприятий и действий по срыву
(нарушению) работы или снижению эффективности боевого применения противником
радиоэлектронных систем и средств путём воздействия на их приёмные устройства
радиоэлектронными помехами. Включает радио-, радиотехническое, оптико-электронное и
гидроакустическое подавление. Радиоэлектронное подавление обеспечивается созданием
активных и пассивных помех, применением ложных целей, ловушек и другими способами.
Радиоэлектронная маскировка (РЭМ) – это комплекс технических и организационных мероприятий, направленных на снижение эффективности средств радио,
радиотехнической и радиолокационной разведки противника.
Радиоэлектронная
маскировка применяется для снижения заметности объектов радиоэлектронных разведок
различных классов и разного назначения.
Радиоэлектронная защита (РЭЗ) – это комплекс методов и средств, которыми
располагает радиоэлектроника, включая мероприятия по обеспечению скрытности
действия радиосистем и средств, методы комплексирования и дублирования, специальные
методы помехоустойчивой обработки сигналов. Мерой качества РЭЗ служат показатели
помехозащищенности.
Для оценки эффективности РЭП используются показатели эффективности и
критерии эффективности.
Показателем эффективности (ПЭ) называется величина информационного ущерба
системам связи при воздействии преднамеренной помехи на канал связи и являющаяся
количественной мерой эффективности радиоподавления.
Критерием эффективности (КЭ) называют признаки или правила, которые
определяют
степени
эффективности
радиоподавления
(степени
достижения
информационного ущерба).
Используемые в теории РЭБ показатели эффективности (ПЭ) разнообразны как по
содержанию, так и по форме, что отражает все многообразие условий подавления, т.е.
условий применения средств РЭП, характеристик объектов РЭП, способа РЭП, алгоритмов
обработки информации, способов противодействия комплексам РЭП и т.п. Кроме
разнообразия показателей эффективности РЭП (ПЭ) им также характерна большая
неопределенность условий применения самих комплексов РЭП. Поэтому на практике
нашли применение так называемые гарантированные ПЭ, рассчитанные на наихудшие
(наилучшие) гипотетические условия, и средневзвешенные ПЭ, получаемые в результате
усреднения по условиям, перечень которых оценивается экспертным путем.
Показатели эффективности РЭБ характеризуют:

степень ее влияния на состояние радиоэлектронных систем и средств в
количественном и (или) качественном отношении;

возможности по функционированию систем управления войсками, оружием,
разведкой и РЭБ;

степень реализации боевых возможностей (потенциалов) войск
противоборствующих сторон.
7
Радиоэлектронная борьба, являясь активной составляющей информационного
противоборства, организуется и ведется в целях выявления радиоэлектронных объектов
информационной инфраструктуры противника, их радиоэлектронного поражения и
радиоэлектронной защиты объектов своей информационной инфраструктуры.
При осуществлении информационного воздействия на противника силы и средства
РЭБ применяются для имитации, радиоэлектронной маскировки, демонстративных
действий и программного воздействия. При этом выполняются задачи РЭП
радиоэлектронных объектов (РЭС) информационной инфраструктуры противника,
внедрения элементов информационного оружия по радиоканалам в его системы управления
войсками и оружием, и форматизированные образцы ВВТ.
В рамках мероприятий информационной защиты обеспечиваются РЭЗ объектов
информационной инфраструктуры и защита своих систем управления войсками и оружием
от элементов информационного оружия противника.
- информационные (ИПЭ), характеризующие степень снижения качества извлечения
информации подавляемых РЭС из смеси помеха-сигнал вследствие воздействия
преднамеренных помех. ИПЭ ПЭ нижнего уровня.
Контрольные вопросы по лекции 1
1. В чём заключается сущность РЭБ?
2.Какие составляющие входят в состав РЭБ?
3.Что такое радиоэлектронная маскировка?
4.Какие задачи решает радиоэлектронная разведка?
5.Дайте определение радиоэлектронному противодействию?
6.Что называется критерием эффективности РЭБ?
8
Лекция 2
Радиоэлектронная разведка
Радиоэлектронная разведка — сбор разведывательной информации на основе
приема и анализа электромагнитного излучения. Радиоэлектронная разведка использует как
перехваченные сигналы из каналов связи между людьми и техническими средствами, так и
сигналы работающих РЛС, станций связи, станций радиопомех и иных радиоэлектронных
средств.
Виды радиоэлектронных разведок (РЭР).
Радиоэлектронная разведка включает следующие виды разведки:

Радио и радиотехническая разведки являются одним из наиболее
эффективных видов радиоэлектронной разведки, способной оперативно решать
разнообразные задачи. Все сведения РРТР добывает путем радиоперехвата, определения
местоположения источников излучения и обработки, с анализом, разведывательных
данных.

Основным содержанием радиоразведки является добывание сведений путем
несанкционированного приема (перехвата) сигналов систем связи и передачи данных. В
процессе радиоперехвата (РП) осуществляется поиск, прием и регистрация смысловой,
формализованной и засекреченной информации и сигналов радиоэлектронных средств, а
также вскрытие содержания сообщений на основе анализа перехваченных сигналов,
дешифрование перехваченных сообщений.
Радиотехническая разведка – перехват каналов связи между РЭС, сигналов РЛС и
других устройств;
Радиотехническая разведка предназначена для обнаружения и распознавания
радиолокационных станций и других радиоэлектронных средств (РЭС), не относящихся к
классу систем и средств передачи информации. С помощью средств РРТР определяется
несущая частота РЭС, измеряются параметры радиосигнала, определяется вид модуляции,
устанавливается состояние поляризации сигнала. В процессе обработки осуществляется,
выявляются и накапливаются опознавательные признаки различных типов
радиоэлектронных средств. На основе анализа информативных для радиотехнической
разведки сигналов опознается образ радиоэлектронного средства (тактические и
технические характеристики РЭС, их назначение).
Также радиотехническая разведка формирует исходные данные и целеуказания для
средств радиопротиводействия. К общим задачам средств радио- и радиотехнической
разведки относится опознавание и различение сигналов, а также определение их (сигналов)
пространственно-временных параметров.
В качестве основных источников получения информации для РРТР являются:
наземные всеволновые станции; самолетные и космические системы связи и телеметрии;
радиоэлектронные средства управления войсками и оружием; радиолокационные станции
различного назначения; передающие центры радионавигационных систем и т. п.
Ведется РРТР комплексно с использованием наземных, космических, воздушных и
морских разведывательных систем.
Наземная РРТР осуществляется со стационарных и подвижных постов
расположенных на территориях сопредельных государств, а также агентурно-
9
техническими средствами. Каждый пост оборудован сложными автоматизированными
комплексами, которые обеспечивают перехват, автоматическое измерение параметров
сигналов и сравнение их с базами данных. Стационарная и возимая аппаратура
радиоразведки позволяет осуществлять перехват сообщений (речевых, телеграфных,
телеметрических и т.п.), передаваемых по каналам радиорелейной, тропосферной и
радиосвязи в КВ и УКВ диапазонах. Средства наземной разведки имеют высокую
чувствительность приемной аппаратуры измеряемой сотнями дБ в диапазонах частот до
нескольких десятков тысяч МГц. При этом обеспечивается очень высокая, десятые доли
градуса, точность пеленгования и измерения параметров сигналов до сотых долей
процентов. Космическая РРТР ведется с помощью специализированных космических
аппаратов (спутников шпионов). РРТР ведется как обзорная так и детальная с помощью
системы спутников. Интервалы повторного наблюдения обеспечиваются различными
системами от нескольких часов до нескольких минут. При этом перехват информации
может осуществляться в полосе шириной несколько тысяч километров. Точность
определения мест размещения РЭС определяется десятком километров. Информация
передается на наземные пункты в считанные часы. Средства воздушной РРТР
устанавливаются на специально оборудованных пилотируемых и беспилотных самолетах
разведчиках, боевых самолетах, самолетах авиакомпаний совершающих рейсы над
территорией иностранных государств. В мирное время разведка ведется методом
барражирования или полетов самолетов вдоль государственных границ. Перехват ведется
на дальностях до нескольких сот километров в глубь разведываемой территории.
Средства морской РРТР устанавливаются на надводных и подводных кораблях.
Также обеспечивается предельная точность пеленгования и измерения временных
параметров.
Типовая станция радиотехнической разведки состоит из антенного устройства,
приемника, анализатора параметров принимаемого сигнала, пеленгационного устройства,
устройства запоминания и обработки полученной информации, телеметрического
устройства, аппаратуры контроля. Структурная схема приведена на рис.2.1
Рис.2.1 – Структурная схема станций радиотехнической разведки
Антенное устройство предназначено для приема сигналов разведываемых РЭС. В
станциях РТР применяются разнообразные антенны. Тип антенн определяется диапазоном
радиоволн (вибраторные, логопериодические, параболические антенны, фазированные
решетки, антенны спирального и рупорного типа).
В коротковолновом диапазоне применяют горизонтальные и вертикальные
симметричные и несимметричные вибраторы, антенны бегущей волны и ромбические
антенны. Для пеленгации разведываемых радиоэлектронных средств иногда используются
также специальные остронаправленные антенны.
10
Приемники станций радиотехнической разведки характеризуются следующими
основными параметрами: перекрываемым диапазоном частот, временем перестройки
(пропускной способностью), чувствительностью, точностью определения параметров
принимаемых сигналов, разрешающей способностью, способом поиска разведываемого
сигнала по несущей частоте и вероятностью его обнаружения.
Анализатор параметров принимаемого сигнала служит для оценки параметров и
опознавания образа разведываемого радиоэлектронного средства. С его помощью,
например, могут измеряться временные, спектральные и энергетические параметры
принимаемых сигналов, а также производится определение поляризации излучения
разведываемого радиоэлектронного средства.
Пеленгационное устройство определяет направление на разведываемое
радиоэлектронное средство. К пеленгационным устройствам предъявляются высокие
требования по следующим параметрам: быстродействию (в пределе – возможность
измерения пеленга по одному принятому импульсу), точности пеленгации, разрешающей
способности по угловым координатам.
Устройство запоминания и обработки информации обеспечивает автоматическое
запоминание параметров каждого из принимаемых сигналов: частоты, длительности
импульсов, периода следования и т.д.
Телеметрическое устройство используется для передачи разведанной информации
на пункты сбора и обработки. В станциях РТР, непосредственно обеспечивающих
аппаратуру помех телеметрические устройства могут отсутствовать.
Аппаратура контроля обеспечивает автоматический или полуавтоматический
контроль отдельных блоков. С ее помощью осуществляется управление станцией разведки
в целом. Важной функцией аппаратуры контроля является выдача необходимых сигналов
при отказе отдельных элементов станции.
Определение и запоминание несущей частоты разведываемого радиоэлектронного
устройства является одной из наиболее важных функций станции радио и
радиотехнической разведки.
Разделяют поисковые и беспоисковые способы определения частоты разведываемых
сигналов.
Поисковые способы основаны на перестройке приемника и при значительном
времени разведки, позволяют измерить несущую частоту с большой точностью, и
обеспечивают высокую разрешающую способность.
Поисковые способы обычно реализуются панорамными разведывательными
приемниками. В простейшем случае они представляют собой супергетеродинные
приемники, перестраиваемые автоматически или вручную в полосе разведываемых частот.
В зависимости от соотношения периода перестройки и длительности сигнала
разведываемого РЭС различают: медленный поиск, быстрый поиск, поиск со средней
скоростью.
Беспоисковые способы дают возможность определять несущую частоту практически
мгновенно во всем диапазоне разведываемых частот. Сокращение времени разведки
частоты на основе беспоисковых способов дается ценой либо ухудшения точности и
разрешающей способности, либо увеличения объема аппаратуры. Приемные устройства,
11
использующие беспоисковые способы определения частоты, обеспечивают одновременный
прием сигналов в широком диапазоне рабочих частот без перестройки гетеродинов или
фильтров. Время разведки частоты при беспоисковых способах может быть очень малым,
т.к. все составляющие спектра принимаемого сигнала выявляются одновременно и
практически мгновенно.
Пеленгация радиоэлектронных средств
Беспоисковое
определение
направления
на
источник
осуществляется
многоканальным избирательным устройством. В таком пеленгаторе прием ведется
одновременно несколькими остронаправленными антеннами, обслуживающими заданный
сектор пространства. Точность определения направления и разрешающая способность при
этом ограничиваются шириной диаграммы направленности антенн. Высокая точность
пеленгации достигается применением большого количества антенн, а, следовательно, и
приемных каналов.
В пеленгаторах может применяться так называемое функциональное
пеленгационное устройство, принцип работы которого основывается на функциональной
зависимости напряжения на выходе двух или большего числа антенн от направления
прихода радиоволн. Примером такого вида пеленга может быть секторный фазовый
радиопеленгатор, в котором применяется фазовый метод измерения угловой координаты.
Поисковые пеленгаторы фиксируют направление на источник излучения путем
последовательного просмотра разведываемого пространства. В этом случае измерение
пеленга требует некоторого времени.
В пеленгаторах поискового типа угловые координаты источника излучения
измеряются с помощью вращающейся остронаправленной антенны. Ее угловое положение,
при котором сигнал разведываемого РЭС на выходе пеленгатора достигает максимального
значения, соответствует пеленгу источника.
Поиск по направлению может быть быстрым и медленным.
Радиолокационная разведка
Радиолокационная разведка служит для обнаружения различных объектов: танки,
люди, участки земной и водной поверхности, измерение координат и параметров движения
этих объектов, а также оценка их свойств путем использования радиоволн, отраженных,
переизлученных или излученных объектом наблюдения.
Радиолокационная разведка ведется путем облучения объектов (или, как их принято
называть, цели), территорий, акваторий, воздушного и космического пространства
сигналами радиодиапазона, приема и анализа отраженных сигналов или изображений,
полученных за счет этих сигналов.
Радиолокация основана на использовании следующих основных свойств радиоволн:

радиоволны отражаются (рассеиваются) встретившимися на пути их
распространения объектами с отличными от окружающей среды свойствами; при этом
отраженные волны, также как и собственное излучение цели, позволяют зафиксировать
факт ее наличия;

радиоволны распространяются прямолинейно и с постоянной скоростью,
благодаря чему имеется возможность измерять дальность и угловые координаты целей;
12

частота принятого сигнала получает доплеровский сдвиг относительно
частоты излученных колебаний при перемещении точек приема и излучения, что позволяет
измерять радиальные скорости движения целей относительно радиолокационных станций
(РЛС).
Обычно РЛС сама не передает информацию о целях, а только извлекает ее из
принимаемых сигналов. Структурная схема РЛС показана на рис.2.2
Рис.2.2 – Структурная схема РЛС
Основные показатели станций радиолокационной разведки
Зона обзора это область пространства, в пределах которой ведется обнаружение
целей и слежение за ними. Она характеризуется максимальной rмакс и минимальной rмин
дальностями действия РЛС, а также секторами обзора Фаз в вертикальной и Фу.м.
горизонтальной плоскостях. Дальность действия может лежать в пределах от десятков
сантиметров до миллионов километров, секторы обзора по углам составляют от единиц до
сотен градусов. Важным показателем РЛС является период обзора Тобз., характеризующий
длительность одного просмотра зоны обзора. Чем меньше период обзора, тем быстрее
воспроизводится наблюдаемая с помощью РЛС обстановка. Значения периода обзора могут
лежать в пределах от десятых долей до сотен секунд.
В зависимости от количества одновременно наблюдаемых целей РЛС делятся на:
многоцелевые и одноцелевые. Точность определения координат характеризуется
значениями ошибок измерения. Ошибки возникают под воздействием внутренних и
внешних помех, в процессе распространения радиоволн в среде, могут быть
методическими, связанными с допущениями и приближениями, характеризующими
принцип измерения, из-за инерционности аппаратуры, ее неисправностей и несовершенства
и т.п.
Разрешающая способность РЛС характеризует возможность раздельного
обнаружения и измерения координат одновременно наблюдаемых целей. Определяется
минимальным различием дальностей  (r) = r1r2 двух целей, их угловых координат  (
) = 12 либо радиальной скорости  (р) = р 1р 2, при которых обеспечивается
обнаружение обеих целей с заданными значениями вероятностей правильного обнаружения
или измерение координат с заданной точностью. Особое значение имеет высокая
разрешающая
способность
при
картографировании
земной
поверхности.
13
Помехозащищенность характеризует способность РЛС противостоять радиоразведке и
выполнять свои функции в условиях действия естественных и специально организованных
радиопомех (в условиях радиоэлектронного противодействия). Для станций различного
назначения, в зависимости от мощности, режима работы, места установки похожие
характеристики по абсолютной величине могут отличаться на несколько порядков.
Разведка физических полей – приём и измерение физических полей различных
объектов. Это в первую очередь электромагнитные поля, фиксируемые как по основному
излучению, так и каналам утечки. Кроме того поля звукового давления, акустические
волны. Сейсмические колебания и тепловое излучение РЭР ведётся в диапазоне от тысяч
километров до микрометров.
По оценкам специалистов стран обладающих мощным научно-техническим
потенциалом, около 50-60% (иногда 80%) добываемой техническими средствами
разведывательной информации базируется на данных, получаемых средствами
радиоэлектронной разведки
Контрольные вопросы по лекции 2
1. На каких расстояниях проводится РЭР?
2.В чём отличие радиоразведки от радиотехнической разведки?
3.Перечислите основные виды РЭР.
4.Какие методы лежат в основе пеленгации?
5.Что такое разрешающая способность радиолокационной разведки?
6.Объясните назначение элементов структурной схемы типовой станции РТТР.
Лекция 3
Основные технические конфигурации систем
и комплексов радиоэлектронной разведки
При всём многообразии методов и средств РРТР можно привести следующую
типичную схему станции РРТР (рис.3.1)
Рис.3.1 – Структурная схема станции РРТР
Антенно-фидерное устройство средства (станции) РРТР должно быть
широкополосным, чтобы работать во всем разведываемом диапазоне частот, а также
обеспечивать пеленгование разведываемого источника излучения с необходимой
точностью. Кроме того, антенны станции РРТР разведки должны иметь минимальные
боковые лепестки, чтобы исключить ложное определение направления на пеленгyемый
источник, Удовлетворить всем требованиям с помощью одной антенны просто невозможно,
14
поэтому обычно применяют несколько антенн, перекрывающих весь разведываемый
частотный диапазон.
Приемные устройства станций радио- и радиотехнической разведки
характеризуются: разведываемым диапазоном частот δf, временем перестройки Т, которое
характеризует оперативность разведки в диапазоне δf, чувствительностью; разрешающей
способностью Δf, способом поиска сигнала объекта разведки по несущей частоте и
вероятностью его обнаружения. Наиболее важной технической характеристикой
разведывательного приемника является полный диапазон частот, в котором осуществляется
поиск и обнаружение разведываемых сигналов, Желательно, чтобы один разведывательный
приемник перекрывал по возможности более широкий диапазон частот. Многообразие
задач, решаемых при помощи средств РРТР, определяет многообразие типов используемых
приемных устройств. Так, некоторые системы непосредственной поддержки РЭП работают
в таких условиях, когда от РРТР требуется только обнаружение работающих РЭС
противника (например, для оповещения экипажа самолета о радиолокационном
облучении), При этом могут использоваться одноканальные широкополосные приемники.
Полоса пропускания таких приемников перекрывает весь частотный диапазон, в котором
могут работать РЭС объектов разведки, Для более детальной разведки применяют
устройства с узкополосными приемными каналами
сканирующие (рис.3.2) и
многоканальные приемники.
Рис.3.2 – Структурная схема сканирующие устройства с узкополосными
приемными каналами
Такие приемники (рис. 3.2) настраиваются по программе на все частоты в диапазоне
разведки, Чаще всего программа перестройки сводится к последовательному просмотру
всех частот разведываемого диапазона δf (панорамный последовательный частотный
анализ. Но возможны и другие алгоритмы работы, Например, перестройка с пропуском
участков диапазона, в которых работают неинформативные для разведки РЭС.
Портативные сканирующие приемники способны вести разведку в полосе частот δf
(от100 кГц…до ГГц), Для приемников РТР этот диапазон шире, так как он перекрывает все
возможные рабочие частоты РЭС, т. е. простирается до 30 ГГц и выше, в диапазон
миллиметровых волн.
Разрешающая способность приемника Δf определяется полосой пропускания УПЧ и
может изменяться в зависимости от сигнальной обстановки в разведываемом диапазоне,
требуемой точности измерения частоты, от ширины спектра разведываемого сигнала,
которая, в свою очередь, определяется видом и индексом модуляции, от времени анализа Т.
Связь δf, Δf и Т иллюстрируется диаграммой (рис. 3.3), где принято, что сканирование
разведываемого диапазона происходит по линейному закону.
Сигналы на рис.3.3 представляются своими диаграммами неопределенности (ДН),
ДН это проекции функции неопределенности сигнала на частотно-временную плоскость.
Протяженность ДН вдоль оси абсцисс равна длительности импульса сигнала, а вдоль оси
ординат ширине его спектра. У непрерывного сигнала продолжительность больше
15
приведенной на рис.3.3 длины отрезка оси абсцисс. Непрерывный сигнал, как видно,
наблюдается приемников в течение всего времени Тн.
Рис.3.3 – Связь δf, Δf и Т
Импульсный сигнал может быть пропущен приемником, если период повторения
импульсов больше Тн. Это случай быстрой перестройки частоты. Разумеется, скорость
частотного анализа определяется по сравнению с периодом (и длительностью) сигнала.
Для панорамных приемников с быстрой перестройкой частоты существует
взаимосвязь между полосой пропускания резонансной системы и скоростью перестройки.
Увеличение скорости перестройки ведет к ухудшению разрешающей способности и
снижению чувствительности, Действительно, полоса пропускания Δf и  − длительность
отклика приемника на сигнал связаны примерным обратным соотношением. При скорости
перестройки частоты df/dT длительность отклика приемника будет примерно равна:
 −1
 ≅ ∆ ( )

Следовательно,

∆~√ ,

а время анализа, т, е, перестройки по диапазону шириной δf


 =  ( ) ≅ 2

∆
Таким образом, каждой скорости перестройки соответствует своя оптимальная
полоса (разрешающая способность по частоте) Δf. Сокращая время поиска, можно
проиграть в разрешающей способности и, наоборот, увеличивая разрешающую
способность (уменьшая Δf, одновременно нужно увеличивать время разведки.
Если скорость перестройки такова, что Тн < и , мощность импульса на выходе
приемника будет меньше мощности входного сигнала, т, е, приемник потеряет
чувствительность, Потеря может оцениваться в соответствии с соотношением
−4
 12
 ≈ [1 + 0.2 (
)] ,
 ∆ 2
где а, дБ - коэффициент потери чувствительности по сравнению с приемником, не
перестраиваемым по частоте (имеющим нулевую скорость перестройки).
16
Используемые для РРТР сканирующие панорамные приемники перестраиваются со
скоростью 20…30 частотных каналов в секунду при полосе каждого каналов пределах от
50…500 Гц до 50…1000 кГц.
Противоречие между скоростью перестройки по частоте, которую для повышения
оперативности разведки нужно выбирать как можно большей, и разрешающей
способностью Δf устраняется в многоканальном приемнике РРТР (Рис.3.4)
Рис.3.4 – Структурная схема многоканального приемника РРТР
Параллельные узкополосные фильтры (УПЧ) на выходе смесителя перекрывают
своими полосами пропускания весь частотный диапазон, как на рис.3.5.
Рис.3.5 – Перекрытие частотного диапазона УПЧ
При такой схеме построения приемник позволяет раздельно наблюдать (разрешать по
частоте) сигналы РЭС, если только разнос рабочих частот этих РЭС не меньше Δf. В
разведываемом диапазоне шириной δf нужно разместить

=
− параллельных фильтров
∆ + 1
Время разведки не может быть меньше времени установления переходных процессов в
каждом фильтре. Для N-канального приемника (рис. 3.4) это время составит
2…3
Т≈
Δf
Сравнивая это выражение с формулой для времени анализа, можно установить, что
при одинаковой разрешающей способности время анализа многоканальным приемником
оказывается примерно в N раз меньше времени обзора полосы δf сканирующим
одноканальным приемником, Платой за увеличение оперативности является
пропорциональное (тоже в Nраз) усложнение аппаратуры. Возможны и применяются
схемы, соединяющие преимущества сканирующих и многоканальных приемников. Это
матричные приемники. Схема матричного приёмника изображена на рис. 3.6.
17
Матричный приемник содержит набор элементарных ячеек, состоящих из фильтров
ФIJ, индикаторов ИIJ, гетеродинов Гij и смесителей. Ячейки располагаются по m строкам и
n столбцам. Фильтры первого столбца разбивают разведываемый диапазон частот δf на m
равных полос:

