Файл: Радиотехнические системы в ракетной технике..pdf

.— исследование возможностей активной локации баллистиче­ ских целей на малых и средних дальностях действия на базе ла­

зерной техники;

— развитие голографических методов получения оптического изображения малоразмерных объектов с помощью когерентных ис­ точников света в целях их опознавания;

— разработка лучевого оружия — источников мощных сфокуси­ рованных световых пучков, осуществляющих полное или частич­ ное разрушение баллистического объекта.

Конкретные разработки и исследования в области оптического распознавания проводились по проектам «Глов» и «Оррас» с ав­ густа 1964 г. и являлись частью более обширной программы разра­ ботки средств ПРО — проекта «Дефендер». Обе системы предназна­ чены для обнаружения ГЧ ракет и выделения их на фоне ложных целей. Отмечалось, что системы оптического слежения позволяют получить дополнительные данные о цели, которые должны сравни­ ваться с радиолокационными данными слежения. В настоящее вре­ мя системы «Глов» и «Оррас» проходят испытания на полигоне

Уайт-Сандс.

В начале 1970 г. в печати США появилось сообщение о том, что по некоторым признакам программа исследований, направлен­ ная на создание лучевого лазерного оружия, приближается к этапу практического военного применения. В частности, планировался эксперимент, в процессе которого лазерным оружием якобы был сбит радиоуправляемый самолет. Однако многие специалисты по военному применению лазеров считают, что лазеры требуемой мощ­ ности с аппаратурой управления лучом смогут быть разработаны не ранее следующего десятилетия. В ближайшие же годы военное применение лазеров ограничится решением задач дистанциометрирования и селекции.

При условии разработки лучевого оружия перехвата зарубеж­ ные специалисты считают, что его применение в системах ПРО так называемого второго поколения обеспечит следующие преиму­ щества:

— необходимое быстродействие, простоту принципиальной схе­ мы и надежность в эксплуатации (последнее пока только по теоре­ тическим расчетам);

— возможность поражения большого числа целей (борьба с разделяющимися многозарядными ГЧ) и быстрое перенацелива­ ние, что позволило бы решить наиболее трудную задачу — селек­ цию (распознавание целей);

— безопасность уничтожения ракет над собственной террито­ рией.

Имеются сообщения 1970 г. о демонстрации воздействия ла­ зера на тактическую ракету. При этом луч СОг-лазера умеренной мощности был сконцентрирован на небольшой площади головной

84

Однако для практического создания лазерного оружия еще не­ обходимо решить ряд серьезных задач. Одной из таких задач яв­ ляется формирование и наведение на цель узкого лазерного луча, что, очевидно, будет осуществлено в первую очередь путем комплексирования лазерных средств с радиолокационными системами управления огнем.

За рубежом проявляется также интерес к исследованию воз­ можностей противоракетного лазерного оружия, размещаемого на космических объектах.

3.2. Методы борьбы с организованными помехами

Необходимость создания радиоэлектронного оборудования, спо­ собного противостоять воздействию активных и пассивных помех, обусловлена появлением усовершенствованных методов радиопро­ тиводействия. Исследования некоторых электронных фирм пока­ зали, что в течение ближайших 4—5 лет американские военные ве­ домства израсходуют не менее 800 млн. долларов на модификацию РЛС, в основном на усовершенствование средств борьбы с актив­ ными помехами. С этой целью в уже эксплуатируемые радиолока­ ционные станции вносят изменения, позволяющие скачкообразно перестраивать частоту, расширять спектр рабочих частот, использо­ вать импульсное кодирование, изменять поляризацию приемной антенны.

Для уменьшения маскирующего эффекта применения активных помех с вынесенных точек (при воздействии по боковым лепесткам диаграммы направленности РЛС) применяются различные способы компенсации помех. Радикальный способ защиты заключается в использовании наряду с сигналом, принимаемым по основной ан­ тенне, сигнала с дополнительной антенны. Амплитудная диаграмма дополнительной антенны совпадает с формой боковых лепестков диаграммы основной антенны, либо используется соответствующая регулировка коэффициентов усиления. После совместной обработ­ ки сигналов с выходов обеих антенн помеха, действующая по бо­ ковому лепестку, частично компенсируется. Данный способ защиты сводится к эквивалентному уменьшению уровня боковых лепест­ ков.

Для уменьшения эффективности простейших станций активных помех применяют РЛС с переменной частотой. Наиболее простой метод изменения частоты — это перевод РЛС на одну из несколь­ ких фиксированных частот. Другой способ состоит в быстром скачкообразном изменении частоты в рабочем диапазоне РЛС. Это стало возможным с появлением новых СВЧ-приборов.

Скачкообразное изменение частоты осуществляется различны­ ми методами. Фирма «Рейтеон» разработала цепочку MORA, со­ стоящую из задающего генератора и импульсного усилителя и позволяющую электронным путем скачкообразно изменять частоту при использовании ЛБВ. Примером механической перестройки яв­

85

ляется магнетрон фирмы «Ашрегех Electronic Corporation» с вра­ щающимся ротором внутри вакуумного резонатора. Такой магне­ трон настраивается на любую частоту в диапазоне 500 Мгц. Бы­ страя перестройка происходит в этом приборе благодаря тому, что

ротор вращается со скоростью 4000 об/мин.

Фирма «Миллард» рекламировала магнетроны 3-см диапазона с перестройкой, скорость которой составляет 450 Мгц за 500 мксек. Магнетрон с вращающимся ротором используется в настоящее время в нескольких образцах американских военных РЛС.

