СПОСОБ СОЗДАНИЯ ПОМЕХ РАДИОЛОКАЦИОННЫМ СТАНЦИЯМ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1997 года по МПК H04K3/00 

Изобретение относится к способам нарушения нормальной работы (подавления) радиоэлектронных устройств (радиолокационных, связных, навигационных и др. станций) путем воздействия на них мешающими электромагнитными колебаниями помехами. Изобретение может быть использовано для создания помех радиолокационным станциям (РЛС).

Во многих устройствах, предназначенных для создания помех радиоэлектронным системам, стоит проблема уменьшения энергопотребления. Особенно острой она является у высокопотенциальных станций помех, имеющих мощные передатчики и крупногабаритные антенны. Такие станции имеют энергоемкие источники питания и размещаются на тяжелой транспортной технике, что делает их малоподвижными и уязвимыми.

Существует еще одна проблема: станция помех зачастую должна воздействовать одновременно на несколько объектов подавления. Но при этом желательно, чтобы ее энергия излучения и энергия потребления были больше, чем в случае воздействия на один объект.

Обе проблемы кардинально решаются только в том случае, если применить режим излучения помехи, позволяющий снизить потребление энергии наиболее энергоемкими элементами передатчика (например, выходным каскадом усилителя).

Один из возможных способов решения указанных проблем в станциях помех, предназначенных для подавления радиолокационных станций (РЛС), заключается в изменении мощности помехи в зависимости от того, на каком расстоянии от РЛС находится объект (цель), прикрываемый помехами.

Известно, что при постоянном энергетическом потенциале станции помех и постоянном расстоянии станция помех-подавляемая РЛС отношение мощности помехи и сигнала на входе приемника РЛС увеличивается с увеличением расстояния между РЛС и прикрываемым помехами объектом [1, с. 83] Следовательно, объекты, находящиеся на относительно малых дальностях от РЛС, необходимо прикрывать мощными помехами, на больших дальностях менее мощными. Однако в этом случае моменты начала излучения и коммутации мощности помехи должны быть связаны с моментом излучения зондирующего импульса РЛС, т.е. станция помех должна работать в режиме создания ответных помех.

Режим ответных помех широко применяется в станциях помех. Известен способ создания помех РЛС [1, с. 123] который состоит в следующем. Радиоимпульс, излученный РЛС, поступает на вход приемной антенны станции помех, а затем на вход разведывательного приемника. С помощью антенны и приемника определяется направление на РЛС, период следования ее радиоимпульсов и длительность пачек импульсов. С выхода разведывательного приемника сигнал поступает на схему задержки, обеспечивающую задержку принятого импульса на заданное время. Затем в ответ на каждый принятый и задержанный импульс РЛС формируется серия импульсов помехи, которые усиливаются и излучаются передающей антенной станции помех.

Известен также способ создания имитационных импульсных помех [1, с. 125] который принят за прототип изобретения, состоящий в следующем. Радиоимпульс, излученный подавляемой РЛС, поступает на вход приемной антенны станции помех, а затем усиливается и анализируется разведывательным приемником. В результате анализа определяется направление на РЛС (азимут и угол места), период следования ее импульсов и длительность пачек импульсов. С выхода разведывательного приемника сигнал поступает на схему задержки, обеспечивающую его задержку на заданное время. Затем в ответ на каждый принятый импульс РЛС формируется один импульс помехи, который усиливается и излучается передающей антенной станции помехи. Время задержки импульса РЛС выбирается так, чтобы имитируемый ложный объект располагался на определенном расстоянии от станции помех, выбираемом из технических соображений.

Однако в способах-аналогах и прототипе отсутствует изменение мощности помехи в зависимости от расстояния между РЛС и прикрываемыми объектами, поэтому указанные способы не позволяют уменьшить среднюю мощность излучения. Кроме того, при изменении мощности помеху необходимо излучать так, чтобы помеха с большей мощностью прикрывала ближайшую к РЛС зону пространства, а с малой более удаленную. Такой режим излучения в способах-аналогах и прототипе невозможен по двум причинам. Во-первых, для его реализации необходимо знать время прохождения электромагнитным излучением расстояния РЛС-станция помех и обратно; однако определение этого времени в аналогах и прототипе не предусмотрено. Во-вторых, отсутствует способ использования информации о времени прохождения.

Предлагается способ создания помех радиолокационным станциям, позволяющий изменять мощность помехи в зависимости от того, на каком расстоянии от РЛС находятся объекты, прикрываемые помехами. Способ может быть применен для подавления импульсных и импульсно -доплеровских РЛС. Техническим результатом способа является уменьшение средней мощности излучения и, как следствие, снижение энергопотребления передатчика станции помех. Результат достигается в двух вариантах исполнения изобретения, связанных одним изобретальским замыслом.

1-й и 2-й варианты.

