Средства радиоэлектронной защиты и подавления радиоэлектронных средств (РЭС)

РГРТУ
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К КУРСОВОЙ РАБОТЕ
ПО ДИСЦИПЛИНЕ:
«Теоретические основы радиоэлектронной борьбы»"
Студент Косс С. В.
Группа 310 Специальность 210305
2007

Содержание
Введение
Анализ и формализация задачи
Расчет параметров средств помехозащиты
Расчет параметров помехопостановщика
Расчет зон прикрытия помехами
Анализ эффективности применения комплекса помех и средствпомехозащиты
Оценка требований к аппаратно-программным ресурсам средствконфликтующих сторон
Выбор и технико-экономическое обоснование технологическойбазы для реализации проекта
Составление структурной схемыустройства
Заключение
Список использованных источников

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
РЯЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
 
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ
 
по дисциплине «Теоретические основы радиоэлектронной борьбы»
Студент _________Косс С.В. _________________код________ группа_310_
1. Тема: «Средства радиоэлектроннойзащиты и подавления радиоэлектронных средств (РЭС)»
2. Срок представления курсовой работык защите " 10 " мая 2007 г.
3. Исходные данные для проектирования:
а) Исходные данные к курсовойработе:
Тип РЛС: вертолетная РЛС.
Параметры РЛС: дальность обнаруженияцели не менее 30 км;
Определяемые координаты цели:скорость, азимут.
Параметры цели: ЭПР цели Е=5 м2,максимальная скорость цели V=900 м/с;
Виды применяемых помех: уводящаяпо скорости, пассивная от земной поверхности.
б) Требования к проекту:
Разработать алгоритмы, структурныесхемы постановщика помех и средств помехозащиты радиолокационной станции, провестианализ эффективности применения средств помехопостановки и помехозащиты.
4. Обязательные разделы пояснительной записки курсовой работы
Титульный лист.
Задание на курсовую работу.
Содержание.
Введение.
Анализ задачи и ее формализация.
Расчет параметров помехопостановщика (мощность передатчика помех,средств создания помех, параметров помех).
Расчет параметров средств помехозащиты (алгоритма помехозащитыструктуры и параметров).
Анализ эффективности применения комплекса помех и средств помехозащиты.
Оценка требований к аппаратно-программным ресурсам средств конфликтующихсторон.
Выбор и технико-экономическое обоснование технологической базыдля реализации проекта.
Составление структурной схемы устройства и описание ее работы
Заключение
Список использованных источников
Графические материалы (1 л.)
Руководитель работы В.И. Кошелев
Задание принял к исполнению студент:______________
Введение
В современном вооруженномконфликте в полной мере используются всевозможные радиоэлектронные средства (РЭС),которые часто играют решающую роль. Поэтому каждой из конфликтующих сторон к РЭСпредъявляются все более высокие требования, часто противоречащие друг другу. Именнопоэтому разработка и создание РЭС является очень сложной задачей, которую можнорешать только с применением самых современных подходов.
В данном курсовом проектебудет рассмотрена разработка средств радиоэлектронной защиты и подавления РЭС, т.е.будет рассмотрен вопрос создания РЭС с обоих конфликтующих сторон.
Анализ и формализация задачи
Задачи обеспечения помехопостановкии помехозащиты являются взаимосвязанными и присущи всем противоборствующим сторонами,каждая из которых, с одной стороны, пытается сорвать с помощью помех нормальнуюработу противника, а с другой стороны, стремится обеспечить хорошую помехоустойчивостьсвоих РЭС, то есть обеспечить подавление активных (АП) и пассивных помех (ПП), применяемыхпротивоборствующей стороной.
Согласно ТЗ необходимоспроектировать вертолетную РЛС с дальностью обнаружения не менее 30км, с возможностьюопределения азимута и скорости целей с ЭПР не менее 5м2 и скоростью неболее 900м/с.
Курсовая работа включает в себя следующие пункты:
· расчет параметров бортовой РЛС (БРЛС), обеспечивающих требования ТЗ;
· расчет параметров помехопостановщика (мощность передатчика помех,средств создания помех, параметров помех);
· Расчет средств помехозащиты (алгоритма помехозащиты, структуры и параметров)
· расчет зон прикрытия помехами;
· анализ эффективности применения помех и средств помехозащиты;
· оценка требований к аппаратно-программным ресурсам средств конфликтующихсторон;
· составление структурной схемы устройства и описание ее работы;
Согласно ТЗ при расчете необходимо учесть пассивные помехи — отражения от подстилающей поверхности, Т.о. нужно предварительно подсчитать значенияЭПР помехи в м2. В качестве активной помехи в Т.З. определенапомеха, уводящая по скорости. Требуется в ходе работы определить необходимую мощностьпомехопостановщика и выбрать структурную схему, позволяющую реализовать данную помеху.С другой стороны, требуется обеспечить нормальную работу БРЛС в условии действияпомех. По окончании расчетов сделаем вывод об эффективности работы помехопостановщикаи помехозащиты.