Методы изменения несущей частоты молено разделить на че­

тыре типа:

— несущая частота изменяется от группы к группе излучаемых импульсов (каждая группа состоит из нескольких импульсов) в за­ данной полосе частот;

—несущая частота изменяется от импульса к импульсу;

—несущая частота меняется в пределах длительности каждого

импульса; метод позволяет сжимать импульсы;

— несущая частота меняется в пределах длительности каждого импульса, так же как и в предыдущем случае, но частота изме­ няется относительно некоторой средней величины, которая, в свою очередь, изменяется в течение времени излучения всей последова­ тельности.

Несущая частота может меняться по заранее заданному (на­ пример, линейному), случайному или псевдослучайному закону. Преимущество применения нескольких частот или перестройки не­ сущих частот состоит в том, что при достаточно большом разносе частот соответствующие максимумы диаграмм вторичного излуче­ ния цели на различных частотах оказываются смещенными друг относительно друга, благодаря чему уменьшается изрезанность суммарной диаграммы вторичного излучения, т. е. значительные провалы ЭПР становятся маловероятными.

Наибольшее ослабление флюктуаций получается при статисти­ ческой независимости отраженных сигналов. Расчеты показывают, что выигрыш, близкий к оптимальному, получается при сравни­ тельно небольшом числе частот. Наиболее ощутимый выигрыш по­ лучается при больших вероятностях обнаружения (D>0,99),

Кривые двухчастотного обнаружения соответствуют случаю быстрых флюктуаций пачки из двух импульсов, наличие двух ча­ стот приводит к энергетическому выигрышу, равному б дб (D = 0,99) — для случая медленных флюктуаций на каждой из ча­ стот*. Так, в США выдан патент на РЛС обнаружения с двухсту­ пенчатым зондирующим сигналом и двумя ортогональными поля­ ризациями. Зондирующий сигнал представляет собой импульс, одна половина которого излучается на несущей частоте Б, а дру­ гая— на частоте f2 (Б и f2 отличаются на 4%). Частоты переклю­ чаются с помощью устройства, содержащего циркуляторы и твер­ дотельные элементы. Приемное устройство состоит из двух пар не­

* Эго следует из анализа кривых обнаружения, приведенных в гл. 1.

86

коррелированных каналов, в каждом из которых обрабатываются сигналы только с определенной парой параметров (частота и поля­ ризация). Выходные видеосигналы каналов, соответствующих сиг­ налам с несущей В, задерживаются на половину длительности зон­ дирующего импульса, после чего сигналы объединяются во взвеши­ вающем сумматоре и селекторе канала. Для излучения и приема сигналов с двумя поляризациями используется антенна Кассегрейна, состоящая из параболического отражателя, двух рупорных об­ лучателей обеих поляризаций сигнала и поляризационного зерка­ ла, обеспечивающего разделение сигналов с разной поляризацией. Принципиально возможно использование в РЛС большего числа несущих частот для улучшения характеристик обнаружения РЛС и повышения дальности ее действия.

Другим эффективным средством борьбы считается метод сжа­ тия импульсов, при котором радиолокационный сигнал сжимается в узкий импульс большой интенсивности.

Побочным эффектом сжатия импульсов, используемого для борьбы с радиопротиводействием, является расширение спектра, что приводит к снижению плотности мощности и, следовательно, ослаблению эффективности шумовых помех.

Средством борьбы с дезориентирующими помехами считают и применение метода кодирования импульсов, или согласованных фильтров. Если устройство дезориентации работы РЛС не может точно воспроизвести сложный радиолокационный сигнал, то создан­ ный им сигнал опознается как фальшивый. Чтобы пропустить при­ нятый радиолокационный импульс со всеми модуляционными со­ ставляющими, устройства дезориентирования должны быть доста­ точно широкополосными. Средством борьбы с такими методами радиопротиводействия считают и использование кодирования в ши­ рокой полосе частот. Напомним в связи с этим математическую сторону оптимальной обработки сложных сигналов с внутриимпульсной модуляцией.

Если на вход приемника поступает сигнал x(t), то на выходе оптимального приемника будет сигнал y(t), определяемый выраже­ нием *

(Е— J S2 (t) dt — энергия сигнала), т. е. приходим к усреднению ре­

зультата перемножения отраженного сигнала на опорный зонди­ рующий сигнал РЛС (импульсную реакцию согласованного прием­ ника).

* Строго говоря, приемник с обработкой сигнала по формуле [3.1] является оптимальным при выделении сигнала на фоне только собственных шумов помехи с постоянной спектральной плотностью.

87

При отсутствии помехи и шумов, т. е. при x (t)= S Q(t)*, функ­

ция [3.1] представляет собой обобщенную автокорреляционную функцию сигнала для случая двух переменных t и П. При отсут­ ствии расстройки и задержки сигнала относительно опорного на­ пряжения, т. е. при Q = 0, t —0, интеграл в [3.1] приобретает смысл энергии полезного сигнала, т. е. у (0) = 1.

Величина «сигнал/шум» q, т. е. отношение мощности сигнала к плотности мощности собственных шумов на выходе оптималь­ ного приемника, как показано в теории линейной фильтрации, составляет q = E/Nm.

Эффект снижения мощности сигнала на выходе приемника при расстройке входного сигнала относительно опорного по времени t и частоте П описывается так называемой функцией неопределен­ ности сигнала

фильтра на два близких сигнала.

Ширина области высокой корреляции определяет разрешаю­ щую способность РЛС по дальности и скорости.

Общее выражение для сигнала представим в виде

Наиболее распространенные виды модуляции широкополосных сигналов — линейная частотная и фазо-кодовая. Для РЛС с ли­ нейной частотной 'модуляцией прямоугольных радиоимпульсов дли­ тельностью Тп справедливо выражение

¥ (t, 2) = ( l - ^

* Q — величина расстройки принятого сигнала относительно излученного.

88