Способ создания помех заключается в том, что в станции помех с помощью разведывательного устройства принимают радиоимпульсы, излучаемые подавляемыми РЛС, измеряют угловые координаты РЛС относительно станции помех (азимут и угол места), измеряют периоды следования радиоимпульсов при подавлении импульсных РЛС или длительности пачек радиоимпульсов, имеющих одинаковый период следования, при подавлении импульсно-доплеровских РЛС и излучают радиоимпульсы помехи в ответ на каждый радиоимпульс импульсной РЛС или в ответ на первый импульс каждой пачки радиоимпульсов импульсно-доплеровской РЛС с задержкой относительно момента их приема.

Согласно изобретению для создания помехи измеряют время прохождения электромагнитным излучением расстояния РЛС-станция помех-РЛС (величину 2t_p) и задержку излучения помехи τ_з задают равной
τ_з = τ_и - 2t_p (1)
где T_и период следования импульсов РЛС (при подавлении импульсной РЛС) или длительность пачки импульсов РЛС, имеющих одинаковый период следования (при подавлении импульсно-доплеровских РЛС). С момента начала излучения в течение времени τ_п излучают помеху с мощностью, равной максимальной мощности излучения станции помех P_макс, затем скачком уменьшают мощность помехи до уровня P_мин и этот уровень мощности выдерживают в течение времени, равного:
при подавлении импульсных РЛС разности периода следования импульсов РЛС и величины τ_п
при подавлении импульсно -доплеровских РЛС разности длительности пачки импульсов РЛС, имеющих одинаковый период следования, и величины τ_п
Значения величин τ_п и P_мин определяют для каждой подавляемой РЛС по формулам:

где С скорость распространения электромагнитной энергии;
R_мин минимальное расстояние между РЛС и маскируемым помехой объектом, при котором еще сохраняется эффективное отношение мощностей помеха/сигнал на входе приемника РЛС при максимальной мощности излучения станции помех.

Для определения величины 2t_p станция помех излучает в направлении на РЛС серию радиоимпульсов, принимает импульсы, отраженные от РЛС или объекта, на котором она установлена, и измеряет временной интервал между моментами их излучения и приема.

Сопоставительный анализ первого варианта заявляемого способа с аналогами и прототипом показывает, что отличительными признаками изобретения являются:
измерение времени прохождения электромагнитным излучением расстояния РЛС-станция помех-РЛС (величины 2t_p);
задание задержки излучения помехи равной величине, определяемой по формуле (1);
излучение помехи в течение времени τ_п с мощностью, равной максимальной мощности станции помех P_макс, скачкообразное уменьшение мощности излучения до уровня P_мин и выдерживание этого уровня в течение времени, равного T_и - τ_п где Т_и период следования импульсов РЛС (при подавлении импульсных РЛС) или длительность пачки импульсов, имеющих одинаковый период следования (при подавлении импульсно-доплеровских РЛС);
задание параметров τ_п и P_мин равными величинами, определяемым по формулам (2) и (3);
определение величины 2t_p с помощью станции помех путем излучения в направлении на РЛС серии импульсов, приема отраженных импульсов и измерение временного интервала между моментами излучения и приема.

Отличительные признаки изобретения позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "новизна". Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении способов создания помех радиотехническим устройствам и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критерию "изобретательский уровень".

3-й и 4-й варианты.

Способ создания помех заключается в том, что в станции помех с помощью разведывательного устройства принимают радиоимпульсы, излучаемые подавляемыми РЛС, измеряют угловые координаты РЛС относительно станции помех (азимут и угол места), измеряют периоды следования радиоимпульсов при подавлении импульсных РЛС или длительности пачек радиоимпульсов, имеющих одинаковый период следования, при подавлении импульсно-доплеровских РЛС и излучают радиоимпульсы помехи в ответ на каждый радиоимпульс импульсной РЛС или в ответ на первый импульс каждой пачки радиоимпульсов импульсно-доплеровской РЛС с задержкой относительно момента их приема.

Согласно изобретению для создания помехи измеряют время прохождения электромагнитным излучением расстояния РЛС-станция помех-РЛС (величину 2t_p) и задержку излучения помехи τ_з задают равной

где T_и период следования импульсов РЛС (при подавлении импульсной РЛС) или длительность пачки импульсов РЛС, имеющих одинаковый период следования (при подавлении импульсно-доплеровских РЛС);
С скорость распространения электромагнитной энергии;
R_мин минимальное расстояние между РЛС и маскируемым помехой объектом, при котором еще сохраняется эффективное отношение мощностей помеха/сигнал на входе приемника РЛС при максимальной мощности излучения станции помех.

С момента начала излучения в течение времени τ_п излучают помеху с мощностью, равной максимальной мощности излучения станции помех P_макс, затем скачком уменьшают мощность помехи до уровня P_мин и этот уровень мощности выдерживают в течение времени, равного:
при подавлении импульсных РЛС разности периода следования импульсов РЛС и величины τ_п
при подавлении импульсно-доплеровских РЛС разности длительности пачки импульсов РЛС, имеющих одинаковый период следования, и величины τ_п
Значения величин τ_п и P_мин определяют для каждой подавляемой РЛС по формулам

Для определения величины 2t_p станция помех излучает в направлении на РЛС серию радиоимульсов, принимает импульсы, отраженные от РЛС или от объекта, на котором она установлена, и измеряет временной интервал между моментами их излучения и приема.