Современные БРЛС являются сложными информационными системами.Сложность БРЛС определяется ее способностью решать одну и ту же задачу различнымиспособами с использованием различных алгоритмов обработки сигналов.
В общем случае БРЛС предназначена дляинформационного обеспечения процедур наведения и защиты летательных аппаратов иуправления их средствами поражения. Вертолетная РЛС также должна обеспечивать пилотаинформацией о возможных препятствиях (различные местные предметы а также элементырельефа земной поверхности). Для решения этих задач необходимо иметь разветвленнуюсеть режимов работы. К этим режимам, прежде всего, относятся:
o поиск и обнаружение воздушных и наземных целей с определением их государственнойпринадлежности;
o сопровождение целей, при котором формируются оценки фазовых координат,необходимые для информационного обеспечения всех используемых методов наведенияи уклонения от средств поражения;
o идентификация (распознавание) целей вплоть до их типа с ранжированиемпо степени важности (опасности);
o выдача команд целеуказания средствам поражения и формирование дляних команд радиокоррекции;
o точное определение расположения препятствий на пути следования вертолета.
Расчет параметров РЛС
радиоэлектронный защита помеха
Расчет будем производить с помощью программы «Стрела».В окне параметров системы на пяти закладках даны параметры РЛС, которые можно изменять.
В закладке «РЛС» (рис.1) укажем в качестве «Основногорежима работы» — импульсно-доплеровский. Такой выбор связан с тем, что импульсно-доплеровскиеБРЛС по сравнению с импульсными станциями с режимом СДЦ обладают существенно лучшимихарактеристиками по обнаружению цели на встречных курсах на фоне земли. Закладка«По назначению» — бортовая РЛС. «Скорость носителя РЛС, м/с»- 100 м/с (360км/ч, что соответствует крейсерской скорости современного боевоговертолета). «Однозначно измеряемая скорость, м/с» — 900 м/с (соответствуетТЗ). «Тип обработки» — режекция и когерентное накопление.
/>
Рис.1
В закладке «Сигнал» (рис.2), укажем в качестве«Типа сигнала» — сложный. «Длина волны, см» — 3 см, такой выбор связан с тем, что близко с этим значением расположено окно прозрачности (3,3 см), что позволяет сигналу распространяться с малым затуханием в пространстве.
/>
Рис.2
Далее необходимо рассчитать ЭПР помехи от подстилающей поверхности.Существует множество способов учета отражений от подстилающей поверхности. Для решениетаких задач в режиме квазинепрерывного импульса (КНИ) посредством выбора частотповторения зондирующих импульсов выделяется для частотного спектра отраженного сигналаподвижной цели поддиапазон доплеровских частот, свободный от отражений подстилающейповерхности. Фактически создаются условия обнаружения цели на фоне собственных шумовприемника БРЛС.
Импульсно-доплеровские РЛС используют метод станций, работающихна непрерывном излучении. Спектр доплеровского сигнала, отраженного от поверхностиземли с летящего объекта, представлен на рис.3 На нем значению мощности сигналаS (Fд) в области доплеровской частоты Fд = 0 соответствуют высотныеотражения от точек подстилающей поверхности вблизи нормали, которая проведена ссамолета на землю. Области частот Fдгл соответствуют отражению по оси лучаантенны РЛС, скользящего по поверхности земли со скоростью перемещения самолетав горизонтальной плоскости.
/>
Рис.3
Применим импульсно-доплеровский метод с высокой частотой повторения(ВЧП) излучения зондирующих импульсов. Этот метод заключается в том, что выбираетсячастота повторения импульсов Fп большая, чем максимальная доплеровская частотацели. Периодически излучаемые зондирующие когерентные импульсы можно рассматриватькак сумму гармонических составляющих с частотами fk = f0+ kFп,где f0 — несущая частота РЛС, a k — любое целое число.Каждая составляющая с частотой fk подобна непрерывному зондирующему сигналу,максимальное и минимальное доплеровское приращение частоты сигналов, отраженныхот подстилающей поверхности, образуется как 2Vc/Ak и — 2Vc/Аk соответственно,где Аk = c/fk, а с — скорость распространения радиоволн. Приэтом, значение мощности доплеровского сигнала отражения от земли по каждой составляющеймодулируется в соответствии с огибающей спектра зондирующих импульсов Sт. В результатеэтого спектр отраженного от земли доплеровского сигнала имеет вид, показанный нарис.4.
