Способ радиоподавления радиоэлектронных средств связи, использующих адаптивные антенные решетки

 

Изобретение относится к области радиоэлектронной борьбы (РЭБ), а именно радиоподавления (РП) радиоэлектронных средств (РЭС) связи, в которых для повышения помехозащищенности применяются адаптивные антенные решетки (ААР), и может быть использовано в системах и комплексах радиоэлектронного подавления (РЭП). Достигаемым техническим результатом является более высокое подавляющее воздействие энергий электромагнитного излучения на РЭС связи противоборствующей стороны. Способ РП заключается в создании радиоэлектронных помех с частотой, равной частоте приема подаваемого РЭС связи, и излучении данной помехи с целью создания на выходах антенных элементов ААР амплитудно-фазового распределения токов помехи, идентичного (или близкого к идентичному) амплитудно-фазовому распределению токов подавляемого сигнала, с определенного, характерного для ААР направления. 2 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области радиоэлектронной борьбы (РЭБ), а именно радиоподавления (РП) радиоэлектронных средств (РЭС) связи, в которых для повышения помехозащищенности применяются адаптивные антенные решетки (ААР), и может быть использовано в системах и комплексах радиоэлектронного подавления (РЭП), для достижения более высокого подавляющего воздействия энергий электромагнитного излучения на РЭС связи противоборствующей стороны.

В настоящее время для эффективной работы систем радиосвязи, особенно в условиях применения оптимизированных помех и интенсивного РП, изыскиваются различные, принципиально новые научно-технических решения, направленные на повышение помехозащиты, одним из которых является использование адаптивных антенных решеток.

Адаптивная антенная решетка - антенная решетка, параметры которой (в первую очередь характеристика направленности) автоматически изменяется таким образом, чтобы обеспечить наилучшие или приближающиеся к наилучшим условиям приема полезного сигнала на фоне изменяющихся внешних воздействий (помех).

Использование ААР для повышения помехозащиты РЭС связи основано на учете различий в направлениях прихода помех и полезного сигнала. Такие различия в действительности существуют всегда, за исключением ситуаций, когда направления прихода помех и полезного сигнала совпадают. Данные различия обусловливают отличие в амплитудно-фазовом распределении токов помех и полезного сигнала на выходах разнесенных в пространстве антенных элементов (АЭ) ААР. В свою очередь, использование отличий в амплитудно-фазовом распределении токов полезного сигнала и помех позволяет так сформировать диаграмму направленности (ДН) ААР, что в направлении прихода полезного сигнала будет сформирован максимум, а в направлениях прихода помех соответственно минимумы ("нули") ее ДН.

Вместе с тем, информационное противоборство также требует разработки принципиально новых научно-технических решений способов радиоподавления, применение которых приведет к затруднению, а в конечном итоге и к срыву процесса функционирования РЭС связи, в том числе и РЭС связи, использующих ААР.

В настоящее время известны следующие способы РП.

Способ РП РЭС связи, в общем, и РЭС связи, использующих ААР, в частности, сущность которого описана в книге Палий А.И. Радиоэлектронная борьба. М.: Военное издательство, 1989, стр. 28. Данный способ предусматривает постановку двух и более мерцающих синхронных радиоэлектронных помех с частотами, совпадающими с частотами приема "полезного сигнала" (здесь и далее под термином "полезный сигнал" будем рассматривать только полезный радиосигнал для подавляемого РЭС связи, а радиоэлектронные помехи с частотами, равными частотам приема полезного сигнала, подавляемого РЭС связи, будем именовать помехами) подавляемого РЭС связи.

Однако указанный способ имеет недостатки: необходимость 2-х и более станций РЭП, разнесенных на местности, и необходимость синхронизации их работы по времени.

Известен также способ радиоподавления РЭС связи, использующих ААР, сущность которого описана в книге Монзинго Р.А., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки. Введение в теорию. М.: Радио и связь, 1986, стр.36. Данный способ предусматривает постановку L пространственно-разнесенных помех, где L > (N-1), здесь N - число антенных элементов (АЭ) в ААР (N-элементная ААР может сформировать N-1 независимо управляемых нулей ДН).

Однако указанный способ имеет недостаток, а именно необходимость большого числа станций РЭП. Действительно, в случае если для повышения помехозащищенности используется ААР с N=3, то данная ААР способна сформировать два независимых нуля ДН, ориентированных на помехи, а соответственно для радиоподавления РЭС связи, использующего подобную ААР, потребуется минимум три станции РЭП.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому способу РП, является способ радиоподавления РЭС связи, в общем, и РЭС связи, использующих ААР, в частности, описанный в книге Палий А.П. Радиоэлектронная борьба. М. : Военное издательство, 1989, стр.51. Данный способ-прототип предусматривает создание помех с мощностью, превышающей мощность полезного сигнала на входе ААР, т.е. отношение мощности помехи, попадающей в полосу пропускания радиоприемника РЭС связи, к мощности полезного сигнала будет превышать некоторое минимально необходимое значение.

Однако указанный способ-прототип имеет недостаток: необходимость создания мощных помех, а соответственно и станции РЭП большой мощности, так как ААР способна создать в направлении прихода помехи "ноль" ДН глубиной 20-25 дБ и более в зависимости от сигнально-помеховой обстановки и характеристик непосредственно самой ААР.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка способа РП, обеспечивающего повышение эффективности систем РЭБ, а именно обеспечение более высокого подавляющего воздействия энергией электромагнитного поля на РЭС связи противоборствующей стороны, использующей ААР, в случае, когда частота, направление прихода полезного сигнала, определенное относительно нормали к линии расположения АЭ, местоположение и характеристики непосредственно самой антенной решетки (АР) известны.

Поставленная задача решается при помощи предлагаемого способа, заключающегося в создании радиоэлектронной помехи, частота которой равна частоте приема подавляемого РЭС связи, и излучении ее с определенного, характерного для ААР направления. Причем в отличие от известного способа-прототипа мощность помехи на входе адаптивной антенной решетки может не превышать мощность полезного сигнала.

Отличительным признаком предложенного способа РП является выбор направления излучения помехи, что позволяет создать на выходах антенных элементов ААР амплитудно-фазовое распределение токов помехи, идентичное (или близкое к идентичному) амплитудно-фазовому распределению токов подавляемого сигнала (полезного сигнала), а соответственно помеха будет не только принята, но и усилена ААР вместе с полезным сигналом.

При анализе диаграмм направленности ААР можно увидеть, что при формировании максимума ДН в направлении прихода полезного сигнала адаптивной антенной решеткой будет также сформирован еще как минимум один, назовем его "паразитный", максимум ДН, ориентированный в другом направлении. Причем направление данного "паразитного" максимума жестко связано с направлением максимума ДН ориентированного в направлении прихода полезного сигнала.

В качестве иллюстрации на фиг.1 представлена полученная путем имитационного моделирования на ЭВМ нормированная диаграмма направленности ААР. При моделировании использовались следующие предположения о характеристиках АР и сигнально-помеховой обстановке: антенная решетка (АР) линейная эквидистантная N= 3, межэлементное расстояние d=λ/2 (λ - длина волны сигнала), АЭ изотропные и невзаимодействующие; несущие частоты сигнала и помех тождественны f_c= f_n= 300 МГц (λ=1 м); угол прихода помехи (относительно нормали к линии расположения АЭ) Θ_п = 60°; угол прихода полезного сигнала Θ_c = 30°; входное отношение полезный сигнал/шум 10lg(Pc/σ²_ш)=10 дБ; входное отношение помеха/шум 10lg(Pn/σ²_ш)=20 дБ; где σ²_ш - дисперсия тепловых шумов.

Как видно из представленного графика помимо максимума ДН ориентированного в направлении прихода сигнала (Θ_c = 30°), ААР формирует еще один максимум, ориентированный в направлении Θ_п = 150°. При постановке помехи по данному направлению она будет принята и усилена ААР одинаково с полезным сигналом, а соответственно РЭС связи будет практически подавлено. Данный эффект объясняется тем, что сигналы, приходящие с указанных направлений (Θ_c = 30°; Θ_п = 150°), будут на выходах АЭ антенной решетки возбуждать токи, одинаковые не только по частоте, но и по фазе, а следовательно, будет отсутствовать возможность их пространственного разделения. В дальнейшем направления прихода сигналов, при приеме которых на выходах АЭ ААР будут возбуждаться токи, одинаковые не только по частоте, но и по фазе, будем называть "когерентными".

В случае, когда частота, направление прихода полезного сигнала, определенное относительно нормали к линии расположения АЭ, местоположение и характеристики непосредственно самой антенной решетки (АР) известны, когерентные направления могут быть однозначно определены.

Поскольку получить аналитическое выражение для определения "когерентных" направлений, в зависимости от частоты, направлений прихода полезного сигнала, местоположения и характеристик непосредственно самой АР достаточно проблематично, данные направления предлагается получать путем имитационного моделирования на ЭВМ.

Заявляемый способ РП осуществляется следующим образом: 1. С использованием априорной информации о частоте, направлении прихода полезного сигнала, местоположении и характеристике АР определяются "когерентные" направления ее ДН.

2. Формируется помеха с частотой совпадающей с частотой полезного сигнала.

3. С использованием мобильной базы (автомобильной, вертолетной, самолетной) станция РЭП перемещается в определенное место, откуда и излучается помеха.

С целью сокращения времени на определение "когерентных" направлений они могут быть определены заранее для различных, наиболее типичных АР, частот и направлений прихода полезного сигнала и сведены в таблицы.

Так, например, проведенный методом имитационного моделирования анализ зависимости ДН линейной, эквидистантной антенной решетки с оптимальным межэлементным расстоянием d=λ/2 (λ - длина волны полезного сигнала) от направления прихода полезного сигнала позволил "когерентные" направления обобщить и свести в таблицу 1.

При изменении межэлементного расстояния, введении неэквидистантности или нелинейности размещения АР помимо указанных направлений появляются дополнительные "когерентные" направления, по которым также возможна постановка помех. Так, например, при изменении межэлементного расстояния до величины d= λ помимо направлений представленных в таблице 1 появляются еще как минимум два "паразитных" максимума ДН (когерентных направления).

Проведенный методом имитационного моделирования анализ зависимости ДН ААР с межэлементным расстоянием d=λ от направления прихода полезного сигнала позволил "когерентные" направления обобщить и свести в таблицу 2.

Детальное сопоставление возможностей заявляемого способа и способа-прототипа РП сигналов было проведено с использованием метода имитационного моделирования, что дополнительно подтверждает возможность его технической реализации.

В качестве иллюстрации на фиг.2 показана полученная путем имитационного моделирования зависимость отношения сигнал/(помеха+шум) (ОСПШ) на выходе ААР от входного отношения помеха/шум. При моделировании использовались приведенные ранее предположения о характеристиках АР и сигнально-помеховой обстановке, за исключением направления постановки помехи, а именно помеха была поставлена по "паразитному" максимуму ДН (когерентному направлению) Θ_п = 150° (кривая 1). Для сравнения на этом же чертеже кривая 2 показывает зависимость ОСПШ на выходе ААР от входного отношения помеха/шум при постановке помехи с иного, отличного от предложенных в таблице, направления постановки помехи, а именно Θ_п = 60°.

Как видно из приведенных графиков, в случае постановки помехи по так называемому "когерентному" направлению возможно подавление РЭС связи, использующего ААР, одной помехой с относительно небольшим уровнем мощности.

Данное преимущество заявляемого способа подавления радиолиний, использующих ААР, будет способствовать повышению эффективности систем РЭБ.

Формула изобретения

Способ радиоподавления радиоэлектронных средств, использующих адаптивные антенные решетки, заключающийся в создании радиоэлектронной помехи с частотой, равной частоте приема подавляемого радиоэлектронного средства связи, отличающийся тем, что радиоэлектронную помеху излучают с использованием априорной информации о частоте, направлении прихода подавляемого сигнала, местоположении и характеристики адаптивной антенной решетки в направлении "паразитного" максимума диаграммы направленности адаптивной антенной решетки, сформированного при формировании максимума диаграммы направленности адаптивной антенной решетки в направлении прихода подавляемого сигнала, жестко с ним связанного, и ориентированного в другом направлении, при этом на выходах антенных элементов адаптивной антенной решетки амплитудно-фазовое распределение токов радиоэлектронной помехи создают идентичным амплитудно-фазовому распределению токов подавляемого сигнала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4