Сопоставительный анализ второго варианта заявляемого способа с аналогами и прототипом показывает, что отличительными признаками изобретения являются:
измерение времени прохождения электромагнитным излучением расстояния РЛС-станция помех РЛС (величины 2t_p);
задание задержки излучения помехи равной величине, определяемой по формуле (4);
излучение помехи в течение времени τ_п с мощностью, равной максимальной мощности станции помех P_макс, скачкообразное уменьшение мощности излучения до уровня P_мин и выдерживание этого уровня в течение времени, равного τ_и - τ_п где T_и период следования импульсов РЛС (при подавлении импульсных РЛС) или длительность пачки импульсов, имеющих одинаковый период следования (при подавлении импульсно-доплеровских РЛС);
задание параметров τ_п и P_мин равными величинам, определяемым по формулам (5) и (6);
определение величины 2t_p с помощью станции помех путем излучения в направлении на РЛС серии импульсов, приема отраженных импульсов и измерение временного интервала между моментами излучения и приема.

Отличительные признаки изобретения позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "новизна". Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении способов создания помех радиотехническим устройствам и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критерию "изобретательский уровень".

Предложенный способ поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлено взаимное расположение радиолокационной станции, станции помех и маскируемых помехой объектов; на фиг. 2 изменение мощности помехи во времени и положение импульсов помехи относительно импульсов, излучаемых РЛС и отраженных от целей; на фиг. 3 положение импульсов помехи относительно импульсов, излучаемых РЛС и отраженных от целей, при подавлении импульсной РЛС; на фиг. 4 положение импульсов помехи относительно импульсов, излучаемых РЛС и отраженных от целей, при подавлении импульсно-доплеровской РЛС; на фиг. 5 положение импульсов, излучаемых РЛС, и импульсов помехи при запаздывании последних относительно момента окончания излучения импульсов РЛС; на фиг. 6 положение импульсов, излучаемых РЛС, и импульсов помехи в случае одновременного подавления двух РЛС; на фиг. 7 зависимость энергетического выигрыша от отношения мощностей P_макс/P_мин; на фиг. 8 - зависимость величины lg(P_макс/P_мин) от аргумента lg(2R_мин/CT_и); на фиг.9 функциональная схема станции помех реализующей предлагаемый способ (оба варианта).

При этом здесь введены следующие обозначения:
1 приемная антенна; 2 разведывательный приемник; 3 приемник режима радиолокации; 4 вычислительно -командное устройство; 5 формирователь импульса помехи; 6 коммутатор; 7 источник питания выходного усилителя; 8 - задающий генератор передатчика; 9 предварительный усилитель передатчика; 10 делитель мощности; 11 выходной усилитель передатчика; 12 сумматор; 13 - передающая антенна.

Все устройства, входящие в станцию помех, могут быть выполнены на базе известных схем и конструкций, выбранных в зависимости от требований, предъявляемых к станции. Антенна 1 может быть, например, зеркальной, рупорной или вибраторной. Разведывательный приемник 2 может быть построен по схеме прямого усиления или по супергетеродинной схеме. Приемник режима радиолокации 3 должен иметь высокую чувствительность, поэтому он должен быть построен по супергетеродинной схеме. Вычислительно-командное устройство 4 может быть выполнено в виде совокупности фильтров, аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей микропроцессоров, малогабаритной вычислительной машины и т. п. Формирователь импульса помехи 5 может быть выполнен, например, в виде мультивибратора. Коммутатор 6 может быть выполнен, например, по схеме электронного ключа на мощном триоде [4] Источник питания 7 может быть выполнен, например, по схеме трансформатор -выпрямитель. Задающий генератор передатчика 8 может быть выполнен, например, в виде шумового твердотельного генератора. Предварительный усилитель 9 может быть выполнен, например, на базе лампы бегущей волны. Делитель мощности может быть выполнен в виде волноводного, коаксиального или коаксиально -волноводного ответвителя [3, с. 344, 354] Выходной усилитель 11 может быть выполнен, например, на базе лампы бегущей волны. Сумматор 12 может быть выполнен на базе циркуляторов или волноводных мостов [4, с. 426, 474] Антенна 13 может быть например, зеркальной, вибраторной.

Покажем причинно-следственные связи отличительных признаков изобретения с достигаемым техническим результатом. Для этого обратимся к фиг. 1, 2, 3 и 4.

Пусть радиолокационная станция (РЛС) наблюдает две цели (А и В), находящиеся от нее на расстояниях R_A и R_B, причем R_A < R_B (см. фиг. 1). Мощность сигнала РЛС, отраженного от цели, на входе ее приемника равна величине [2, с. 28]

где a постоянный множитель.

Следовательно, при равных условиях (равные эффективные поверхности рассеяния целей, одинаковое ослабление в среде распространения электромагнитных волн и т.д.) мощность сигнала от первой цели (q_A) будет больше, чем от второй (q_B).

