4. Системы

РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ МАСКИРОВКИ

Радиоэлектронная маскировка — это комплекс технических мероприя­тий, направленных на снижение эффективности средств радио- и радиотехниче­ской разведок. Основными направлениями радиоэлектронной маскировки явля­ются повышение незаметности функционирования радиосистем и снижение ра­диовидимости воздушных и наземных объектов.

Количественной мерой качества маскировки обычно служит вероятность Р_М. Величина 1 - Р_М равна условной вероятности D обнаружения сигнала приемни­ком разведки, при условии, что сигнал на входе этого приемника имеется. Эта вероятность зависит от соотношения q сигнал/шум в полосе разведывательного приемника радиосистемы противника

(5.39)

где Р_СГ и Q — мощность и энергия сигнала; Р_Ш и N₀ — мощность и спектральная плотность шума; — база (произведение ширины спектра на длительность ) сигнала.

Ясно, что вероятность D падает как при увеличении базы сигнала , так

и при снижении порогового значения q₀ = для обнаружения сигнала, что улучшает качество радиоэлектронной маскировки.

В свою очередь, мощность сигнала Р_СГ в полосе частот разведывательного приемника радиосистемы противника определяется как соотношение

P_СГ= ^(5.41)

где Р_ИЗЛ — мощность сигнала, излучаемого маскируемой радиосистемой; — коэффициент усиления передающей антенны маскируемой радиосистемы в на­правлении на приемную антенну разведывательной радиосистемы противника; — коэффициент усиления приемной антенны разведывательной радиосисте­мы противника; R — расстояние между радиосистемами; η — коэффициент по­лезного действия приемного тракта радиосистемы противника.

Что касается мощности шума Р_Ш в полосе частот на входе амплитудного детектора разведывательного приемника радиосистемы противника, то она вы­числяется согласно выражению

^P_ш = К_бТ_ш ^(5.42)

где К_Б = 1,23 • 10^-23 Вт/град • с — постоянная Больцмана; Т_Ш — эквивалентная шу­мовая температура входных цепей.

Подставляя (5.40) и (5.41) в (5.39), получим

q= ^(5.42)

(5.4.4)

Фактически алгоритмы (5.39 и (5.42) определяют принципы функционирова­ния систем (средств) радиоэлектронной маскировки.

Методы повышения скрытности функционирования радиосистем

Функционирование радиосистем связано, в основном, с их радиоизлучениями. При этом излучение может быть основным (как в полосе спектра излучаемого ра­диосигнала около частоты заполнения f₀, так и по главному лепестку диаграммы направленности) и побочным (как излучение на частотах вне полосы спектра сиг­нала, так и по боковым лепесткам диаграммы направленности). Повышение скрытности функционирования радиосистем сводится к снижению уровней этих излучений.

Диаграмма направленности. Основными компонентами в выражении (5.42), подлежащим уменьшению для обеспечения требуемой маскировки функциониро­вания радиосистемы, являются величины Р_ИЗЛ и G_ИЗЛ. Отметим, что в указанном выражении не делается акцента на принадлежность данных величин основному или боковым лепесткам диаграммы направленности маскируемой радиосистемы. Поэтому рассмотрим оба варианта.

Для основного лепестка улучшение маскировки достигается снижением либо мощности излучения Р_ИЗЛ, либо коэффициента усиления G_ИЗЛ. Однако эти очевидные пути используются не всегда, поскольку уменьшение Р_ИЗЛ влечет за собой снижение дальности действия радиосистемы R_max, а уменьшение G_ИЗЛ ведет к расширению диаграммы направленности и, следовательно, к ухудшению точно­стных характеристик углометрии. Поэтому в целях улучшения маскировки исполь­зуется временной фактор — снижается длительность (вплоть до одного импуль­са) излучения в одном и том же направлении.

Что касается боковых лепестков, то их уменьшение обеспечивается на прак­тике формированием того или иного закона распределения электромагнитного поля в раскрыве антенны. Так, например, наибольшие уровни боковых лепестков соответствуют равномерному распределению этого поля по раскрыву. С другой стороны, снижение мощности излучения по боковым лепесткам обычно ведет к рас­ширению главного лепестка и, как следствие, к уменьшению коэффициента уси­ления. Иными словами, именно остронаправленные антенны и создают макси­мальные боковые лепестки.

Наилучшим законом распределения электромагнитного поля по раскрыву ан­тенны является чебышевский закон (с использованием функций Чебышева). Лег­че всего его получить на активных антенных решетках.

Излучаемые радиосигналы. Подход к выбору радиосигнала, излучаемого радиосистемой, чье функционирование подлежит маскировке, основывается на анализе уравнения (5.39) и сводится к выводу, что маскирование выполняется тем лучше, чем больше база сигнала .

Дело в том, что обладающие большой базой (широкополосные) радиосигналы имеют не только весьма малую спектральную плотность мощности, что затрудня­ет их обнаружение средствами радиоразведки противника, но и обладают повы­шенной неопределенностью параметров при приеме этих сигналов указанными средствами.

Первое из данных соображений означает, что для обеспечения достаточной степени маскировки параметры и широкополосного сигнала должны удов­летворять неравенствам

(5.43)

где и — полоса пропускания и интервал наблюдения радиосистемы противника.

Второе из указанных соображений говорит о повышенной способности широ­кополосного сигнала противостоять усилиям системы радиоразведки противника по определению его параметров — таких, например, как частота, особенности модуляции, полная картина спектра и т. п. Классическим примером такого радио­сигнала является частотно-модулированное (гармоническим сигналом) колеба­ние с большим (много более 1) отношением частоты девиации к частоте моду­ляции F_M. На практике, однако, используют колебания, частотно-модупированные не гармоническим, а пилообразным сигналом, что технически проще. При этом значение базы линейно-частотно-модулированного радиосигнала достигает сотен и даже тысяч.

Устройствами, с помощью которых формируется частотно-модулированное колебание, являются частотные модуляторы, построенные с использованием лампы бегущей волны, либо лампы обратной волны. Такие электромагнитные приборы способны вырабатывать широкополосные сигналы с очень большой ба­зой, высокой выходной мощностью, хорошим КПД и при достаточном постоян­стве уровня выходного сигнала во всем диапазоне перестройки частоты.

Исторически наиболее ранним, однако используемым до сих пор, способом обеспечения маскировки является перестройка центральной частоты f₀ заполне­ния радиосигнала. При этом конкретный вид радиосигнала не слишком важен — в том смысле, что перестройка частоты f₀ может быть осуществлена практически для любого радиосигнала. Важным, с позиции радиомаскировки, является дру­гое — закон перестройки частоты f₀ не должен быть известен противнику. Поэто­

му в современных радиосистемах чаще всего обращаются к случайному закону изменения частоты f₀. При этом наличие случайных скачков данной частоты дела­ет излучаемый радиосигнал широкополосным.