/>
Рис.4
Для малых по сравнению с длиной волны и пологих неровностей применимметод возмущений (мелкомасштабная модель). Отраженная волна представляется в видесуммы волн от гладкой поверхности, определяемой коэффициентами отражения Френеляи обусловленной мелкими неровностями. Если радиус кривизны неровностей много большедлины волны (для плавных неровностей достаточно больших размеров), применим методКирхгофа (крупномасштабная модель). При этом отраженное поле вычисляется по законамгеометрической оптики, т.е. так же, как при отражении от бесконечной касательнойплоскости в данной точке поверхности. С учетом того, что в этой модели затенениеодних участков поверхности другими отсутствует, можно воспользоваться коэффициентамиотражения Френеля. При оценке участка гладкой поверхности, эффективно участвующегов формировании отраженного сигнала в сторону РЛС, можно воспользоваться зонами Френеля.Рассмотрим случай вертикального облучения земной поверхности. Метод построения зонясен из рис.5.
 
/>
Рис.5
Для первой зоны разность хода лучей до центра зоны и до любойточки внутри зоны не превышает λ/4, что после отражения на границе зонысоответствует разности хода λ/2, т.е. фазовому сдвигу 180°. Остальные зоныстроятся аналогично. Отсюда следует, что первая зона является кругом с радиусом:
/>
так как обычно H>> λ/4, где H — высота БРЛСнад землей.
Что касается остальных зон, то они образуюткольца. Вторая зона имеет внутренний радиус R1и внешний:
/>
последующие радиусы равны:
/>
/>
и т.д. Так как площадь k-го кольца:
/>
т.е. площади колец зон равны. Вследствие того, что сигналы, отраженныеот этих зон, имеют разные знаки, происходит их взаимная частичная компенсация ирезультирующий отраженный сигнал соответствует приблизительно половине формируемогопервой зоной Френеля, что и определяет главную роль этой зоны.
Приближенный расчет для высоты полета вертолета-носителя БРЛСравной 100м показывает, что ЭПР помехи от подстилающей поверхности составляет 18м2при приеме помехи по боковым каналам.
Заполним закладку «Цель и помеха» (рис.6). «ЭПРцели кв. м» — 5 м (в соответствии с ТЗ). «Максимальная скорость цели,м/с» — 900 м/с (в соответствии с ТЗ). «ЭПР помехи» — 18 м2. «Ширина спектра флюктуаций, Гц» — 10000 Гц.
/>
Рис.6
В закладке «Параметры 1» (рис.7) укажем «Мощностьпередатчика, кВт» — 5кВт, «Коэффициент усиления антенны» — 900,«Энергетическая дальность, км» — 30, «Разрешение по дальности, м»- 50, «Вероятность правильного обнаружения» — 0,95, «Вероятностьложной тревоги» — 10-5, «Потери при обработке, дБ» — 3.

/>/>
Рис.7
В закладке «Параметры 2» (рис.7) укажем для азимутальнойплоскости: «Максимальный угол сканирования, гр.» — 30, «Минимальныйугол сканирования, гр.» — (-30), «Разрешение, гр» — 1; для угломестнойплоскости: «Максимальный угол сканирования, гр.» — 2, «Минимальныйугол сканирования, гр.» — (-2), «Разрешение, гр» — 1; «Времяобзора сектора сканирования, мс» — 1200 мс. Расчет числа импульсов в пачкезондирующего сигнала вести, исходя из времени обзора сектора сканирования.
Далее программа выдает расчет параметров РЛС, используя введенныеранее данные (рис.8)
/> 
Рис.8
Из данных расчета программы «Стрела» можно видеть следующее:
o увеличение числа импульсов в пачке приводит к большему значению энергетическойдальности, что можно объяснить непосредственной связью числа импульсов в пачке N с коэффициентом передачи сигналаkс (kс=N), который в свою очередь связан с энергетическойдальностью R, причем чем больше kс, тем больше R;
o увеличение N приводитк повышению вероятности правильного обнаружения D,что согласуется с теорией;
o дальность связана с мощностью передатчика основным уравнением дальностирадиолокации, согласно которому увеличение мощности приводит к возрастанию энергетическойдальности;
o увеличение энергетической дальности приводит к уменьшению значенияправильного обнаружения, связанно данное явление с тем, что на больших дальностяхуменьшается мощность отраженного от цели зондирующего импульса, уменьшается разрешающаяспособность РЛС, больше сказывается совокупное влияние среды на распространяющуюсяволну.
 Расчет параметров средств помехозащиты
Отраженный сигнал от цели представляет пачку радиоимпульсов снеизвестной доплеровской частотой, которая подвергается когерентной обработке. Чтобыучесть доплеровский сдвиг частоты, широко используются гребенчатые фильтры, представляющиенабор узкополосных фильтров, осуществляющих когерентное накопление.