В то же время, для маскировки сигналов помехами необходимо, чтобы мощность P на входе приемника РЛС превосходила мощность сигнала в К_п раз, где К_п коэффициент подавления [1, с. 79] Поэтому при постоянном К_п будем иметь

Следовательно, чем больше расстояние между целью и РЛС, тем меньше мощность помехи, необходимая для маскировки сигнала с заданным коэффициентом подавления. Поэтому мощность излучения станции помех можно уменьшать по мере увеличения расстояния РЛС-цель.

Желательно, чтобы уменьшение мощности помехи сопровождалось адекватным снижением энергопотребления передатчика. Но при использовании современных электронных приборов это условие не выполняется. Так, например, в лампах бегущей волны, клистронах, полупроводниковых приборах и т.п. изменение в n раз интенсивности потока электронов, являющегося источником излучения и основным потребителем энергии, приводит к изменению мощности излучения в N > n раз, т. е. изменения мощности излучения и энергопотребления далеко не адекватны. Адекватность достигается только в том случае, если поток электронов прерывается и возобновляется скачкообразно, что имеет место при импульсной подаче питающих напряжений на прибор.

Перечисленные условия позволяют предложить помеху в виде импульсов, форма которых показана на фиг. 2 сплошной линией. В момент открывания приемника РЛС (время t₀), т. е. в момент окончания излучения зондирующего радиоимпульса (ЗИ), мощность помехи на входе приемника должна быть максимальной (P_макс) и оставаться такой в течение некоторого времени τ_п а затем скачком уменьшатся до уровня P_мин. В этом случае цель A, находящаяся на расстоянии R_A от РЛС (отраженный импульс ОИА), будет прикрываться помехой с уровнем мощности Р_макс, а цель В (импульс ОИВ) - с уровнем P_мин. При этом уровень мощности P_мин должен быть таким, чтобы для целей, находящихся от РЛС на расстоянии R≥0,5C τ_п коэффициент подавления был не меньше, чем для целей на расстоянии R < 0,5C τ_п сигнал от которых находится под воздействием помехи с мощностью P_макс.

В момент окончания следующего зондирующего импульса РЛС мощность помехи должна скачком возрастать до величины P_макс, затем через время τ_п снова уменьшаться до уровня P_мин и так переходить с одного уровня на другой в течение всего времени подавления РЛС.

При излучении с постоянной мощностью помеха должна обеспечивать маскировку целей, наименее удаленных от РЛС, т.е. должна иметь мощность P_макс. Поэтому, как видно из чертежа фиг. 2, предлагаемый способ позволяет снизить среднюю мощность излучения и, следовательно, энергопотребление передатчика.

Для реализации способа станция должна работать в режиме ответных помех. Процесс подавления импульсной РЛС поясняется с помощью фиг. 3. В момент времени t₀ РЛС излучает зондирующий радиоимпульс ЗИ1, который через время t_p принимается разведывательным устройством станции помех. Спустя некоторое время τ_з после окончания приема станция помех излучает помеховый импульс ИП1, который через время t_p достигает входа РЛС. Из фиг. 3 видно, что если будет выполнено условие
2t_р + τ_з = T_и (9)
где T_и период следования зондирующих радиоимпульсов РЛС, то начало помехового импульса на входе приемника РЛС совпадает с моментом окончания зондирующего импульса ЗИ2, т.е. с моментом открывания приемника для приема отраженных импульсов. После приема зондирующего импульса ЗИ2 станция помех излучает второй импульс ИП2, поступающий на вход приемника РЛС в момент окончания излучения зондирующего импульса ЗИ3 и т.д.

Из (9) следует, что время задержки излучения станции помех должно быть равно
τ_з = T_и - 2t_р (10)
Процесс подавления импульсно -доплеровских РЛС поясняется с помощью фиг. 4. Как известно, эти РЛС излучают импульсы с малым периодом следования t_и [5, с.63] Для обеспечения однозначного отсчета дальности при расстояниях РЛС -цель, превышающих величину 0,5Ct_и, применяется смена периодов следования импульсов. Обычно смена выполняется через постоянные периоды времени T_c≥t_и, причем количество смен 2 4. Следовательно, импульсно-доплеровские РЛС излучают импульсы пачками с длительностью пачки T_c и постоянным периодом следования импульсов внутри пачки t_и. Для выделения сигналов, отраженных от целей, и однозначного измерения дальности используются схемы совпадения импульсов во времени.