Следует отметить, что помимо целенаправленного излучения у радиосистемы существует и так называемое побочное излучение. Это побочное излучение появ­ляется за счет несовершенства (существования щелей) в стыках узлов антенно­фидерного блока, наличия мощных электронных потоков в устройствах формиро­вания и преобразования радиосигналов и т. п. Данное побочное излучение явля­ется нежелательным для работающей радиосистемы, но оказывается информа­тивным для радиосистемы противника.

Большинство технических решений по снижению побочного излучения (и, сле­довательно, по улучшению качества радиомаскировки) сводится к использованию электромагнитных экранов. Экранирование применяется на всех уровнях, начи­ная от отдельных узлов (усилители, модуляторы) и кончая крупными объектами (радиосистема, самолет).

С теоретической точки зрения любой экран позволяет подавить (более чем на 100 дБ) радиоизлучение любой частоты, но на практике экранирование низкочас­тотных излучений осуществить труднее, чем высокочастотных. Это объясняется тем, что экранирование (использование медных и стальных конструкций) низко­частотных излучений (кроме магнитных полей) достигается, в основном, за счет эффекта отражения электромагнитных волн экранами, а высокочастотных излуче­ний — использованием эффекта поглощения. Вообще, лучшее экранирование при помощи поглощения обеспечивают магнитные материалы, а эффективнее от­ражают электропроводящие материалы. Однако на высоких частотах, где эффект экранирования обусловлен явлениями как поглощения, так и отражения, выбор материала экрана не слишком критичен.

Методы снижения радиолокационной заметности объектов

Степень радиолокационной заметности маскируемого объекта определяется величиной радиосигнала, отраженного от данного объекта и принятого антенной радиосистемы противника. Следовательно, снижение радиолокационной замет­ности достигается путем уменьшения уровня указанного радиосигнала. Из этого вытекает, что методы снижения радиолокационной заметности объектов относят­ся к числу пассивных методов. Наиболее часто используются два их них — упот­ребление защитных покрытий и формирование конфигурации отражающей по­верхности маскируемых объектов. Рассмотрим их.

Защитные покрытия. Защитные покрытия наносятся на отражающую поверх­ность маскируемого объекта (самолета). Задача защитных покрытий сводится к уменьшению интенсивности радиосигнала, отраженного от маскируемого объек­та. Защитные покрытия могут быть двух видов:

^ интерференционные;

^ поглощающие.

Особенностью интерференционных покрытий является такое их выпол­нение, при котором облучающая и отраженная радиоволны взаимно компенсиру­ют друг друга. Принцип действия интерференционных покрытий иллюстрируется рис. 5.53.

На поверхность маскируемого объекта 1 нанесено достаточно тонкое интер­ференционное покрытие 2, состоящее из чередующихся слоев диэлектрика (пласт­масса, каучук) и электропроводящего материала. Электромагнитная волна 3, из­лученная радиосистемой противника, оказавшись у внешней поверхности интер-

Рис. 5.53. Взаимодействие радиоволны с интерференционным покрытием:

1 — маскируемый объект; 2 — интерферен­ционное покрытие; 3 — падающая радио­волна; 4 — отраженная от покрытия радио­волна; 5 — отраженная от объекта радио­волна

ференционного покрытия, расщепляет­ся на две части — одна 4 отражается от этой поверхности, другая проникает внутрь данного покрытия, отражается от поверхности маскируемого объекта, возвращается к внешней поверхности покрытия и излучается (5) в простран­ство.

Для успешной маскировки объекта радиоволны 4 и 5 должны быть в про­тивофазе (в идеальном случае — пол­ностью гасить друг друга). Иными сло­вами, длина пути прохождения радио­волны внутри покрытия должна рав­няться нечетному числу полуволн, т. е.

(5.44)

где d — толщина интерференционного покрытия; — длина радиоволны внутри интерференционного покрытия:

где — длина радиоволны в пространстве; — диэлектрическая проницаемость материала интерференционного покрытия; — магнитная проницаемость мате­риала интерференционного покрытия.

Эффективность функционирования интерференционного покрытия зависит от угла падения падающей радиоволны. Наивысшая эффективность соответствует нормальному падению радиоволны. При других углах падения данная эффектив­ность резко падает. Другим недостатком интерференционного покрытия является его малая диапазонность — при отклонении частоты падающей волны на 5% от

частоты данное покрытие перестает быть интерференционным.

К достоинствам интерференционных покрытий следует отнести значительную механическую прочность, гибкость, сравнительно малую толщину и небольшую массу.

Поглощающие покрытия имеют своей задачей резко ослабить интенсив­ность проникшей в них радиоволны (за счет преобразования энергии этой радио­волны в тепловую) и снизить, таким образом, отражения от маскируемого объек­та (рис. 5.54).

Маскирующее действие поглощающего покрытия эффективно лишь в случаях, когда линейные размеры (длина и ширина) плоских поверхностей защищаемых объектов или же радиусы кривизны их поверхностей оказываются значительно больше, чем длина волны в материале покрытия.

Если же длина волны превышает максимальный размер объекта, то падающая радиоволна не поглощается данным покрытием. Поэтому поглощающие покрытия используются обычно в метровом, дециметровом и сантиметровом диапазонах радиоволн.

В метровом и дециметровом диапазонах обычно используются однослойные защитные покрытия (рис. 5.54,а), изготовленные из частиц ферромагнетика (ве­

Рис. 5.4.1. Взаимодействие радиоволны с интерференционным покрытием:

1 — маскируемый объект; 2 — интерферен­ционное покрытие; 3 — падающая радио­волна; 4 — отраженная от покрытия радио­волна; 5 — отраженная от объекта радио­волна

щества с достаточно большими потерями для радиоволн), сцементированных изоляционным материалом из немагнитного диэлектрика. Эффективность дей­ствия такого покрытия растет, если его материал неоднороден, а коэффициент поглощения увеличивается от наружной поверхности вглубь, к поверхности мас­кируемого объекта.

Рис. 5.54. Взаимодействие радиоволны с поглощающим покрытием: а — эффект поглощения; б, в — эффект отражения; 1 — маскируемый объект; 2-5 — слои радио­поглощающего материала; 6-8 — падающие радиоволны; 9, 10 — отраженные радиоволны

В сантиметровом диапазоне применяются многослойные покрытия (рис. 5.54,б,в), каждый из слоев которых образован компаундом на основе пенополистирола или каучука, а поглотителем является углерод (графит или сажа). При этом магнитная проницаемость слоев плавно (наличие скачков недопустимо, так как это приводит к увеличению коэффициента отражения от границы раздела) возрастает от на­ружной поверхности внутрь — это обеспечивается нарастающей концентрацией поглотителя. Отметим также, что наличие нескольких слоев существенно расши­ряет диапазонность покрытия.