∆пр1 =

Рис.3.6 – Структурная схема матричного приемника
Все сигналы с выходов этих фильтров гетеродинируются на одну и ту же
промежуточную частоту fпр1. Таким образом входной диапазон шириной δf сворачивается
в m раз более узкую полосу Δfпр1 . Второй столбец трансформирует процесс из полосы
Δfпр1 в полосу в m раз более узкую:
∆пр1 
∆пр2 =
= 2


Процесс воспроизводится далее и в последнем n-ом столбце сигнал наблюдается в
полосе фильтра:

∆прп = 

Чисто многоканальный приёмник потребовал бы mn>  фильтров. Для
обнаружения сигнала и указания его частоты служат индикаторы Иij. Срабатывание
индикатора означает обнаружение сигнала на частоте соответствующего фильтра Фij в его
полосе.
В цифровых приемниках сигналы в широкой полосе (в предельном случае во всей
полосе разведки Δf с выхода УПЧ преобразуются в цифровую форму и дальше
обрабатываются (фильтруются, обнаруживаются, демодулируются) с использованием
алгоритмов, реализуемых специальными цифровыми сигнальными процессорами.
Преимущества цифровых методов обработки общеизвестны, Это высокая точность и
стабильность характеристик аппаратуры, возможность запоминания, хранения и
воспроизведение сигнала, что очень важно для систем непосредственной РТР поддержки
РЭП.
Аналого-цифровое преобразование, необходимое при переходе к цифровой
обработке, предусматривает дискретизацию сигнала по времени и квантование по уровню.
18
Подвергающийся преобразованию входной сигнал s(t) это аддитивная смесь сигналов
разведываемых РЭС, сигналов неинформативных для разведки излучений и помех
собственных тепловых шумов приемника v(t). Используя известное представление
процесса s(t) в виде огибающей и фазы или через две квадратурные компоненты, можно
получить:
() = () cos[0  − ()] = () cos 0  + () sin 0 
где () и () – соответственно огибающая и фаза процесса s(t),
() cos 0  и () sin 0  – квадратурные компоненты, однозначно связанные с
огибающей соотношениями:
()
() = √ 2 () +  2 (); () = 
()
Поэтому для преобразования такого процесса s(t) в цифровую форму, которое
сохраняет всю информацию о нем, достаточно сформировать цифровые выборки одного из
двух представлений процессов: либо огибающей и фазы, либо квадратурных компонент.
Цифровая обработка сигнала позволяет для реализации многоканального приемника
применить процедуру вычисления дискретного преобразования Фурье. Процедура
вычисления пре образования Фурье в N эквидистантных дискретных по частоте точках
эквивалентна фильтрации в N параллельных фильтрах. При больших величинах N
используют вычисление по алгоритму быстрого преобразования Фурье (БПФ).
Анализатор параметров принимаемого сигнала служит для обнаружения и
опознавания образа разведываемого радиоэлектронного средства.
Анализатор также демодулирует сигнал, определяет вид и индекс модуляции,
характеристики модулирующей функции, Естественно, что исходная информация для
опознавания сигнала содержится в значениях его параметров.
Анализаторы характеризуются количеством учитываемых при обработке
параметров сигнала, количеством обрабатываемых сигналов за единицу времени
(пропускной способностью).
Измеритель служит для оценивания параметров разведываемых сигналов. При этом
различают временные, пространственные поляризационные, спектральные и
энергетические пара метры принимаемых сигналов,
Временные параметры это частоты и длительности сигналов и их элементов,
временные интервалы между сигнальными импульсами: параметры модулирующей
функции. К спектральным параметрам сигналов относятся высокочастотный спектр и
спектр огибающей сигнала. Энергетические характеристики принимаемого сигнала это
мощность и спектральная плотность. Пространственные параметры сигнала координаты
точки излучения (координаты объекта разведки) и характеристики направленности
излучения его антенн. Поляризационные параметры характеризуют ориентацию вектора
электрического поля излучения объекта разведки,
На основе оценок первичных параметров, определяемых при помощи измерителей и
индикаторов, в дальнейшем находятся более сложные, обобщенные характеристики.
Такими характеристиками могут быть: тип и назначение РЭС, тип и образец объекта,
использующего РЭС, и т. п.
Контрольные вопросы по лекции 3
1. В чем состоят особенности приемных устройств средств РРТР?
2. Как в ЦОС выполняется процедура эквивалентная параллельной фильтрации?
3. Поясните взаимосвязь времени анализа с разрешающей способностью
панорамного приёмника.
4. Как устроены матричные приемники?
19
5.Каков выигрыш в числе фильтров матричной схемы по сравнению с
многоканальной?
Лекция 4
Особенности обнаружения, определения
параметров сообщений средствами РЭР
Сигнал, информативный для РРТР
Информативность сигнала РЭС для средств радио- и радиотехнической разведки
зависит от того, насколько надежно этот сигнал обнаруживается и насколько достоверно
(точно) определяются его информативные параметры, несущие полезные дня разведки
сообщения. Поскольку наблюдение сигнала всегда происходит на фоне разного рода помех,
факт обнаружения сигнала, а также ошибки измерения сигнальных параметров и выделения
сообщений всегда оказываются случайными. Полезную информацию средства РРТР
получают, анализируя электромагнитные поля u (t, r) на раскрыве приёмной антенны r в
течение времени t на фоне пространственно-временных помех n (t, r):
(, , ) = (, , ) + п(, )
(4.1)
где s (t, r, А) сигнал, зависящий от временных А и пространственных r параметров.
Пространственно-временные помехи n (t, r) вызываются совместным действием атмосферы
и космического пространства, аддитивных шумов антенно-фидерного тракта, других
шумов приемной аппаратуры средства РРТР. Именно временные параметры А и
пространственные параметры r доставляют разведке полезную для нее информацию, При
этом совершенно не обязательно, чтобы векторы параметров А и r были одновременно
информативны и для средства разведки, и для радиоэлектронного средства, которое
конфликтует с разведкой, Так, например, для системы связи информативно передаваемое
сообщение А = A(t), а для средства радиотехнической разведки координаты и несущая
частота передатчика.
Обработка пространственно-временного сигнала (4.1) на раскрыве приемной
антенны средства РРТР почти всегда разделяется на пространственную и на временную.
Прежде всего производится обработка сигнала в пространстве. Эту операцию выполняет
антенная система - пространственный фильтр, селектирующий сигнал на фоне помех из
разных областей пространства и определяющий пространственные параметры сигнала.
Результатом пространственной обработки являются прежде всего оценки
параметров пространственного положения и движения источника излучения. Затем
производится обработка сигнала приемником РРТР во временной области. В результате
временной обработки определяются несущие частоты, мощности излучения, качественные
и количественные характеристики модулирующих функций и другие параметры сигналов
РЭС объектов разведки.
Информативные для РРТР параметры сигнала могут иметь совершенно различный
характер.
1. а - дискретная величина, т, е, в фиксированный момент времени, а может
принимать лишь одно значение из счетного множества а1….аn. Например, для систем
передачи данных параметрами являются цифровые сообщения. При передаче данных,
представленных числами в двоичной системе, n=2.
20
2. a - непрерывная величина, постоянная в течение времени воспроизведения Т, но
способная принимать любое значение в некоторых пределах (в динамическом диапазоне)
амин≤ а ≤амах . В системах передачи данных такой характер часто имеет телеметрическая
информация, а в радиолокации данные о координатах и параметрах движения целей, когда
время Т сравнительно невелико.
3. а = а(t) непрерывная функция времени. Так меняются параметры сигнала в
системах связи, передающих аналоговые сообщения (системах передачи речи, ТВ
информации)
4. r = r (t, x, у, z) функция времени t и пространственных координат x,y,z.
В частности, одной из компонент векторного набора параметров А= {а1, а2, … аn}
может быть дискретный мультипликативный параметр, принимающий одно из двух
возможных значений 0 или1. Задача оценки такого параметра средством разведки,
очевидно, будет задачей обнаружения сигнала.
Наблюдаемые электромагнитные поля пространственно-временного сигнала s (t, r,
А) могут иметь кроме информативных параметров еще и такие, знание которых не
представляет интереса для средств разведки. Эти параметры называются сопутствующими,
мешающими или даже паразитными, поскольку они, не добавляя полезной информации,
затрудняют ее извлечение из информативных параметров.
Электромагнитное поле s (t, r, А) (4.1) может иметь довольно сложную структуру,
особенно в подобластях, где сосредоточены РЭС полигонов, военных и промышленных
комплексов, других народнохозяйственных объектов. Иначе говоря, сигнальная
компонента наблюдаемого средствами РРТР ЭМП является суперпозицией многих
излучений
(, , ) = ∑ (, , ),
(4.2)
Сложность структуры поля (иногда эта структура именуется «сложной сигнальной
обстановкой») обусловливается наличием многих излучателей радиосигналов и источников
побочных и непреднамеренных излучений, изменением геометрических, частотных и
временных параметров излучаемых сигналов вследствие маневрирования излучателей в
пространстве, в котором работают и функционируют средства РРТР (в среде интересов
разведки).
Сама по себе сложная сигнальная обстановка является, с одной стороны предметом
всестороннего анализа для средств РРТР: в ее создании участвуют излучения РЭС объектов
разведки, но, с другой стороны, сложность сигнальной обстановки РЭС объектов разведки,
но, с другой стороны, затрудняет средствам РРТР обнаружение и определение параметров
сигналов объектов разведки на фоне неинформативных для разведки излучений.
Множество неинформативных излучений в основном и создаёт помеховый фон. Средство
РРТР наблюдает ситуацию, обусловленную «нормальной сигнальной обстановкой, которая
предполагает выполнение норм ЭМС.
Требования по ЭМС так регламентируют работу РЭС, чтобы они мешали в
минимальной степени работе друг друга.
В конечном итоге «нормальная» сигнальная обстановка требует обеспечения
ортогональности сигналов всех РЭС, совместно работающих в области интересов разведки
РЭС (т, е, взаимной ортогональности отдельных сигналов si(t)). Если ортогональность
21
нарушается, шумы не ортогональности добавляясь помехам n (t, r), снижают качество
обнаружения и определения параметров сигналов по сравнению с обнаружением
ортогональных сигналов. Поэтому характеристики качества работы средств РРТР в
условиях действия только ортогональных сигналов могут служить верхними,
осторожными, пессимистическими для системы защиты от технических средств разведок
оценками эффективности, В реальных условиях, когда работающие в среде интересов
разведки РЭС неизбежно создают взаимные помехи, качество работы технических средств
разведки может быть только хуже этих оценок.
Характеристики обнаружения сигналов средствами РРТР
обстановке
в сложной сигнальной
Структура приемника, оптимального для обнаружения с распознаванием
ортогональных сигналов, известна и сводится к m-канальному приёмнику проверки
гипотез. Каждый из каналов согласован с определенным сигналом и содержит пороговое
устройство для его обнаружения. Решение о наличии на входе такого приемника (в составе
колебания u(t)) сигнала si(t) эквивалентно решению о том, что амплитуда этого сигнала аi
отлична от нуля (упомянутый выше мультипликативный параметр Аа= 1), Вероятность
принятия такого решения при наблюдении на фоне шума суммы ортогональных сигналов
будет определяться априорной информированностью средства разведки о каждом из этих
сигналов и степенью учета априорной информации при построении приемникаобнаружителя.
Априорная
информация
всегда
ограничена.
Так,
значения
(пространственно-временных) параметров обнаруживаемого сигнала для разведчика
случайны и максимум что о них может быть известно это априорная плотность
распределения Wрr (А). Также не полностью известна средствам РРТР функция
правдоподобия Р [u, s (t, A)], то есть условная плотность распределения смеси
принимаемого сигнала s (t, А) и помехи n(t) при за данном фиксированном значении
параметров А.
В рассматриваемых условиях «нормальной» сигнальной обстановки в каждом
согласованном с сигналом канале приемника-обнаружителя кроме этого сигнала может
действовать только аддитивный нормальный шум. Поэтому можно считать известным вид
функции правдоподобия Р [u, s (t, A)] и ограничить априорную неопределенность вектором
неизвестных параметров сигнала А.
Априорные распределения параметров сигнала либо определяются на основе
модели, либо считаются равномерными, Равномерные распределения часто оказываются
наименее благоприятными. Основываясь на них, можно получить оценки качества
обнаружения и определения параметров сигналов «снизу», более осторожные. При
сделанных предположениях функция правдоподобия может быть найдена усреднением по
априори известным случайным для средств разведки параметрам сигнала:
[, ()] = ∫ [,  (, )] (),
(4.3)

гдe область интегрирования A совпадает с областью определения совместной
плотности Wpr(A). Неизвестными для разведки могут быть следующие параметры
парциальных сигналов, определенных в соответствии с (4.3).
Начальная фаза амплитуда ас. При этом считается, что фаза сигнала в пределах
ceгментa [0;2], а амплитуда распределена на сегменте [0; Ас].
22
Несущая частота сигнала с , которая может изменяться при использовании для
маскировки перестройки (скачков) по частоте или из-за взаимного движения источника
сигнала и приемника средства разведки. Во всяком случае, несущую частоту можно считать
неизвестной для средства разведки и равновероятно распределенной в некотором диапазоне
[0 −


; 0 +
]
2
2
Ширина спектра сигнала Δ. Очень многие современные радиоэлектронные
системы используют дискретные виды модуляции и (или) кодированные
последовательности для повышения скрытности сигналов. Несущие колебания сигналов
таких систем модулируются дискретно-кодированными поднесущими колебаниями.
Неизвестность ширины спектра оказывается в этих условиях эквивалентной
неизвестности тактовых частот модулирующих колебаний. Ничто не мешает считать, что
априорные для средств разведки плотности распределения тактовых частот Wpr (FТ)
равномерны в интервале [О; Fтмax].
Структура модулирующих сигналов. Пространственные координаты источников
сигналов.
Обнаруживая сигнал, средство РРТР может совершать ошибки разного рода. Вопервых, это «ложные тревоги» решения о приеме сигнала, при условии, что его на входе
приемника нет. Bо-вторых «пропуски сигнала», при том условии, что реализация входного
колебания этот сигнал содержит.
Наилучшим образом построенный обнаружитель полностью известного сигнала на
фоне нормального стационарного шума должен содержать коррелятор этого сигнала с
опорным образцом и компаратор (пороговое устройство) для принятия решения по
обнаружению u(t)=s(t)+n(t).
Рис.4.1 – Оптимальный обнаружитель полностью известного сигнала
Пороговый уровень h определяется в соответствии с используемым в данном
обнаружителе критерием оптимальности.
Если, как предполагалось, сиrнал наблюдается на фоне белоrо шума с равномерным
в полосе наблюдения спектром, то условные вероятности ошибок обнаружителя W(u/s):
−1 /2

{ ∫−/2[()−()]2 }
 ( ) =  0
,

где 0 −спектральная плотность мощности шума;
 − длительность интервала наблюдения сигнала.
23
Вероятности ошибок обнаружения полностью известного сигнала равны:
ЛТ =
1

 ( = 0)
{1 − Ф [√ + √ ln
]},
2
0
0 ( ≠ 0)
ПР =
1

 ( = 0)
{1 − Ф [√ − √ ln
]},
2
0
0 ( ≠ 0)

где  − энергетическое отношение сигнал/шум на входе обнаружителя известного
сигнала;
0
P(s=0) и P(s≠ 0)-априорные вероятности отсутствия и наличия сигнала в области
интересов разведки;
Ф(.)-интеграл вероятностей (erf(.).

∆ш
=  
0
ш
Если априорные вероятности p (s = о) и p (s; t) неизвестны, что характерно для
условий работы средств РРТР, определить вероятности ошибок невозможно. Поэтому при
создании и оптимизации структуры обнаружителя пользуются критерием НейманаПирсона, в соответствии с которым фиксируют вероятность ложной тревоги РЛТ = const и
минимизируют вероятность пропуска РПР=min. Такой подход позволяет исключить из
соотношений для ошибок обнаружения зависимость от априорных вероятностей наличия
и отсутствия сигнала и рассматривать соотношения для ошибок обнаружения как
параметрическую форму представления диаграммы обмена между вероятностями РЛТ и Рпр.
Параметром семейства диаграмм обмена на рис. 4.2 служит соотношение сигнал/шум.
Рис.4.2 – Диаграммы обмена
Как видно из рис. 4.2, вероятности пропуска и ложной тревоги жестко связаны:
допустив рост РЛТ можно уменьшить Рпр и наоборот, Для заданного значения РЛТ
и
выбранного соотношения q =Рс /РШ по диаграммам можно определить условную
вероятность пропуска сигнала.
Для условий работы средств разведки более характерен предельный случай
ограниченности априорных данных о подлежащем обнаружению сигнале - полное их
24
отсутствие. В такой ситуации средство разведки выносит решение о наличии сигнала
только на основании оценки его мощности Рu. Если мощность принимаемого колебания
больше мощности собственного шума приёмника, то фиксируется сигнал. Оценка
мощности принимаемого колебания получается в схеме автокорреляционного
обнаружителя показанной на рис.4.3.
Рис.4.3 – Структурная схема автокорреляционного обнаружителя
Входное колебание фильтруется в полосе ш и и подается на схему обнаружителя
не имея образца сигнала, схема в качестве опорного сигнала коррелятора использует само
принимаемое колебание u(t).
Всю информацию о входном процессе u(t) содержит выборка его дискретных
значений, следующих через интервал времени Δt=1/ ш . Объём равен ш.
В
результате накопления в интеграторе формируется величина z, такая, что
∆ш 
=
∆ш 
 2
 2
∑ 2 = ∑
при отсутствии на входе сигнала, когда () = 0,