На фиг. 4 показан случай, когда излучаются две пачки импульсов с периодами t_и1 и t_и2. Осциллограмма первой пачки обозначена буквой D, второй E, а осциллограмма на выходе схемы совпадения буквой G. Зондирующие импульсы РЛС пронумерованы числами 1, 2, 3 и т.д. для удобства пояснения импульсы обеих пачек имеют сквозную нумерацию. Смена периодов происходит после импульса 5, причем этот импульс является первым во второй пачке. Импульсы, отраженные от целей A и B (см. фиг. 1), пронумерованы 1A, 1B, 2A, 2B и т.д. причем число в номере соответствует номеру зондирующего импульса, вызвавшего данный отраженный импульс, а буква соответствует цели. Осциллограмма G показывает, что импульс от цели A является результатом совпадения отраженных импульсов 1A и 5A, от цели B импульсов 1B и 5B. Остальные отраженные импульсы не проходят на индикатор РЛС, поэтому мощность помехи, которой они прикрываются, может быть любой, в том числе и такой, которая не обеспечивает подавление.

Это обстоятельство позволяет создавать помеху с переменной мощностью таким же способом, как и при подавлении импульсных РЛС (на фиг. 4 помеха обозначена ИП). При этом помеха с большой мощностью должна поступать на вход приемника РЛС в момент окончания излучения первого импульса каждой пачки импульсов (на фиг. 4 импульсы 1 и 5). Длительность излучения с большой мощностью как и в случае подавления импульсной РЛС должна быть равна τ_п а с малой T_c- τ_п В дальнейшем описании величины T_c и T_и будем обозначать одним символом T_и.

Величина T_и определяется в процессе разведки излучения РЛС. Величину 2t_p, входящую в (9) и (10), предлагается определять методом радиолокации. Для этого после обнаружения излучения и определения направления на РЛС станция помех излучает в этом направлении пачку импульсов, принимает импульсы, отраженные от РЛС или от объекта, на котором она установлена, и определяет их запаздывание относительно момента излучения. Длительность запаздывания и есть величина 2t_p. Возможны и другие способы определения этой величины, приведем два из них.

1. Определение координат РЛС-объекта подавления с помощью РЛС, входящих в одну боевую группировку со станцией помех, и вычисление на их основе величины 2t_p.

2. Определение угловых координат РЛС двумя станциями помех и определение величины 2t_p путем решения треугольника станция 1-станция 2-РЛС.

Способ, основанный на использовании станции помех в режиме радиолокации, обладает тем преимуществом, что позволяет использовать станцию автономно, без связи с другими объектами.

Обратим внимание на следующее обстоятельство. При уменьшении расстояния между РЛС и целями до некоторой величины R_мин> 0 может возникнуть такая ситуация, когда из-за увеличения мощности сигнала, отраженного от цели, помеха становится неэффективной [1, с. 83] Поэтому прикрывать помехами цели, находящиеся на расстояниях от РЛС R≅R_мин, нецелесообразно. Это позволяет начинать действие помехи не в момент окончания зондирующего импульса, а через некоторое время τ_д 2R_мин/С (см. фиг. 5). При этом длительность части помехового импульса, при которой мощность излучения максимальна, сокращается на величину τ_д что приводит к дополнительному снижению энергопотребления. Время задержки излучения станцией помех в данном случае должно быть равно

Величина R_мин, входящая в формулу для τ_д может быть определена при разработке станции помех на основании уравнения противорадиолокации для активных помех [1, с. 83] Входящие в это уравнение параметры обычно известны разработчику. В том случае, если некоторые параметры имеют определенный диапазон величин (например, поверхности рассеяния целей, мощность излучения РЛС и т. п.), то величина R_мин также будет лежать в некотором диапазоне. В этом случае можно поступить двояко:
ввести весь диапазон R_мин в систему управления станции и выбирать нужную величину в процессе боевой работы в зависимости от обстановки;
из всего диапазона выбрать одну-две величины R_мин по какому-либо критерию (например, эффективная маскировка целей с наибольшей поверхностью рассеяния) и использовать их при разработке станции.

Предлагаемый способ может быть применен для одновременного подавления нескольких РЛС, причем средняя мощность помехи не превысит мощность при излучении с постоянной мощностью. На фиг. 6 показан случай подавления двух РЛС. Станция помех последовательно принимает зондирующие импульсы двух РЛС (ЗИ1 и ЗИ2). В ответ на первый импульс через время τ_з1 излучается импульс помехи с максимальной мощностью и длительностью τ_п1 В ответ на второй импульс через время τ_з2 излучается импульс с длительностью τ_п2 В общем случае τ_п1 ≠ τ_п2 В паузах между излучениями с максимальной мощностью мощность помехи минимальна.

Выведем соотношения (2), (3) и (5), характеризующие оба варианта предлагаемого способа. При этом будем полагать, что максимальной мощности помехи на входе приемника РЛС P_макс соответствует максимальная мощность излучения станции помех P_макс, а минимальной P_мин минимальная мощность излучения P_мин.