Для увеличения площади соприкосновения поверхности поглощающего по­крытия и электромагнитных радиоволн, а также снижения интенсивности отра­женных радиоволн внешнюю поверхность покрытий выполняют в форме периоди­чески повторяющихся неровностей — конусо- или пирамидообразных шипов. При этом угол при вершине этих шипов выгоднее делать небольшим (рис. 5.54,в), тогда возникают переотражения радиоволн между шипами, и коэффициент отра­жения резко снижается на 90% и более (отраженный луч 10 значительно слабее по интенсивности, чем отраженный луч 9).

Конфигурация поверхности. Формирование конфигурации отражающей по­верхности маскируемых объектов связано с мерами, ведущими к снижению эф­фективной площади S_0Σ этих объектов. Это связано с тем обстоятельством, что S_0Σ является (имеющим размерность площади) коэффициентом пропорциональности между мощностью отраженного радиосигнала и плотностью потока мощности па­дающего электромагнитного поля, причем обе эти величины измеряются в бли­жайшей окрестности данного объекта.

Поскольку, как отмечалось ранее, объекты различной геометрической формы (например, уголковые отражатели с треугольными и квадратными гранями) обла­дают разными значениями эффективной площади рассеяния, требование мини­мальной радиовидимости для маскируемого объекта сводится к выбору такой его конфигурации, геометрические свойства которой позволяли бы максимально снизить значение эффективной площади рассеяния S_0e этого объекта.

Единого решения задачи минимизации S_0Σ , по-видимому, не существует — тем более для такого геометрически сложного объекта, как самолет. Ограничимся поэто­му отдельными рекомендациями по поводу выбора конфигурации его поверхности.

1. Располагать элементы поверхности так, чтобы они давали малое значение S₀ в направлении на радиосистему противника.

Если, например, облучать металлический диск по нормали к его поверхности, то его S₀ окажется на 3 дБ больше, чем S₀ соответствующего уголкового отража­теля. Но если облучение этого диска осуществить под углом 10° к нормали, его S₀ снизится на 28 дБ относительно S₀ того же уголкового отражателя.

Это, в частности, означает, что если нижнюю поверхность самолета условно рассматривать как плоскую, то наибольшую радиовидимость для радиосистемы противника будет создавать тот самолет, нижняя поверхность которого перпенди­кулярна направлению облучения. Однако радиовидимость самолета резко умень­шится при облучении этого самолета под углом к нормали его поверхности.

2. Избегать резких изломов поверхности.

Например, уголковый отражатель (геометрическая фигура с резкими излома­ми) при облучении его радиоволнами сантиметрового диапазона создает S₀ бо­лее 1000 м² , в то время как шар и конус при тех же условиях имеют S₀ соответ­ственно 1 м² и 0,3 м². Это, в частности, означает, что хвостовое оперение самоле­та не должно иметь взаимно перпендикулярных плоскостей. Для этого на самоле­тах применяют два отклоненных от вертикали стабилизатора (правда, такая конфигурация создает большую S_0Σ для облучающей радиосистемы противника, находящейся выше плоскости полета самолета).

Что касается других элементов конструкции самолета, то желательной для но­совой части является форма конуса с малым углом при вершине, а для централь­ной части — цилиндрическая поверхность.

3. Минимизировать ориентацию элементов поверхности в одном направлении.

Наилучшей радиомаскировкой будет обладать та конфигурация, элементы ко­торой (при прочих равных условиях) имеют нормали к своим поверхностям, на­правленные не параллельно друг другу.

5. СИСТЕМЫ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ ЗАЩИТЫ

Радиоэлектронной защитой называется совокупность мероприятий по снижению эффективности помех, создаваемых радиосистемой противника. Ра­диосистемы, реализующие принципы и методы указанной защиты, называются радиосистемами радиоэлектронной защиты (РСРЗ).

К числу основных мероприятий, осуществляемых РСРЗ, относятся следующие виды селекции (выделения) полезных сигналов на фоне помех, вырабатываемых радиосистемами противника:

^ пространственная селекция;

^ частотная селекция;

^ временная селекция;

^ амплитудная селекция.

Рассмотрим подробнее функционирование РСРЗ с указанными видами селекции.

РСРЗ с пространственной селекцией

РСРЗ с пространственной селекцией называются радиосистемы, выраба­тывающие достаточно достоверную информацию об угловом положении цели (са­молета противника) при наличии в пространстве помеховой радиосистемы про­тивника.

Рис. 5.55. Структурная схема РСРЗ с пространственной селекцией:

1 — антенный блок; 2 — устройство формирования диаграммы направленности; 3 — вычисли­тель; 4 — блок управления; 5 — анализатор; 6 — синхронизатор; 7 — радиопередающее устрой­ство; 8 — радиоприемное устройство; 9 — устройство обработки сигналов; 10 — индикатор

Структурная схема РСРЗ, выполняющей пространственную селекцию, приве­дена на рис. 5.55.

Антенный блок 1, представляющий собой совокупность приемопередающих элементов (которые образуют фазированную антенную решетку), связан с уст­ройством формирования диаграммы направленности 2. Программа работы этого устройства задается вычислителем 3, функционирующим под воздействием ко­манд блока управления 4 и информации, получаемой в анализаторе 5.

Цикл работы данной РСРЗ задается синхронизатором 6. Его импульсы запус­кают радиопередающее устройство 7.

Радиоимпульс, отраженный от самолета противника вместе с помехами, со­зданными радиосистемой противника, после прохождения радиоприемного уст­ройства 8 поступает на устройство обработки сигналов 9, и анализатор 5 выявля­ет особенности складывающейся помеховой ситуации. Информация с выхода анализатора подается на вычислитель, блок управления и индикатор 10.

Воздушные ситуации, могущие возникнуть при осуществлении селекции полез­ных (от целей) сигналов на фоне помех, подразделяются на два класса:

^ самолет противника одновременно является целью и носителем радиосистемы, создающей помеху. В этом случае помеха называется совмещенной — рис. 5.56,а;

^ цель (самолет противника) и самолет-носитель помеховой радиосистемы раз­несены в пространстве. В этом случае помеха называется вынесенной — рис. 5.56,б.

а) б)

Рис. 5.56. Воздушные ситуации:

а — случай совмещенной помехи; б — случай вынесенной помехи; 1 — самолет-носитель РСРЗ; 2 — цель; 3 — самолет-носитель помехи

При этом пространственная селекция цели может быть осуществлена различ­ными способами. Основными из них являются следующие:

^ метод опережающей диаграммы направленности;

^ трехлучевой метод;

^ метод с подавлением помех, поступающих по боковым лепесткам.

Рассмотрим их.

