Файл: Радиотехнические системы в ракетной технике..pdf

За рубежом перспективным электровакуумным прибором для генерации помех первого типа явился барратрон — генератор «бе­ лых» (широкополосных) шумов большой мощности (сотни ватт).

Разработка барратрона (1959 г.) явилась результатом поисков специальных генераторов, приспособленных для целей РПД. Гене­ раторные каскады, разрабатываемые для радиолокационных стан­ ций, обычно бывают негодны для постановки заградительных по­ мех, поскольку они по своей конструкции и назначению имеют вы­ сокую стабильность частоты и малую диапазонность. Поэтому для станций заградительных помех оказалось целесообразнее разраба-

| ! Источники 1 питания

, I

Рис. 7.1. Структурная схема станции маскирующих помех

тывать специальные генераторы с высоким уровнем собственных шумов и малой стабильностью частоты. Таким образом, вместо расширения диапазона частот магнетронных генераторов путем мо­ дуляции напряжения питания, вызывающей выбег частоты, был создан специальный магнетрон с высоким уровнем собственных шу­ мов в широкой полосе частот, что привело к значительному упро­ щению передатчика заградительных помех.

По утверждению американских специалистов, эффективная мощность шумов барратрона на порядок превосходит мощность магнетрона с теми же габаритно-весовыми характеристиками. Лам­ па изготовляется в двух вариантах: с фиксированной настройкой и с плавной перестройкой по частоте. С 1959 г. изготовлено 18 ти­ пов барратронов, перекрывающих в совокупности спектр частот от дециметрового диапазона до коротковолнового участка сантиме­ трового диапазона. Барратроны обеспечивают достаточно высокую плотность мощности заградительных помех в самолетных передат­ чиках.

Структурные схемы станций модулированных маскирующих и дезинформирующих помех представлены на рис. 7.1 и 7.2.

Основными элементами станции модулированных маскирующих (шумовых) помех являются: антенны (приемная и передающая), приемник, анализирующее устройство и передатчик с модулято­

250

рами и системой настройки. Приемник Станции служит для уси­ ления сигналов РЛС с последующим измерением их параметров в анализирующем устройстве. В результате анализа принятых сигна­ лов принимается решение на выбор РЛС в качестве объекта по­ давления. По измеренной частоте сигнала настраивается передат­ чик помех. С помощью модуляторов (амплитудных, частотных, фа­ зовых) формируется спектр высокочастотных колебаний помехи. В станции заградительных помех система настройки передатчика значительно упрощается и может вообще отсутствовать.

_ _ J

Рис. 7.2. Структурная схема станции дезинформирующих помех

Станция дезинформирующих помех (рис. 7.2) строится в общем случае по принципу многокаскадного усиления, компенсирующего потери сигнала в устройствах фильтрации и задержки. Парал­ лельно включается анализирующее устройство, вырабатывающее сигналы управления для выбора соответствующего сигнала РЛС с выхода фильтрующей системы. Для создания серии отметок на ложных дальностях применяется система задержки, управляемая от модулятора задержки. Имитация сигналов РЛС по величине ЭПР и допплеровской частоте обеспечивается модуляторами ам­ плитуды и частоты. В простейших схемах станции дезинформирую­ щих помех система фильтрации отсутствует.

В станциях дезинформирующих помех могут использоваться также системы запоминания частоты. Так, сообщалось о создании задерживающих ретрансляторов на основе твердых схем с усили­ телями на туннельных диодах. Усилители, охваченные задержан­ ной обратной связью, способны «захватывать» принятый сигнал, т. е. генерировать помеху на частоте, близкой к частоте принятого сигнала, в течение достаточно длительного времени.

Задерживающие ретрансляторы характерны тем, что время за­ поминания (или «захватывания») принятого сигнала значительно превышает длительность задержки в системе обратной связи.

251

Некоторые другие варианты станций помех иллюстрируются на примере нескольких помеховых устройств, запатентованных в

США.

Станция ответных радиопомех, построенная по принципу пря­ мого усиления шумов, представлена структурной схемой рис. 7.3.

Станция содержит: шумовой источник, нормально запертый уси­ литель на ЛБВ, антенную систему (включающую собственно антен­ ну, антенный переключатель и ВЧ фильтр), детекторный приемник, устройство формирования видеоимпульса, управляющее работой усилителя.