Пусть при максимальной мощности излучения станции помех P_макс минимальное расстояние РЛС-цель, при котором помеха еще эффективна ( т.е. сохраняется заданный коэффициент подавления), равно R_мин. Предположим, что для прикрытия такой же цели, находящейся от РЛС на расстоянии R₀ >R_мин, достаточна мощность излучения P_мин. Очевидно, что в этом случае длительность времени излучения с максимальной мощностью должно быть равно

В то же время из соотношения (8) следует, что

Решая уравнение (13) относительно R₀ и подставляя полученную величину в (12), будем иметь

При излучении с постоянной мощностью P_макс энергия помехи Q_п за период между двумя импульсами РЛС будет равна
Q_п P_макс•T_и
При предлагаемом способе и случае, когда начало действия помехи совмещается с моментом окончания зондирующего импульса РЛС, энергия помехи Q_c за период между двумя импульсами будет равна
Q_c = P_макс•τ_п + P_мин•(T_и-τ_п)
Поэтому энергетический выигрыш по сравнению со случаем излучения с постоянной мощностью будет равен величине

Подставляя значение τ_п определяемое по формуле (14), в (17) получим

Для случая, когда начало действия помехи запаздывает по отношению к моменту окончания излучения зондирующего импульса РЛС на величину τ_д проводя аналогичные вычисления, получим:

На фиг. 7 представлены зависимости Q_п/Q_c= f(P_макс/P_мин), причем сплошные линии для случая совпадения начала действия помехи с моментом окончания зондирующего импульса, а пунктирные для случая, когда начало действия запаздывает на величину τ_д Расчеты проведены для T_и 5•10^-3 с двух значений R_мин 30 и 50 км. Видно, что зависимости носят экстремальный характер: при определенных P_макс/P_мин энергетический выигрыш Q_п/Q_c максимален.

Определим связь между отношением P_макс/P_мин, при которых имеет место максимальный энергетический выигрыш, и параметром L 2R_мин/CT_и. С этой целью определим экстремумы функций (18) и (20) по переменной P_макс/P_мин. Вычисляя первые производные функций и приравнивая их к нулю, в обоих случаях получим одно и то же уравнение:

Результаты численного решения этого уравнения для наиболее вероятных значений параметра L, лежащих в пределах 10^-4. 10^-1, представлены на графике фиг. 8 в виде зависимости lg(P_макс/P_мин) f[lg(2R_мин/CT_и)] Видно, что зависимость представляет собой прямую линию. Поэтому, используя уравнение прямой, проходящей через две точки с известными координатами, получим, что максимальный энергетический выигрыш будет иметь место при отношении P_макс/P_мин, равен

Поэтому, если задана максимальная мощность излучения станции помех и известно, что при этой мощности обеспечивается минимальное расстояние РЛС-цель, при котором помеха еще эффективна, равное величине R_мин, то для получения максимального энергетического выигрыша величину P_мин необходимо выбрать равной

Подставляя (22) в (14) и (19), получим продолжительность излучения помехи с максимальной мощностью, при которой обеспечивается наибольший энергетический выигрыш:
при совпадении начала действия помехи с окончанием излучения зондирующего импульса РЛС

при запаздывании действия помехи на время τ_д

Соотношения (23), (24) и (25), обеспечивающие наибольший энергетический выигрыш, положены в основу предлагаемого способа.

Приведем пример. Пусть R_мин 10 км, T_и 10^-3 с, P_макс 1000 Вт. Используя (22), получим, что оптимальное соотношение P_макс/P_мин, обеспечивающее наибольший энергетический выигрыш, равно 23,9. При этом мощность излучения с малым уровнем должна быть равна 42 Вт. Энергетический выигрыш по сравнению с излучением с постоянной мощностью и длительность излучения с максимальным уровнем мощности будут равны:
при совпадении начала действия помехи с окончанием излучения зондирующего импульса РЛС:

при запаздывании действия помехи на время τ_д

При R_мин 5 км и том же, что и ранее, T_и 10^-3 с, наибольший энергетический выигрыш будет при P_макс/P_мин 42,1. Величина выигрыша, а также длительность излучения с максимальной мощностью составят:
при совпадении начала действия помехи с окончанием излучения зондирующего импульса:

при запаздывании действия помехи на время τ_д

Пример показывает, что предлагаемый способ позволяет значительно снизить среднюю мощность излучения станции помех и, как следствие, энергопотребление передатчика.

Рассмотрим возможный вариант построения станции помех, реализующий предлагаемый способ (оба варианта). Ее функциональная схема представлена на фиг. 9, а принцип действия заключается в следующем.

Радиоимпульсы РЛС, подлежащей подавлению, поступают на приемную антенну 1, а с нее на вход разведывательного приемника 2. В приемнике импульсы усиливаются, фильтруются, детектируются и поступают на вход вычислительно-командного устройства 4. Устройство 4 измеряет угловые координаты РЛС (азимут и угол места), период следования импульсов РЛС при подавлении импульсной РЛС или длительность пачек импульсов при подавлении импульсно-доплеровских РЛС (величину T_и). Затем по команде устройства 4 задающий генератор передатчика 8 генерирует серию радиоимпульсов, которые усиливаются предварительным 9 и выходным 11 усилителями и излучаются передающей антенной 13 в направлении на подавляемую РЛС. Импульсы, отраженные от РЛС или объекта, на котором она установлена, принимаются антенной 1, усиливаются и детектируются приемником режима радиолокации 3 и поступают в вычислительно-командное устройство 4. Здесь определяется время запаздывания отраженных импульсов по отношению к моменту их излучения и тем самым определяется величина 2 t_p. Затем в устройстве 4 вычисляются задержка излучения помехи τ_з длительность излучения с максимальной мощностью τ_п и станция переводится в режим создания помех.