ш
=1
∆ш 
=1
∆ш 
∆ш 
( +  )2
( +  )2
( +  )2
1
∑
=
∑
=
∑
при сигнале () ≠ 0
2
ш + 
1+
ш
{ =1
=1
=1
где ni и si –дискретные временные отсчёты входного шума и сигнала.
Плотность распределения нормированного процесса z на выходе интегратора и
соответственно на входе решающего устройства имеет вид  2 с В= ш числом степеней
свободы.Распределение величины, исходной для обнаружения сигнала приемником
средством разведки, существенно отличается от нормального для любых сколько-нибудь
реальных соотношений входной полосы и полосы усредняющего фильтра после квадратора
в энергетическом обнаружителе.
Соответственно рабочие характеристики обнаружителя средства радиотехнической
разведки должны рассчитываться с учетом того, что распределение процесса на входе
решающего устройства подчиняется  2 .
Поскольку ширина спектра процесса равна ш, его отсчёты следующие через
интервал Δt=1/ш, некоррелированы, а для нормального шума- статистически
независимы. За время наблюдения будет накоплено В= ш независимых отсчётов,
содержащая всю информацию о входном процессе. В этом смысле В –мера
информационной ёмкости процесса, с которой работает энергетический обнаружитель.
25
Если на входе совместно с шумом присутствует сигнал, то наилучшие условия n (t,
r) в (4.1), который затрудняет работу приёмных устройств в средствах РРТР.
Первейшая задача РРТР состоит в слежении за динамикой изменений обстановки, т.
е. фиксации следующих сигнальных ситуаций, складывавшихся в каждый момент времени
в области интересов разведки.
1.В области интересов разведки не наблюдаются сигналы, выявленные ранее. Такая
ситуация может быть признаком изменения дислокации или снятия с эксплуатации
излучающих эти сигналы объектов, систем или средств.
2. Появление новых для средства разведки, но известных ему сигналов. Это признак
появления новых излучающих объектов, систем или средств.
3. Появились новые неизвестные ранее сигналы, что может служить признаком
появления новых, ранее не известных радиотехнической разведке объектов систем или
средств.
Формально для фиксации любой из трех перечисленных ситуаций средству разведки
по наблюдениям колебания u(t) нужно про верить гипотезу о том, содержит ли колебание
u(t) все ожидаемые априори сигналы или некоторых сигналов в u(t) нет (решение по этой
гипотезе фиксирует ситуации 1) и 2) против гипотезы о том, что колебание u(t) содержит
только априори ожидаемые сигналы, или в области интересов разведки есть еще сигналы
о которых в средствах разведчика отсутствует (подтверждение этой гипотезы фиксирует
ситуацию 3) для обнаружения сложатся тогда, когда входная полоса обнаружителя точно
совпадет с его спектром , а время интегрирования после перемножителя точно совпадет со
интервалом времени существования сигнала Т. Если условия не выполнены, часть энергии
принимаемого сигнала будет потеряна и характеристики будут хуже. Но по
содержательному смыслу произведение В - это база обнаруживаемого сигнала, Обычно в
задачах синтеза и анализа алгоритмов обработки сигнала база характеризует возможность
его сворачивания (сжатия) по времени и/или по частоте при когерентной обработке.
В энергетическом приемнике, естественно, когерентная обработка не
предусматривается. Сигнал рассматривается как чисто случайный процесс, а обнаружение
происходит при сравнении с порогом мощности (точнее энергии) входного колебания.
Таким образом, знание базы и несущей частоты ограничивает объем априорных для
средства разведки сведений о сигнале. Уменьшение объема этих сведений (неточность
знания частоты, ширины спектра и длительности сигнала) может ухудшить характеристики
обнаружения. С другой стороны, дополнительные сведения о структуре сигнала, которые в
принципе могли бы улучшить характеристики обнаружения, скорее всего разведке
недоступны.
Характеристики приемника, учитывающего при работе больший объем априорной
информации о структуре и параметрах сигнала, будут лучше, чем у энергетического, но
только для того сигнала, с которым он согласован. Поэтому такой приемник не будет
универсальным и не подойдет для использования в средствах технической разведки,
Возможная адаптация приемника к параметрам обнаруживаемого сигнала требует времени,
а потеря времени на адаптацию к неизвестным структуре и параметрам сигнала ухудшит
характеристики обнаружения.
Используя приведенную выше модель  2 . для распределения вероятностей процесса
на входе решающего устройства энергетического обнаружителя, можно получить его
рабочие характеристики.
26
Считается, что решение о наличии сигнала обнаружитель принимает по критерию
Неймана-Пирсона.
Порог обнаружения h определяется при заданном уровне вероятности ложных
тревог решением уравнения:
∞
ℎ
ЛТ = ∫ ш (, ∆) = 1 − ∫ ш (, ∆) = 1 − ш (ℎ, ∆),
ℎ
0
Откуда
ℎ = ш−1 [(1 − ЛТ ), ∆],
где Wш-плотность, а Fш –интегральная функция распределения вероятностей
входного процесса, соответствующая действию шума на входе обнаружителя.
Сравнение рабочих характеристик обнаружителя полностью известного сигнала
(корреляционного) с характеристиками энергетического (автокорреляционного)
обнаружителя изображено на рис.4.4
Рис.4.4 – характеристики автокорреляционного обнаружителя
Нормальные и аномальные ошибки
Ошибки средства разведки, оценивающего параметры радиосигнала, разделяют на
два вида: малые (нормальные) и большие (аномальные). При рассмотрении малых ошибок
используют показатели, оценивающие величину ошибки. Результаты измерений с
нормальными ошибками группируются вокруг истинного значения параметра, а все
отличия от истинного значения обусловлены множеством случайных причин, ни одна из
которых не доминирует. Поэтому для малых ошибок справедливы условия центральной
предельной теоремы и закон распределения для них нормализуется. Плотность
распределения оказывается «узкой» по сравнению с интервалом априорной
неопределённости измеряемого параметра. Поэтому нормальные ошибки характеризуются
среднеквадратической ошибкой, максимальным отклонением и другими.
При оценке аномальных ошибок их величина чаше всего не важна, поскольку само
появление аномальной ошибки означает нарушение работы системы (сбой, промах).
Очевидно, что если такой сбой уже имел место, то неважна конкретная величина
ошибки. Аномальные ошибки наиболее удобно и целесообразно характеризовать
вероятностью появления. Проектируя измерительные системы, создают условия, при
которых эта вероятность должна оказаться малой величиной.
27
Разумеется, в общем случае нельзя четко указать границу, отделяющую аномальные
ошибки от нормальных. Эта граница может быть определена только в конкретной системе,
при конкретном виде сигнала и для конкретных условий.
Для средства разведки информативен некоторый параметр сигнала (возможно
векторный). При распространении сигнала имеют место помехи и в результат измерений
вносятся ошибки, искажающие сообщения. В зависимости от того, как сообщение заложено
в сигнал, оно по-разному искажается помехами. В связи с этим возникает вопрос о точности
измерений и о связи этой точности с формой сигнала и видом его модуляции.
Пусть средство разведки принимает сигнал s (t, λи), причем λи-постоянный во
времени информативный параметр. Задача заключается в измерении этого параметра.
Действие помехи изменяет форму сигнала. Даже при дискретном множестве значений λи
принимаемый сигнал может не совпадать ни с одним из образцов. Критерием близости
принятого сигнала к образцу выбирают чаще других среднеквадратический критерий:
∞
 = ∫ [иск (, и ) − (,  )2 ] ,
−∞
По этому критерию истинным выбирают образец s (t, λи) минимизирующий
величину энергии различия. Чем более выражены различия образцов друг от друга тем
менее вероятна ошибочная идентификация сигнала. Мера различия –это нормированная
безразмерная величина:
∞
1
=
∫ [иск (, и ) − (,  )2 ] ,
0
−∞
∞
где 0 = ∫−∞  2 (, 0 ) - энергия сигнала при фиксированном значении параметра
λо. Для сигнала ограниченного во времени пределы интегрирования конечны.
По виду функции различия ε(Δλ) можно судить об устойчивости исследуемого
сигнала к помеховым искажениям параметра λ. Быстрое возрастание ε(Δλ) от нуля с
увеличением Δλ свидетельствует о том, что даже малое изменение параметра в образце
сигнала приводит к резкому увеличению меры различия ε. Следовательно, это различие
легко обнаружить и труднее замаскировать помехой. Меру различия можно преобразовать
к виду:
ε(Δλ)=Qиск/Q0+Qi /Q-2q(Δλ ),
∞
1
(∆) =
∫ (, и )(,  )
0
−∞
q (Δλ) называют сигнальной функцией. Фактически это мера коррелятивной связискалярное произведение.
Все информативные для средств разведки параметры сигналов и соответственно В
цифровых приемниках сигналы в широкой полосе (в предельном случае во всей полосе
разведки Δf с выхода УПЧ преобразуются в цифровую форму и дальше обрабатываются
(фильтруются и т.д.)
28
Аналого-цифровое преобразование, необходимое при переходе к цифровой
обработке, предусматривает дискретизацию сигнала по времени и квантование по уровню.
Подвергающийся преобразованию входной сигнал s(t) это аддитивная смесь сигналов
разведываемых РЭС, сигналов неинформативных для разведки излучений и помехсобственных тепловых шумов приемника v(t). Используя известное представление
процесса s(t) в виде огибающей и фазы или через две квадратурные компоненты, можно
получить: случае во всей полосе разведки Δf с выхода УПЧ преобразуются в цифровую
форму и дальше обрабатываются (фильтруются, обнаруживаются, демодулируются) с
использованием алгоритмов, реализуемых специальными цифровыми сигнальными
процессорами. Преимущества цифровых методов обработки общеизвестны, Это высокая
точность и стабильность характеристик аппаратуры, возможность запоминания, хранения
и воспроизведение сигнала, что очень важно для систем непосредственной РТР поддержки
РЭП.
Все виды влияния изменений параметров сигнала на характер сигнальной функции
можно разбить на две группы, К первой (неэнергетической) относятся те параметры, при
вариациях которых не происходит изменения энергии сигнала, К этой группе относятся
такие параметры и характеристики, как частота, задержка, длительность импульса, и т, п.
Ко второй группе (энергетической) относятся сигналы, энергия которых меняется при
изменении информативного параметра. Сюда относятся сигналы с АМ.
Легко видеть, что для всех неэнергетических методов модуляции качество
определения информативного параметра полностью определяется сигнальной функцией.
(∆) = 2[1 − (∆)]
Это означает,что при неэнергетических методах модуляции конец вектора сигнала
всегда лежит на поверхности n-мерной сферы радиуса r=Q1/2.
Быстрое спадание функции q (Δλ ) с увеличением Δλ можно трактовать как большой
поворот сигнальноrо вектора, вследствие чеrо изменение параметра λ резко увеличивает
расстояние d между сигналами s(t, λ) и s(λ + Δλ). , Если функция q (Δλ ) уменьшается
немонотонно и имеет выбросы. сравнимые с единицей, это означает, что линия сигналов на
n-мерной сфере извивается так, что ее отдельные точки на разных витках сближаются в
сигнальном пространстве. , Такая картина указывает на опасность появления «больших»
(аномальных) ошибок при действии даже сравнительно малой помехи. Когда в
принимаемом сигнале неизвестно несколько параметров, в этом случае в сигнальном
пространстве при изменении сообщения образуется не линии, а сигнальная поверхность, и
при этом образцы сигнала должны охватывать все возможные сочетания разных значений
неизвестных параметров.
Используя многомерную сигнальную функцию, можно обобщить исследование
свойств радиосигнала и на те случаи, когда какие-то из неизвестных параметров
изменяются за время измерения, Такие переменные параметры можно Представить
разложением в ряд по ортогональным функциям, а постоянные коэффициенты ряда
рассматривать как новые неизвестные параметры. Иначе говоря, изменение параметра во
времени можно учесть соответствующим повышением размерности сигнальной функции.
Когда два неизвестных параметров, сигнальная функция будет зависеть от 4-ёх
переменных.
Контрольные вопросы по лекции 4
29
1. Какие сигналы являются информативными для РРТР?
2.Что такое вероятность ложной тревоги?
3.Какие ошибки считаются нормальными?
4.Какие ошибки считаются аномальными?
5.Что такое критерий Неймана-Пирсона?
Лекция 5
Качество выделения сообщений средствами
радиоразведки
Перехват аналоговых сообщений. Качество выделения аналогового аудио
сообщения определяется соотношением сигнал/шум в полосе частот канала,
оканчивающегося слуховым оператором радиоразведки. Критерием качества приёма
определяется вероятностью правильного определения слова оператором (словесная
разборчивость). Эта вероятность нелинейно зависит от соотношения сигнал/шум.
Экспериментальная кривая показана на рис.5.1.
Рис.5.1 – Экспериментальная кривая отношения сигнал/шум
Для удовлетворительной разборчивости речи необходимо обеспечить W=0,2. Как
видно этому условию отвечает соотношение сигнал/шум на уровне q=0,026.
В
радиоканале утечки информации (перехвата) действует сигнал s(t), модулированный
сообщением x(t). Принято, что сообщение (модулирующая функция) нормировано к
единице Ix(t)I≤1. Спектр сообщения сосредоточен в полосе (0; FMAX]. Оно модулирует
колебание несущей f0. Ширина спектра сигнала не уже полосы сообщения. Средняя
мощность сигнала на входе приемника средства разведки Р С а мощность шума Рш.
Считается, что шум имеет равномерную спектральную плотность N ш в полосе Δf, занятой
спектром сигнала.
Относительно способа модуляции считается, что сигнал s(t) модулирован
сообщением по амплитуде либо по аргументу (фазе или частоте). При обычной АМ:
() = [1 + АМ ()] cos 20 ,
При балансной модуляции (БМ)
30
() = () cos 20 ,
а ширина спектра такая же, как и при обычной АМ,
∆бм = ∆ам = 2
При фазовой модуляции (ФМ) сигнал передается в виде
() =  cos[20  + ФМ ()],
а ширина спектра определяется как шириной спектра модулирующей функции, так
и индексом фазовой модуляции mФМ.
При частотной модуляции (ЧМ)

() =  cos [20  + 2Д ∫ ()] ,
0
где Д – девиация частоты.
Индекс модуляции при ЧМ ЧМ = 
Д

, а ширина спектра
∆ЧМ = 2(Д +  ) = 2(ЧМ + 1) ,
т.е. при малых индексах модуляции mЧМ< 1, чм ≅ АМ , а при больших mЧМ≫
1, чм ≅ 2 ≫ 2.
Считается также, что приемник для выделения сообщения x(t) реализует
оптимальные алгоритмы демодуляции сиrнала s(t). Оптимальный в том смысле, что любой
технически реализуемый, а тем более реальный приёмник не может обеспечить лучшего
воспроизведения сообщения.
Полученные при таких условиях оценки качества воспроизведения сообщения
оказываются верхними, оптимистическими для разведки и пессимистическими для
системы маскировки: реальный приемник средства разведки может работать только хуже
оптимального.
Все модификации способа амплитудной модуляции (обычная АМ, БМ и ОБП)
относятся к классу линейных. Полная мощность АМ сигнала

1
 = ∫  2 ()

0
Распределена между зависящими от сообщения (информационными) компонентами
и спектральной составляющей на частоте несущего колебания. При АМ следует, что
 =
2
2
2
(1 + АМ
) = 0 + 0 АМ
,
2
где 0 – мощность на несущей, равная мощности немодулированного колебания
2
(сигнала при () = 0); 0 АМ
– суммарная мощность в боковых полосах (именно эта
мощность переносится на выход демодулятора АМ колебания. При балансной модуляции
31
2
 =
= 0 ,
2
и вся мощность сигнала сосредоточена в боковых полосах спектра, что отражает
очевидный факт, состоящий в том, что при БМ мощность на несущей равна нулю (если
только модулирующая функция, как при передаче речи, не содержит постоянной
составляющей).
Поскольку спектр шума в полосе РПУ равномерный, то при фиксированной
мощности передатчика сигнал/шум на выходе ОБП демодулятора в 2 раза больше, чем при
2
БМ и в 2/АМ
раз больше, чем при обычной АМ. Но если
нормируется не мощность
передатчика, а сигнал/шум на входе РПУ, то следует считать, что сигнал/шум на выходе
демодулятора при БМ и при ОБП будет одинаковым.
Оптимальные операторы демодулятора для АМ, БМ и ОБП линейные и они не
меняют соотношение сигнал/шум. На рис.5.2 изображена обменная диаграмма между
соотношением сигнал/шум на входе приёмника радиоразведки и коэффициентом глубины
mAM при фикс. Соотношении сигнал/шум на выходе демодулятора qВЫХ.
На практике модулятор всегда отличается от идеального. АМ детектор имеет
выходное сигнал/шум
вых =
2
вх
1 + вх
При больших qвх≫ 1 вых линеаризуется, а при малых qвх< 1
Рис.5.2 – Обменная диаграмма между соотношением сигнал/шум на входе
радиоразведки и коэффициентом глубины
Детектор становится квадратичным (смотри рис.5.2).
Две кривые на рис. 4.2 для идеального линейного демодулятора и для квадратичного
детектора, подавляющего сигналы на своей нелинейности, ограничивают снизу и сверху
область, в которой могут располагаться обменные диаграммы для реальных, используемых
на практике демодуляторов.
При линейных видах модуляции выходное соотношение сигнал/шум никогда не
бывает больше входного. Принципиально иное положение складывается при нелинейной
модуляции. При малых индексах ЧМ mчм <1 ширина спектра сигнала подобна АМ случаю
32
и сигнал/шум при демодуляции не увеличивается, Мощность информационных компонент
в спектре Ч М сигнала такая же как при АМ. При частотной модуляции с большим индексом
mчм> 1 демодулятор «собирает» энергию сигнала из входной полосы в полосу сообщения.
Таким образом, шум формируется в полосе сообщения-происходит обмен входной полосы
сигнала на выходное сигнал/шум.
∆ = 2(д +  ) = 2д (ЧМ + 1)
Но обмен полосы на соотношение сигнал/шум происходит только при больших
уровнях входного сигнала. При уменьшении входного соотношения сигнал/шум наступает
пороговый эффект – резкое нелинейное уменьшение сигнала на выходе. Степень
уменьшения выходного соотношения сигнал/шум зависит и от уровня сигнала, и от
величины индекса модуляции.
Полагая, что граничное значение вероятности аномальной ошибки при приеме
каждого слога W=0,2, можно найти пороговое соотношение сигнал/шум в полосе
приемника с угловой модуляцией, при котором уже не обеспечивается разборчивость речи.
Диаграмма обмена между индексом частотной модуляции и входным соотношением
сигнал/шум разведывательного РПУ, обеспечивающего на выходе qВЫХ=0,026 и
разборчивость с W=0,2, представлена на рис.5.3
Рис.5.3 – Диаграмма обмена между индексом ЧМ и входным соотношением
сигнал/шум
Контрольные вопросы по лекции 5
1. Какие виды модуляции несущего колебания относятся к линейным, а какие к
нелинейным и почему?
2.Что определяет величина следующих показателей: глубина АМ; индекс ЧМ.
3.Чем определяется ширина спектра ЧМ сигнала?
4. Как объяснить улучшение соотношения сигнал/шум на выходе частотного
детектора по сравнению с входным соотношением?
33
Лекция 6
Методы и средства РЭП
Классификация методов и средств РЭП. Характеристики РЭП. Энергетика
активного противодействия. Ущерб наносимый средствами РЭП.
Классификация методов и средств РЭП.
РЭП-радиоэлектронное противодействие (подавление)-дезорганизация работы
беспроводных систем связи, радионавигации, радиолокации и других РЭС путём
воздействия на них радиопомех, применения ложных целей, ловушек, изменения условий
распространения РВ. В случаях, когда применение противодействия приводит к полному
нарушению работы РЭС противника, оно именуется подавлением РЭС, в этом случае
используется огневое поражение объектов противника, имеющих в своём составе и
использующих РЭС.
Разные средства РЭП могут применяться совместно (компенсироваться).
В
результате комплексного применения эффективность РЭП возрастает и оказывается
больше суммы эффективностей от применения отдельных средств и методов РЭП (явление
синергии). Системы и средства РЭП применяют активные и пассивные методы РЭП.
Активные методы РЭП, основанные на применении радиоэлектронных помех. По
своей структуре преднамеренные помехи могут быть шумовыми или имитирующими
сигнал, Шумовые помехи, подобно шуму естественного происхождения, маскируют сигнал
и потому относятся к классу маскирующих. Шумовые помехи универсальны по
применению. При энергетическом превышении помех над сигналом они способны
подавлять
любой сигнал. Маскирующие помехи искажают структуру принимаемых
сигналов и затрудняют (или полностью исключают) возможность обнаружения сигнала и
выделения информации в приемном устройстве, снижают точность измерения параметров
сигналов. С увеличением мощности помех их маскирующее действие возрастает.
Имитирующие (дезинформирующие) помехи служат для внесения ложной
информации. По структуре они подобны полезным сигналам РЭС и поэтому создают
ложные сигналы или отметки целей, подобные реальным. Этот эффект снижает
пропускную способность РЭС, приводит к потере части полезной информации,
увеличивает вероятность ошибки при приеме сообщения и стимулирует принятие
ошибочных решений, а при воздействии на средства управления оружием срывает
автоматическое сопровождение целей по направлению, дальности, скорости,
перенацеливает системы на ложные цели, имитируемые помехами.
По соотношению областей значений параметров помех и сигналов активные
маскирующие помехи подразделяют на заградительные и прицельные. У заградительных
помех области значений пара метров значительно превосходят соответствующие области у
сигналов. Так, заградительные по частоте помехи по ширине спектра могут значительно
превышать полосу частот, занимаемую сигналом объекта противодействия, То же
справедливо и для помех, заградительных по углам, Заградительные помехи могут
подавлять одновременно несколько РЭС без точного наведения параметров помехи на
соответствующий параметр сигнала подавляемого РЭС.
Следовательно, применение таких помех не предъявляет серьезных требований к
оперативной радиотехнической разведке для поддержки РЭБ.
34
Прицельные помехи имитируют сигнал по некоторому параметру, В частности,
прицельные по частоте помехи имеют ширину спектра, соизмеримую (равную или
несколько превышающую) с шириной спектра сигнала подавляемого РЭС. Эффективность
воздействия имитирующей помехи зависит от точности совмещения по параметру с
сигналом.
Энергетические характеристики активного РЭП.
Радиоэлектронные средства подавляются радиопомехами только в том случае, когда
мощность помехи, попадающей в полосу пропускания радиоприемника, превышает
некоторую пороговую величину, характерную для данного вида помехи, сигнала, условия
их взаимодействия и способа обработки принимаемой суммы сигнала с помехой.
Минимально необходимое отношение мощностей маскирующей помехи РП и
сигнала РС на входе подавляемого приемника, при котором достигается требуемая степень
подавления РЭС, называют коэффициентом подавления по мощности
п =
п
1
=
,
 пор
(6.1)
Радиопомеха считается эффективной, если отношение ее мощности к мощности
сигнала на входе приемного устройства больше коэффициента подавления, Чем меньше kП,
тем, при прочих равных условиях, эффективнее радиопомеха, Пространство, в пределах
которого отношение мощностей помехи и сигнала превосходит коэффициент подавления,
называется зоной подавления РЭС.
Если известен необходимый коэффициент подавления и его зависимость от
характеристик расположения станции радиопомех и подавляемого средства, можно
определить зону подавления, в пределах которой создаются эффективные радиопомехи
данному РЭС. Развертывание в пространстве станции помех радиосистеме передачи
информации иллюстрируется рис.6.1
Если сигналы и помехи распространяются в свободном пространстве, мощность
полезного сигнала на входе абонентского радиоприемника системы передачи информации
составит
прд с прд с прм с 2
С =
,
42
(6.2)
где РПРДС-мощность передатчика радиосигнала;
GПРДС и GПРМС –усиление антенн передатчика сигнала в направлении
приёмник и приёмной антенны в направлении на передатчик;
RC –длина трассы распространения радиосигнала с λ-длиной волны.
35
сигнала на
Рис.6.1 – Развертывание в пространстве станции помех радиосистеме
Совершенно аналогично мощность помехи, создаваемая на входе приемника
передатчиком помех, согласованной по спектру с подавляемым сигналом, будет равна
прд п прд п прм п 2 п
п =
,
4п2
(6.3)
где индекс п для соответствующих переменных обозначает средства создания помехи,
ηп≤1-коэффициент, учитывающий различие поляризаций сигнала и помехи.
В результате соотношение мощностей помехи и сигнала при РЭП системе передачи
информации равно:
п прд п прд п прм п п 2
= =
,
с
прд с прд с прм с п2
(6.4)
Для учёта ослабления ЭМП на трассах распространения в (6.4) добавляют
множитель {-( + п )}. Здесь − удельное на единицу дальности ослабление.
Положив в (6.4) k = kп, можно найти наименьшую мощность передатчика помех
необходимую для подавления системы передачи информации при известном расположении
приемников и передатчиков:
п  = п
прд с прд с п2
,
прд п п 2
(6.5)
При известных характеристиках передающих подсистем подавляемой радиосистемы
и постановщика помех уравнение (6.4) позволяет определить зоны подавления РЭС
помехами
п = с √
прд п прд п прм п п
= с √,
прд с прд с прм с 
(6.6)
При <1, т.е., когда энергетический потенциал станции помех невелик, зона
подавления РЭС передачи информации это окружность радиуса.
 = с−п

,
1 − 2
(6.7)
где с−п – расстояние между передатчиками сигнала и помехи.
36
Центр круговой зоны подавления при <1 смешен на Rп по направлению базовой
линии, соединяюшей передатчики сигнала и помех в сторону от передатчика сигнала.
При >1, когда энергетический потенциал передатчика помех превосходит
мощность передатчика подавляемой РЭС связи, зона подавления занимает всю плоскость,
за исключением окружности радиуса
 = с−п
2

,
−1
(6.8)
с центром, смещенным относительно точки расположения передатчика подавляемой

радиолинии в сторону, противоположную направлению на передатчик радиопомех на п .
При  = 1 граница зоны подавления будет проходить посередине между
передатчиками радиопомех и радиосвязи. Определенные таким образом зоны подавления
радиолинии передачи информации показаны штриховкой на рис 6.2. На этом рисунке ПС точка расположения передатчика, а ПРМ- приемника подавляемой радиолинии, ПП точка
расположения постановщика помех.
Рис.6.2 – Зоны подавления радиолиний
Информационный ущерб, вносимый средствами РЭП
Приёмники информационных систем обладают рядом априорных сведений о
используемых сигналах. В результате приема падает неопределенность относительно
принимаемых сигналов по сравнению с априорной.
Помехи при РЭП должны создавать такие условия, при которых апостериорная
неопределенность после приёма РЭС полезного сигнала не уменьшалась бы по сравнению
с априорной (или уменьшалась бы не более чем на заданную допустимую величину). По
этой причине в качестве помех неприменимы полностью известные для РЭС колебания: они
легко распознаются и по тому не могут увеличивать неопределенность в информационной
системе. Помехи, следовательно, должны быть случайными для РЭС, против ко торой они
направлены. Отсюда же следует, что помеховые сигналы должны содержать элемент
неопределенности: чем больше эта неопределенность тем эффективнее РЭП.
Мерой неопределенности случайного процесса (помехи) может служить энтропия –
математическое ожидание логарифма плотности распределения вероятностей этого
процесса, определяемая для непрерывного помехового колебания известным способом:
37
() = − ∫ () log (),
(6.9)

где Х - колебание помехи; W(x) - плотность распределения этой помехи.
Энтропия позволяет оценить качество (маскирующие свойства) помеховых сигналов
безотносительно к конкретным способам их приема и обработки в подавляемых РЭС. Пусть
при работе РЭС априорная неопределенность воспроизводимых сообщений (передаваемых
сигналов или результатов обнаружения и измерения параметров движения)
характеризуется энтропией Hps (с), Обозначив апостериорную неопределенность этих
сообщений через Hps(с), количество информации, оценивающей полученные в процессе
работы системы сведения, это приращение энтропии:
 =  () −  (),
(6.10)
При работе в условиях организованного противодействия количество информации
должно быть меньше за счет увеличения априорной неопределенности на величину
энтропии помехи:
 , =  () −  () − (),
(6.11)
где Н(с) и Н(х) определяются соответственно распределениями подавляемого
сигнала W(c) и помехами W(x).
Задача выбора максимально эффективной помехи для РЭП сводится к следующей
постановке: определить распределение помехи W (х) такое, чтобы при заданных
статистических свойствах сигнала W (с) воспроизводимая подавляемой РЭС информация
была бы минимальной. Условию минимума I/ соответствует требование максимума Н(х), т.
е. для максимизации информационного ущерба при РЭП энтропия Н(х) должна быть
максимальной. В зависимости от дополнительных ограничений на W(х) характер
помехового колебания может быть разным. Так, например, при ограничении на
динамический диапазон передатчика помех, когда Ixl ≤, причем , − амплитуда
помехи, и нужно отыскать W(x) такое, при котором

() = −
∫ () log () = ,
(6.12)
−
Эта простая задача имеет решение
() =
1
2
означающее, что помеха должна быть равновероятно распределена в пределах
ширины динамического диапазона передатчика. Энтропия такой помехи
() = − ln
1
= ln 2 ,
2
(6.13)
Если ограничена средняя мощность передатчика, т.е. дисперсия помехи х2 ≤  2 .
Соответствующее такому ограничению решение вариационной задачи дает распределение,
38
1
2
() =
exp (− 2 ),
2
2
(6.14)
которое является гауссовым и имеет энтропию
() = ln (√2 2 ) =
1
ln 2 2 ,
2
(6.15)
Иногда различные помехи сравнивают не по энтропии, а по энтропийной мощности.
Энтропийная мощность это мощность такого шума с нормальным распределением
вероятностей и равномерным спектром, который обладает аналогичными маскирующими
свойствами (одинаковой энтропией), что и данный реальный шум с энтропией Н(х).
В соответствии с соотношением (6.15) энтропийная мощность равна
1
э =  2 =
{2()},
(6.16)
2
Коэффициент качества шумовой помехи к – это отношение энтропийной э
мощности реального шума к его средней мощности P:
э
 = , (6.17)

Для нормального (гayccoвoro) шума к = 1, У любых других шумов к ≤ 1, Равномерно
распределенный шум имеет
() = ln 2 ()
И среднюю мощность
2