Ожидаемую пачку импульсов (копию сигнала)u (t) можно представить в виде произведениядвух колебаний: последовательности видеоимпульсов u1(t) и высокочастотного колебания u2(t) несущей частоты f0,модулированного огибающей пачки, т.е.
u (t) = u1 (t)u2 (t),
которое соответствует ожидаемому сигналу.Если аддитивную смесь сигнала с шумом на входе приемника обозначить y (t), то отклик согласованного фильтрадаёт на выходе корреляционный интеграл R:
/>
Откуда вытекает следующий оптимальныйалгоритм обработки пачки радиоимпульсов: принимаемая реализация колебаний y (t) стробируется. При этом получаетсяколебание u (t) =u1 (t) u2(t). Стробирование необходимо осуществлять в соответствиисо временем запаздывания сигналов. При неизвестном времени запаздывания необходимамногоканальная схема. Каждый временной канал относительно соседнего стробируетсяимпульсной последовательностью, задержанной на длительность одного импульса пачкиτи. Тогда число временных каналов m в одном периоде повторения Т определяется m=T/τи и соответствует величине скважности. В каждомканале дальности необходимо осуществить накопление сигналов пачки, т.е. вычислитьинтеграл. Интегрирование осуществляется узкополосным фильтром.
При неизвестной доплеровской частотецели в каждом стробируемом канале число доплеровских фильтров должно быть таково,чтобы перекрывать весь диапазон доплеровских частот, который в импульсных системах,благодаря периодичности спектра, можно принять равным Fп.
Таким образом, согласованный фильтробработки имеет структуру, представленную на рис.9.
/>
Рис.9
Согласованные фильтры одиночного радиоимпульса(СФОИ) стробируются по дальности с числом временных сигналов m.В каждом канале ставятся узкополосные доплеровские фильтры, перекрывающие доплеровскийдиапазон целей, где производится накопление сигнала. Детектирование огибающей сигналаосуществляется в блоке последетекторной обработки, на выходе которого в пороговомустройстве (ПУ) происходит сравнение с пороговым уровнем с целью обнаружения сигнала.В блоке определения параметров сигнала (БОПС) определяются параметры цели, такиекак скорость, дальность и т.д.
При обнаружении цели определяется доплеровскаячастота цели по номеру доплеровского фильтра и рассчитывается скорость цели:
/>
На практике вместо СФОИ лучше использоватьусилитель промежуточной частоты (УПЧ), параметры которого согласованны с параметрамисигнала, а узкополосные доплеровские фильтры выполнить в виде блока цифровой обработки,включающего память на всю пачку и обработку на основе быстрого преобразования Фурье(БПФ). Тогда согласованный фильтр имеет структуру, представленную на рис.10.
/>
Рис.10
Стробирование по дальности выполняетсяв стробирующих каскадах, подключенных к выходу УПЧ, на которые подаются временныестробы длительностью τи. Количество стробирующих каскадовравно m.
Обработка по частоте Доплера в каждомвременном канале производится на видеочастоте, в двух квадратурных каналах, гдес помощью фазовых детекторов (ФД) извлекается полезная информация из фазы сигнала.Для цифровой обработки необходимо информацию с выхода ФД преобразовать в цифровыекоды, что выполняется с помощью аналого-цифровых преобразователей (АЦП).
Блок, обозначенный как БПФ, включаетпамять на всю пачку отраженных импульсов и обработку в виде БПФ.
На выходе БПФ образуется n частотных каналов, где n — число импульсов в пачке, отраженной от цели. Полоса пропусканиякаждого доплеровского фильтра в этом случае будет:
/>
В БПФ производится когерентное накоплениесигнала y (t). Объединение квадратурныхканалов производится в блоке объединения квадратур (БОК), причем объединение производитсядля каждого частотного канала. Обнаружение полезного сигнала происходит на выходахмногоканального (n каналов) пороговогоустройства (ПУ). Дальнейшая обработка в виде фиксации обнаружения и измерения параметровцели производится в блоке определения параметров сигнала (БОПС).
Величина порогового сигнала q на выходе когерентного накопителя:
/>
где qвх — отношение напряжения полезного сигнала (uсвх)к среднеквадратическому значению шума (σшвх) на входе устройстваобработки. Структура фильтра, представленного на рис.23, реально в цифровом видевыполняется на одном АЦП и спецпроцессоре с одним БПФ. Многоканальность по времениреализуется за счет разбиения по временным тактам работы АЦП и БПФ. На рис.11 приведеныспектры соседних гармоник, отраженных от пассивных помех, от цели и с учетом частотнойхарактеристики согласованного фильтра, выполненного в виде многоканального доплеровскогофильтра, показанного на рис.10.
/>
Рис.11
Аналогичный спектр на рис.12 представленпри выполнении многоканального доплеровского фильтра в виде БПФ, структурная схемакоторого показана на рис.23.