В режиме создания помех импульсы подавляемой РЛС принимаются антенной 1, усиливаются приемником 2 и поступают в вычислительно-командное устройство 4. Через время τ_з после приема устройство 4 запускает формирователь импульса помехи 5, который выдает на вход коммутатора 6 импульс с длительностью τ_п. К другому входу коммутатора подключен источник питания 7 выходного усилителя передатчика 11. В момент подачи импульса питающее напряжение через коммутатор 6 подается на выходной усилитель 11.

Помеховый сигнал генерируется непрерывно задающим генератором 8 и усиливается предварительным усилителем 9. С выхода предварительного усилителя 9 сигнал поступает на делитель мощности 10, имеющий два выхода. С одного из них сигнал, имеющий мощность P_мин, через сумматор 12 поступает на передающую антенну 13. С другого выхода сигнал, имеющий мощность P_макс/К_у, где К_у коэффициент усиления выходного усилителя, подается на вход выходного усилителя 11. В течение времени, когда на выходной усилитель поступает питающее напряжение, на выходе усилителя действует помеховый импульс с мощностью P_макс, который в сумматоре 12 суммируется с помехой, поступающей с делителя 10, и поступает на передающую антенну 13. Поскольку P_макс >> P_мин, то можно считать, что при подаче на выходной усилитель импульса питающего напряжения излучается помеха с мощностью P_макс, в паузах между импульсами с мощностью P_мин.

Источники информации
1. Вакин С.А. Шустов Л.Н. Основы радиопротиводействия и радиотехнической разведки. М. Советское радио, 1968, с. 123 (аналоги), 125 (прототип), 79, 83.

2. Справочник по радиолокации. т. 1. М. "Советское радио", 1979, с. 28.

3. Вольман В. И. Пименов Ю.В. Техническая электродинамика. М. Связь, 1971, с. 344, 354, 426, 474.

4. Хомский И.Г. Верховская Е.Э. Липатов В.С. Способ управления электронным вентилем и устройство для его осуществления. Авт. свид. N 736347 от 18.11.77. БИ N 19, 1980.

5. Справочник по радиолокации. т. 3. М. Советское радио, 1979, с. 363.

Способ создания помех радиолокационным станциям (РЛС) состоит в том, что принимают радиоимпульсы подавляемой РЛС разведывательным устройством станции помех, измеряют угловые координаты РЛС относительно станции помех (азимут и угол места), измеряют периоды следования импульсов РЛС или длительности пачек импульсов (при подавлении импульсно-доплеровских РЛС), измеряют время прохождения электромагнитным излучением расстояния РЛС-станция помех-РЛС (величина 2t_p), излучают радиоимпульсы помехи в ответ на каждый импульс РЛС или в ответ на первый импульс каждой пачки с задержкой τ_з , излучают помеху с максимальной мощностью станции помех (P_макс) в течение времени τ_п , после чего скачком уменьшают мощность помехи до уровня P_мин и этот уровень выдерживают в течение времени, равного разности периода следования импульсов РЛС (или длительности пачки) T_и и величины τ_п , причем для каждой подавляемой РЛС величину P_мин определяют по формуле:
,
величины τ_з и τ_п определяют по формулам:
,
или по формулам:
,
где c -скорость распространения электромагнитной энергии; R_мин - минимальное расстояние РЛС - маскируемый помехой объект, при котором помеха остается эффективной, величину 2t_p определяют путем радиолокации РЛС или объекта, на котором она установлена, используя в качестве локатора станцию помех.

Техническим результатом изобретения является уменьшение средней мощности помехи и энергопотребления передатчика. 4 с. и 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Способ создания помех импульсным радиолокационным станциям (РЛС), состоящий в том, что принимают радиоимпульсы подавляемой РЛС разведывательным устройством станции помех, измеряют угловые координаты РЛС относительно станции помех, измеряют период следования радиоимпульсов РЛС и излучают радиоимпульсы помехи в ответ на каждый радиоимпульс РЛС с задержкой относительно момента их приема, отличающийся тем, что измеряют время прохождения электромагнитным излучением расстояния РЛС-станция помех-РЛС, задержку излучения помехи задают равной τ_з, с момента начала ее излучения в течение времени τ_п излучают помеху с мощностью, равной максимальной мощности излучения станции помех P_{м а к с}, скачком уменьшают мощность помехи до уровня Р_м и н и этот уровень мощности выдерживают в течение времени, равного разности периода следования импульсов РЛС и величины τ_п, при этом значения величин τ_з, τ_п и Р_м и н определяют для каждой подавляемой РЛС по формулам
τ_з = T_и - 2t_p;