2
̅
= =
6
Следовательно, его энтропийная мощность составляет
2
1

{2 ln(2 )} =
э =
,
(6.18)
2

а коэффициент качества
2

6
=
= 2 = 0.703,


(6.19)
Таким образом, коэффициент качества к это своеобразный коэффициент полезного
действия шумовой помехи, Он показывает, насколько для маскировки сигнала эффективно
используется ее мощность.
Энергетический потенциал средств РЭП
Всякая станция активных помех (САП) строится по схеме рис. 6.3, а и состоит из
задающего генератора, который формирует помеху нужноrо типа и структуры, передатчика
(РПД), усиливающего мощность помехи до нужного уровня Рп и антенно-фидерной
системы (АС). САП создает помеху с СПМ Gп(f) (рис. 6.3, б). Самой важной
характеристикой средств (станций) создания активных помех (САП) любого вида является
энергетический потенциал, под которым подразумевается эффективная мощность-эта
мощность, излучаемая в направлении максимума ДН:
39
Эп = Рп а ,
где Рп - мощность помехи на выходе РПД,
(6.20)
∞
Рп = ∫ п ()
0
а – коэффициент усиление антенной системы; п – спектральная плотность помехи.
Рис.6.3 – а) Станция активных помех, б) – спектральная плотность помехи.
Эффективная ширина полосы спектра помехи Δ fп это (рис. 6.3, б) такая полоса,
которую занимает спектр помехи с постоянной СПМ GП0 и такой же мощностью Рп:
п
∆ =
,
(6.21)
п0
Контрольные вопросы по лекции 6
1. Охарактеризуйте различие и области применения активных и пассивных помех.
2.Перечислите и охарактеризуйте типы помех используемых в РЭП.
3. В чем разница маскирующих и дезинформирующих помех?
4.Что такое коэффициент подавления по мощности?
5. Как учитывать ослабление ЭМП на трассах распространения сигнала?
6. Дайте определение энергетическому потенциалу станции активных помех.
7. Как определяется размер зоны подавления?
Лекция 7
Станции активных шумовых помех
Шумовые помехи (ШП) универсальны. Они могут применяться для
противодействия любым радиоэлектронным системам с любыми способами передачи или
извлечения полезной информации. В практике РЭП используются шумовые помехи
нескольких видов (рис. 7.1). Распространены заградительные помехи (по времени, по
частоте, по углу), заведомо перекрывающие значениями своих параметров (задержкой τ
частотой f, сектором излучения Δa- области значений соответствующих параметров
сигнала. Используются прицельные помехи, которые имеют значения параметров (τ, f, α),
сравнимые с протяженностью областей значений параметров сигнала.
40
Рис.7.1 – Классификация шумовых помех
Отличие генераторных шумовых помех (ГШНП), включаемых и выключаемых
произвольно, независимо от наличия сигнала, от ответных ШП, в которых шум излучается
лишь в ответ на пришедший сигнал.
Станция прямошумовых помех
Типовая структурная схема такой станции приведена на рис 7.2. Первичный шум
м.б. получен несколькими способами: Нагретый проволочный резистор – самый
широкополосный источник шума. Используют термостатированные проволочные катушки
из вольфрама, а также болометрические датчики мощности (вакуумный стеклянный баллон
с тонкой вольфрамовой нитью).
Рис.7.2 – Типовая станция прямошумовых помех
Спектральная плотность мощности шума (СПМШ) резистора на согласованной
нагрузке при комнатной температуре равна S(f) = kT0 = 4·10–21 Вт/Гц (–174 дБм/Гц).
Полупроводниковый шумовой диод – это стабилитрон, который работает в начальном
участке лавинного пробоя при малом обратном токе. В этом режиме процесс ударной
ионизации оказывается неустойчивым. Ионизация возникает, срывается, возникает вновь в
тех местах перехода, где в данный момент возникает достаточная напряженность
электрического поля. Основное требование-это вырабатывание сигнала со стабильными
41
(воспроизводимыми) нормированными статистическими параметрами, в том числе
равномерной спектральной характеристикой в широком диапазоне заданных частот.
Основное
требование-это
вырабатывание
сигнала
со
стабильными
(воспроизводимыми) нормированными статистическими параметрами, в том числе
равномерной спектральной характеристикой в широком диапазоне заданных частот.
Как правило, первичный источник вырабатывает сигналы рис.7.3, имитирующие
«белый» шум с нормальным законом распределения вероятностей. Другие законы
распределения формируются функциональным преобразованием.
Рис.7.3
Перенос спектра и другие операции выполняются типовыми радиотехническими
устройствами.
В связи с масштабным внедрением методов и средств ЦОС, вместо рассмотренного
выше аналогового метода получения первичного шума в настоящее время применяют
программно-аппаратные методы его получения. Структурная схема в этом случае оказана
на рис.7.4
Рис.7.4 – Структурная схема для программно-аппаратного метода
«Цифровой шум» представляет собой процесс, близкий по своим свойствам к
случайному процессу физического шума и называющийся поэтому «псевдослучайным
процессом». Цифровая последовательность двоичных символов формируемая генератором
псевдослучайной последовательности «максимальной длины» (М-последовательности)
выполненным по схеме сдвигового регистра из К ячеек, охваченного цепью обратной связи,
формирует последовательность длиной 2К-1 импульсов псевдослучайной длительности с
псевдослучайными интервалами между ними, которые не превышают К-1 тактовый
интервал работы генератора.
Первичный источник формирует сигнал похожий на широкополосный белый шум
используя в качестве формирователя цифровой фильтр с частотной характеристикой
требуемого вида: либо равномерной, либо корректирующей возможные искажения спектра
шума на выходе ЦАП. Формирователь или полосовой фильтр фильтрует этот шум, образуя
на выходе гауссовский шум со спектром мощности Gш (f) в полосе шп = fпф После усиления
по мощности на выходе создается гayccoвская прямошумовая помеха со спектром
42
шп () = 0 ум  2 (),
(7.1)
где К0 – резонансное усиление на частоте настройки полосового фильтра, а ∆шп –
эффективнаяя полоса шума, определяемая полосой пропускания этого фильтра.
Удобной для решения многих задач анализа моделью узкополосного («небелого»
окрашенного) шума является квазигармоническое колебание.
В соответствии с этой моделью шумовая помеха имеет вид:
() = () cos[0  + ()] = () cos 0  + () sin 0  = {()exp(0 )}, (7.2)
где () = () −() = () − () – комплексная огибающая колебания
Совместная плотность вероятностей проекций вектора шумового колебания
() = () cos () и () sin ()
Тоже подчиняется нормальному закону распределения
(2 +  2 )
1
(, ) =
 [−
],
2 2
√2
∞
где  2 = ∫0 шл () = шп – мощность шумовой помехи.
Двумерная плотность [(), ( + ), (), ( + )] также нормальная и
определяется двумя корреляционными функциями квадратурных проекций.
 () = 〈()( + )〉 =  () = 〈()( + )〉 =  2  ();
 () = 〈()( + )〉 =  () = 〈()( + )〉 =  2  (), (7.3)
Дисперсии в (7.3) связаны с СПМ помехи
∞
2
  () = ∫ шп () cos[2( − 0 )];
∞
0
 2  () = ∫ шп () sin[2( − 0 )] ;
(7.4)
0
Типовой вид функций (7.3) показан ниже
Рис.7.5 – Функции  2  () и  2  () соответственно
Высокочастотная автокорреляционная функция колебания шумовой помехи
43
шп () = 〈()( + )〉 =  2  () cos[0  − ()]
Имеет огибающую R(t) распределённую по закону Релея и фазу равновероятную на
интервале (-; +).
Напряжение шумовой помехи действует на входе РПУ в смеси с подавляемым
сигналом и шумом естественного происхождения.
Энергетические и спектральные характеристики входного колебания показаны на
рис. 7.6, где Gс и Δfc - спектральная плотность мощности и ширина спектра сигнала; Gш спектральная плотность шума естественного происхождения, прежде всего теплового
шума приемника, Gшп, ΔfШП соответственно спектральная плотность и эффективная полоса
организованной шумовой помехи.
Рис.7.6 – Энергетические и спектральные характеристики входного колебания
Модуляционные шумовые помехи
Обобщённая схема создания модуляционных шумовых помех представлена на
рис.7.7
Рис.7.7 – Структурная схема создания модуляционных шумовых помех
Задающий генератор создает гармоническое колебание Е0 соst, частота которого
может перестраиваться, генератор шума формирует два напряжения ζШ(t) и ηш(t) в НЧ
полосе с эффективной шириной ΔFвш = ΔFэ. В основном тракте последовательно
включены два модулятора: амплитудный модулятор МОДl и фазовый (частотный)
модулятор МОД2. В результате модуляции и дополнительного усиления по мощности в
Кум раз выходная шумовая помеха принимает вид:
шп = 1 2 0 √ум [1 + АМ Ш ()] cos[0 − ФМ Ш ()]
Это колебание имеет такую же СПМ GШП (t) как и прямошумовая помеха с теми же
энергетическими потенциалами. Эффективная полоса помехи здесь:
∆ШП = 2∆Э ,  ≥ 1
44
определяется в зависимости от того АМ или ФМ- определяет спектр выходной
помехи.
Несмотря на идентичные энергетические характеристики, тонкие структуры
прямошумовых и модуляционных помех существенно отличаются. Так, модуляционные
шумовые помехи не являются гayccoвскими, даже если модулирующая функция ζШ(t)
нормальный случайный шум и две проекции вектора комплексной огибающей A(t), B(t) статистически независимые нормальные напряжения НЧ шума. Как следствие этого,
плотность вероятностей огибающей не подчиняется закону Релея, а фаза не равновероятна,
Однако отличие структуры модуляционных шумовых помех от прямошумовых этим не
ограничивается. В результате модуляции появляется функциональная связь фаз
спектральных составляющих на верхних и нижних боковых полосах. Поэтому боковые
полосы в спектре шумовой помехи коррелированы. Эта связь является существенным
недостатком модуляционных шумовых помех и создает принципиальные возможности для
эффективной защиты от них.
Ответные непрерывные шумовые помехи (ОНIIIП)
При формировании ответных шумовых помех станции активных помех находятся в
ждущем режиме, излучая только на тех интервалах времени, [tН; tК ]на которых средство
оперативной радиотехнической разведки обнаруживает сигнал излучаемый подавляемой
РЭС. При этом возможны несколько режимов излучения ответных шумовых помех. Эти
режимы иллюстрируются рис. 7.8.
1. Непрерывная шумовая помеха в ответ на непрерывный сигнал. При этом надо
выполнить условия Δfшп >Δfc (прицельная), ∆fшп >> ∆fc (заградительная ОНШП),
2. Ответная непрерывная шумовая помеха отвечает на пачку импульсных сигналов
с длительностью пачкиTп=tк-tн (рис.7.8б) При этом также могут использоваться как
заградительные, так и прицельные шумовые помехи.
3. Импульсные ответные шумовые помехи (ОИШП) перекрывают каждый импульс
сигнала (рис. 7.9, в) по времени, т, е, длительность шумовой помехи τшп ≫ τс, но при этом
сохраняется неизменным период повторения ТП~ТС, а также энергетические и
спектральные соотношения:
ШП
ЭПШП =
Р ≫ РС ; ∆ШП ≫ ∆
ТП ШП
45
Рис.7.8 – Режимы излучения шумовых помех
Для создания ОНШП можно использовать любую из схем формирования шумовых
помех (как прямошумовых, так и модуляционных), если в них задающий генератор
поставить в ждущий режим так, чтобы генерация начиналась с момента обнаружения
сигнала и срывалась в момент пропадания сигнала. Но известны и специальные схемы для
генерации ответных шумовых помех. Такая схема представлена на рис.7.9. Схема состоит
из устройства оперативной радиотехнической разведки (высокочастотная часть ПРМ), а
также генератора ОНШП. Помеха, как правило, прицельно-шумовая, так как полоса ее
обычно невелика (до 10МГц).
Рис.7.9 – Структурная схема генерации ответных шумовых помех
Ответные импульсные шумовые помехи и методы их создания
Ретранслированные импульсные шумовые помехи должны создавать шумовой
импульс большей длительности τшп» τс в ответ на каждый импульс сигнала, Несущая
частота помехи foшп ~fc в каждом импульсе.
Такой метод создания помех позволяет бороться с РЭС, у которых несущая частота
меняется от импульса к импульсу по неизвестному для средства РЭП закону.
Один из методов создания запоминать параметры импульса сигнала и создавать
независимым генератором помех шумовые импульсы с параметрами (Т,f,τ) близкими к
параметрам сигнала.
К ответным импульсным случайным помехам относится так называемая хаотическая
импульсная помеха (хип) (рис. 7.10):
46
Рис.7.10 – Хаотическая импульсная помеха
В ответ на каждый импульс сигнала с параметрами τс, Тс генератор ХИП формирует
примерно такие же импульсы с длительностью τп ~ τс, но со случайным периодом
повторения, в среднем значительно меньшим периода следования сигнальных импульсов
Тп« Тс. Несущие частоты и формы импульсов ХИП также мало отличаются от импульсов
сигнала.
Самая типичная схема формирования ответной импульсной шумовой помехи
приведена на рис. 7.11, а осциллограммы, иллюстрирующие её работу на рис.7.12.
Рис.7.11 – Схема формирования ответной импульсной шумовой помехи
Рис.7.12 – Осциллограммы, поясняющие работу ответной импульсной шумовой
помехи
47
В прямом канале устройство оперативной радиотехнической разведки с помощью
высокочастотной части приемника (РПМ) и устройства запоминания частоты (УЗЧ)
измеряет несущую частоту сигнала, формируя оценку ∗ . Полученная таким образом
оценка используется для синхронизации задающего генератора, который формирует
колебание с частотой ошп ≈0∗ . В нижнем канале (рис.7.11) анализатор сигнала оценивает
параметры импульсовс∗ , ∗ . Эти оценки позволяют задающему генератору создавать
видеоимпульсы помехи с параметрами шп ≫ с∗ , шп ≫ ∗ . Два модулятора МОД1 и МОД2
формируют шумовые импульсы с полосой частот ∆шп = 2∆э ( ≥ 1). Схема рис. 7.13
является схемой формирования помехи типа ХИП. В основном (верхнем по схеме) канале
формируется несущая хаотических импульсов помехи foШП ≈ *0∗ .
Рис.7.13 – Схема формирования помехи типа ХИП
В нижнем по схеме канале видеоимпульсы сигнала с параметрами {0∗ , 0∗ }
возбуждают гeнepaтop хаотической последовательности (ХИП) видеоимпульсов с
параметрами п ≈ c; Тп« Тс. Эти импульсы создаются из видеошумов при их ограничении
по уровню.
В схемах ОИШП часто довольствуются узкополосными прицельными (по частоте)
помехами. Для этого выходным сигналом устройства запоминания частоты подсистемы
оперативной радиотехнической разведки синхронизируют ждущий генератор прицельной
ОИШП (маломощные генераторы прямошумового или модуляционного типа). Затем
применяют ограничитель и усилитель мощности или генератор мощной ГНШП для
навязывания помехе несущей частоты маломощного генератора. Кроме того, в станциях
создания активных имитационных помех может применяться дополнительная модуляция
выходного колебания.
Контрольные вопросы по лекции 7
1. Какие известны способы увеличения мощности и энергетического потенциала
шумовой помехи?
2. Прямошумовые помехи имеют нормальный закон распределения вероятностей.
Каков закон распределения вероятностей модуляционных шумовых помех?
3.При формировании модуляционных помех шум изменяет как амплитуду, так и
фазу несущего колебания, Как изменяется спектр модуляционной помехи
4. Энергетические характеристики прямошумовых и модуляционных помех
одинаковы. Что означает это утверждение?
5. Как действуют ответные шумовые помехи? Для чего их применяют?
6.
помеха?
Как формируется и для каких целей применяется хаотическая импульсная
48
Лекция 8
Станции имитационных помех
Генераторы ложных сигналов. Когерентные и некогерентные пространственные
помехи. Пространственно-разнесённые помехи. Подавление взаимокорреляционных
систем. Помехи многопозиционным системам.
Имитационные помехи вносят ложную информацию в сигналы передаваемые РЭС
противника. Поэтому такие помехи иначе называются дезинформирующими.
Поскольку имитирующие помехи не должны селектироваться приемником РЭС на
фоне полезного сиrнала их также называют сигналоподобными. С их помощью создают
такую сигнальную обстановку, в которой истинные сигналы смешиваются с ложными, а
информационные системы противника совершают аномальные ошибки. Иначе говоря,
имитирующие помехи наделяют принимаемое противником колебание ложным
информационным параметром п () отличающимся от значения с (t) информативного для
РЭС параметра полезноrо сигнала, и тем самым создают ситуацию, приводящую к
появлению, ошибок. Целенаправленно (по выбранному закону) изменяя параметр п можно
увести следящую систему РЭС от истиннorо значения измеряемого параметра с (уводящие
помехи) или перенацелить РЭС с с на п (перенацеливающие помехи). Как видно, цель у
всех перечисленных действий одна - дезинформация противника. Но тактические методы
и технические средства для достижения этой цели различаются.
К ответным имитационным помехам иногда причисляют непрерывные или
импульсные переизлученные маскирующие шумовые помехи. Очень эффективны
комбинированные ответные импульсно-шумовые помехи.
Ответные имитационные помехи (ОИП) в отличие от шумовых не являются
универсальными, Они предназначаются для борьбы с РЭС определенного типа и
назначения (РЛС, РСПИ и т. д,). Имитационные помехи применяются в виде
сосредоточенных по пространству и пространственно разнесенных помех.
Все многообразие ответных имитационных помех можно классифицировать в
зависимости от назначения. Так, ретрансляционные ОИП, по существу, генерируют
ложные сигналы, ретранслируя запросные сигналы РЛС. Эти помехи наделяются
модуляцией, чтобы имитировать флуктуации и регулярные изменения параметров
сигналов, отраженных протяженными и движущимися целями.
Однократные ОИП состоят из одного ложноrо импульса, подобноrо импульсу
отраженноrо сигнала РЛС, навязывая следящим системам РЛС двухцелевую ситуацию,
Если параметры (частота, задержка) такого помехового импульса изменяются, то помехи
называются уводящими. Многократные ОИП в ответ на сигнальный импульс создают
несколько ответных сигналоподобных импульсов.
В результате складывается ложная многоцелевая ситуация, иногда с уводом
синхронно
всей
пачки
ответных
импульсов
радиолокационного
сиrнала.
Перенацеливающие ОИП одновременно срывают слежение за полезным параметром с (t)
и принудительно навязывают сиrнал с ложным параметром п (). Такие помехи могyт быть
однократными и многократными. Одноточечные совмещенные помехи предназначены для
подавления однопозиционных РЭС. Для этоrо помехи воздействуют на каналы
обнаружения, различения и распознавания, канал дальности, канал скорости и угломерные
49
каналы. Воздействуя на радиосистемы передачи информации, такие помехи могyт
поражать как информационный канал, так и канал синхронизации радиосистем связи и
передачи данных. Многоточечные помехи предназначены для подавления угломерных
каналов, многопозиционных РЛС активноrо и пассивноrо типов, а также
взаимокорреляционных систем.
Эффективность ответных имитационных помех
Типовая структурная схема станции формирования ответных имитационных помех
показана на рис. 8.1.
Рис.8.1 – Структурная схема станции формирования ответных имитационных помех
Схема подобна тем, которые формируют ответные шумовые помехи. Но имеется
несколько отличий. Во-первых, в этой схеме сильно развита подсистема оперативной
радиотехнической разведки (ОРТР): именно она запоминает частоту принятого сигнала
(УЗЧ), демодулирует (ДМД) и определяет его параметры для выбора вида ответной помехи,
формирует исходные данные для работы системы управления (СУ) помехой. Во-вторых,
схема использует регулируемые законы изменения модулирующих функций. Эти законы
Faм (t) и Fчм (t) формируются генератором помеховых функций (ГПФ) под управлением
СУ и подаются на амплитудный (МОДl) и фазовый (МОД2) модуляторы, а также на
выходной усилитель мощности. В-третьих, в схеме формирования ОИП всегда имеется
устройство управления задержкой (УЗ) помехи на П (). Переменная задержка нужна для
формирования уводящих по дальности помех.
Энергетический потенциал ОИП для сигнала П () не может служить показателем
эффективности/ Напротив, обычно стараются создать ОИП с мощностью, сравнимой с
мощностью сигнала: мощность или амплитуда такой же параметр помехи, как и любой
другой, а имитирующая помеха должна быть подобна сигналу по всем параметрам, в том
числе и по амплитуде.
Судить об эффективности ОИП лучше всего по результатам имитационного
моделирования или натурного эксперимента.
Генераторы ложных сигналов
Часто генераторы ложных сигналов выполняют по схеме ретранслятора с дополнительным
усилением и модуляцией сигнала. Пример такой схемы приводится на рис.8.2.
50
Рис.8.2 – Схема ретранслятора с дополнительным усилением и модуляцией сигнала
Схема работает с общим гетеродином (Г), с усилением на промежуточной частоте
fпр = fc-fГ и с восстановлением несущей fС = fпр + fГ во втором смесителе.
Возможно создание помех имитационного типа путём изменения вида поляризации
ЭМВ переносящей радиосигнал подавляемой РЭС. На рис.8.3 представлена схема
ретранслятора с двумя антеннами ортогональной поляризации.
Рис.8.3 – Схема ретранслятора с двумя антеннами ортогональной поляризации
В этой схеме антенны Апр1, Апр2 настроены на вертикальную и горизонтальную
поляризации соответственно, а передающие антенны Апрд1, Апрд2 на ортогональные
поляризации.
Сигнал, пришедший на антенну Апрд→ пройдет через верхний
ретрансляционный канал (РК) и будет излучен через Апрд↑ на ортоrональной поляризации,
Аналогично действует нижний по схеме канал, Так как принцип РЭП при помощи
поляризационных помех требует излучения очень мощных помеховых колебаний, в схеме
нужно использовать выходные каскады с очень большим усилением К 40...50 дБ и с
маленькой задержкой, чтобы излучаемые импульсы помех практически совпадали по
времени с импульсами подавляемых сигналов (рис. 8.3). Но при этом возникает серьезная
проблема развязки каналов приема и передачи.
Некогерентные и когерентные помехи
Пространственно-разнесенные, или, иначе, многоточечные, помехи наиболее
эффективны для РЭП угломерным системам, хотя могут применяться для противодействия
и другим радиоэлектронным системам, трудно подавляемым совмещенными помехами.
Физическая причина эффективности пространственно-разнесенных помех против
моноимпульсных и других угломерных систем состоит в том, что помехи, излучаемые из
разных точек пространства, изменяют ориентацию фронта электромагнитной волны,
падающей на антенну радиопеленгатора. Имитационные помехи используются для
51
создания некогерентных помех, важными вариантами которых являются мерцающие
помехи, которые создаются с помощью нескольких передатчиков помех, разнесённых в
пространстве. Передатчики включаются и выключаются на одинаковое время поочередно
или по более сложной программе. Действие мерцающих помех основано на ограниченной
разрешающей способности системы наведения. При наличии двух источников помех в
пределах апертуры углового дискриминатора Θ системы наведения, она будет отслеживать
направление на энергетический центр, положение которого определяется выражением
ИП = п1 () + п2 () + 2
где Ψип – угол между линиями визирования; ΔΘ – угол между направлением на
энергетический центр и биссектрисой угла Ψип; Pп1(t) и Pп2(t) – мощности помеховых
сигналов, излучаемых передатчиками защищаемых объектов; Pс (t) – мощность полезного
сигнала, отраженного от каждой цели.
Положение энергетического центра определяется в основном соотношением
мощностей передатчиков помех и характером изменения мощности помехи во времени.
При поочередном включении передатчиков помех энергетический центр будет «блуждать»
в пределах линии, соединяющей два направления. Система наведения будет стремиться
отслеживать то одну, то другую цель, вследствие чего антенная система будет
раскачиваться в такт с коммутацией помеховых сигналов. Это существенно затруднит
определение угловых координат целей. Движение управляемой ракеты будет происходить
по криволинейной траектории.
Фазовый фронт волны, создаваемой несколькими (двумя или более) источниками
когерентного излучения, имеет довольно сложную форму и нормаль к этому фронту,
направление которой идентифицируется пеленгатором с направлением на цель, может
ориентироваться в точку за пре делами базы источника излучения.
Подавление помехами взаимокорреляционных систем
Взаимокорреляционные РЭС, к которым относятся радиопеленгаторы с
корреляционной
обработкой
сигналов,
разностно-дальномерные
системы
местоопределения, а также и некоторые другие радиосистемы извлечения информации,
составляют важный класс радиоэлектронных систем. Подобные РЭС оказываются очень
устойчивыми против сосредоточенных по пространству помех. Однако известны и
применяются методы РЭП взаимо-корреляционным системам. Помехи, при помощи
которых реализуются эти методы РЭП, относятся к специальным пространственноразнесенным (многоточечным) помехам. Высокой эффективностью для РЭП
взаимокорреляционным системам обладают повторяющиеся шумовые помехи, На рис. 8.4а
показаны осциллограммы, иллюстрирующие способ формирования одноточечной
совмещённой шумовой помехи, сформированной станцией активных шумовых помех в
виде последовательности достаточно длинных шумовых импульсов ξ(t) c CПМ рис.8.4.б) и
АКФ-рис.в)
∞
() = ∑ ∗ ( − )
=−∞
52
Рис.8.4 – Осциллограммы, поясняющие формирование одноточечной шумовой помехи
Напряжение на выходе интегратора в блоке взаимокорреляционной обработки имеет
форму, напряжения на рис.8.4.г- при совмещённой повторяющейся помехе имеет много
пиковый отклик, среди которых нет возможности выбрать истинный максимум
∑  (∆ ∗ ) cos(0 ∆ ∗ )