В методе опережающей диаграммы направленности антенный блок 1 (см. рис. 5.55) формирует две диаграммы направленности — широкую G₁(α) и уз­кую G₂(α), которые выполняют угловое сканирование, причем широкая диаграмма

направленности опережает узкую диаграмму (рис. 5.57). При этом широкая диаграмма осуществляет так называ­емый предварительный обзор пространства: она прини­мает как совмещенные, так и вынесенные помехи, кото­рые далее подвергаются радиоразведывательным опе­рациям. Если широкая диаграмма направленности при­нимает сигналы на одной частоте (f₀ ), то анализатор вырабатывает информацию об одной цели в простран­стве (случай совмещенной помехи), если на двух и более частотах — то о цели и постановщике помехи, причем в качестве частоты заполнения отраженного от цели ра­диосигнала принимается частота, соответствующая радиосигналу минимальной интенсивности. Более точное угловое положение цели определяется с помощью узкой диаграммы направленности.

В трехлучевом методе используются две диаграммы направленности — однолучевая G₁(α) и двухлучевая G₂(α), причем координата минимума G₂(α) со­впадает с направлением максимума G₁(α) и обе диаг­раммы осуществляют одновременное сканирование по углу (рис. 5.58). Иными словами, в данном случае реа­лизуется суммарно-разностный метод измерения угло­вой координаты цели. Поскольку при измерении однолу­чевая диаграмма G₁(α) оказывается направленной в сто­рону цели, то воздействие помех, принимаемых по любо­му лепестку двухлучевой диаграммы G₂(α), оказывается достаточно сильным (особенно — при вынесенной поме­хе). Чтобы снизить влияние этого воздействия, РСРЗ ра­ботает в так называемом моноимпульсном (одноимпуль- сном) режиме.

В методе с подавлением помех, поступающих по боковым лепесткам, уча­ствуют две диаграммы направленности (рис. 5.59) — узкая G₁(α), вредное воз­действие боковых лепестков которой устраняется, и ненаправленная G₂(α). Воз­действие помех (например, совмещенных) сводится к тому, что если помеховый

сигнал, принятый по боковому лепестку диаграммы G₁(α) (при отсутствии диаграммы G₂(α))) окажется достаточно сильным, то анализатор (см. рис. 5.55) осуществит из­мерение угловой координаты не цели, которая создает эту помеху, а главного лепестка диаграммы G₁(α). Если ввести диаграмму G₂(α) (либо с помощью быстрого пере­ключения антенных элементов, либо путем постановки дополнительной, чаще всего штыревой, антенны), то мож­но осуществить сравнение сигналов, принятых по ука­занным диаграммам.

Рис. 5.57. К методу опережающей диаграммы направленности

Рис. 5.58. К трехлуче­вому методу

Рис. 5.59. К методу с подавлением боковых лепестков

Если продетектированный сигнал U₁ принятый по диаграмме G₁(α), больше по величине чем аналогичный сигнал U₂, принятый по диаграмме G₂(α), то анали­затор вынесет решение «цель находится в главном лепестке G₁(α)»; в противном (U₁ U₂) случае — «по боковому лепестку G₁(α) принимается помеха».

Таковы три основных метода пространственной селекции.

Отметим, что в РСРЗ с ФАР обычно сначала формируется многолучевая диаг­рамма направленности, работающая на прием, затем выполняется подавление сигналов, поступивших по боковым лепесткам, после чего следует многоканаль­ный прием и быстродействующая (в основном, цифровая) обработка сигналов, в результате которой выделяется информация об угловых координатах целей.

РСРЗ с частотной селекцией

РСРЗ с частотной селекцией называются радиосистемы, вырабатывающие в соответствии с частотными признаками достаточно достоверную информацию о дальности до самолета противника в условиях наличия радиопомех, частота за­полнения которых совпадает с рабочей частотой РСРЗ.

Структурная схема РСРЗ с частотной селекцией показана на рис. 5.60.

Рис. 5.60. Структурная схема РСРЗ с частотной селекцией:

1 — синхронизатор; 2 — радиопередающее устройство; 3 — антенный переключатель; 4 — ра­диоприемное устройство; 5 — анализатор; 6 — индикатор; 7 — блок управления; 8 — устройство перестраивания частоты; 9 — перестраиваемый гетеродин

Под воздействием импульсов синхронизатора 1 радиопередающее устрой­ство 2 формирует радиоимпульсы, которые, пройдя через антенный переключа­тель 3 и антенну, излучаются в пространство.

Поступившие из пространства на антенну радиосигналы подаются на антен­ный переключатель и далее на радиоприемное устройство 4, с выхода которого они вводятся на анализатор 5, и полученная информация или сами сигналы выс­вечиваются на индикаторе 6.

Блок управления 7 по внешним командам либо в соответствии с информаци­ей, полученной от анализатора, вырабатывает управляющие сигналы для устрой­ства перестраивания частоты 8, которое изменяет либо частоту повторения F_n (при помощи подачи импульсов на синхронизатор), либо частоту заполнения f₀ излучаемых радиоимпульсов (путем управления перестраиваемым гетеродином 9).

Воздушные ситуации, которые могут иметь место при работе РСРЗ с частот­ной селекцией, приведены на рис. 5.56. Характеристики этих ситуаций были даны в предыдущем разделе.

Частотная селекция отраженных от целей сигналов на фоне помех обычно сво­дится к изменению либо частоты заполнения f₀ излучаемых РСРЗ радиоимпуль­сов, либо частоты повторения F_n этих радиоимпульсов.

Рассмотрим метод с изменением частоты заполнения f₀ излучаемых РСРЗ ра­диоимпульсов. Принцип работы данной РСРЗ иллюстрируется временными диаг­раммами и спектрами, изображенными на рис. 5.61.

Рис. 5.61. Временны е диаграммы (а) и спектры (б) принятого отраженного (Пр) и помехового (Пх) радиоимпульсов на входе радиоприемного устройства РСРЗ с частотной селекцией для случая прицельной шумовой помехи:

Изл — излученный радиоимпульс; Загр Пх — заградительная помеха

Особенностью данного метода является то, что РСРЗ излучает радиоимпульсы (Изл.) с постоянным периодом повторения Т_П, но частоты заполнения каждого из этих радиоимпульсов различны. При этом радиоприемное устройство внутри каждого периода повторения Т_П оказывается настроенным на прием соответству­ющего отраженного радиоимпульса (Пр.).

Пусть, например, радиосистема противника создает импульсные прицельные помехи с амплитудной шумовой модуляцией. На практике этот вид помехи весь­ма распространен.

Тогда возможны три ситуации:

1. Случай совмещенной помехи (рис. 5.56,а).

РСРЗ излучает в пространство радиоимпульс Изл.1 (рис. 5.61,а). Разведыва­тельное радиоустройство самолета-носителя помехи, приняв этот радиоимпульс и определив его частоту заполнения, формирует помеховый радиоимпульс с той же частотой заполнения и шумовой амплитудной модуляцией и излучает его в пространство. Это означает, что на вход радиоприемного устройства РСРЗ по­ступят два радиоимпульса — отраженный от цели (Пр.1) и имеющий временную задержку и частоту заполнения f₀₁, а также помеховый (Пх.1), обладающий временной задержкой и той же частотой заполнения f₀₁. При этом .