где Т_и период следования импульсов РЛС;
t_р время прохождения электромагнитным излучением расстояния РЛС станция помех;
c скорость распространения электромагнитного излучения;
R_м и н минимальное расстояние между РЛС и маскируемым помехой объектом, при котором еще сохраняется эффективное отношение мощностей помеха/сигнал на входе приемника РЛС при максимальной мощности излучения станции помех. 2. Способ создания помех импульсно-доплеровским радиолокационным станциям (РЛС), состоящий в том, что принимают радиоимпульсы подавляемой РЛС разведывательным устройством станции помех, измеряют угловые координаты РЛС относительно станции помех, измеряют длительность пачек радиоимпульсов, имеющих одинаковый период следования, и излучают радиоимпульсы помехи в ответ на первый импульс каждой пачки радиоимпульсов РЛС с задержкой относительно момента их приема, отличающийся тем, что измеряют время прохождения электромагнитным излучением расстояния РЛС станция помех РЛС, задержку излучения помехи задают равной τ_з, с момента начала ее излучения в течение времени τ_п излучают помеху с мощностью, равной максимальной мощности излучения станции помех Р_{м а к с}, скачком уменьшают мощность помехи до уровня Р_м и н и этот уровень мощности выдерживают в течение времени, равного разности длительности пачки импульсов РЛС, имеющих одинаковый период следования, и величины τ_п, при этом значения величин τ_з, τ_п и Р_м и н определяют для каждой подавляемой РЛС по формулам
τ_з = τ_c - 2t_p;


где Т_с длительность пачки импульсов РЛС, имеющих одинаковый период следования;
t_р время прохождения электромагнитным излучением расстояния РЛС станция помех;
c скорость распространения электромагнитного излучения;
R_м и н минимальное расстояние между РЛС и маскируемым помехой объектом, при котором еще сохраняется эффективное отношение мощностей помеха/сигнал на входе приемника РЛС при максимальной мощности излучения станции помех. 3. Способ создания помех импульсным радиолокационным станциям (РЛС), состоящий в том, что принимают радиоимпульсы подавляемой РЛС разведывательным устройством станции помех, измеряют угловые координаты РЛС относительно станции помех, измеряют период следования радиоимпульсов РЛС и излучают радиоимпульсы помехи в ответ на каждый радиоимпульс РЛС с задержкой относительно момента их приема, отличающийся тем, что измеряют время прохождения электромагнитным излучением расстояния РЛС станция помех РЛС, задержку излучения помехи задают равной τ_з, с момента начала ее излучения в течение времени τ_п излучают помеху с мощностью, равной максимальной мощности излучения станции помех Р_{м а к с}, скачком уменьшают мощность помехи до уровня Р_м и н и этот уровень мощности выдерживают в течение времени, равного разности периода следования импульсов РЛС и величины τ_п, при этом значения величин τ_з, τ_п и Р_м и н определяют для каждой подавляемой РЛС по формулам



где Т_и период следования импульсов РЛС;
t_р время прохождения электромагнитным излучением расстояния РЛС станция помех;
c скорость распространения электромагнитного излучения;
R_м и н минимальное расстояние между РЛС и маскируемым помехой объектом, при котором еще сохраняется эффективное отношение помеха/сигнал на входе приемника РЛС при максимальной мощности излучения станции помех. 4. Способ создания помех импульсно-доплеровским радиолокационным станциям (РЛС), состоящий в том, что принимают радиоимпульсы подавляемой РЛС разведывательным устройством станции помех, измеряют угловые координаты РЛС относительно станции помех, измеряют длительность пачек радиоимпульсов, имеющих одинаковый период следования, и излучают радиоимпульсы помехи в ответ на первый импульс каждой пачки радиоимпульсов РЛС с задержкой относительно момента их приема, отличающийся тем, что измеряют время прохождения электромагнитным излучением расстояния РЛС станция помех РЛС, задержку излучения помехи задают равной τ_з, с момента начала ее излучения в течение времени τ_п излучают помеху с мощностью, равной максимальной мощности станции помех Р_{м а к с}, скачком уменьшают мощность помехи до уровня Р_м и н и этот уровень мощности выдерживают в течение времени, равного разности длительности пачки импульсов РЛС, имеющих одинаковый период следования, и величины τ_п, при этом значения величин τ_з, τ_п и Р_м и н определяют для каждой подавляемой РЛС по формулам



где Т_с длительность пачки импульсов РЛС, имеющих одинаковый период следования;
t_р время прохождения электромагнитным излучением расстояния РЛС станция помех;
c скорость распространения электромагнитного излучения;
R_м и н минимальное расстояние между РЛС и маскируемым помехой объектом, при котором еще сохраняется эффективное отношение мощностей помеха/сигнал на входе приемника РЛС при максимальной мощности излучения станции помех. 5. Способ по любому из пп. 1 4, отличающийся тем, что для определения величины 2t_р станция помех излучает в направлении на РЛС серию радиоимпульсов, принимает импульсы, отраженные от РЛС или от объекта, на котором она установлена, и измеряет временной интервал между моментами их излучения и приема.