Ошибочный захват одного из ложных пиков, отстоящих на kT от истинного даёт с
высокой вероятностью ошибку

 ∗ = 

Конечная длительность пачки импульсов приводит к убыванию пиков АКФ.
Контрольные вопросы по лекции 8
1. Для каких целей используют ответные имитирующие помехи?
2. Что отличает ответные имитирующие помехи от ответных шумовых? Как
различаются схемы их формирования и излучения?
3. Каков принцип формирования мерцающих помех, чем определяется их помеховая
эффективность?
4. Изобразите структурную схему генератора ложных сигналов.
53
Лекция 9
Маскировка и незаметность РЭС
Проблема
РЭМ.
Характеристики
маскировки.
Способы
обеспечения
радионезаметности. Оптимизация сигналов и их пространственно-временная
характеристика.
Общая характеристика проблемы радиоэлектронной маскировки.
РЭМ (радиоэлектронная маскировка) - комплекс технических и организационных
мероприятий, нацеленных на снижение эффективности средств радио-, радиотехнической
разведки противника. РЭМ применяется для снижения заметности РЭС, являющихся
объектами разведок противника. Такие РЭС заметны поскольку средствам разведки
противника доступна информация содержащаяся в их ЭМ излучениях. Мера заметностиэто мера качества несанкционированного приёма сигналов РЭС, являющихся объектами
разведок противника разных частотных диапазонах:
РР = Рэн Рстр Ринф
где Рр – условная вероятность успеха разведки при условии излучения сигнала, Рэн –
показатель энергетической скрытности, условная вероятность обнаружения сигнала при
условии излучения сигнала. Рстр – показатель структурной скрытности, условная
вероятность определения разведкой структуры сигнала и идентификации РЭС его
излучающего, при условии что сигнал обнаружен. Ринф – показатель информационной
скрытности, условная вероятность определения разведкой сообщений, содержащихся в
сигнале маскируемого РЭС при условии, что сигнал излучен, обнаружен и
идентифицирован.
ЭМ излучение производится РЭС расположенных на объектах разведки. Основное
излучение происходит в полосе частот, отведённой для передачи сигнала в пределах
главного лепестка ДН антенны. Существует также побочное излучение на частотах вне
спектра передаваемого сигнала и на боковых лепестках ДН антенны. Создание антенн с
малым уровнем боковых лепестков возможно за счёт увеличения неравномерности поля на
раскрыве антенны. Но при этом расширяется главный лепесток ДН и соответственно падает
коэффициент усиления антенны.
Существует кроме того непреднамеренное излучение РЭС, сопровождающее
например работу радиоприёмных устройств (излучение гетеродинов) и других
вспомогательных генераторов, средств вычислительной техники. Такое излучение
информативно для средств РЭР.
Несанкционированный приём радиосигналов, излучаемых объектами разведки
сопровождается случайным изменениями условий приёма. Поэтому мерой качества
маскировки излучения и соответственно показателем заметности объектов разведки может
служить только вероятностная или статистическая мера. Один распространённый вариант
такой меры-это условная вероятность правильного решения присутствия сигнала на входе
приёмника при условии, что этот сигнал действительно присутствует.
Эта характеристика является монотонной функцией показателя отношения энергии
сигнала к энергии помехи. Способы уменьшения радиоэлектронной заметности (РЭЗ)
структурированы в виде графа на рис.9.1.
54
Снижение мощности передаваемого сигнала улучшает скрытность РЭС но
одновременно снижает его помехоустойчивость. Применение этой меры должно
сопровождаться использованием оптимальных кодеков и модемов, обеспечивающих при
заданном уровне мощности наилучшее подавление помех или, что эквивалентно требуют
минимального уровня мощности для обеспечения заданных требований по приёму
полезных сообщений.
Энергетическая скрытность основного излучения РЭС улучшается при
использовании широкополосных сигналов (сигналов с большой базой, обладающих
большим значением произведения ширины спектра сигнала на его длительность). За счёт
увеличения базы можно формировать сигналы с малым уровне спектральной плотности
мощности и тем самым затруднять их обнаружение при некогерентной обработке в
приёмных средствах разведки.
Рис.9.1 – Способы уменьшения РЭЗ
Для снижения уровней побочных и непреднамеренных излучений применяют
специальные конструктивные меры и прежде всего экранирование элементов РЭС.
Экранирование, то есть использование электромагнитных экранов как средство
снижения паразитных и непреднамеренных ЭМ излучений применяется на всех уровнях.
Начиная с отдельных электронных компонентов (провода, кабели, разъёмы, микросхемы и
т.п.) и заканчивая электронными комплексами (блоки, конструктивы шкафов, сооружения
и т.п.)
Качество экранирования характеризуют коэффициентом ослабления ЭМВ равного
отношению плотности потока мощности во внешнем пространстве к плотности потока
мощности в пространстве до экрана. Экранирование за счёт отражения (за исключением
магнитных полей) более эффективно на низких частотах, а за счёт поглощения-на высоких.
Принято считать, что большинство механических жёстких конструкций обладает
хорошими экранирующими свойствами. Однако на звуковых частотах требуются
дополнительные меры для магнитного экранирования. Любые отверстия и щели снижают
эффективность экранирования из эффекта «щелевой антенны» волновода. Способы
уменьшения влияния щели на эффективность экранирования основаны на подборе
показателей электропроводности и магнитной проницаемости материала, заполняющего
щели или отверстия.
55
Специфические способы маскировки предусматривают дезинформацию средств
РЭР свойств и параметров сигналов маскируемых систем.
Условия ведения радиотехнической разведки в общем случае не имеют точных
данных о передаваемом сигнале. Поэтому признаком наличия сигнала s(t) на входе
разведприёмника служит уровень мощности принимаемого излучения. Рабочие
характеристики обнаружителя радио- и радиотехнической разведки определяются как:
∆ш 
=
∆ш 
 2
 2
∑ 2 = ∑
при отсутствии на входе сигнала, когда () = 0,

ш
=1
∆ш 
=1
∆ш 
∆ш 
( +  )2
( +  )2
( +  )2
1
∑
=
∑
=
∑
при сигнале () ≠ 0
2
ш + 
1+
ш
{ =1
=1
=1
1
Выборка дискретных значений берётся через интервал времени  = ш, где ш-
полоса пропускания входной цепи радиоприёмника. Тогда объём выборки равен ш. ni
и si отсчёты входного шума и сигнала соответственно.
Условная вероятность правильного решения об обнаружении сигнала
Рэн = Рправ = 1 − Рпроп
Энергетическая скрытность сигнала, как уже отмечалось выше зависит от
отношения С/Ш в полосе разведприёмника:
=

 1
 1
=
=
ш 0 ∆ 0 
Через параметры В-база сигнала и пороговый уровень С/Ш обнаружения q0= Q0N0
получаем оценку энергетической скрытности по отношению к пороговому уровню
обнаружения, фактически от критерия оптимальности обнаружителя разведприёмника. Эти
критерии исходят из предположений об априорных вероятностях передачи сигнала. Полная
вероятность ошибочного решения равна:
опт = Р(0)Рлт + Р(1)Рпроп
Где Р(1) и Р(0) – соответственно априорные вероятности наличия и отсутствия
сигнала в смеси шумом на входе разведприёмника; Рлт и Рпроп –условные вероятности
ошибок обнаружения типа ложная тревога и пропуск цели.
В соответствии с критерием Неймана-Пирсона оптимальный приёмник
минимизирует условную вероятность пропуска сигнала (цели) при заданной вероятности
ложной тревоги. Разведка может использовать не только рассмотренные
двух
альтернативные решения. По критерию последовательного наблюдателя (критерий Вальда)
выполняется непрерывный анализ сигнала на выходе линейной части приёмника и
сравнение уровня этого сигнала с двумя порогами q01 < q02. Если превышен верхний порог
q02, то принимается решение что сигнал обнаружен. Если не превышен нижний порог q01,
56
то принимается решение об отсутствии сигнала. В случае если уровень наблюдаемого
сигнала лежит в интервале [q01; q02] выносится решение о недостаточности данных и
наблюдение продолжается до наступления одной из двух ситуаций q <q01 или q> q02.
Мощность сигнала в полосе частот разведприёмника равна:
 =
изл изл прм

(4)2
где Ризл-мощность сигнала, излучаемого маскируемой системой; Gизл-коэффициент
усиления передающей антенны в направлении приёма; η-к.п.д. приёмного тракта;
Gпрм –коэффициент усиления приёмной антенны разведприёмника; R-расстояние между
антеннами источника сигнала и приёмника.
Мощность шума на входе детектора разведприёмника (в полосе УПЧ Δf) составляет:
ш = ш0 ∆
где  = 1,23 ∗ 10−23 , Дж ∗ град−1 – постоянная Больцмана; Т0ш –эквивалентная
шумовая температура входной цепи приёмника.
Тогда формула определения С/Ш на входе разведприёмника:
=
изл изл прм

(4)2 ш0 ∆
Из последней формулы можно определить показатель энергетической скрытности и
соответственно качества маскировки по заданной дальности R или по заданным
требованиям на качество маскировки (q или Рэн) можно определить безопасное расстояние
R, на котором меры по маскировке РЭС достаточны.
При случайных изменениях амплитуды и фазы радиосигнала из-за замираний в
радиоканале по закону Рэлея вероятности ошибок обнаружителя сигнала имеют вид:
лт =  {−
пр = 1 −  {−
0
},
2
1 0
},
2 1 + 
где q0 – пороговое для обнаружения отношение С/Ш.
Во всех рассмотренных до сих пор задачах обнаружения сигнала средствами
радиоэлектронных разведок и обратных им задачам маскировки (обеспечения скрытности)
сигналов предполагалось, что в пространственно-частотной области, где работают средства
разведки, сигнал маскируемой системы либо присутствует, либо нет. На практике процесс
обнаружения сигнала всегда сопутствует процессу поиска во всей пространственной,
временной и частотной области априорной для разведки неопределенности относительно
параметров сигнала. При этом характеристики обнаружения (и соответственно
характеристики незаметности РЭС изменяются.
Пространственная, временная и частотная неопределенность параметров
маскируемых объектов улучшает показатели их незаметности. Поэтому маневрирование
57
радиолокационной цели в пространстве, а излучающих РЭС во времени и по частоте,
является существенным резервом повышения радионезаметности. Маневрирование в
частотно-временной плоскости это, другими словами, увеличение базы сигнала. Влияние
расширения базы на заметность уже рассматривалось. Что касается пространственного
маневрирования, то оно при некоторых довольно общих условиях способно улучшать
показатели незаметности за счет расширения априорной для разведки области
пространства, где приходится проводить поиск обнаруживаемого объекта.
Оптимизация сигналов и их пространственно-временная обработка
Серьезным резервом обеспечения незаметности является снижение мощности
сигнала. Для рационального выбора алгоритмов формирования, а также временной и
пространственной обработки сигналов применяется термин «синтез пары сигнал-фильтр».
Математический синтез пары «сигнал- фильтр» при произвольных характеристиках
помех весьма сложен и возможен только если имеется адекватная модель этих помех, Для
систем, работающих в условиях РЭП, такие условия выполняются далеко не всегда. Но
условия проведения синтеза резко упрощаются, если единственной помехой является
аддитивный нормальный стационарный шум с известной спектральной плотностью
(например, внутренний шум РПУ или шумовая помеха, которая считается наиболее
универсальной для РЭП.
В этом случае на входе приемника наблюдается смесь сигнала s(t) и помехи n(t) со
спектральной плотностью но, постоянной в полосе частот Δf
() = () + (),
(9.1)
 
на интервале времени t ∈ [ -2 ; 2] .
Синтез пары «сигнал – фильтр» при этом обычно проводится в два этапа. На первом
отыскивается оптимальный (в смысле выбранного критерия) приемник («фильтр» для
сиrнала, заданного в общем виде, без предварительной конкретизации формы, На втором
этапе определяется, как должна быть конкретизирована функция s(t), чтобы найденный
оптимальный приемник давал наилучшие результаты по всем возможным видам сигнала,
Тем самым находится пара «сиrнал фильтр», наилучшая по помехоустойчивости среди всех
возможных комбинаций способов временной обработки в передатчике и приемнике
(разумеется, собственном приемнике системы, а не разведывательном).
Самый лучший приемник не может сделать ничего, кроме как максимизировать
некоторую монотонную неубывающую функцию от апостериорного распределения
вероятностей принимаемого сигнала. Конкретный вид функции определяется принятым
критерием оптимальности, а выбор критерия не относится к процедуре синтеза.
Апостериорное распределение сигнала s(t) (точнее, сообщения, содержащегося в сигнале)
при известной реализации x(t)
(⁄ ) =  (⁄ ),
(9.2)
гдe k константа, нормирующая Р( s /x) к единице и не зависящая от s, а потому не
влияющая на результаты синтеза приемника; p(x/s) плотность вероятностей реализации x(t)
при заданном s; P(s) априорная плотность вероятности сигнала s(t).
Обычно считается, что процесс x(t) имеет спектр, сосредоточенный в ограниченной
полосе Δf. Поэтому реализация x(t) может быть представлена как совокупность (вектор)
своих выборочных значений
58
() = {1 …  …  },
(9.3)
Поскольку вся случайность х (t) заключена в помехе n( t ), а помеха имеет нормальное
распределение
1/2
1
 [()] =   {−
∫ 2 ()}, (9.4)
0
−1/2
то (9.2) преобразуется к виду
1/2
2

(|) =  " () {
∫ ()}  {− },
0
0
(9.5)
−1/2
Где  " -константа, Q-энергия сигнала s(t).
Таким образом, как следует из (9,5), вид апостериорного распределения P(s/x),
монотонную функцию от которого должен максимизировать оптимальный приемник,
определяется главным образом корреляционным интегралом:
1/2
(, ) = ∫ (),
(9.6)
−1/2
Разумеется, конкретная техническая реализация оптимального приёмника
определяется не только функцией (9,6), но и характером сообщения, заключенного в
сигнале s(t) (дискретная величина, непрерывная величина, функция времени), а также
видом критерия оптимальности.
Однако при шумовой помехе оптимальное приемное устройство всегда должно
реализовывать процедуру, иллюстрируемую схемой рис. 9.2.
Рис.9.2 – Схема оптимального приемного устройства
Обработка поступающей на вход приемника смеси x(t) по закону (9.6) называется
согласованной с сигналом s(t), так как каждое значение интеграла I(х, s) определяется для
соответствующего ожидаемого сигнала s(t). В частности, в задаче обнаружения, когда
сигнал способен принимать только одно из двух значений s1 (t) = s(t), s2(t)= 0, как следует
из (9.6), достаточно вычислить одно значение корреляционного интеграла
соответствующее образцу (копии) обнаруживаемоuо сиuнала s(t). При этом задача
решающего устройства в схеме на рис. 9.1 сводится к сравнению значения I (x, s)) С
некоторым порогом -ho.
Таким образом, для рассмотренного вида помехи (аддитивной шумовой)
оптимальная фильтрация заключается в вычислении (9.6). Поскольку при выводе этого
59
результата на форму сигнала s(t)не накладывалось никаких ограничений (за исключением
того, что эта форма должна быть точно известна в месте приема), задача отыскания
оптимальной пары «сигнал - фильтр» сводится ко второму этапу синтеза, т, е. отысканию
такой формы сигнала s(t) (точнее, такого закона преобразования сообщения в сигнал),
которая обеспечивает наилучшее в заранее указанном смысле значение показателя
точности воспроизведения сообщения. Например, обеспечивает минимальное значение
среднего риска, или полной вероятности ошибки или среднего квадрата ошибки
воспроизведения сообщений.
Совершенно очевидно, что если «фильтр» реализует операцию (9.6), то «сигнал»
должен принимать такие формы (реализации) si (t), для которых значения I (х, si)
максимально различаются при разных i.
При помехах другого вида, отличающихся от нормального шума, приведенные
выводы об оптимальной паре «сигнал- фильтр» могут оказаться неприемлемыми. Для
коррелированных с сигналом помех (в частности, пассивных) обработка, согласованная в
смысле (9.6), не может считаться оптимальной.
Имеется целый ряд особенностей построения оптимальных систем обработки таких
сигналов, которые зависят не только от времени, но и от пространственных координат.
Пространственно-временная обработка в приемных устройствах включает совместную
обработку колебаний, принятых антенными элементами или подсистемами,
расположенными в различных пунктах пространства, включая и пункты, разнесенные на
большие расстояния. В частности, обработка такого типа применяется в многопозиционных
системах радиолокации, радионавигации и в других сложных системах.
Пространственно-временную смесь сигнала и помех, принятую совокупностью
элементов антенны представляется в векторном виде, что значительно усложняет решение
задач синтеза.
В общем случае оптимальная пространственно-временная обработка распадается на
две независимые процедуры: оптимальную линейную пространственную обработку и
последующую оптимальную временную обработку, При этом пространственная обработкапространственная фильтрация – обеспечивается взвешенным суммированием комплексных
выходных напряжений элементов антенной системы, а оптимальная временная обработка
синтезируется в предположении, что алгоритм пространственной обработки задан.
Решение задачи оптимального выбора пары «сигнал- фильтр» дает два ответа. Вопервых, находятся наилучшие для заданной помеховой обстановки сигналы и способы их
обработки, Во-вторых, определяются характеристики предельного, потенциально
достижимого качества приема и обработки сигнала, Задав из тактических соображений
требования минимально необходимого значения этих показателей качества (обнаружения,
измерения параметров, выделения сообщения), можно установить те минимальные
мощности сигналов, которые и будут определять уровень их энергетической скрытности от
средств РРТР.
Проблема синтеза оптимальной пары «сигнал - фильтр» весьма сложна.
Контрольные вопросы по лекции 9
1. Какими показателями характеризуется качество маскировки от средств РРТР?
2. Какие известны способы улучшения маскировки от средств РРТР?
60
3. По каким причинам увеличение базы сигнала улучшает его энергетическую
скрытность?
4.Перечислите основные составляющие показатели качества скрытности.
5.Что такое критерий Неймана-Пирсона?
Лекция 10
Радионезаметность широкополосных сигналов
Классы широкополосных сигналов. ЧМ сигналы. Сигналы с расширением спектра
прямым и перестройкой.
Широкополосные сигналы -такие, у которых база сигнала  = ∆ ≫ 1, отсюда
другие названия широкополосных сигналов (сигналы с большой базой, шумоподобные
сигналы, сигналы с расширением спектра), используются для уменьшения заметности
работы РЭС.
Интерес к широкополосным сигналам обусловлен целым рядом их замечательных
свойств и не только свойством хорошей скрытности.
Помимо высокой скрытности для систем с широкополосными сигналами
характерны также хорошая помехоустойчивость и помехозащищенность, высокая точность
синхронизации и задержки сигнала (измерения дальности), хорошая разрешающая
способность, способность к кодовому разделению и уплотнению сигналов при передаче
информации и многоканальных траекторных измерениях. способность селективной
адресации при многостанционном доступе. способность противостоять замираниям при
многолучевом распространении сигнала, хорошая электромагнитная совместимость и
использование частотного спектра по сравнению с узкополосными сигналами.
Разведывательные приемники, используемые для несанкционированного приема
сигнала, работают в широкой полосе, наблюдают сигналы на фоне помех и имеют плохую
априорную осведомленность о параметрах сигнала. Поэтому признаком, по которому
приемники РРТР могут судить о наличии сигнала, является E- энергия входного процесса
 
(сумма сигнала и шума) на интервале наблюдения [-2 ; 2] по результату сравнения с порогом
h0. При Е> h0 выносится решение о наличии сигнала т.е. Рс>0.
При любом выборе порога обнаружения ho, т. е. при любом критерии принятия
решения о наличии сигнала, вероятность правильного обнаружения будет монотонно
зависеть от соотношения сигнал/шум в полосе Δf разведывательного приёмника:
=


=
ш ш ∆н
если параметры разведывательного приемника подобраны оптимальными для
данного сигнала образом, т, е, если Δf равна ширине спектра сигнала (приемник использует
всю мощность сигнала, распределенную по спектру), а время наблюдения Т равно
длительности сигнала (не теряется энергия, распределенная во времени). то соотношение
сигнал/шум, а с ним и вероятность правильного обнаружения уменьшаются с ростом базы
сигнала  = ∆. Более детальный анализ показывает, что проигрыш энергетического
приемника оптимальному (когерентному или приемнику с согласованным фильтром) по
пороговому для обнаружения сигналу, пропорционален √.
61
Кроме маскировки от обнаружения важна структурная скрытность – способность
сигнала противостоять мерам радиотехнической разведки, направленным на распознавание
сигнала, т, е, мерам по отождествлению сигнала с одним из известных, для которых
имеются эталонные образцы. Эталонный образец это совокупность признаков сигнала, т.
е. набор значений его параметров, Параметры могут быть количественными: частота,
индекс модуляции, ширина спектра, пространственные координаты точки излучения,
мощность. Но могут быть и качественными: способ модуляции, вид поляризации и т, п,
Таким образом, распознавание всегда сводится к установлению соответствия между
параметрами наблюдаемого сигнала и параметрами эталона.
Процесс распознавания состоит в следующем. Во-первых, на основе априорного
описания множества сигналов, среди которых распознается принятый, вводится система
признаков λij (i номер признака; j- номер образца сигнала) и устанавливается решающее
правило распознавания, по которому выносится суждение о том, какому из образцов в
наибольшей степени соответствуют признаки принятого сигнала. Во-вторых, в процессе
работы разведывательный приемник обнаруживает сигнал. Если сигнал обнаружен
(установлено его наличие в смеси с шумом на входе), выделяются его признаки ∗ , т. е.
измеряются представительные параметры, по которым сигнал может отличаться от любого
другого. В-третьих, по результатам этих действий полученные оценки признаков
(параметров) сигнала сравнивают с эталонами априори ожидаемых сигналов, т, е. ∗
сравнивают с λij. Если ∗ наилучшим образом отвечает набору признаков λij
устанавливается, что ∗ попали в собственные области λij , решающее правило предписывает
вывод о том, что принят j-и сигнал.
Более сложная ситуация складывается когда области возможных значений
признаков разных сигналов пересекаются, а сами признаки определяются приемником с
ошибками. При этом нельзя исключить возможность попадания оценки л i-ro признака j-ro
сигнала в область Λik возможных значений соответствующего признака k-гo сигнала, k ≠ 
j. Такие ошибки при некоторых условиях приводят к перепутыванию сигналов и,
следовательно, к ошибочному распознаванию. Вероятность такого события совпадает с
вероятностью ошибки распознавания структуры Рстр сигнала данной РЭС. Это условная
вероятность, определяемая при условии, что сигнал обнаружен.
Представляется очевидным, что вероятность ошибки увеличивается с ростом
вероятности неправильного соотнесения признаков данного сигнала к областям значений
признаков любого другого. Но эта вероятность тем больше, чем больше ансамбль сигналов,
среди которых про изводится распознавание. Точно так же вероятность ошибки
распознавания увеличивается с ростом числа признаков сигнала, используемых для
формирования эталонов и для сопоставления принятых сигналов с эталонными образцами.
Большие ансамбли формируются на основе широкополосных сигналов: чем больше база В,
тем больше различных сигналов можно разместить в частотно-временном пространстве
Fxt. Другая особенность широкополосных сигналов состоит в их способности обеспечивать
высокую информационную скрытность - способность сигнала противостоять
несанкционированному раскрытию содержания сообщений циркулирующих в системе.
В радиосистемах управления раскрытие содержания передаваемой информации
возможно на основе сопоставления каждого принятого сигнала с тем сообщением, которое
его порождает и им передается, Для установления такой связи нужно выявлять изменения,
которые вызывает сигнал в состояниях соответствующих объектов управления, При этом
очевидно, что информационная скрытность систем радиоуправления тем выше, чем больше
разных сигналов способны вызывать одинаковые изменения состояний объектов
управления, Но увеличение размеров ансамбля сигналов достигается только за счет
увеличения базы сигнала, Таким образом, общей чертой скрытных сигналов и общим
62
показателем скрытности должна служить величина базы сигнала: из двух сигналов
потенциально лучшей скрытностью обладает тот, у которого больше база. Это утверждение
справедливо для характеристик любых показателей скрытности (энергетической,
структурной, информационной). Величина базы сигнала определяет также и его
помехозащищенность.
Классы широкополосных сигналов
Широкополосные сигналы занимают полосу частот, существенно превышающую
ширину спектра переносимого ими сообщения. Образуются широкополосные сигналы за
счет расширения его полосы или за счет расширения спектра.
Структурные схемы пригодные для реализации двух методов даны на рис 10.1 а)
расширения полосы, б) расширения спектра.
Рис.10.1 – Схемы для реализации методов широкополосных сигналов
Расширение полосы достигается за счет такой модуляции несущего колебания Uо
(t), при которой формируется сигнал с полосой более широкой, чем у модулирующей
функции S(t), Классический и типичный пример сигнала с расширением полосы ЧМ
колебание с большим индексом mЧМ » 1. Расширяется полоса также и цифровыми сигналами, когда применяют помехоустойчивое кодирование. Общим недостатком систем,
использующих расширение полосы, является то, что они способны удовлетворительно
работать лишь при больших отношениях сигнал/шум во входной полосе qвх» 1, т. е. во всей
полосе спектра сигнала. Так, аналоговая ЧМ обеспечивает хорошую работу и позволяет
реализовать преимущества широкополосных сигналов лишь при qвх≥ mЧМ, При меньших
qвх наступает подавление сигнала шумом.
Расширение спектра образуется в результате модуляции несущего колебания
специальной функцией не зависящей от передаваемого сообщения. Поэтому сигналы с
расширением спектра иначе называются сложными сигналами или сигналами с
многоступенчатой модуляцией. Операции, которые выполняются для расширения спектра
модуляторами
Модl и Мод2 схемы рис, 10.1 б, можно поменять местами: сначала модулировать
передаваемым сигналом S(t) расширяющую Функцию g(t), а потом колебанием с
расширенным спектром модулировать несущую U0 (t). В этом случае g(t) называется
63
поднесущим колебанием, а сформированный на выходе сигнал сложным сигналом с
многоступенчатой модуляцией и с поднесущими (чаще всего импульсными поднесущими).
Как правило, за счет расширения спектра формируются сигналы, занимающие более
широкий диапазон частот, чем при расширении полосы.
Расширяющая функция g(t) выбирается одинаковой для передатчика и приемника,
так что на приемной стороне имеется возможность провести обратное преобразование
(«сворачивание» спектра, при котором снимается модуляция и сигнал фильтруется в полосе
сообщения. Для расширения спектра модулируют амплитуду, фазу или частоту сигнала:
() = () () cos[0  + ()],
(10.2)
где АС (t)-амплитуда, () − фаза сигнала, модулированного сообщением S(t).
В результате модуляции расширяющей функцией g (t) образуются следующие
колебания.
При балансной модуляции (БМ)
() = () cos 20 ,
а ширина спектра такая же, как и при обычной АМ,
∆бм = ∆ам = 2
При фазовой модуляции (ФМ) сигнал передается в виде
() =  cos[20  + ФМ ()],
а ширина спектра определяется как шириной спектра модулирующей функции, так
и индексом фазовой модуляции mФМ.
При частотной модуляции (ЧМ)