/>
Рис.12
Особенность обработки, показанной нарис.11, состоит в том, что доплеровские фильтры расположены в зоне спектра, свободногоот пассивной помехи. При изменении скорости носителя РЛС меняется положение точекf0±Fдmах, что приводит к изменению зоны спектра, свободного отпассивных помех. В этом случае для перекрытия всей зоны спектра, где может находитьсяполезный сигнал, следует производить адаптивную привязку начала гребенки доплеровскихфильтров к скорости носителя РЛС (к точкеf0±Fдmах).
В случае использования БПФ (рис.12)по ширине спектра пассивных помех Fдmах рассчитывают количество частотных каналов БПФ, в которыхнаходится помеха, и эти каналы в обнаружении полезного сигнала не участвуют. Извсего анализа можно сделать вывод, что схема рис.10 хоть и сложнее схемы рис.9,но обеспечивает лучшие результаты, так как учитывает изменение скорости носителяРЛС, поэтому будет использована именно эта схема.
В техническом задании также указанаактивная помеха (АП) — уводящая по скорости. Такой тип помех используется для обеспечениясрыва автосопровождения цели по координатам (дальности, скорости). В отличие отпомех типа ложная цель, уводящие помехи динамически изменяют свои параметры, т.е.принимая сигнал от РЛС, они преднамеренно изменяют в нем какой-либо параметр (вносятдополнительную задержку, изменяют фазу и др.), после чего переизлучают его в направлениистанции, тем самым, обеспечивается автозахват ложной цели и ее сопровождение. Боротьсяс такой помехой можно, с помощью пороговых алгоритмов.
Дальностный пороговый алгоритм:
Скоростной пороговый алгоритм:
/>
Поровый алгоритм по ускорению:
/>
Если неравенства выполняются, то параметрыдальности R, скорости vr и ускорения a согласованы и идет сопровождение цели. Если не выполняются, топринимается решение о наличии уводящей помехи. В нашем случае зная, что скоростьесть первая производная от дальности, сравнивая оценку с вычисленной скоростью можносделать вывод о наличии или отсутствии помехи.
/>, где
/>.Расчет параметров помехопостановщика
Рассмотрим алгоритм создания уводящей по скорости помехи дляБРЛС с автосопровождением по скорости (АСС):
1) радиолокационный сигнал (импульсный или непрерывный) принимается, усиливаетсяи ретранслируется в направлении подавляемой БРЛС;
2) мощный ретранслированный сигнал из-за действия АРУ вызывает уменьшение коэффициентаусиления радиолокационного приемника, вследствие чего отраженный от цели сигналподавляется, и строб скорости БРЛС захватывается сигналом помехи;
3) доплеровская частота переизлученного сигнала помехи последовательно меняется(уводится) в сторону увеличения или уменьшения относительно доплеровской частотысигнала, отраженного от реальной цели. При этом возможны различные законы изменениячастоты, но если производится одновременно увод по дальности, то производная функцияизменения дальности должна быть равна во всех соответствующих точках значению функцииуводящей помехи по скорости;
4) по достижении максимальной величины увода по скорости передатчик ретрансляционныхпомех выключается, вызывая срыв сопровождения цели. Отношение уровней сигналов привключенном и выключенном ретрансляторе должно быть таким, чтобы не позволить ГСНнаводиться на собственные шумы, излучаемые передатчиком помех;
5) БРЛС переходит в режим перезахвата и начинает процесс поиска доплеровскойчастоты сигнала цели. При этом через некоторое время возможен либо повторный захватпотерянного сигнала, либо захват сигналов от других целей, включая ложные. Во времяпоиска угломерная система размыкается или находится в режиме памяти по углам илиугловой скорости;
6) процесс увода по скорости повторяется. Маневр самолета с максимальным ускорениемповышает эффективность воздействия уводящей помехи по скорости.
Описанная последовательность созданияуводящей по скорости помехи относится к обычному способу ее формирования. На рис.13приведена структурная схема широко используемого передатчика уводящей по скоростипомехи на основе ретранслятора со сдвигом частоты на ЛБВ. Для разделения принятогосигнала и сигнала помехи используется циркулятор, но он не обеспечивает достаточнойразвязки для устранения самовозбуждения. Поэтому принятый и выходной сигналы помехипопеременно стробируются таким образом, чтобы исключить одновременную передачу иприем. Хотя радиолокационный приемник будет принимать ретрансляционный сигнал помехив течение менее чем 50% времени, эффективное воздействие помехи все же будет обеспечено.Так как стробированный высокочастотный сигнал должен накапливаться для последующейпередачи, то необходимо использовать в тракте линию задержки.