Поскольку радиоприемное устройство РСРЗ настроено на прием отраженного радиоимпульса Пр.1 (полоса пропускания f_прм амплитудно-частотной характе­ристики радиоприемного устройства равна f_прм = 1,2 f_сп, где f_сп — ширина главного лепестка радиоимпульса Пр.1, а центральная частота амплитудно-час­тотной характеристики радиоприемного устройства равна f₀₁), то на выходе ра­диоприемного устройства окажутся оба импульса (отраженный и помеховый), так как их спектры (рис. 5.61,б) совпадают.

В следующий период повторения Т_П (начиная с излученного радиоимпульса Изл.2) настройка амплитудно-частотной характеристики радиоприемного устрой­ства изменится (полоса f_прм останется прежней, а центральная частота вместо значения f₀₁ примет значение f₀₂), в силу чего помеховый радиоимпульс Пх.1 (до­полнительно излученный радиосистемой противника), имеющий прежнюю часто­

ту заполнения f₀₁, на выход радиоприемного устройства РСРЗ уже не пройдет. Зато пройдут второй отраженный Пр.2 и новый помеховый Пх.2 радиоимпульсы (оба — с частотой заполнения f₀₂). Их спектры показаны на рис. 5.61,б.

Таким образом, оценка дальности Я_Ц между самолетом-носителем РСРЗ и целью будет осуществляться по времени запаздывания т_Яц первого пришедшего на вход РСРЗ радиоимпульса:

(5.45)

2. Случай вынесенной помехи (рис. 5.56,б), причем дальность цели мень­ше, чем расстояние от самолета-носителя РСРЗ до самолета-носителя по­мехи; неравенство < влечет за собой неравенство < . Иными слова­ми, данная ситуация сводится к предыдущей, и окончательным является соотно­шение (5.45).

Общим для этих ситуаций является вывод — метод изменения частоты запол­нения излучаемых РСРЗ радиоимпульсов оказывается действенным лишь для це­лей, расположенных не дальше самолета-носителя помехи (в том смысле, что РСРЗ выделяет радиоимпульсы, отраженные от таких целей, на фоне помеховых радиоимпульсов).

Изменение частоты заполнения излучаемых радиоимпульсов производится в РСРЗ случайным (для большей скрытности функционирования) образом и сво­дится, как правило, к использованию набора переключаемых маломощных кварцованных генераторов с последующим умножением частот и усилением их коле­баний. При этом быстрая перестройка частоты РСРЗ по случайному закону обыч­но выполняется в интервале, составляющем до 0,15 от значения частоты РСРЗ. Например, для РСРЗ десятисантиметрового диапазона, работающей на частоте f₀ = 3000 МГц, указанный интервал составит 450 МГц.

Данный метод является, помимо сказанного, достаточно эффективным и с иной точки зрения — если радиосистема противника начнет излучать не прицельную, а заградительную помеху (с чрезвычайно широким спектром Загр.Пх — рис. 5.61,б), предполагая перекрыть весь диапазон частот РСРЗ, то это потребует резкого увеличения мощности передатчика, формирующего заградительную помеху. На­пример, расширение полосы спектра в 100 раз (скажем, от 1,5 до 150 МГц) по­требует аналогичного (в 100 раз) повышения мощности излучения, что сопряжено (для противника) со значительными трудностями.

2. Случай вынесенной помехи (рис. 5.56,б), причем дальность больше, чем расстояние от самолета-носителя РСРЗ до самолета-носителя помехи.

В этом случае > . Поэтому радиосистема противника примет радиоим­пульс, излученный РСРЗ, раньше, чем этот радиоимпульс достигнет цели и, сле­довательно, созданный ею помеховый радиоимпульс поступит на вход РСРЗ прежде, чем отраженный от цели радиоимпульс, в результате чего радиоимпульс цели окажется закрытым помеховым радиоимпульсом. Иными словами, поста­новщик данных радиопомех защищает цели, расположенные позади него. В этом случае сам постановщик помех может оказаться (возможно, временно й) целью — тогда мы приходим к уже рассмотренному варианту совмещенной помехи.

Таковы основные ситуации, могущие возникнуть при использовании в РСРЗ метода изменения частоты заполнения f₀ излучаемых радиоимпульсов.

Рассмотрим метод с изменением частоты повторения F_n излучаемых РСРЗ ра­диоимпульсов. Принцип работы данной РСРЗ показан на временных диаграммах, приведенных на рис. 5.62 (в качестве помехи здесь представлена многократная радиоимпульсная последовательность с постоянным периодом повторения Т_Пх помеховых радиоимпульсов Пх.).

Рис. 5.62. Излученные (Изл) и принятые (Пр) радиоимпульсы для РСРЗ с частотной селекцией при наличии многократной импульсной помехи

Особенностью данного метода является излучение РСРЗ радиоимпульсов Изл. с различными значениями периода (Т_П1, Т_П2, Т_Пз) излучения этих радиоимпульсов.

Работа РСРЗ (рис. 5.62) начинается с излучения радиоимпульса Изл.1 в про­странство, где находятся цель и самолет-носитель помехи. После прихода (через интервал ) отраженного от цели радиоимпульса Пр.1 (после момента t₁) на вход РСРЗ поступают созданные радиосистемой противника помеховые радио­импульсы Пх., причем длительность данной последовательности помеховых ра­диоимпульсов охватывает несколько периодов следования излученных РСРЗ ра­диоимпульсов.

При этом как отраженные (Пр.), так и помеховые (Пх.) радиоимпульсы имеют одну и ту же частоту заполнения.

Отделение отраженных импульсов от помеховых происходит за счет постоян­ства временно го интервала . Одним из способов такого отделения является использование яркостного индикатора (см. рис. 5.60), начало развертки (по даль­ности) на котором синхронизировано с моментами излучения радиоимпульсов РСРЗ. Тогда последовательность помеховых импульсов превращается на экране в размытую световую полосу, а отраженный сигнал высвечивается на экране устой­чиво и ярко. Тогда дальность R_Ц будет определяться согласно соотношению (5.45).

РСРЗ с временной селекцией

РСРЗ с временно) й селекцией называются радиосистемы, осуществляющие достаточно достоверное измерение дальности до цели при помощи выделения по временны м признакам сигнала на фоне помеховых напряжений.

Структурная схема РСРЗ с временно) й селекцией изображена на рис. 5.63.

Излучаемые радиочастотные импульсы под воздействием сигналов синхрони­затора 1 формируются в радиопередающем устройстве 2, после чего поступают в антенный переключатель 3 и через антенну излучаются в пространство.

Рис. 5.63. Структурная схема РСРЗ с временно й селекцией:

1 — синхронизатор; 2 — радиопередающее устройство; 3 — антенный переключатель; 4 — ра­диоприемное устройство; 5 — амплитудный детектор; 6 — селектирующее устройство; 7 — ана­лизатор; 8 — индикатор

Принятые из пространства радиоимпульсы (как отраженные от цели, так и по­меховые) с выхода антенны подаются на антенный переключатель и далее с вы­хода радиоприемного устройства 4 — на амплитудный детектор 5. Затем видео­импульсы (как отраженные от цели, так и помеховые) вводятся в селектирующее устройство 6, которое выполняет тот или иной вид временной селекции. Анализа­тор 7, работающий с отселектированными видеоимпульсами, извлекает содержа­щуюся в них информацию о дальности R_Ц до цели, и эта информация высвечива­ется на экране индикатора 8.

РСРЗ с временно й селекцией используют три вида этой селекции:

^ по времени прихода;

^ по частоте повторения;

^ по длительности импульсов.

Структура селектирующего устройства строится в зависимости от выбранного вида временно й селекции.

Рассмотрим селекцию по времени прихода. Этот вид селекции может быть осуществлен как для простых, так и для сложных радиоимпульсов.

Для простых радиоимпульсов временная селекция выполняется с помощью так называемых селекторных импульсов (стробов).

Если требуется отселектировать полный импульс, применяется схема, струк­тура которой и эпюры напряжений изображены на рис. 5.64. Поскольку данная схема является одной из конкретизации выполнения селектирующего устрой­ства 6, то нумерация узлов продолжена относительно нумерации на рис. 5.63.

Рис. 5.64. Структурная схема (а) и эпюры напряжений временного селектора полного импульса (б): 9 — блок включения; 10 — генератор селекторного импульса

Совокупность импульсов, среди которых находится тот, который подлежит се­лекции, поступает от амплитудного детектора 5 на первый вход блока включе­ния 9. На второй вход данного блока подается селекторный импульс, сформиро­ванный генератором 10 по сигналу, поступившему от анализатора 7. Тогда на вы­ход указанного блока приходит только отселектированный (выбранный из посту­пившей совокупности) импульс.

Если требуется отселектировать не сам импульс, а его фронты, используется (для случая селекции переднего фронта) схема, структура и эпюры напряжений которой приведены на рис. 5.65. Нумерация узлов этой схемы образована соче­танием нумераций, представленных на рис. 5.63 и 5.64.

Входной импульс, обладающий протяженными фронтами, поступает от ампли­тудного детектора 5 на вход дифференцирующего каскада 11, напряжение на вы­ходе которого пропорционально производной по времени от данного импульса. Полученное напряжение подается на первый вход блока включения 9. На второй вход этого блока поступает селекторный импульс, выработанный генератором 10 по сигналу от анализатора 7. Поскольку селекторный импульс совпадает во вре­

мени с передним фронтом входного импульса, то на выходе блока включения оказывается напряжение, пропорциональное производной от переднего фронта входного импульса. Задний фронт входного импульса выделяется аналогичным образом.

Рис. 5.65. Структурная схема (а)

и эпюры напряжений временно го селектора переднего фронта импульса (б):

9 — блок включения; 10 — генератор селекторного импульса; 11 — дифференцирующий каскад

Следует отметить, что в практике временно й селекции нередки случаи, когда селекторный импульс подается на вход радиоприемного устройства 4 (рис. 5.63). Принцип селекции и в такой ситуации остается неизменным.

Что касается сложных импульсов (например, линейно-частотно-модулированных радиоимпульсов — рис. 3.40), то для их временной селекции на фоне поме­ховых радиоимпульсов применяется рассмотренный ранее (рис. 3.41) фильтр сжатия, устанавливаемый в радиоприемном устройстве 4 (рис. 5.63). Эпюры на­пряжений, поясняющие суть временной селекции для ЛЧМ импульсов, приведены на рис. 5.66.

Рис. 5.63. Эпюры, поясняющие принцип временной фильтрации ЛЧМ сигналов на фоне помех

Рис. 5.63. Эпюры, поясняющие принцип временной фильтрации ЛЧМ сигналов на фоне помех

Радиосигналы, излучаемые РСРЗ, имеют огибающую U_СГ(t) и частоту заполне­ния /_СГ(0. При этом для конкретности четные радиосигналы имеют линейно-нарастающую f_СГ(t), а нечетные — линейно-падающую f_СГ(t) частоты внутриимпульсно­го заполнения. Поскольку перепады частот f_Д достаточно значительны, разведы­вательные радиосистемы противника обычно не успевают отследить закон изме­

нения внутриимпульсной частоты f_СГ(t), и помеховые радиосистемы противника формируют в ответ также ЛЧМ радиоимпульсы, но со значительно меньшим пе­репадом внутриимпульсной частоты заполнения f_Пх(t). В результате радиоприем­ное устройство РСРЗ (с фильтром сжатия) вырабатывает напряжение U_СЖ(t), в ко­тором сжатый импульс сигнала цели всегда располагается посредине между не­четным и четным сжатыми импульсами помехи.

Данный метод весьма эффективен — с его помощью можно отселектировать достаточно слабый (на 25 дБ ниже уровня помехи по мощности) сигнал от цели.

Рассмотрим временную селекцию импульсов по частоте повторения.

В этом случае наиболее часто используется принцип совпадения импульсов. Структурная схема наиболее употребительного временно го селектора и эпюры, поясняющие суть его функционирования, представлены (для трехимпульсной си­туации) на рис. 5.67. Нумерация узлов здесь продолжает нумерацию, приведен­ную на рис. 5.63-5.65, поскольку данная схема является одной из реализаций селектирующего устройства 6 (рис. 5.63).

а) б)

Рис. 5.67. Структурная схема временно го селектора по частоте повторения импульсов (а)

и эпюры напряжений (б):

12 — первая линия задержки на Т_П; 13 — вторая линия задержки на Т_П; 14 — схема совпадений

Последовательность, состоящая из отраженных от цели (заштрихованы) и по­меховых импульсов, поступает на первую линию задержки 12 на Т_П и первый вход схемы совпадений 14. При этом импульсы от цели следуют с постоянным перио­дом повторения Т_П, а помеховые импульсы — хаотично. Смещенная на Т_П после­довательность с выхода первой линии задержки подается на вторую линию за­держки 13 (также на Т_П) и второй вход схемы совпадений. Наконец, та же после­довательность, задержанная еще раз на Т_П, с выхода второй линии задержки по­ступает на третий вход схемы совпадения.

На выход схемы совпадения пройдут только импульсы, одновременно присут­ствующие на всех ее входах, т. е. импульсы цели. Хаотично следующие друг за другом импульсы помехи на выходе схемы совпадения оказаться не смогут.

Рассмотрим временну ю селекцию по длительности импульсов.

На рис. 5.68 представлены структурная схема наиболее часто употребля­емого временно) го селектора по длительности и эпюры напряжений в различных точках этого селектора. Так как данный селектор является одной из реализаций селектирующего устройства 6 (рис. 5.63), то нумерация узлов этого селектора выполнена с учетом нумераций узлов, приведенных на рис. 5.63-5.68.