() =  cos [20  + 2Д ∫ ()] ,
0
К расширяющей функции предъявляются определенные требования.
Во-первых, g(t) должна быть детерминированной: иначе невозможно иметь
идентичные реализации расширяющей функции на приемной и на передающей стороне.
Во-вторых, сама g(t) должна иметь широкий равномерный спектр (большую базу), а
следовательно, относительно большую длительность и узкую автокорреляционную
функцию с малыми боковыми выбросами. В-третьих, ансамбль разных расширяющих
функций gi (t), используемых разными системами или одной мноrоканальной системой,
должен обладать хорошими взаимокорреляционными свойствами: любые g j(t) и gi (t),
должны быть коррелированны в минимальной степени. В-четвертых, желательно, чтобы
расширяющая функция была периодической, так как это облеrчает построение генераторов
(синтезаторов) g(t).
Связь свойств расширяющей функции g(t) со свойствами полученных в результате
расширения спектра широкополосных сиrналов, иллюстрируется графом:
64
Сиrналы с расширением спектра делятся на кorepeнтныe и нepeнтные.
Пример нeкoгepeнтнoгo сиrнала с расширением спектра- пачка радио-импульсов,
модулированных по амплитуде (АИМ). У тaкoгo сиrнала информацию переносит
амплитуда сиrнала, а импульсная последовательность расширяет спектр. Друrой
характерный пример сиrналы с
перестройкой частоты по случайному или псевдослучайному закону (ППРЧпсевдослучайная перестройка частоты, скачки частоты).
Некоrерентные сложные сиrналы характеризуются отношением полосы спектра
сигнала F к информационной полосе ΔFинф или, что то же caмое, к скорости передачи
информации R:
′ =


=
∆инф 
Это соотношение является эквивалентом базы для некогерентных сигналов и
определяет выигрыш в помехоустойчивости при выделении широкополосных сигналов на
фоне шумов.
Когерентные сложные сигналы по большинству показателей превосходят сигналы с
некогерентным расширением спектра. Но некогерентные сигналы проще для реализации
как приемников, так и передатчиков (модуляторов).
В процессе приема и обработки широкополосного сигнала в оптимальном
приемнике происходит уже упомянутое выше «сворачивание» или «сжатие» сигнала с
базой В>> 1 в простой сиuнал с базой В = 1, содержащий сообщение. Эффект сжатия это
основная особенность как самого сложного когерентного сигнала, так и оптимального
приемника для него.
Различают два вида сжатия сигнала: по времени и по частоте. Предельный
коэффициент сжатия по времени и по частоте один и тот же. Он равен базе сигнала и
достигается в оптимальном, идеально согласованным с сигналом, приемнике. Физически
65
сжатие достигается за счет суммирования всех спектральных составляющих сигнала с
компенсацией различий их фазовых набегов, т. е. за счет когерентного накопления. При
таком суммировании сложный сигнал упрощается, превращаясь в простой с базой, близкой
к единице.
С базой сигнала, определяющей большинство его свойств, связаны и другие
количественные характеристики.
Широкополосные сигналы с ЧМ
Ширина спектра ЧМ сигнала Δfc = 2Fmах(mчм + 1) примерно равна двойной
девиации частоты fd при больших значениях индекса модуляции mЧМ и равна 2FMAXудвоенной максимальной частоте в спектре модулирующей функции при малых индексах.
Индекс ЧМ таким образом может служить мерой расширения при формирования сигнала
за счёт расширения полосы:
 = 2(ЧМ + 1)
Технически сигналы с ЧМ формируются синтезаторами частот, у которых частота
выходного колебания однозначно определяется значением входного цифрового или
аналогового сигнала.
Формирование широкополосных сигналов цифровыми методами можно выполнить
на основе кодов (дискретных расширяющих функций), управляющих фазой сигнала (коды
Баркера, М-последовательности и другие).
Расширение спектра за счет перестройки частоты
Перестройка несущей частоты РЭС самый старый способ обеспечения скрытности.
Например, в каждом новом сеансе работали на другой несущей частоте, известной
приемнику собственной системы и неизвестной разведке. По мере увеличения
оперативности средств РРТР потребовалось переключать рабочую частоту чаще, несколько
раз за сеанс, При выборе скорости переключений исходят из того, что скрытность может
быть обеспечена, если продолжительность работы на каждой частоте не больше, чем время
определения частоты средством разведки. В системах передачи данных несущая частота
сигнала может меняться от одного символа передаваемого сообщения к другому или даже
чаще. В этом последнем случае каждый символ передается несколькими последовательно
излучаемыми радиоимпульсами разных частот.
Предположим, что передатчик РЭС, от которого требуется скрытность, может
работать на одной из N сменных несущих частот fci. Средство противодействия способно
создавать помеху на частотах fпj, выбранных из того же множества [1,N]. Все эти частоты
известны средству противодействия по накопленным за длительное время данным
радиотехнической
разведки.
Эффективность
противодействия
характеризуется
вероятностью подавления РЭС Pij. В зависимости от конкретных условий показатель
подавления Pij может быть вероятностью ошибки приема сообщения в системе передачи
информации, вероятностью ошибки при приеме сигнала от радиолокационной цели или
вероятностью некоторой другой ошибки. Если противник угадал рабочую частоту
передатчика и поставил на этой частоте прицельную помеху, он обеспечит подавление РЭС
с вероятностью Pij. Если не угадал, эффективность противодействия будет ниже, а качество
маскировки соответственно выше: Pij ≤ Pii .
66
Очевидно, усредненное по множеству всех возможных ситуаций, складывающихся
в конфликте средств радиопротиводействия и радиозащиты, значение показателя
эффективности маскировки будет
〈〉 = 
1
−1
+ 
→  при  → ∞


При использовании для маскировки скачков по частоте скрытность РЭС
возрастает с ростом числа рабочих частот.
В простейшем случае, при использовании скачков по частоте, на каждой из рабочих
частот fci излучается простой узкополосный сигнал с B1=ΔfT≈2.
Если полосы частот каждой поднесущей не перекрываются, то для работы РЭС
нужна полоса частот:
 = 2( + 1)∆
Рис.10.1
Это означает, что база сигнала, образованного в результате расширения спектра за
счет скачков по частоте, оказывается равной:
 = 2( + 1)∆ = ( + 1)1
Но расширение спектра за счет использования скачков даёт полезный эффект для
маскировки РЭС только в том случае, если конкретное значение несущей частоты,
выбранное РЭС в каждый момент времени, известно собственному приёмнику, но не
разведприёмнику. Иначе говоря, закон изменения частоты должен быть
детерминированным для своего приемника, но случайным для приемника средства
разведки. Поэтому для управления генераторами, обеспечивающими работу на
переключаемых скачками дискретных частотах, используют псевдослучайные
последовательности. Формируемые такими генераторами сигналы с расширением спектра
называют сигналами с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ).
Требования к структуре последовательностей, управляющих несущей частотой в
системах с ППРЧ, те же, что и в системах с дискретной псевдослучайной фазовой
модуляцией. Схема, иллюстрирующая метод формирования сигнала с ППРЧ, представлена
на рис.10.2.
67
Рис. 10.2 – Формирование сигнала ППРЧ
Синтезатор частот в схеме осуществляет такое преобразование частоты опорного
колебания, создаваемого задающим генератором, которое определяется текущим
значением расширяющей псевдослучайной последовательности g(t), Таким образом,
несущая частота колебания на выходе синтезатора, на которое в модуляторе МОД
накладывается передаваемое сообщение или запросный сигнал РЛС, будет случайной для
приемника средства разведки, но точно известна приемнику собственной системы,
имеющему такие же задающий генератор, синтезатор и генератор ПСП.
Контрольные вопросы по лекции 10
1.Почему и в какой степени применение широкополосных сигналов улучшает
показатели энергетической и структурной скрытности РЭС?
2. Перечислите основные показатели помехоустойчивости и помехозащищённости
сигналов.
3. Перечислите основные классы широкополосных сигналов.
4. Чем отличаются сигналы с расширением полосы от сигналов с расширением
спектра?
Лекция 11
Снижение заметности объектов
Важнейшим направлением маскировки считается снижение заметности объектов, то
есть уменьшение вторичного (отраженного, рассеянного) излучения радиолокационных
целей, которое не связано с работой собственных РЭС маскируемых объектов, а возникает
за счет взаимодействия объектов с полями радиолокационных станций противника.
Методы снижения отраженного сигнала иначе называются методами уменьшения
эффективной поверхностью рассеяния (ЭПР). Уменьшения ЭПР осуществляют в настоящее
время двумя основными способами, применяемыми как порознь, так и совместно (как
правило, в авиации): во-первых – за счет выбора малоотражающей формы
радиолокационной цели, во-вторых - применением специальных поглощающих
электромагнитные волны противорадиолокационных покрытий.
Для маскировки объектов могут также применяться целенаправленные воздействия
на среду распространения электромагнитных волн, в результате которого одна часть
энергии электромагнитного поля может преобразовываться в кинетическую энергию
движущихся заряженных частиц, а другая часть - рассеиваться элементами
модифицированной среды распространения сигнала по направлениям, отличным от
направлений на РЭС разведки.
68
«Черное» тело»
Реальные рассеивающие тела (особенно СТЕЛС-объекты) не только рассеивают
электромагнитные поля, но и поглощают. Под стелс-технологиями теперь подразумевают,
комплекс технических решений, в результате которых уменьшается уровень сигналов,
поступающих от военного объекта на приемные системы, пытающиеся объект обнаружить
и уничтожить. Эти сигналы переносятся акустическими и электромагнитными волнами в
широком спектре частот. Задача стелс-технологии заключается в максимально возможном
уменьшении радиолокационной заметности объекта. Стелс-технология включает в себя
следующие основные направления: теорию дифракции на сложных телах, разработку и
исследование радиопоглощающих материалов, технологию нанесения покрытий и,
наконец, радиофизический эксперимент, используемый для контроля в каждом из
перечисленных направлений.
Очевидно, что чем сильнее поглощает электромагнитную энергию тело, тем меньше
оно рассеивает. Для оценки потенциально достижимых уровней поглощения и рассеяния
волн в радиолокационных отражателях и объектах вводят понятие абсолютно черного
тела. Современные радиопоглощающие материалы по своим свойствам весьма близки к
идеально поглощающим, по крайней мере, в ограниченной полосе частот и секторе углов.
Для описания свойств отражателей, как правило, используются параметры
установившегося режима или параметры в частотной области.
Согласно определению «черным» телом называют объект, который полностью
поглощает энергию падающего на него поля. В настоящее время существует несколько
моделей «черного» тела. Все эти модели, математические и физические, объединяет общее
требование отсутствия отражения от поверхности черного тела. Поэтому скажем несколько
слов только о математической модели Кирхгофа.
Кирхгоф сделал предположение, что на освещенной части поверхности черного тела
полное поле (наведенное – падающее плюс рассеянное) равно падающему, что
эквивалентно отсутствию отражений от него, а на теневой части - оно (полное поле) равно
нулю (что соответствует непрозрачному для ЭМВ телу).
Отсутствие полного поля на теневой части поверхности черного тела заставляет
признать, что за таким абсолютно черным телом больших по сравнению с длиной волны
размеров существует теневое рассеянное поле. Собственное рассеянное поле  
черного тела в соответствии с моделью Кирхгофа должно отсутствовать.
То есть для абсолютно черного тела справедливы равенства:
 =  ;
 = 
Тогда в соответствии с формулой под собственным рассеянным полем  
любого тела следует понимать поле, возникающее вокруг рассеивающего тела
дополнительно к теневому полю   , вокруг соответствующего (с аналогичной
рассматриваемому телу геометрией) абсолютно черного тела.
Следует отметить, что в соответствии с теоремой о теневом контуре [36], если
рассеивающее тело велико по сравнению с длиной волны, то поле, рассеянное черным
телом, в приближении физической оптики не зависит от формы поверхности тела и
полностью определяется его теневым контуром, т. е. границей освещенной части
поверхности. Таким образом, например, черный шар, черный диск при нормальном
падении волны и черный конус при падении волны вдоль его оси при одинаковых радиусах
создают одинаковое теневое поле. Более того, все непрозрачные тела независимо от формы
и граничных условий на их поверхности (при любом коэффициенте отражения волны от
69
освещенной части поверхности) при одинаковом теневом контуре имеют одинаковое
теневое поле рассеяния.
Эффективная площадь рассеяния
Для оценки радиолокационной заметности объектов вводят понятие эффективной
площади рассеяния, называемой также эффективной поверхностью рассеяния (ЭПР),
эффективным поперечником или поперечным сечением рассеяния. В зарубежной
литературе часто встречается аббревиатура ЭПО - эффективная поверхность отражения.
Различают дифференциальную и интегральную ЭПР. На практике для оценки
характеристик радиолокационных отражателей используют дифференциальную ЭПР. ЭПР
характеризует способность рассеивающего тела преобразовывать падающую на него
электромагнитную волну в рассеянную волну, распространяющуюся в направлении на
приемник.
ЭПР определяют, как площадь поперечного сечения σ изотропного отражателя,
мысленно установленного на месте реального объекта, и создающего в точке приема такую
же плотность потока мощности рассеянной электромагнитной волны, что и реальная цель.
Найдем ЭПР (σ) объекта при полном поляризационном приеме. Рассмотрим задачу
в следующей постановке. Пусть А – произвольное рассеивающее тело расположено на
достаточно большом расстоянии 0 → ∞ от передающей (С) и приемной (В) антенн РЛС
(см.рис.11.1). Передатчик С у поверхности объекта А создает напряженность падающего
поля Ei и соответствующую ей плотность потока падающей мощности Пi.
С
Ei

Еr
А
Eq
Еs
В
R0
Рис.11.1 – Определение ЭПР
Приемник В и передатчик С в общем случае разнесены на угол . В близости от
приемника В объект А создает напряженность рассеянного поля Er (Пr, –соответствующая
ей плотность потока рассеянной мощности). Интенсивность рассеянного объектом поля (Er
и Пr) зависит от формы тела А и его ориентации по отношению к В и С, а также от угла .
Мысленно заменим объект А идеальным изотропным отражателем, рассеивающим
энергию ЭМП во все стороны равномерно. Поскольку расстояние R0 достаточно большое,
то рассеянную волну можно было считать сферической. Мощность рассеяния такого
изотропного тела в этом случае (по определению ЭПР изотропный отражатель и реальный
объект создают в точке приема одинаковый вектор Пойнтинга - Пr) будет иметь вид:
 = 402 П
В то же время изотропный отражатель имеет площадь поперечного сечения σ,
перпендикулярную направлению падения волны, следовательно, перехваченное
изотропным телом из падающего поля мощность равна
 = П
70
Таким образом, величина σ, называемая эффективной поверхностью рассеяния тела
А, будет определяться следующим выражением:
() = lim 402 П ()/П
0 →∞
Учитывая соотношения П = 0.5| |2 и П = 0.5| |2и, формулу для расчета σ
можно записать в виде:
() = lim 402 | ()/ |2
0 →∞
ЭПР при разнесении передатчика и приёмника в пространстве на угол  (см.
рис.11.1) называют двухпозиционной или бистатической при полном поляризационном
приеме, а угол  - двухпозиционным или бистатическим углом (смысл термина «полный
поляризационный прием» означает совпадение поляризаций падающей, отраженной и
принятой волн, то есть предполагается, что Ei и Er поляризованы одинаково и приемник
регистрирует полное поле Er). При  = 0 ЭПР называют ЭПР обратного рассеяния,
однопозиционной, моностатической или, иногда, радиолокационной ЭПР. Под термином
ЭПР чаще всего понимают моностатическую ЭПР.
Строго говоря, на практике полного поляризационного приема не бывает. Вопервых, поляризация рассеянного поля (на рис.11.1, поляризация r), как правило,
отличается от поляризации падающего поля (поляризация i) вследствие деполяризации при
рассеянии. Во-вторых, поляризация приемной волны обычно не совпадает с поляризацией
рассеянного поля, и, следовательно, в приемник попадает лишь на часть рассеянного поля,
поляризованного в соответствии с поляризацией приемной антенны. Таким образом,
приемник выделяет из рассеянного поля некоторую составляющую Es с поляризацией s;
другая составляющая Eq с поляризацией q, ортогональной s, не попадает в приемник. Если
поляризации излучаемого поля i и принимаемого поля s совпадают, то говорят о
согласованном приеме или приеме на параллельной поляризации. Это наиболее часто
встречающийся случай РЛС с простейшим одноканальным антенно-волноводным трактом.
Если же поляризации i и s ортогональны (i  s), то говорят об ортогональном приеме,
перекрестном приеме или приеме на ортогональной поляризации (кроссполяризации).
В соответствии с рис. 11.1 выражение ЭПР объекта А при излучении поля с
поляризацией i и приеме поля с поляризацией s запишется в виде:
 = lim 402 | / |2
0 →∞
Для вычисления ЭПР по этой формуле необходимо уточнить понятия параллельной
и ортогональной поляризаций i и s.
ЭПР металлической сферы (шара) и плоского тела
Задача о рассеянии и дифракции плоской электромагнитной волны на сфере
исследована наиболее полно по сравнению со всеми другими телами простой и сложной
формы. Сфера представляет собой одно из тел простой формы, для которого
электродинамическая задача решается строго [37]. Кроме того, сфера - это единственное
тело, рассеивающее энергию во все стороны равномерно, то есть является всенаправленным
отражателем
Полагая радиус сферы a во много раз больше длины волны падающего поля  ≫ 
для дифференциальной ЭПР шара получим следующее выражение:
71
 = lim 402 П /П = 2
0 →∞
Для максимальной ЭПР  плоского тела получим формулу:
 = lim
0 →∞
402 | / |2
=
4 2
2
Маскировка среды распространения сигнала
Ложные цели и модификация сигнального
информационной скрытности систем связи.
пространства.
Обеспечение
Комплекс организационных мероприятий и действий, направленных на исключение
(ослабление) возможностей добывания радиоэлектронными средствами разведки
иностранных государств (противника) информации о системах управления войсками
(силами), оружием, объектами экономики и инфраструктуры, силами гражданской обороны
страны. РЭМ включает радио-, радиолокационную, гидроакустическую, оптическую и
лазерную оптико-электронную маскировку, а также мероприятия по снижению уровня
физических полей (теплового, акустического, магнитного, радиационного и др.)
маскируемых объектов. Основной целью РЭМ является скрытие технической (состояние и
тенденции развития РЭС управления войсками (силами), объектами экономики и
инфраструктуры страны, режимы работы и использования радиоэлектронных средств
(РЭС) различного назначения), координатной (местоположение излучающих объектов)
информации о маскируемых объектах и средствах от радиоэлектронной разведки
противника. Информация о РЭС, системах и объектах скрывается за счет: повышения
энергетической и временной скрытности активных РЭС, снижения уровня физических
полей объектов и техники, ухудшения условий распространения электромагнитной энергии
в сторону средств радиоэлектронной разведки противника в результате использования
естественных условий (рельефа местности, растительности, погодных условий и т.п.),
применения аэрозолей, масок и маскировочных комплектов, создания радиоэлектронных
помех РЭС разведки и управления силами и средствами радиоэлектронной разведки.
Модификация среды распространения сигнала.
Арсенал методов и средств модификации среды распространения сигналов
пополняется за счёт использования новых физических эффектов, также как за счёт
совершенствования воздействия на известные механизмы рефракции, поглощения,
отражения и рассеивания сигналов в среде. Технические средства модификации среды,
реализующие разные способы организации маскирующих завес, вносящие изменения в
характеристики радиосигналов, уменьшающие радиоконтраст объектов на окружающем их
фоне.
Модификация среды маскирует объекты от средств РРТР и от РЛС обнаружения и
сопровождения не за счет излучения специальных помеховых сигналов. Поэтому многие
способы воздействия на среду для маскировки называют «пассивными». В отличие от
«активных» способов предполагающих маскировку излучаемыми помехами.
Названия «пассивные методы» маскировки и «пассивные помехи» условны: их
применение предусматривает вполне активные действия.
Под пассивными помехами в технике РЭБ понимают помехи, образующиеся в
результате рассеяния и переотражения электромагнитных волн от массовых и
пространственно- распределенных объектов (сред). К пассивным помехам относятся также
различные ионизованные плазменные образования, которые модифицируют электрические
72
свойства среды распространения ЭМВ. Таким образом, следует выделить два основных
класса пассивных помех: пассивные пространственно-протяженные помехи и средства,
модифицирующие свойства среды распространения электромагнитных волн.
К средствам создания пассивных помех относят и ложные цели, пассивно
отражающие
ЭМВ. Такие цели образуют помехи не за счет модификации среды распространении
сигнала. Они являются пространственно-разнесенными объектами точечного типа и
составляют отдельный класс помех, изменяющих сигнальную обстановку и
дезинформирующих средства радиолокационной разведки РЛС другого назначения об
свойствах объектов. Классификация способов модификации среды для обеспечения
радионезаметности приведена на рис. 11.1.
Дипольные отражатели (ДО), примененные в массовом количестве и образующие
облака способны поглощать и рассеивать энергию ЭМВ, создаваемых передающими
антеннами РЛС. ДО могут применяться и в комплексе с активными помехами, когда они
создают ложную сигнальную обстановку, подверчиваясь передатчиками средств РЭП.
Рис.11.1 – Классификация способов модификации среды
Аэрозольные образовании используются для маскировки от средств РЭР в
высокочастотной части шкалы ЭМВ видимого и инфракрасного диапазонов. Но при
некоторых условиях аэрозоли могут поглощать и рассеивать сигналы миллиметровых РЛС.
Плазмообразования возникают за счет сжигания в атмосфере углеводородного топлива. Так
создаются локальные ионизованные области, непрозрачные для сигналов, используемых
средствами радиоэлектронных разведок.
Локальные плазменные облака могут возникать и при движении летательных
аппаратов в разреженной высотной атмосфере. Глобальные плазмообразования в
атмосфере, а точнее, большие пространственные области высокой ионизации образуются
за счёт ударной ионизации молекул атмосферных газов частицами высокой энергии,
образующимися при высотных ядерных взрывах.
Дипольные помехи (станиолевые ленты) это первые средства, которые начали