/>
Рис.13
Задержка сигналов должна быть когерентнойи достаточной величины, что может потребовать применения преобразования частотывходных сигналов в диапазон промежуточных частот для реализации требуемой задержки.Можно обойтись без введения дополнительной задержки, а использовать запаздываниев ЛБВ и тракте. Пилообразное колебание, управляемое по частоте, подается на спиральЛБВ с амплитудой, достаточной для получения в ретранслируемом радиолокационном сигналеизменения фазы на 2π рад. Для успешной работы передатчика такая установкаамплитуды пилообразного колебания оказывается допустимой в 20 % -ной частотной полосе.Однако подавление остатка сигнала на несущей частоте радиолокационного сигнала должнобыть тщательно проверено, так как если уровень сигнала на выходе ЛБВ на несущейчастоте входного сигнала оказывается больше уровня радиолокационного сигнала, отраженногоот цели, то передатчик помех будет действовать как маяк. Если сигнал помехи превышаетостаток на несущей частоте сигнала на 6 дБ или больше, то строб скорости РЛС будетзахватываться и уводиться помехой. Обычно коэффициент подавления в диапазоне частотлежит в пределах 10.20 дБ.
В системе сдвига частоты всегда существуетначальная (не нулевая) доплеровская частота. В лучшем случае эта начальная частотадостигает 20Гц. Для практики важно, чтобы эта начальная частота составляла не более25% величины разрешающей способности РЛС по скорости. Время действия сигнала помехина несущей частоте необходимо лишь для того, чтобы воздействовать на систему АРУподавляемого радиолокационного приемника, и оно обычно составляет доли секунды.Закон изменения частоты обычно линейный, но также возможен параболический или модифицированныйэкспоненциальный закон. Имитируемое помехой ускорение не должно быть значительным,поскольку РЛС может автоматически сбросить сигнал уводящей по скорости помехи, используяпороговый алгоритм по ускорению, описанный выше. При уводе по скорости изменениена 20 кГц за 5 с соответствует примерно ускорению примерно 5g. После окончания цикла постановки уводящей по скорости помехипередатчик кратковременно выключается, а затем цикл постановки помехи повторяется.Если радиолокационный сигнал после действия уводящей по скорости помехи больше непринимается, то уводящая помеха по скорости может не создаваться до тех пор, покане появится другой радиолокационный сигнал.
Может также использоваться последовательноесоединение, когда данный входной сигнал сдвигается по частоте более чем один раз.Выходные сигналы всех каналов суммируются, усиливаются и излучаются в направленииподавляемого радиолокатора. Возможны девять основных вариантов программ созданияпомех по скорости, однако, когда они видоизменяются и используются в комбинации,число режимов становится еще большим:
1) программа представляет собой обычную уводящую помеху по скорости, когда уводможет совершаться либо вверх, либо вниз по частоте.
2) эта программа является вариантом программы 1), когда максимальная величинаувода по скорости сохраняется сравнительно длительное время.
3) множество подпрограмм уводящей помехи по скорости, создаваемых на основевременного разделения, используя для этого только одно устройство сдвига частоты,или на основе распределения по модности, используя много устройств сдвига частоты.
4) программа использует фазовую модуляцию пилообразным сигналом со случайнойчастотой, чтобы спектр выходного сигнала помехи был подобен спектру при частотноймодуляции шумами и сосредоточен в пределах диапазона доплеровских частот радиолокатора(скорости). В качестве модулирующего по фазе сигнала может применяться неограниченныйили ограниченный по амплитуде процесс, включая псевдослучайный. Отметим, что этотвид шумовой помехи следует за перестройкой несущей частоты сигнала подавляемогорадиолокатора и может производить большие спектральные плотности мощности, например,100 кВт/МГц.
5) программа создает одну или много фиксированных доплеровских частот, которыемогут мерцать и образовывать цели с ложной скоростью в системе поиска РЛС противникапо скорости. Это может осуществляться с помощью псевдослучайных последовательностей.
6) программа создает две фиксированные частоты, которые переключаются во времени(включаются и выключаются) с постоянной частотой, равной частоте скрытого коническогосканирования подавляемого радиолокатора сопровождения, или с переменной частотой,близкой к ней. При этом получается такой эффект, как и при воздействии амплитудно-модулированнойпомехи с перестраиваемой частотой сигнала модуляции.
7) Программа 7 является простой разновидностью программы 5. Если в определенныхграницах поддерживается постоянной радиальная скорость цели относительно позицииЗРК, то фиксированное смещение частоты вниз может перевести отраженный от цели сигналв область помех от местных предметов или в область близких к нулевым доплеровскимчастотам.
8) Программа 8 отчасти подобна программе I, за исключениемтого, что в данном случае отсутствует временной участок приостановки вблизи доплеровскойчастоты радиолокационного сигнала.
9) Программа 9 применятся для радиоэлектронного подавления импульсных радиолокаторовсо сжатием, использующих ЧМ или ФКМ путем изменения внутриимпульсной структуры.
Произведем расчет необходимой мощности на входе подавляемой БРЛС,для постановщика помех, при этом учтем, что постановщик помех работает по боковымлепесткам. Следует отметить, что дальность от постановщика до БРЛС и от БРЛС доцели равны, так как постановщик расположен на борту противника.Расчет мощности передатчика АП, необходимой для создания на входе РЛС отношения (помеха/сигнал) =3
Исходные данные
/>/>
/>/>
/>/>
/>/>
/>/>
/>
/>/>
/>
/>/>
Мощность постановщика помех выберем равной 3 кВт, что вполнехватит для того, чтобы АП, поступающая на приемник РЛС была достаточно мощной.
 Расчет зон прикрытия помехами
Построим зависимость дальности обнаружения БРЛС от ЭПР помехиот земной поверхности:
/>
/>
Рис.14
С увеличением ЭПР помехи дальность действия РЛС уменьшается связанноэто с большим отражением в сторону РЛС, что может приводить, в свою очередь, к запираниюприемника. Передатчик АП несёт на себе, как правило, воздушное судно, это можетбыть самолёт радиоэлектронной разведки, или контейнер с оборудованием постановщикаможет вешаться под крылья более легкого бомбардировщика или истребителя. Размераппаратуры, а соответственно и конкретное место размещения будет зависеть от требуемоймощности, а значит от расстояния между РЛС и постановщиком, а также от минимального,необходимого расстояния между РЛС и ложной целью. Как правило, на тяжёлые самолетымогут ставиться гораздо более мощные передатчики, это позволяет работать им с большихдистанций, оставаясь в глубоком тылу атакующих порядков истребительной и бомбардировочнойавиации. На рис.15 показана зависимость дальности обнаружения БРЛС от мощности постановщикаАП, находящегося на удалении 200 км, из которой видно сильное влияние мощности передатчикаАП на дальность действия БРЛС.
/>
Рис.15
На рис.333 показана зависимость дальности действия БРЛС от расстояниядо нее постановщика помех, которая показывает, что при удалении источника помех,дальность действия БРЛС увеличивается.
/>
Рис.16Анализ эффективности применения комплекса помех и средствпомехозащиты
Постановщик помех может обеспечить срыв сопровождения по скорости,т.к. имеет несколько режимов работы, но это возможно только, если был выбран правильныйрежим работы постановщика помехи. Для анализа эффективности работы того или иногорежима требуется время, что усложняет задачу увода по скорости. Так же требуетсяучесть тот факт, что на подавляемой РЛС используется АСД, АСС и АСУ в комплексеи решение о наличии помехи принимается путем сравнения результатов этих каналов.Таким образом, для обеспечения нормальной работы помехопостановщика требуется согласоватьувод по дальности, скорости и ускорению, чтобы внезапное их изменение не позволилоРЛС квалифицировать поведение цели как неестественное. Значит необходимо, чтобыне были превышены допустимые пределы максимального допустимого ускорения стробовдальности и скорости в следящей системе РЛС как в начальный момент увода, так ив любой другой момент цикла увода. Увод стробов дальности и скорости должен начатьсяв один и тот же момент времени рис.17.
/>
Рис.17.
В свою очередь подавляемая сторона должна не менее грамотно использоватьсвои возможности: использовать многоканальные РЛС, РЛС разных диапазонов, рассредоточитьсвои станции на местности и обеспечивать их четкое взаимодействие, применять вседругие доступные способы борьбы с помехами.
Таким образом исход радиоэлектронного противодействия во многомзависит от правильного применения своих возможностей с каждой из противодействующихсторон.
 Оценка требований к аппаратно-программным ресурсам средствконфликтующих сторон
Анализ структурных схем и алгоритмов работы постановщиков помех позволяетсделать вывод о необходимости использования при проектировании таких систем достаточносложных в изготовлении и настройке элементов и функциональных устройств. К их числуможно отнести устройства мгновенного измерения частоты; высокостабильные генераторыс электронным управлением, используемые как возбудители передатчиков помех и обеспечивающиеперестройку по частоте за очень короткие интервалы времени (порядка наносекунд);широкополосные высокочастотные компоненты: ЛБВ и ЛОВ, малошумящие усилители СВЧ,ВЧ-фильтры, быстродействующие переключатели; цифровую высокочастотную память, необходимуюдля хранения ЗС РЛС и их воспроизведения при постановке УП; сверхбольшие интегральныесхемы (СБИС) для организации управления отдельными узлами и системами помехопостановщика.В связи с возможностью размещения постановщиков помех на подвижном носителе (какправило летательный аппарат), перечисленные компоненты должны удовлетворять следующимпротиворечивым требованиям: иметь минимальные энергопотребление, массу и габариты,хорошую электромагнитную совместимость, сохранять работоспособность при воздействиивибрации и резких изменениях микроклиматических параметров, обладать высокой надежностью.
Основное требование к программным ресурсам конфликтующих сторон — высокаяпроизводительность и темп обработки.