Импульсная последовательность, представляющая собой совокупность отра­женного от цели сигнала (длительностью _и) и помеховых импульсов, поступает на вход схемы дифференцирования 15, которая формирует короткие импульсы, соответствующие переднему и заднему фронтам входных импульсов. Эти корот­кие импульсы подаются как на первый инвертор 16, изменяющий полярности этих

импульсов на противоположные, так и на линию задержки на _и 17. Затем выход­ные короткие импульсы этих узлов поступают на схему совпадения 18 и второй инвертор 19. Короткий импульс на выходе схемы совпадения появится только в том случае, когда на обоих ее входах будут одновременно присутствовать поло­жительные короткие импульсы (это случится лишь когда на входе селектора будет присутствовать импульс длительности _и). Что касается второго инвертора, то он изменит полярность входных коротких импульсов на противоположные. Выходной блок включения 20 срабатывает только от положительных импульсов, поступаю­щих на его вход: импульс с выхода схемы совпадения запускает его (начинается формирование выходного сигнала), а импульс с выхода второго инвертора оста­навливает его функционирование (формирование выходного сигнала завершает­ся), в результате чего на выходе блока включения образуется импульс длительно­сти _и, смещенный на величину _и относительно отраженного от цели импульса во входной (для селектора) последовательности.

Рис. 5.68. Структурная схема временно го селектора по длительности импульсов (а)

и эпюры напряжений (б):

15 — схема дифференцирования; 16 — первый инвертор; 17 — линия задержки на т_И; 18 — схема совпадения; 19 — второй инвертор; 20 — блок включения

Отметим, что если импульс с выхода схемы совпадения отсутствует, то блок включения не срабатывает. Поэтому импульсы, имеющие отличную от т_И длитель­ность, через данный временно й селектор не проходят.

РСРЗ с амплитудной селекцией

РСРЗ с амплитудной селекцией называют радиосистемы, вырабатываю­щие (с помощью амплитудных преобразователей) достаточно достоверную инфор­мацию о местоположении и параметрах движения самолета противника в услови­ях наличия радиопомех. Структурная схема этой РСРЗ приведена на рис. 5.5.15.

Рис. 5.69. Структурная схема РСРЗ с амплитудной селекцией:

1 — синхронизатор; 2 — радиопередающее устройство; 3 — антенная система; 4 — радиоприем­ное устройство; 5 — анализатор; 6 — блок управления; 7 — индикатор

Сигналы синхронизатора 1 воздействуют на радиопередающее устройство 2, и вырабатываемый этим радиоустройством радиосигнал излучается в простран­ство с помощью антенной системы 3.

Поступивший из пространства на антенную систему радиосигнал в смеси с по­мехой подается на вход радиоприемного устройства 4 и далее на анализатор 5, который извлекает из указанной смеси информацию о местоположении и пара­метрах движения самолета противника. Данная информация вводится в блок уп­равления 6 и одновременно высвечивается на экране индикатора 7. Блок управ­ления связан с антенной системой, регулируя положение диаграммы направлен­ности в пространстве.

Воздушные ситуации, могущие сложиться в процессе функционирования РСРЗ с амплитудной селекцией, изображены на рис. 5.56. Их описания были даны ра­нее в разделе «РСРЗ с пространственной селекцией».

Амплитудная селекция обычно производится в радиоприемном устройстве и подразделяется на две группы:

^ активные методы (базирующиеся, в основном, на использовании различного вида автоматических регулировок усиления);

^ пассивные методы (основывающиеся, как правило, либо на применении огра­ничителей, либо на формировании амплитудных характеристик специальной формы).

Рассмотрим их.

Известно, что под воздействием мощных радиосигналов, поступивших на вход радиоприемного устройства, данное устройство может перегрузиться, т. е. пере­стать реагировать на амплитудные изменения этих радиосигналов и, следова­тельно, утратить способность доносить данные изменения до анализатора. Вследствие этого информация, заключающаяся в указанных амплитудных изме­нениях, будет утрачена.

Эффект упомянутой перегрузки связан с тем, что режим работы радиоэлект­ронных приборов, находящихся в радиоприемном устройстве, при больших амп­литудах входных радиосигналов становится существенно нелинейным (фактиче­ски, близким к ключевому коммутаторному режиму — эти приборы периодически переходят от насыщения к отсечке). При этом перегрузка, в принципе, возможна в любом каскаде радиоприемного устройства, но чаще всего она происходит в последнем каскаде усилителя промежуточной частоты.

Чтобы предотвратить явление перегрузки, используются различные методы.

Одним из методов борьбы с перегрузкой является использование автомати­ческой регулировки усиления.

На рис. 5.70 показана структурная схема устройства автоматической регули­ровки усиления (так называемая «АРУ назад»), предназначенная для изменения коэффициента усиления в последнем каскаде усилителя промежуточной часто­ты 8. Радионапряжение с выхода этого каскада поступает на первый амплитуд­ный детектор 9 (детектор АРУ), а выходное видеонапряжение этого детектора, усиленное и профильтрованное в устройстве 10, регулирует коэффициент усиле­ния усилителя 8.

В результате этой регулировки радионапряжение, подаваемое на второй амп­литудный детектор 11 (детектор радиоприемного устройства), сохраняет исход­ные амплитудные изменения.

Отметим, что поскольку указанные узлы входят в состав радиоприемного уст­ройства 4 (рис. 5.69), то нумерация узлов на рис. 5.70 продолжает нумерацию узлов на рис. 5.69.

Рис. 5.70. Структурная схема устройства автоматической регулировки усиления

(«АРУ назад»):

8 — усилитель промежуточной частоты; 9 — первый амплитудный детектор; 10 — устройство уси­ления и фильтрации; 11 — второй амплитудный детектор

Эпюры напряжений, поясняющие функционирование данного устройства, при­ведены на рис. 5.71,6.

На рис. 5.71,а показаны аналогичные эпюры для случая отсутствия режима автоматической регулировки усиления.

Из рис. 5.71 видно, что без «АРУ назад» напряжение отраженного от цели сигнала U_СГ, поступившего на фоне мощного напряжения помехи U_Пx, в выходном напряжении U_вых(t) отсутствует, так как линейный участок амплитудной характе­ристики АС (зависимости U_ВЫХ от U_BX) последнего каскада усилителя 8 (рис. 5.70) имеет меньший раскрыв по оси U_BX, чем диапазон амплитуд входного напряже­ния U_BX (и, в частности, меньше напряжения помехи U_Пx), в результате чего вход­ное напряжение U_BX оказалось на нелинейных участках амплитудной характерис­тики (в области отсечки — слева от точки А, и в области насыщения — справа от точки С).