использоваться для радиоэлектронной маскировки. Диполи длиной 2 готовят из
диэлектрика с проводящим покрытием. Но возможно применение и поглощающих
«черных») диполей с графитовым покрытием. Диполи разных длин собираются в пачки и
рассеиваются в пространстве, где распространяются сигналы. Облака рас сеянных диполей
∆
отражают сигналы в широкой полосе частот  ≈ 5 … .15%.
0
Для поддержания большой эффективной поверхности (ЭПР) их сбрасывают
достаточно часто. Полученные дипольные облака рис. 11.2 создают яркие засвеченные
секторы на экранах индикаторов РЛС и долго висят в среде распространения
радиолокационного сигнала, создавая помехи как РЛС обнаружения, так и РЛС комплексов
управления оружием.
73
Толщина диполей обычно мала (десятки микрон) при ее выборе учитывают лишь
поверхностный эффект и механическую прочность.
Рис.11.2 – Получение дипольных облаков
Очень важен для тактики применения пассивных дипольных помех вопрос о
развёртывании дипольного облака. Летательный аппарат выбрасывает по ходу полета пачку
диполей. Процесс развертывания пачки в струе двигателя ЛА является нестационарным
случайным процессом. Ширина облака по оси х(l) является случайной величиной с
плотностью вероятности P(x/Т). Эффективная ширина плотности распределенияl(T) зависит
от времени.
Общее число N диполей, попадающих в единичный объем пространства v= 1, при
рассеянии пачки из Nε. со временем меняется, В результате к окончанию момента времени
ΔT пространственная плотность диполей в облаке будет различной. Если в пачке
содержится Nε. диполей, их полная ЭПР в объеме Vε полного развертывания составит
 = 0,172 
где  − кпд диполей (часть диполей слипаются и ломаются).
Маскировка сигнала плазменными образованиями
Неоднородности, в которых преломляются, поглощаются и от которых отражаются
ЭМВ, могут создаваться не только макроскопическими объектами вроде облаков
дипольных отражателей.
Аналогичные эффекты наблюдаются при взаимодействии электромагнитной волны
с ионизованной газовой средой, в которой среднее расстояние между заряженными
частицами меньше длины волны, Поэтому модификация среды на трассе распространения
сигнала, предусматривающая искусственное создание плазменных образований, может
использоваться для радио маскировки.
Движение электрона в электрическом поле описывается вторым законом Ньютона:
 2 ()

= −()
 2
где () – координата частицы;  – масса частицы;  – заряд нейтрона; () –
напряженность электрического поля
74
Если сила, действующая на заряженную частицу, периодическая функция времени,
то при взаимодействии ЭМВ с ионизованной средой заряженные частицы колеблются в
такт изменениям напряженности электрического поля.
Частицы, совершающие колебания под воздействием приложенного поля,
переизлучают энергию в фазе с воздействующей на них силой – в фазе с приходящим на
плазменное облако сигналом, Если плотность частиц (электронов, ионов, нейтральных
молекул газов) в зоне взаимодействия невелика и амплитуда колебаний электронов много
меньше расстояния между частицами, столкновения происходят редко, колеблющиеся
электроны не теряют энергию и, следовательно, не происходит поглощения энергии ЭМП
в среде распространения. Эффект поглощения становится заметным, когда частота
столкновений возрастает настолько, что значительная часть энергии колеблющихся
электронов в результате столкновений преобразуется в кинетическую энергию других
частиц, т. е. в тепло. Можно считать, что электрон, движущийся со скоростью v, сталкиваясь
c массивной частицей передаёт ей свой импульс mv.Теперь движение электронов создаёт
ток равный:
 = 
1 ()
4 
где  – диэлектрическая проницаемость среды
Концентрация электронов, при которой прямая передача сигнала через плазменное
облако уже невозможна, должна быть
2
 ≅ 8,98кр
,
где fкр-частота, при которой наступает полное внутреннее отражение (экранировка
приёмников от передатчиков).
В настоящее время разработаны, исследованы и могут применяться разные методы
создания искусственных плазмообразований в атмосфере. Ионизацию атмосферных газов с
образованием свободных электронов можно получить в результате реакций термического
или взрывного типа. Так, работающие на большой высоте ракетные двигатели могут
генерировать довольно горячую плазму с высокой концентрацией заряженных частиц.
Модификация сигнального пространства.
Пассивные ложные цели (ЛЦ) не изменяют электрических свойств среды
распространения
сигнала,
Но
они
искажают
информацию,
извлекаемую
радиолокационными системами из принимаемых сигналов, т. е. ложные цели искажают
свойства и характеристики информационной среды: имитируют реальные цели и
дезинформируют РЛС противника. Обычно ложные цели это малоразмерные (точечные)
объекты с пассивными отражателями. В качестве пассивных ложных целей применяют
уголковые отражатели; линзы Люнеберга; аэростаты с металлическим покрытием; решетки
Ван-Атта: большие металлические экраны. Линза Люнеберга представляет собой
диэлектрический шар. Коэффициент преломления диэлектрика в идеальной линзе
Люнеберга зависит только от отношения текущего радиуса линзы (r) к наружному радиусу
линзы (R):
 2
 = √2 − ( )

75
На рис. 11.3 изображены траектории лучей в линзе Люнеберга.
Рис.11.3 – Траектории лучей в линзе Люнеберга
Центральный луч не испытывает преломлений в линзе, R то время как траектории
остальных лучей искривляются, В результате все лучи фокусируются в точке О на
внутренней стороне сферы, покрытой металлической пленкой. Точка О, являясь
источником вторичных ЭМВ, будет создавать на выходе линзы синфазное распределение
поля, будет создавать на выходе линзы синфазное распределение поля, так что максимум
диаграммы переизлучения будет совпадать с направлением прихода падающей волны.
Максимальная эффективная площадь рассеяния линзы Люнеберга может быть
найдена на основании соотношения:
 = 4 3
4
2
Контрольные вопросы по лекции 11
1. Затухание и рассеяние в облаках дипольных отражателей определяется
концентрацией диполей. Как именно?
2. Какие параметры плазмообразований влияют на затухание электромагнитных
волн?
З. Какие ложные цели используются для дезинформации РЛС? Средств РТР?
Лекция 12
Помехозащита радиоприёмных устройств
Виды помех радиоприёму.
преднамеренных помех.
Методы
помехозащиты.
Схемы
подавления
Виды помех радиоприёму. Методы помехозащиты
Традиционно помехи делят на естественные (природного происхождения) и
искусственные, вызванные деятельностью человека.
Антропогенные помехи могут быть как непреднамеренными, так и создаваемыми
специально. Известно много причин происхождения непреднамеренных помех
76
радиоприему. К ним относятся атмосферные, космические, внутренние шумы, помехи изза нарушения ЭМС а также многочисленные индустриальные помехи, создаваемые
промышленными установками и вообще агрегатами, не предназначенными для работы с
излучением, но создающими высокочастотные электромагнитные поля из-за электрических
разрядов, искрения контактов и т. п.
К активным преднамеренным помехам относятся шумовые и имитационные помехи,
создаваемые средствами РЭБ. В условиях действия радиопомех ответной мерой является
радиоэлектронная защита (РЭЗ).
РЭЗ охватывает все методы и средства, которыми располагает радиоэлектроника,
включая мероприятия по обеспечению скрытности действия радиосистем и средств, методы
комплексирования и дублирования, специальные методы помехоустойчивой обработки
сигналов.
Мерой
качества
РЭЗ
служат
показатели
помехозащищенности.
Помехозащищенность радиосистемы характеризует ее способность обеспечивать
требуемые показатели точности воспроизведения сообщения и пропускную способность
при воздействии помех.
В
общем
случае
помехозащищенность
системы
обеспечивается
помехоустойчивостью и скрытностью ее действия, Скрытность действия затрудняет
возможному противнику обнаружение факта функционирования радиосистемы и
определение характеристик излучаемых ею радиосигналов с целью создания эффективных
преднамеренных радиопомех.
Помехоустойчивость обеспечивает нормальное функционирование системы в
условиях действия определенной совокупности непреднамеренных и преднамеренных
(организованных) помех.
Классификация методов помехозащиты различают три основных группы методов.
Так, для защиты от перегрузок, приводящих к нелинейным эффектам и, как следствие, к
ухудшению частотной избирательности в побочных каналах приема, применяют
линеаризацию широкополосного высокочастотного тракта приёмника. Селекция
предусматривает отстройку сигнала от помех за счёт использования различия в их
свойствах и параметрах. Такая отстройка в конечном итоге приводит к резкому ослаблению
восприимчивости РПУ по побочным каналам приема. Различают пространственновременную селекцию (ПВС), частотную селекцию, функциональную селекцию и
адаптацию.
Рис.12.1 – Классификация методов помехозащиты
IIpocтранственнo-временная селекция разделяется на пространственную (ПС) и
временную (ВС). Пространственную селекцию осуществляет антенная система, с помощью
которой формируют необходимые диаграммы направленности. Такие ДНА обеспечивают
77
максимальный уровень полезного сигнала и возможно более низкий уровень мешающего,
когда ДНА ориентируются минимумами на источники помех. Временная селекция
осуществляется лишь приемным устройством с использованием всех имеющихся различий
сигналов и помех. Различия могут быть по амплитуде и их используют для амплитудной
селекции.
Частотная селекция использует различие сигналов и помех по их спектральным
свойствам. Спектры могут различаться несущими частотами и шириной занимаемой
полосы частот. За счет разницы в ширине спектра можно режектировать узкополосные
помехи в приемниках широкополосных сигналов и фильтровать узко полосные сигналы от
широкополосных помех. Частотная селекция рассматривается как очень мощное средство
помехозащиты от преднамеренных активных и пассивных помех. Для повышения
эффективности частотной селекции применяют управление частотными свойствами
зондирующего сигнала. Такое управление затрудняет постановку помех, близких к сигналу
по спектральным свойствам. Чаще всего для управления частотными свойствами
используют: изменения (чаще по случайному закону) несущей частоты, например
изменение частоты от импульса к импульсу; изменение частоты повторения импульсов
(иногда такую частотную модуляцию называют вобуляцией); многочастотное излучение.
Поляризационная
селекция
осуществляется
с
помощью
поляризационных фильтров, совмещаемых с антенной системой.
специальных
Функциональная селекция предусматривает выделение сигналов с помощью
нескольких независимых каналов приема с последующей
совместной обработкой всей
их совокупности.
Структурная селекция позволяет разделять помехи от сигнала, которому при
формировании на передающей стороне придана известная приемнику форма (структура).
Для осуществления структурной селекции сигналы кодируют, причем используемые для
этой цели коды делают сигналы максимально отличающимися от любых возможных помех.
Применение таких кодов всегда расширяет базу сигнала В = ΔfТ.
Многоканальный прием использует пространственную и временную взаимную
когерентность сигналов, пришедших к приемнику по разным трассам и потому
наблюдаемых на разных временных интервалах. Такой способ селекции позволяет
уменьшить влияние помех, действующих на сигналы только на некоторых (возможно,
заранее и неизвестных) трассах распространения, и за счет этого существенно повысить
помехоустойчивость радиоприемных устройств.
Адаптация (приспособление к внешним условиям) предусматривает изменение
структуры и параметров защищаемых РЭС при изменении помеховой обстановки. Цель
адаптации оптимизировать характеристики помехоустойчивости в заранее неизвестных
условиях работы.
Компенсация помех (обычно на выходе УПЧ) применяется как последний резерв
помехозашиты, когда все остальные методы не смогли предотвратить просачивание
радиопомех на выход устройств приема и обработки сигнала. Компенсацию осуществляют
специальные схемы подавления принятых помеховых сигналов.
Средства и алгоритмы помехозащиты, работа которых основывается на
использовании перечисленных методов, весьма многообразны и многочисленны. Для
уменьшения уровня комбинационных помех и для исключения помех, вызванных
взаимодействием полезного сигнала с собственным шумом приемника, необходимо создать
приемный тракт с максимально линейной амплитудной характеристикой. Средства
линеаризации амплитудных характеристик применяются прежде всего на высокочастотных
78
участках тракта радиоприемных устройств: в усилителях радиочастоты (УРЧ),
преобразователях частоты (ПЧ), усилителях промежуточной частоты (УПЧ).
В УПЧ также производят компенсацию помех и амплитудную селекцию сигналов на
фоне помех. Для этого применяют различные схемы автоматической регулировки усиления
(АРУ). Для компенсации помех в УПЧ применяют дополнительные когерентные каналы,
череспериодные импульсные компенсаторы и другие схемы, В качестве схем
помехозащиты в УПЧ применяют также согласованные с сигналом фильтры и схемы
специальной нелинейной обработки: логарифмические УПЧ, схемы с амплитудным
ограничением и фильтрацией (ФОФ фильтр, ограничитель- фильтр).
Различные схемы автоподстройки частоты гетеродинов также служат улучшению
помехозащиты. Помехозащита демодуляторов предусматривает применение оптимальных
методов выделения модулирующих функций сигнала, а также разнообразных других схем
из большого набора эвристических технических решений, позволяющих бороться с
помехами конкретного вида.
Помехозащита радиоприемников
При действии на РЭС интенсивных помех возникает перегрузка, вследствие которой
приемник перестает реагировать на изменения входного сигнала. Разумеется, при этом
приемник не может воспроизводить сообщения. Перегрузки могут возникать в любой части
приемника: во входных и выходных усилительных каскадах, в УПЧ, в демодуляторах.
Один из самых распространенных способов борьбы с перегрузками автоматическая
регулировка усиления (АРУ). При работе АРУ амплитуда напряжения на выходе УПЧ
определяется при помощи детектора АРУ, на который подается еще и напряжение задержки
UЗ, усиливается и усредняется фильтром нижних частот (ФНЧ).
Выходное регулирующее напряжение Uр управляет коэффициентом усиления УПЧ
приемника КУПЧ = К (Uр) с тем, чтобы поддерживать сигнал на выходе демодулятора на
постоянном приемлемом уровне
ВЫХ = ( )вх
при
ВЫХ ≥ З
Таким образом, задержка срабатывания UЗ. это пороговый уровень входного
сигнала, по превышении которого амплитудой входного сигнала срабатывает система АРУ.
АРУ «вперед». Это эффективный метод защиты от помех, имеющих большую
длительность, чем импульсы сигнала (п >с ). Структурная схема такой системы АРУ
показана на рис. 12.2. Здесь постоянная времени
Рис.12.2 – Структурная схема АРУ
79
1
АРУ =  > с .
Ф
В тот момент времени, когда приходит импульс сигнала длительностью с
коэффициент усиления видеоусилителя К(Е2) = mах, а при приходе длинного импульса
помехи п >с резко уменьшается и помеха на выходе ослабляется.
АРУ «по ближним шумам». Это быстрая автоматическая регулировка усиления
(БАРУ) по шумовой помехе, предшествующей появлению сигнала. Работа БАРУ

иллюстрируется на рис. 12.3 Здесь, если принят сильный сигнал q =  > 1, а усиление Крим
П
(Рш ) установилось по шумовой помехе относительно более низкого уровня, сигнальный
импульс пройдет на выход. Если в аналогичной ситуации принят слабый сигнал (q < 1), этот
импульс будет практически подавлен, т. е. за счет работы схемы АРУ отрезок шумовой
помехи, предшествующий и последующий импульсу сигнала, вырезается, подчеркивая при
этом полезный сигнал при q > 1.
Рис.12.3 – Принцип работы БАРУ
АРУ с поиском провала в спектре помехи. Если спектр помехи на входе
радиоприемного устройства неравномерный, как на рис. 12.4, а спектр сигнала
сосредоточен недалеко от провала в спектре помехи, поиском по частоте (перестройкой
частоты) гетеродина fГ при постоянной полосе приемника Δfп можно добиться
максимального отношения сигнал/шум.
Такая схема АРУ сочетает в себе как свойства системы регулировки усиления, так и
системы автоматической подстройки частоты. Но подстройки не под какую-то
спектральную составляющую сигнала, а под частоту, на которой помеха имеет
минимальную СПМ. Подстройка под провал в спектре помехи адаптирует РПУ к
помеховой обстановке.
Рис.12.4 – Спектр помехи на входе радиоприемного устройства
80
Медленная АРУ (МАРУ) имеет постоянную времени АРУ= с При таком условии
импульс сигнала с меняющейся за время с амплитудой Ес(tc), на интервале [0, с ]
поддерживается на выходе постоянным, Это защищает приемник от мощных импульсных
помех. Схема работает и при п ≅ с 'пх т. е. защищает приемник от длинных помеховых
импульсов.
Ограничение сверху. Для борьбы с мощными импульсными помехами, когда
амплитуда помехи значительно превосходит амплитуду сигнала, Еп»Ес применяют
ограничение сверху по уровню Ес. Вследствие такого преобразования суммы сигнала с
помехой мощные импульсы помехи на выход схемы ограничителя не проходят.
Двухпороговое ограничение применяется для помехозашиты канала обнаружения.
Сначала работает каскад ограничения с первым пороговым уровнем h1(рис.12.5). Такой
селектор про пускает сигнал с амплитудой Ес и отсекает импульсы с Ес< h1 и Ес> h1 + h2.
Рис.12.5 – каскад ограничения с первым пороговым уровнем
Амплитудно-частотная селекция с помощью схем ФОФ или ШОУ. Схема ФОФ
(фильтр-ограничитель-фильтр) или ШОУ (широкополосная-ограничитель - узкополосная)
показана на рис.12.6
Рис.12.6 – Схема ФОФ
Первое назначение ФОФ - помехозащита приемников от мощных коротких
импульсных помех. Полосы усилителей выбираются так, чтобы полоса пропускания
усилителяу≈ с ; ш =  с ;  ≫ 1. Если на вход схемы ФОФ действует импульс
сигнала длительности Tс и помехи с длительностью Tп«Tс при разных уровнях хП » хС, то
через входной усилитель с широкой полосой оба импульса пройдут без искажений. После
ограничения (уровень ограничения Уо) импульсная помеха будет уменьшена по амплитуде
до уровня Уп=Уо. Фильтр с узкой полосой, согласованной с шириной спектра сигнала,
импульс сигнала не исказит, а импульс помехи расширит, уменьшив при этом его по
амплитуде примерно в k раз.
Таким образом, отношение сигнал/шум на выходе возрастёт и станет
2
вых ≈
()−2
∆
=(
) ≫ вх
∆ш
81
Второе назначение ФОФ помехозащита приемников сигналов с угловой модуляцией
от шумовых и других широкополосных помех. Третье - это стабилизация вероятности
ложных тревог PЛТ на выходе.
Специальные схемы подавления различных преднамеренных помех. Для подавления
прицельных шумовых помех в приемниках применяют схему быстрого измерения частоты
и резекции помехи по результатам измерений. Соответствующая схема приемника
представлена на рис. 12.7.
Рис.12.7 – Специальная схема приемника для подавления прицельных шумовых
помех
Если вместе с сигналом в полосе УРЧ наблюдается помеха с шириной спектра Δfшп«
Δfc, анализатор помеховой обстановки фиксирует эту ситуацию, определяет несущую
частоту помехи и с помощью системы управления (СУ) настраивает режекторный фильтр
на частоту, пораженную помехой. В результате таких действий приемник адаптируется к
мгновенной сигнальной обстановке, не пропуская прицельную по частоте шумовую помеху
на выход приёмника.
Для обнаружения импульсов шумовых помех в импульсных радиоприемных
устройствах с последующим применением бланкирования этих импульсов применяются
сторожевые стробы. Одна из таких схем с двумя сторожевыми стробами приведена на рис.
12.8.
Рис.12.8 – Схема с двумя сторожевыми стробами
В схеме имеются два канала приема на основной на частоте fпр с полосой Δf и канал
помехозащиты (нижний по схеме), Последний состоит из трёх фильтров основного на
частоте fпр и двух сторожевых на частоте fпр1 < fпр и fпр2 > fпр с одинаковыми полосами
Δf . Канал помехозащиты это схемы ФОФ с двумя узкополосными фильтрами на выходе.
После квадратичных детекторов в компараторе (К) сравнивается разность постоянных
составляющих продетектированных шумов Δ = <ζ1(t)) <ζ2(t), пропорциональная разности
мощностей, а при одинаковых Δf и СПМ шумов в полосах фильтров, настроенных на
частоты fпрl и fпр2 По этой разности можно судить о расположении спектра шумовой
82
помехи относительно несущей сигнала: если Δ > 0, шумовая помеха сосредоточена на
частотах ниже частоты сигнала, если Δ < 0-то выше.
Контрольные вопросы по лекции 12
1. Охарактеризуйте виды и способы селекции сигналов от активных и пассивных
помех.
2. От каких помех защищают приемники РЛС специальными схемами АРУ? Какие
схемы АРУ применяют для помехозащиты приемников?
3. Какие способы нелинейной обработки сигнала в приемниках повышают их
помехозащищённость? Против каких помех?
Лекция 13
Помехозащита радиосистем передачи
информации
Обратная связь для адаптации к помеховой обстановке. Обеспечение подлинности.
Помехоустойчивость и помехозащищённость систем передачи информации.
Помехозащищенность РЭС- понятие, учитывающее как скрытность, так и
помехоустойчивость. На скрытности сигналов РСПИ сказываются все те же факторы,
которые определяют скрытность РЭС других классов. Поскольку помехоустойчивость
зависит от ряда случайных причин, то ее количественной мерой может быть вероятность
нарушения функционирования РСП И. Эта вероятность всегда является монотонной
функцией отношения сигнал/помеха на входе приемника. Поэтому вместо вероятности
нарушения функционирования РЭС достаточно рассматривать некоторое пороговое
(критическое) соотношение сигнал/помеха: если соотношение сигнал/помеха станет
меньше порогового, работа РСПИ считается нарушенной помехой (РСПИ подавлена).
Помехоустойчивость, а следовательно, и помехозащищенность РСПИ зависит от
сочетания большого числа факторов: вида помехи и полезного сигнала, интенсивности
помехи, структуры приемника и алгоритма обработки принимаемого сигнала, формы
диаграммы направленности антенны, применяемых в приемнике способов борьбы с
помехами и т.д. Каждый из этих факторов по отдельности и все они в совокупности должны
учитываться при исследовании помехоустойчивости. Но ниже, в этом разделе,
рассматриваются энергетические показатели помехоустойчивости приёма. Такие
характеристики являются полными и достаточными в случае, когда сигналы и помехи
различаются по форме, а приемник согласован с сигналом при флуктуационной помехе.
Это согласование в реальных условиях всегда имеет место и не нарушает общности
анализа. Рассмотрение энергетических характеристик и показателей помехоустойчивости
позволяет выявить ряд полезных закономерностей, а также предъявить требования к
сигналам РСПИ, которые обеспечивают повышение устойчивости против помех.
Известно, что максимальное отношение сиrнала к шуму на выходе оптимальноrо
приемника не зависит от формы сиrнала:
83
=

,
ш
где PCT-энергия сигнала.
Следовательно, если наблюдение сигнала происходит на фоне только внутренних
шумов приемника и внешних шумовых помех, помехоустойчивость приемников,
согласованных с сигналами любой формы, будет одинаковой. Если помеха создается
внешним источником и отличается по структуре от нормального стационарного шума,
удобно представить q в виде отношения мощностей сигнала и помехи.
Для помехи с постоянной в полосе спектра сигнала Δf co СПМ Nn
=