Быстродействие АЦП определяется затратами времени на преобразование,которые должны быть меньше длительности временного дискрета. Если быстродействияАЦП недостаточно для преобразования сигналов промежуточной частоты, то переходятк ЦОДЦ и ЦРГФ в виде комплексных фильтров с двумя квадратурными каналами, в которыевключены два АЦП, что реализовано в схеме согласованного фильтра, рассмотреннойранее.
 Выбор и технико-экономическое обоснование технологическойбазы для реализации проекта
Практически все современные радиотехнические устройства проектируютсяс использованием аналоговых и цифровых микросхем ввиду прежде всего их компактностиудобства использования. Можно рассмотреть два варианта построения радиоэлектронныхсистем:
1) с применением аналоговых и цифровых интегральных микросхем в сочетании сдискретными аналоговыми элементами, что позволяет защитить аппаратуру от сильныхэлектромагнитных излучений при достаточном экранировании; также стоимость изделийявляется довольно низкой, но при этом значительны габаритные размеры и энеропотребление;
2) программируемые цифровые логические микросхемы и микропроцессоры, хоть инезначительно проигрывают в быстродействии, зато они являются более универсальными гибким инструментом, позволяющим применять их для решения любых задач; также ихбольшим достоинством являются компактность и малое энергопотребление, однако недостаткомявляется высокая стоимость изделий.
С учетом современных условий элементная база, основанная на программируемыхлогических микросхемах и микропроцессорах является более предпочтительной.
 Составление структурной схемы устройства
Структурная схема бортовой РЛС (см.приложение, рис.18) определяет взаимодействие основных узлов импульсно-доплеровскойРЛС.
Режимы работы синхронизатора (С) задаютсябортовой ЦВМ. Приемник с усилителем промежуточной частоты (УПЧ) имеет как минимумдва идентичных канала: дальномерный и угломерный. С угломерного канала поступаетинформация об угловых координатах цели в режимеобзора и автосопровождения.Информация с дальномерногоканала служит для обнаружения, измерения параметровцели в различных режимах.
Основная обработка производится в согласованномфильтре, состоящем из m временныхканалов, каждый из m каналов состоитиз селектора дальности (СД), квадратурных фазовых детекторов (КФД), АЦП, БПФ, блокаобъединения квадратур (БОК) и порогового устройства (ПУ). Широкой линией показанаобработка в двух квадратурных каналах. Выходы ПУ, число которых определяется числомотраженных импульсов в пачке n, подключены к БЦВМ,где в соответствии с заложенными алгоритмами решаются задачи обнаружения, измеренияпараметров цели.
Системы автосопровождения по скорости(АСС), дальности (АСД), направлению (АСН) решают задачу сопровождения выбраннойцели. Устройство управления (УПР) и привод (П) по командам БЦВМ изменяют положениеантенного устройства.
Перевод системы на автоматическое сопровождениецели осуществляется после режима обзора и захвата цели на автосопровождение.
/>
Рис.18
Заключение
В данной курсовой работы был рассмотрен очень сложный вопросрадиоэлектронного противодействия, причем как со стороны постановщика помех, таки с подавляемой этими помехами стороны. Были получены навыки проектирования БРЛСи помехопостановщика, а также рассмотрены возможные способы их построения и возможныепроблемы, при этом возникающие. Был проведен технико-экономический анализ элементнойбазы устройств для того, чтобы они отвечали всем современным требованиям, такимкак: многофункциональность, гибкость, малая стоимость эксплуатации и др. В результатепроделанной работы можно сделать следующий вывод: было произведено принципиальноеструктурное проектирование вертолетной РЛС и станции постановщика помех, отвечающиетребованиям ТЗ. Но следует отметить, что реальный объем работы при проектированииподобных устройств является гораздо большим, чем позволяют рамки курсового проекта.
Список использованных источников
1. Бакулев П.А., Радиолокационные системы: учебник для вузов. — М.: «Радиотехника»,2004
2. Гуткин Л.С., Теория оптимальных методов радиоприёма при флуктуационных помехах.- М., 1972.
3. Канащенков А.И., Меркулов В.И., Самарин О.Ф., Облик перспективных бортовыхрадиолокационных систем. Возможности и ограничения. — М.: ИПРЖР, 2002.
4. Финкельштейн М.И., Основы радиолокации, 2 изд. — М.: Радио и связь, 1983.
5. Кошелев В.И., Федеоров В.А., Шестаков Н.Д., Методические указания по курсовомупроектированию по дисциплине «Основы теории радиотехнических систем».- Рязань: РГРТА, 1995.
6. Федоров В.А., Методы и устройства обработки сигналов в импульсно-доплеровскихрадиолокационных станциях. — Рязань: РГРТА, 2006.
7. Бакулев П.А. Радиолокация движущихся целей: Учебник для вузов. — М.:«Сов. радио», 1986.