Включение же «АРУ назад» вывело участок наличия напряжения сигнала U_СГ во входном напряжении U_BX на линейный участок АС амплитудной характеристи­ки, и в выходном напряжении U_вых различение сигнального U_СГ и помехового U_Пx напряжений оказалось возможным.

Рис. 5.71. Сравнительные эпюры напряжений при отсутствии (а) и наличии (б) устройства автоматической регулировки усиления:

U_СГ — напряжение отраженного от цели сигнала; U_Пx — напряжение помехи

Устройств, выполняющих автоматическую регулировку усиления, известно до­статочно много. Структурная схема еще одного из таких устройств, а именно, «АРУ вперед», изображена на рис. 5.72. Нумерация узлов продолжает нумера­ции рис.5.69 и 5.70.

Верхний канал «АРУ вперед», состоящий из усилителя промежуточной часто­ты 12, первого амплитудного детектора 13 и усилителя низкой частоты 14, пред­ставляет собой типичную радиотехническую структуру. Регулированию (сходному с изложенным выше) здесь подвергается усилитель низкой частоты.

Рис. 5.72. Структурная схема устройства автоматической регулировки усиления

(«АРУ вперед»):

12 — усилитель промежуточной частоты; 13 — первый амплитудный детектор (детектор радио­приемного устройства); 14 — усилитель низкой частоты; 15 — усилитель; 16 — второй амплитуд­ный детектор (детектор АРУ); 17 — фильтр

Напряжение промежуточной частоты поступает на усилитель 15, затем на вто­рой амплитудный детектор 16, и получившееся видеонапряжение через фильтр 17 подается на усилитель низкой частоты.

Данная схема осуществляет эффективную защиту от помех, обладающих бо льшей длительностью _Пх, чем длительность отраженного от цели сигнала _Сг, и приходящих отдельно от сигнальных импульсов. В тот момент, когда на вход усилителя низкой частоты поступает сигнальный импульс небольших амплитуды и длительности _сг, коэффициент усилителя низкой частоты К_УС имеет максималь­ное значение, а при появлении длинного помехового импульса ( _Пх > _сг) К_УС рез­ко уменьшается, что влечет за собой значительное снижение амплитуды мощной помехи. Этот эффект достигается благодаря выполнению соотношения

(5.46)

где — полоса пропускания фильтра.

Использование автоматических регулировок усиления позволяет значительно расширить динамический диапазон (интервал амплитуд, в пределах которого от­сутствует перегрузка) радиоприемного устройства — от 20 до 100 дБ.

Другим средством расширения динамического диапазона радиоприемного устройства является использование амплитудных характеристик (зависимо­стей U_вых от U_BX) специальной формы (в большинстве случаев, логарифмиче­ской — рис. 5.73).

Рис. 5.73. Логарифмическая амплитудная характеристика радиоприемного устройства

При этом в области слабых сигналов (U_BX мало) данная характеристика имеет линейную зависимость:

Uвых = KUвх, (5.47)

где К — коэффициент пропорциональности, а в области сильных помех (U_BX вели­ко) — логарифмическую:

Uвых =

Границу U_BXo перехода от линейной зависимости к логарифмической обычно выбирают так, чтобы значение U_BXo было на 20 дБ ниже среднеквадратической ве­личины собственных шумов радиоприемного устройства. В этом случае практи­чески весь возможный диапазон U_BX приходится на логарифмический участок, чем и обеспечиваются как большой динамический диапазон по входу, так и отсут­ствие перегрузок приемного тракта.

Особенностью радиоприемного устройства с логарифмической амплитудной характеристикой является подавление помехи сильным сигналом, поскольку при сильном сигнале U_BX попадает на логарифмический участок данной характе­ристики.

Наконец, еще один путь успешной борьбы с импульсными помехами сводится к применению в радиоприемном устройстве ограничителей.

Ограничители напряжений являются весьма специфическими нелинейными устройствами. Они почти не дают подавления сигнала шумом, снижая одновре­менно воздействие помех. Из большого разнообразия ограничителей рассмот­рим три наиболее часто используемые их разновидности — ограничители снизу, ограничители сверху и двухпороговые ограничители.

Принцип функционирования ограничителя снизу изображен на рис. 5.74, а структурная схема амплитудного селектора с ограничением снизу и эпюры на­пряжений — на рис. 5.75. Нумерация узлов продолжает нумерацию, приведен­ную на рис. 5.69, 5.70 и 5.72.

Рис. 5.74. Принцип амплитудного ограничения снизу

На входы ограничителя снизу 18 и запираемого каскада 19 поступают импуль­сы сильной (выше напряжения ограничения U₀) помехи Пх и слабого (ниже напря­жения ограничения U₀) сигнала Сг. Напряжение Пх, превысившее U₀, инвертирует­ся и подается на запираемый каскад, блокируя (закрывая) его. Следовательно, мощный импульс Пх на выходе данного селектора будет отсутствовать. В то же время слабый импульс Сг пройдет через запираемый каскад на выход селектора.

а) б)

Рис. 5.75. Структурная схема (а)

и эпюры напряжений амплитудного селектора с ограничением снизу (б): 18 — ограничитель снизу и инвертор; 19 — запираемый (бланкируемый) каскад

Амплитудная характеристика ограничителя сверху показана на рис. 5.76. Принцип функционирования та­кого ограничителя сходен с принципом функционирова­ния только что рассмотренного ограничителя снизу.

Оба типа амплитудных ограничителей, объединенные в единый двухпороговый ограничитель, являются осно­вой для построения амплитудного селектора, устраня­ющего слабые помеховые импульсы и пропускающего сильные импульсы сигнала.

Структурная схема амплитудного селектора, выполненного на основе двух­порогового ограничителя, и эпюры, поясняющие его работу, представлены на рис. 5.77. Нумерация узлов продолжает нумерацию узлов, изображенных на рис. 5.69-5.72 и 5.75 (поскольку данный селектор входит в состав радио­приемного устройства 4 — рис. 5.69).

Рис. 5.77. Структурная схема амплитудного селектора на основе двухпорогового ограничителя (а) и эпюры напряжений в различных точках (б): 20 — ограничитель сверху; 21 — ограничитель снизу; 22 — сумматор

Входное напряжение, представляющее собой сумму разнесенных во времени импульсов сильного сигнала Сг и слабой помехи Пх, поступает на входы ограни­чителей сверху 20 и снизу 21. При этом напряжения ограничения, установленные в этих ограничителях, селектируют по напряжению импульс сигнала от импульса помехи таким образом, что части сигнального импульса проходят через указан­ные ограничители, после чего синхронно складываются в сумматоре 22. В ре­зультате уменьшенный по амплитуде импульс сигнала оказывается на выходе данного селектора, а помеховый импульс на этот выход не проходит.

В заключение отметим, что амплитудные ограничители обеспечивают защиту не от всех видов импульсных помех. Поэтому обычно их применяют как вспомога­тельные узлы в составе селекторов по длительности импульсов.