  ∆ 
=
= ∆
П П ∆ П
Последнее соотношение будет справедливо и при действии совместно с сигналом
узкополосной помехи мощностью Рп. Действительно, если представить оптимальный
приемник в виде коррелятора, то на выходе перемножителя коррелятора произойдет
расширение спектра этой помехи до значения полосы сигнала Δf, а через интегратор с
временем интегрирования Т пройдет лишь малая часть спектральных составляющих
помехи. В результате мощности помехи и сигнала на выходе коррелятора составят
п
соответственно
и  .
Если на вход приемника будут совместно действовать широкополосная и
узкополосная помехи с мощностями Рпш и Рпy соответственно, то
=

∆
пш + пу
Имитационная помеха обязательно подобна сигналу. Поэтому на выходе приемника,
согласованного с сигналом, она даст отклик большей мощности. Можно считать, что
увеличение мощности отклика приемника на имитационную помеху пропорционально
коэффициенту взаимной корреляции сигнала и помехи ρСП.
Условие энергетического подавления радиолинии передачи информации с учетом
сказанного о пороговом соотношении сигнал/шум и о критическом значении вероятности
нарушения функционирования можно определить неравенством q ≤ qПОР.
Учитывая, что при работе в условиях РЭП основная мощность помех определяется
не собственными шумами приемника, а организованной в процессе РЭП помехой, можно
найти СПМ помехи на выходе:
П =
Рпер П пер п пр п сп
∆
где Рпер П – мощность передатчика постановщика помехи; пер п и пр п –
соответственно коэффициенты усиления антенн постановщика помех и приемника РСПИ в
направлении друг на друга;  – коэффициент ослабления мощности помехи на трассе
распространения от передающей антенны до приемной.
Мощность полезного сигнала на выходе приемника РСПИ будет
 =
Рпер пер пр

84
В результате условие обеспечения помехоустойчивости можно представить в виде:
пр  
(Рпер пер ) ( ) (п )
пр п

[ ( )
П 

]
∆
(
) ≥ (Рпер П пер п )
сп
где Рпер пер и Рпер П пер п – величины эффективной мощности передатчиков сигнала
и помехи соответственно;
пр 
пр п
– характеристики антенны приемника, т.е. отношение
коэффициента усиления сигнала к коэффициенту усиления помехи;
потери
на
трассе
сигнал/помеха;
∆
сп
распространения
помех;


( )
П 
-
п

– относительные
критическое
отношение
=  – характеристики сигнала РСПИ; B – база сигнала РСПИ.
сп
Величина ΔfT/ ρСП зависит от структуры и вида модуляции сигнала. Как видно, для
повышения помехозащищенности РСПИ нужно применять сигналы с большой базой В =
ΔfT»1 и наделять их специальными свойствами, чтобы затруднить для системы РЭП
создание помехи, подобной сигналу, т. е. имитирующей помехи, для которой ρСП
достаточно высок, Оба этих требования выполняются при использовании в РСПИ
кодирования сигналов.
Помехоустойчивое кодирование с РСПИ
Одним из мощных средств борьбы с влиянием помех является защитное
кодирование. Оно состоит во введении корректирующих кодов, то есть кодов,
позволяющих обнаружить и исправить ошибки, появляющиеся из-за воздействия помех.
Наибольшее распространение получили такие виды корректирующих кодов как
блочные и сверточные.
Блочные коды кодируют блок из k входных символов в n кодовых символов, где n 
k. Цель добавления n k избыточных символов это увеличение минимального расстояния
Хэмминга, которое есть минимальное число отличающихся символов между любыми
парами кодовых слов. Пример схемы кодера дан на рис.13.1
Код с минимальным расстоянием по Хэммингу dmin может корректировать t ошибок
если:
 ≤  [
 − 1
]
2
где[]- целая часть х;  ≤  −  + 1.
Для двоичных кодов только коды повторения и коды с однозначной проверкой на
частотах достигают верхней границы. Класс недвоичных кодов, что достигает этой границы
– коды Рида-Соломона. Из-за их хороших свойств по метрике Хэмминга и возможности
эффективного декодирования они широко используются в радиоканалах.
85
К1
К2
К3
К4
К5
К6
К7
п1
п2
п3
п4
п5
п6
п7
п8
+
+
п9
Рис.13.1 Структурная схема кодера (9.7) блочного кода
Коды Рида-Соломона определены для кодовых символов с m бит на символе, где n –
длина кода связана с m:
 = 2 − 1
Число входных символов К связано с m и требует dmin из условия ̂ = 2 −  .
Это позволяет иметь определенную гибкость в определении длины кода. Так код
Рида-Соломона можно легко укоротить до любой произвольной длины, полагая ряд
входных бит нулевыми и удаляя то же число выходных бит.
Он также позволяет расширять длину кода до степени 2, добавляя дополнительные
−
символы проверки на четность. Код Рида-Соломона способен исправить [ 2 ] ошибочных
−
символов. Каждый символ включает m бит так, что  [ 2 ] бит может быть исправлена.
Код Рида-Соломона может быть рассчитан исправлять до двух ошибочных символов
содержащих 8 бит в символе, но не может корректировать произвольную комбинацию из
трех ошибочных бит, так как эти биты могут появиться в трех различных символах. Такие
характеристики делают код Рида-Соломона особенно полезным для исправления пакетов
ошибок в каналах. Они широко используются в системах OFDM, работающих в
замирающих многолучевых каналах.
Среди других блочных кодов известны коды Хэмминга (, ) = (2 − 1, 2 − 1 −
), где m – положительное число, например, если m = 3, то получаем код (7,4). Коды
Хэмминга находят применение благодаря исключительной простоте процедур их
кодирования и декодирования.
Весьма полезным для РСПИ оказывается код Рида-Мюллера. Этот код имеет
простую структуру, он формируется используя матрицу Адамара, квадратную матрицу n со
специальными свойствами. Код Рида-Мюллера способен обнаруживать и исправлять
ошибки большой кратности, поскольку для целого n код Рида-Мюллера определяет 2n
кодовых слов длины 2n при dmin =2n-1.
86
Класс кодов, полученных обобщением классических кодов Рида-Мюллера обладает
в системах OFDM наряду с высокой корректирующей способностью способностью
уменьшить пик-фактор сигнала (отношение пиковой мощности к средней), обеспечивая тем
самым улучшение отношения сигнал/помеха.
Блочное кодирование в системах с «прямым расширением спектра» использует
кодирование на основе последовательностей Уолша-Адамара. Так в системах IEEE 802.11b
используется байтовое кодирование n 4-ФМ. Последовательность входных данных делится
на группы по 8 бит D = [d0, …, d7], которые, в свою очередь, можно представить в виде
последовательности четверичных чисел (дибиты) m1 = d0d1, m2 = d2d3, m3 = d4d5, m4 = d6d7,
образующих вектор
Ì =[m1,…, m4].
Вектор кодированного символа Ñ =[c0,…,c7] можно получить по правилу
Ñ  ( Ì  W H  B) 

2,
11 1 1 1 1 1 1
10 1 0 1 0 1 0

WH 
11 0 0 1 1 0 0


11 1 1 0 0 0 0 - верхняя половина матрицы Уолша – Адамара;
 
где

  0,0,0,2,0,0,2,0.
В результате получаем кодированный и модулированный сигнал:
С=[С0,…С7]=[φ1+φ2+φ3+φ4; φ1+φ3+φ4; φ1+φ2+φ4; -(φ1+φ4); φ1+φ2+φ3;
φ1+ φ3; - (φ1+φ2), φ1].
Поскольку используется относительная модуляция значение φ1 текущего символа
определяют относительно значения φ предшествующего символа. Этот вид кодирования
называют кодированием комплементарным кодом, а процесс в целом ССК - модуляцией
(Complementary Code Keying). Последовательности Уолша-Адамара хорошо изучены
благодаря своим хорошим автокорреляционным свойствам.
Сверточные коды отображают каждый k бит непрерывного входного потока в n
выходных бит, где отображение получается сверткой входных бит с двоичной импульсной
характеристикой. Сверточное кодирование может быть реализовано простыми сдвиговыми
регистрами и сумматорами по модулю 2. Как пример сверточный кодер со скоростью ½
показан на рис13.2.
Выход
Ai
+
Вход
Т
Т
Т
Т
+
Т
Т
Выход Bi
Рис.13.2 – Структурная схема сверточного кодера длины 7
87
Кодер имеет один вход и два выхода Аi и Вi, которые перемежаются формируя
кодированную выходную последовательность {А1 В1 А2 В2}. Каждая пара выходных бит {Аi
Вi} зависит от семи входных бит. Длина 7 (или в общем случае длина регистра плюс 1)
называется ограничивающей. Отводы сдвигового регистра определяются генерирующим
полиномом. Рассмотренный выше пример имеет генерирующие полиномы {1011011,
1111001}. Единица в генерирующем полиноме соответствует отводу в сдвигающем
регистре.
Декодирование сверточного кода наиболее часто возлагается на декодер Витерби с
мягким решением, обеспечивающим эффективный метод получения оценки максимального
правдоподобия кодированной последовательности. Сложность декодера Витерби
возрастает экспоненциально по ограничивающей длине, что практически реализуемо, если
эта длина не более 10. Поскольку сверточные коды не имеют фиксированной длины
определить их исправляющую способность не просто, к тому же декодеры максимального
правдоподобия не определяют ошибочные позиции, а определяют наиболее
правдоподобную траекторию последовательности на решетке возможных вариантов, как
это демонстрирует рис.13.3.
Состояние
0
00
(00)
11
1
00
00
11
00
11
11
(01)
(10)
00
10
10
3
11
01
10
11
11
01
2
00
11
00
00
01
01
10
10
10
10
(11)
01
01
01
Рис.13.3 – Решетка для сверточного кода с ограничением 3
Кроме кодирования исправляющего ошибки, в OFDM системах используют так
называемое «перемежение», специфическую разновидность кодирования. Необходимость
в нем также обусловлена влиянием глубоких селективных замираний, когда группа
поднесущих смежных парциальных каналов принимается с малым уровнем сигнала и,
следовательно, вероятность появления ошибок в этих подканалах значительно выше, чем в
других, что в свою очередь означает высокую вероятность появления пакета ошибок.
Перемежение призвано рандомизировать появление ошибок при декодировании «рассосать» пакеты, рассеяв возможные ошибки случайным образом. Перемежение
означает, что на передаче кодированные биты переставляются определенным образом, так
что смежные биты разделяются несколькими битами после перемежения. Перемежение
может быть блочным или сверточным.
Блочное перемежение организовано таким образом, что блочный перемежитель
имеет размер, соответствующий числу бит в одном OFDM символе, это число равно числу
бит в одном подканале на одном тактовом интервале умноженному на число подканалов.
Перестановки выполняются в два этапа. На первом из них обеспечивается, чтобы смежные
кодовые биты попадали на несмежные поднесущие. На втором обеспечивается чтобы
смежные кодовые биты отображались, чередуясь на наименее значащие биты и наиболее
88
значащие биты модуляционного созвездия, благодаря этому длинные последовательности
битов малой надежности исключаются. На приеме деперемежитель при восстановлении
также выполняет по две перестановки.
Сверточный перемежитель циклически записывает каждый входной символ или бит
в один из К сдвиговых регистров, внося тем самым задержку от 0 до (К-1) длительности
символов (бит), как это показано на рис.13.4.
Т
Т
Т
Вход
Выход
Т
Т
Т
Т
Рис.13.4 – Сверточный перемежитель
Обратная связь для адаптации к помеховой обстановке
На практике помеховая обстановка в среде, где работают системы может меняться.
Соответственно могут меняться и требования к помехозащите: при меньшей интенсивности
помех можно обойтись меньшей помех можно обойтись меньшей избыточностью и
соответственно обеспечить более высокую скорость передачи информации, Но для такой
адаптации скорости передачи информации к изменяющимся помеховым условиям
необходимо иметь обратный канал передачи данных от приемника к передатчику.
Системы, использующие такой канал, называются системами передачи информации с
обратной связью. Обычно используют три основных варианта осуществления обратной
связи по передаваемой информации.
При первом способе «информационной» обратной связи по обратному каналу
передают полностью принятое и запомненное на приёме сообщение.
Очевидно, что чем больше интенсивность помех в прямом и обратном каналах и
соответственно вероятность ошибки при передаче, тем больше следует ожидать повторных
передач и тем больше информационная избыточность.
Второй способ использования обратного канала - организация решающей обратной
связи. В радиосистемах с решающей обратной связью проверка правильности приема
сообщения и принятие решения о необходимости повторной передачи производятся на
приемной стороне аппаратурой получателя информации. Функциональная схема такой
радиосистемы дана на рис.13.5.
89
Рис.13.5 – Функциональная схема радиосистемы
Анализ принятой кодовой комбинации выполняется декодирующим устройством
приемника. Естественно, что для реализации этой возможности применяется
корректирующий код, В случае обнаружения ошибки принятое сообщение считается
искаженным и по обратному каналу передается запрос на повторную передачу. Если
декодер не обнаруживает ошибок в принятой кодовой комбинации, по обратному каналу
передается подтверждение правильности приема (квитанция). Получив квитанцию,
удостоверяющую правильность приема, источник сообщений передает следующий блок
информации. В противном случае он повторяет передачу предыдущего искажённого блока
(система с переспросом). Очевидно, что при использовании решающей обратной связи по
обратному каналу передается всего одна двоичная единица информации на каждый блок
информации в прямом канале.
Третий метод использует одновременно принципы как информационной, так и
решающей обратной связи. Это комбинированная корректирующая обратная связь в
системах передачи информации.
Повторение передачи сообщения при использовании проверочной обратной связи
любого типа (информационной, решающей или комбинированной) эквивалентно введению
дополнительной избыточной информации.
Но количество такой избыточной информации изменяется в зависимости от
результатов каждого сеанса приема отдельного сообщения. При благоприятных условиях
приема в прямом и обратном каналах искажения сообщений возникают сравнительно редко
и, следовательно, среднее число повторных передач оказывается небольшим. Если уровень
помех в точке приема сообщений увеличивается, то автоматически увеличивается и
количество повторений. Таким образом, при изменении мощности принятого сигнала или
мощности помех автоматически регулируется средняя скорость передачи информации по
РСПИ. Так работает механизм адаптации РСПИ с обратной связью к помеховой обстановке.
РСПИ с обратной связью применяются для передачи очень важных сообщений,
например, информации при командном радиоуправлении. Очень эффективны адаптивные
РСПИ с корректирующей обратной связью при работе в условиях замираний радиосигнала.
Обеспечение подлинности сообщений
Помехи системам передачи информации могут навязывать получателю ложные
сообщения, дезинформировать его. Противодействие такому информационному
нападению входит в круг задач радиоэлектронной защиты. Дезинформируют только те
помехи, которые образуют сообщения, подобные истинным, и могут быть приняты как
подлинные, созданные собственным источником информации, т. е. дезинформирующие
помехи должны имитировать истинные сообщения. Для противодействия
дезинформирования применяются криптоrpафические методы, в некотором смысле
90
подобные тем, что применяются для обеспечения секретности при передачи информации.
Но функции обеспечения секретности (информационной скрытности) и обеспечения
подлинности сообщений не тождественны друг другу. Устойчивость к расшифровке еще не
достаточна для обеспечения стойкости сообщений к вредному действию имитирующих
помех. Из того факта, что сообщение не может быть расшифровано (может быть
расшифровано лишь с достаточно малой вероятностью или по прошествии неприемлемо
длительного времени), еще не следует, что в ходе РЭП противник не может создать ложное,
дезинформирующее сообщение. Попытка имитации будет успешной, если система
противодействия создаст поддельную шифрограмму Ши и эта шифрограмма на приемной
стороне будет принята за истинную, посланную собственным передатчиком, т. е. законным
абонентом системы связи. Вероятность такого события Ри.
Подобно потенциальной криптостойкости можно определить предельно
достижимый уровень стойкость информации- способность системы обеспечить
подлинность передаваемых сообщений. Пусть Nш - число всех возможных криптограмм.
Пусть также Nc и Nк соответственно числа возможных сообщений и ключей с
вероятностью применения отличной от нуля.
Это значит, что для каждой последовательности ключа К существует по крайней
мере Nc различных криптограмм и условная вероятность криптограммы для каждого ключа
не равна нулю. Поэтому
Ри≥

⁄ ,

где  − выбор случайной шифрограммы.
Контрольные вопросы по лекции 13
1.Что такое адаптация с применением обратной связи?
2.В чём различие криптостойкости и обеспечения подлинности сообщений?
3. Как определяется корректирующая способность блочных кодов?
4. Приведите схему формирования сверточного перемежения и объясните в чем
состоит полезный эффект перемежения.
91
Список литературы
1. Радиоэлектронная борьба. Цифровое запоминание и воспроизведение
радиосигналов и электромагнитных волн / В. Д. Добыкин, А.И. Куприянов, В. Г.
Пономарев, Л. Н. Шустов; Под общ. ред. А. И. Куприянова. — М:Вузовская книга,2009.360с.
2. Современная радиоэлектронная борьба. Вопросы методологии/ Под ред. В.Г.
Радзиевского.-М. «Радиотехника», 2006.-424с.
3. Гуляев В. П. Анализ демаскирующих признаков объектов информатизации и
технических каналов утечки информации : учебно-методический комплект
–
Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2014. – 164 с.
4. Куприянов А.И., Сахаров А.В. Теоретические основы радиоэлектронной борьбы:
Учеб, пособие - М,: Вузовская книга, 2007, 356с
5. Радиоэлектронная борьба/ А.И.Куприянов.-М.Вузовская наука,2013.-360с.
Приложение 1
Эффективная площадь рассеяния (ЭПР; англ. radar cross-section, RCS; в
некоторых
источниках — эффективная
поверхность
рассеяния, эффективный
поперечник рассеяния, эффективная отражающая площадь, ЭОП) в радиолокации —
площадь некоторой фиктивной плоской поверхности, расположенной нормально к
направлению падающей плоской волны и являющейся идеальным и изотропным
переизлучателем, которая, будучи помещена в точку расположения цели, создаёт в месте
расположения антенны радиолокационной станции ту же плотность потока мощности, что
и реальная цель.
ЭПР
является
количественной
мерой
свойства
объекта рассеивать электромагнитную волну. Наряду с энергетическим потенциалом
приемопередающего тракта и КУ антенн РЛС, ЭПР объекта входит в уравнение
дальности радиолокации и определяет дальность, на которой объект может быть
обнаружен радиолокатором. Повышенное значение ЭПР означает большую
радиолокационную заметность объекта, снижение ЭПР затрудняет обнаружение.
ЭПР конкретного объекта зависит от его формы, размеров, материала, из которого
он изготовлен, от его ориентации (ракурса) по отношению к антеннам передающей и
приемной позиций РЛС (в том числе, и от поляризации электромагнитных волн), от длины
волны зондирующего
радиосигнала.
ЭПР
определяется
в
условиях дальней
зоны рассеивателя, приемной и передающей антенн радиолокатора.
Поскольку ЭПР — формально введенный параметр, то её значение не совпадает ни
со значением полной площади поверхности рассеивателя, ни со значением площади его
поперечного сечения (англ. Cross-Section). Расчет ЭПР — одна из задач
прикладной электродинамики, которая решается с той или иной степенью приближения
аналитически (только для ограниченного ассортимента тел простой формы, например,
проводящей сферы, цилиндра, тонкой прямоугольной пластины и т. п.) или численными
методами.
Измерение
(контроль)
ЭПР
проводится
на полигонах
и
в
радиочастотных безэховых камерах с использованием реальных объектов и их масштабных
моделей.
ЭПР имеет размерность площади и обычно указывается в м² или дБкв.м. Для
объектов простой формы — тестовых — ЭПР принято нормировать к квадрату длины
волны зондирующего радиосигнала. ЭПР протяженных цилиндрических объектов
нормируют к их длине (погонная ЭПР, ЭПР на единицу длины). ЭПР распределенных в
объёме объектов (например, дождевого облака) нормируют к объёму элемента разрешения
РЛС (ЭПР/м³). ЭПР поверхностных целей (как правило, участка земной поверхности)
нормируют к площади элемента разрешения РЛС (ЭПР/м²). Иными словами, ЭПР
распределенных объектов зависит от линейных размеров конкретного элемента разрешения
конкретной РЛС, которые зависят от расстояния РЛС — объект.
ЭПР можно определить
приведенному в начале статьи):
следующим
образом
(определение
эквивалентно
Эффективная площадь рассеяния (для гармонического зондирующего
радиосигнала) — отношение мощности радиоизлучения эквивалентного изотропного
источника (создающего в точке наблюдения такую же плотность потока мощности
радиоизлучения, что и облучаемый рассеиватель) к плотности потока мощности (Вт/м²)
зондирующего радиоизлучения в точке расположения рассеивателя.
ЭПР зависит от направления от рассеивателя на источник зондирующего
радиосигнала и направления в точку наблюдения. Поскольку эти направления могут не
совпадать (в общем случае источник зондирующего сигнала и точка регистрации
рассеянного поля разнесены в пространстве), то определенная таким образом ЭПР
93
называется бистатической ЭПР (двухпозиционной ЭПР, англ. bistatic RCS).
Диаграмма обратного рассеяния (ДОР, моностатическая ЭПР, однопозиционная
ЭПР, англ. monostatic RCS, back-scattering RCS) — значение ЭПР при совпадении
направлений от рассеивателя на источник зондирующего сигнала и на точку наблюдения.
Под ЭПР часто подразумевают её частный случай — моностатическую ЭПР, то есть ДОР
(смешивают понятия ЭПР и ДОР) из-за малой распространенности бистатических
(многопозиционных) РЛС (по сравнению с традиционными моностатическими РЛС,
оснащенными единой приемо-передающей антенной). Тем не менее, следует различать
ЭПР(θ, φ; θ0, φ0) и ДОР(θ, φ) = ЭПР(θ, φ; θ0=θ, φ0=φ), где θ, φ — направление на точку
регистрации рассеянного поля; θ0, φ0 — направление на источник зондирующей волны (θ,
φ, θ0, φ0 — углы сферической системы координат, начало которой совмещено с
рассеивателем).
В общем случае для зондирующей электромагнитной волны с негармонической
временной зависимостью (широкополосный в пространственно-временно́м смысле
зондирующий сигнал) эффективная площадь рассеяния — отношение энергии
эквивалентного изотропного источника к плотности потока энергии (Дж/м²) зондирующего
радиоизлучения в точке расположения рассеивателя.
Расчёт ЭПР
Рассмотрим отражение волны, падающей на изотропно отражающую поверхность,
площадью, равной ЭПР. Отражённая от такой цели мощность — это произведение ЭПР на
плотность падающего потока мощности:
94
ЭПР некоторых простых целей.
Расчетная
формула для ЭПР
Направление
падающей волны
Шар
πR2, при R » λ
144π4R6/λ4, при R
< λ R – радиус
шара
Произвольное
Круглый цилиндр
2πRb2/λ, при
2πR/λ »1
Падающая волна
образует с осью
цилиндра угол 900
Конус
λ2/16π · tg 4 α α–
половинный угол
конуса
Падающая волна
совпадает с осью
конуса
Плоский
прямоугольный лист
4πS2/ λ2 S–
площадь листа (S
= ab)
Падающая волна
образует с
плоскостью листа
угол 900
Уголковый
отражатель с
треугольными
гранями
4πa4/3 λ2 а –
длина ребра
отражателя
Падающая волна
совпадает с
максимумом диагр.
рассеяния
Уголковый
отражатель с
прямоугольными
гранями
12πa4/ λ2 а –
длина ребра
отражателя
Падающая волна
совпадает с
максимумом диагр.
рассеяния
Дипольный
отражатель
(полуволновый
вибратор)
0,86 λ2
Падающая волна
образует с осью
вибратора угол 900
Расчетная
формула для ЭПР
Направление
падающей волны
Сфероид
4b04/a02 a0,b0–
полуось
сфероида
Падающая волна
совпадает с
полуосью
a0 сфероида
Объект оживальной
формы
λ /16π ·tg Θ Θ –
половинный угол
Падающая волна
совпадает с
продольной осью
объекта
Тип цели
Тип цели
Форма цели
Форма цели
2
4
В табл.3.1 приведена расчетная формула для ЭПР плоского листа при его облучении
по нормали к поверхности. При отклонении направления облучения плоского листа от
нормального облучения его ЭПР определяется иначе.
95
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
2 869 Кб
Теги
radioelektronnye, konspekt, eliseev, osnovy, sister, kompleks, teoria, 2018, borbe, lekcii
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа