Основные теоретические соотношения при противорадиолокационной маскировке ла совмещенными передатчиками активных помех

Сведения из теории

Для защиты ЛА от радиолокационного наблюдения наряду с различными приемами, которые основаны на внешнем прикрытии с помощью передатчиков активных маскирующих помех (АМП), расположенных на других ЛА или на поверхности земли, применяются приемы самозащиты. В этом случае передатчики АМП располагаются на защищаемых ЛА. Задачи маскировки ЛА наиболее часто решаются с помощью шумовых помех (ШП). Шумовое излучение с борта защищаемого ЛА позволяет создать для подавляемой РЛС неопределенность положения этого ЛА по дальности и по скорости. При этом, как правило, требуется относительно небольшая мощность. Кроме того, если РЛС сканирует диаграмму направленности (ДН) антенны в режиме поиска по угловым координатам, то применением дополнительных мер (инверсное по отношению к форме ДН антенны РЛС изменение мощности помехи) с помощью ШП самозащиты возможно также создание неопределенности положения ЛА по угловым координатам. Однако при этом резко возрастают требования к мощности ШП.

Рассмотрим основные энергетические соотношения, справедливые при защите ЛА совмещенным передатчиком ШП (рисунок 3.1.)

ЛА-ПШП

РЛС

рисунок 3.1

Условие подавления канала обнаружения РЛС с помощью ШП самозащиты имеет такой же вид, как в случае защиты ЛА вынесенным передатчиком ШП:

. (3.1)

где Р_с.вх – мощность эхо-сигнала от ЛА на входе приемника подавляемой РЛС; Р_ШП.вх – мощность шума, создаваемого передатчиком ШП на входе приемного тракта подавляемой РЛС; К_п (Р_п.о, Р_л.т) – коэффициент подавления РЛС. Этот показатель помехоустойчивости РЛС, численно равный величине Р_ШП.вх / Р_с.вх , которую нужно создать на входе тракта обнаружения РЛС, чтобы вероятности правильного обнаружения Р_п.о и вероятности ложной тревоги Р_л.т обнаружителя были на уровне, при котором РЛС можно считать подавленной.

Мощность Р_с.вх сигнала определяется уравнением радиолокации:

, (3.2)

где Р_РЛС – мощность излучения РЛС в импульсе; – усиление антенны РЛС в направлении максимума диаграммы направленности (ДН); _ЛА – эффективная площадь рассеяния (ЭПР) ЛА;  - длина волны излучения РЛС; _ЛА – коэффициент, учитывающий деполяризацию излучения РЛС при его отражении корпусом ЛА; – расстояние между РЛС и ЛА.

Мощность Р_ШП.вх шума, создаваемой передатчиком ШП на входе приемного тракта РЛС в момент, когда главный лепесток ДН антенны РЛС направлен на защищаемый ЛА, определяется как произведение:

, (3.3)

где - плотность потока мощности поля ШП в точке расположения РЛС; Р_ПШП – мощность передатчика ШП; G_ПШП – коэффициент усиления антенны передатчика ШП; – расстояние между самозащищающимся ЛА – носителем ШП и РЛС; - эффективная площадь антенны РЛС в направлении максимума ДН; - коэффициент, учитывающий несовпадение поляризации антенн передатчика ШП и РЛС; - относительная ширина спектра ШП (коэффициент прицельности помехи по частоте); f_ШП – ширина спектра ШП; f_пр – полоса пропускания приемного тракта РЛС.

Подставляя в (3.3) все рассмотренные величины, получаем:

. (3.4)

С учетом (3.2) и (3.4) условие подавления канала обнаружения РЛС примет вид:

(3.5)

Коэффициент подавления К_п (P_п.о., P_л.т.) в случае импульсной РЛС определяется известным соотношением (2.10):

, (3.6)

где В_и = _и f_и – база зондирующего импульса РЛС; f_и = f_пр и _и – ширина спектра и длительность зондирующего импульса РЛС; N_и – количество импульсов, облучающих ЛА за время однократного контакта; К_пот – коэффициент, учитывающий потери значения параметра сигнал/шум за счет отличия приема и обработки сигналов в приемном тракте от оптимальных; - значение параметра сигнал/шум на выходе приемного тракта РЛС, при котором обеспечиваются требуемые значения Р_п.о и Р_л.т ; К_к < 1 – коэффициент качества помехи, учитывающий её отличие от помехи типа «гауссовский шум с равномерной спектральной плотностью мощности» (оптимальной помехи).

Если зондирующее излучение непрерывное, то коэффициент подавления рассчитывается по формуле (2.11):

, (3.7)

где В_с = _с f_с – база отрезка непрерывного сигнала длительностью _с и шириной спектра f_с, облучающего защищаемый ЛА за время однократного радиолокационного контакта.

Из (3.5) непосредственно вытекает соотношение, определяющее расстояние R_защ, на которое защищаемый ЛА может приблизиться к РЛС, не будучи обнаруженным (дальность самозащиты ЛА):

. (3.7)

Аналогично получим формулу для расчета требуемой мощности Р_ПШП передатчика ШП самозащиты, обеспечивающий маскировку защищаемого ЛА до дальности :

. (3.8)

Недостатком соотношения (3.8) является то, что для его применения, требуется знание энергетических параметров РЛС: Р_РЛС , , а также расстояния . На практике значения Р_РЛС , применительно к подавляемой РЛС могут быть известны лишь приближенно (из имеющейся на борту защищаемого ЛА базы данных параметров РЭС – по результатам распознавания типа и режима работы РЛС, выполняемого аппаратурой радиотехнической разведки (РТР) после обнаружения излучения РЛС), а для определения расстояния с приемлемой точностью с борта одиночного ЛА требуется как правило, большое время. Указанные обстоятельства делают невозможным непосредственное применение (3.8) для расчетов в реальном времени при решении задач самозащиты ЛА.

Получим формулу для расчета , не требующую для своего применения знания Р_РЛС , , , для чего представим (3.8) в виде:

, (3.9)

где - плотность потока мощности излучения РЛС в точке расположения защищаемого ЛА. Величина П_с.ЗЛА может быть определена на борту защищаемого ЛА в реальном времени с помощью специального разведывательного приемника (РП), имеющегося в составе аппаратуры бортового комплекса защиты ЛА.

Мощность излучения РЛС на входе РП, расположенного на борту ЗЛА:

(3.10)

где – эффективная площадь антенны РП в направлении РЛС; - коэффициент, учитывающий рассогласование поляризации антенн РП и РЛС. С учетом того, что

,

где - усиление антенны РП в направлении РЛС, из (3.10) получаем:

. (3.11)

Подстановка (3.11) в (3.9) дает искомое соотношение для Р_{ПШП. тр}:

. (3.12)

В (3.12) фигурирует величина , которая должна измеряться в реальном времени с помощью специального ваттметра, подключаемого к выходу РП. Кроме того, в задачу аппаратуры РТР входит измерение длины волны  излучения РЛС, а также измерение параметров _и, f_и, N_и, необходимых при расчете для подлежащей подавлению РЛС по формуле (3.6). Все остальные параметры, входящие в (3.12) и (3.6), известны на борту защищаемого ЛА. В частности, в специальной памяти хранится диаграмма ЭПР защищаемого ЛА в виде функции , где и - угловые направления ЛА – РЛС в горизонтальной и вертикальной плоскостях в системе координат, связанной с ЛА. Углы и измеряются пеленгатором, имеющимся в составе аппаратуры РТР комплекса защиты ЛА. Если антенны передатчика ШП и РП рассчитаны на круговую поляризацию, а поляризация РЛС линейная, то значения и устанавливаются равными 0,5. При выборе ширины спектра помехи (значения К_f) учитываются ошибки, с которыми аппаратура РТР измеряет несущую частоту излучения подавляемой РЛС. Таким образом, определение Р_ПШП.тр на основе (3.12) требует наличия информации от всех подсистем аппаратуры РТР, имеющейся в составе комплекса защиты ЛА, а именно подсистем измерения параметров, частотного анализа и пеленгования. Соотношение (3.12) применяется в современных комплексах индивидуальной защиты ЛА. Оно позволяет реализовать адаптивные алгоритмы управления энергетическими ресурсами при одновременной защите ЛА от большого числа РЛС, создающих угрозы этому ЛА.