Рис. 7.3. Структурная схема станции ответных помех по дальности

Устройство формирования состоит из импульсного видеоусили­ теля и схемы задержки. Видеоимпульсы формируются в ответ на принятый импульс РЛС и используются в качестве стробирующих импульсов, отпирающих ЛБВ, когда широкополосный шум, усилен­ ный ЛБВ, должен излучаться передающей антенной. Время излу­ чения шумового сигнала соответствует длительности импульсов по­ давляемой РЛС. Приемная антенна сигналов облучающей РЛС подключена к детекторному приемнику через антенный переклю­ чатель и полосовой фильтр. Антенный переключатель в схеме не­ обходим для разделения во времени принятых и передаваемых сиг­ налов. Полосовой ВЧ фильтр служит для передачи на вход прием­ ника радиосигналов только заданного частотного диапазона. Как показано на схеме, сигнал с выхода детекторного приемника по­ дается на импульсный усилитель и на схему задержки. Схема за­ держки может быть регулируемой для обеспечения переменных за­ держек выходных сигналов по отношению к радиоимпульсам на входе приемника с целью имитации дополнительного движения истинной цели.

Стробирующие видеоимпульсы со схемы задержки модулируют ток электронного пучка ЛБВ. Усиленный высокочастотный шум с выхода ЛБВ поступает на передающую антенну. Данная станция радиопомех создает дезинформирующие помехи импульсным РЛС с простыми сигналами. Принцип построения такой станции помех достаточно универсален. Так, формирование широких стробирую­ щих импульсов на передачу позволяет создавать маскирующую шу­

252

мовую помеху на произвольном интервале дальностей за постанов­ щиком помех.

Существует ряд способов формирования широкополосной по­ мехи с помощью узкополосного источника шума. Один из вариан­ тов построения станции широкополосных радиопомех (рис. 7.4) ос­ нован на применении ВЧ усилителя (ЛБВ) с обратной связью в виде линии задержки. Узкополосный шумовой сигнал с выхода

Линия

задержки

Рис. 7.4. Структурная схема генератора широкополосной помехи

Часть выходного сигнала, смещенного по частоте, через линию задержки подается обратно на вход, где происходит сложение с входным узкополосным сигналом. Суммарный сигнал вновь сдви­ гается по частоте. Этот процесс рециркуляции и суммирования по­ вторяется многократно до тех пор, пока на входе системы не

ты Af.

Описанный процесс расширения спектра идет непрерывно, и после многих повторений в системе устанавливается стационарное состояние. Например, ширина спектра составляет 200 Мгц на цен­ тральной частоте 9200 Мгц (при Af =10 Мгц и fo = 9000 Мгц).

В другом варианте частота Ь смещается с помощью балансного генератора. Принцип смещения частоты вытекает из анализа струк­ турной схемы рис. 7.5, состоящей из балансных смесителей, фазо­ вращателей, сумматора и генератора частоты Af.

253

Принцип действия станции перестраиваемых по частоте шумо­ вых помех проще всего пояснить на примере станции с механиче­ ской настройкой передатчика на частоту принимаемого сигнала. Механическая настройка применялась в первых образцах станций непрерывных прицельных помех.

Особенностью работы таких станций помех является наличие режима коммутации на излучение и прием сигнала. Если частота РЛС изменяется, система начинает поиск, чтобы подавить РЛС на новой частоте.

Рис. 7.5. Структурная схема балансного генератора для смещения частоты

Структурная схема автоматической станции помех с механиче­ ской настройкой представлена на рис. 7.6.

Станция радиопомех состоит из приемника, передатчика и схе­ мы управления.

Приемник супергетеродинного типа состоит из смесителя, УПЧ, детектора, видеоусилителя и фильтра НЧ цепи задержки. Прием­ ник перестраивается синхронно с передатчиком с помощью гене­ ратора качающейся частоты (перестраиваемого, например, изме­ нением емкости конденсатора колебательного контура).

Контуры гетеродина и передатчика перестраиваются одним и тем же устройством. При появлении сигнала на выходе приемника перестройка прекращается и автоматически включается передат­ чик на излучение помехи. В это время приемник закрыт. Для кон­ троля частоты сигнала приемник периодически открывается. При­ емник и передатчик коммутируются с помощью схемы управления, которая одновременно регулирует величину задержки.

Недостатком рассмотренной системы, как и любой системы с механической настройкой, является сравнительно медленный по­

254

иск частоты и малое быстродействие схемы настройки передатчика. С появлением мощных генераторных ламп с электронной пере­ стройкой частоты в широких пределах (магнетронов с обратной волной, ЛОВ) станции помех усовершенствовались: время настрой­ ки вместо 0,1—0,01 сек стало измеряться десятками и единицами микросекунд.

Действительно, скорость электронной перестройки частоты ЛОВ достигает сотен Мгц/мксек. При этом скорость перестройки частоты в станции радиопомех ограничивается не возможностями лампы,

Рис. 7.6. Структурная схема автоматической станции помех

а быстродействием работы модуляторов и характеристиками приемно-измерительных устройств (числом каналов приема, чув­ ствительностью и полосой пропускания каждого канала).

Как показали исследования, максимальная скорость перестрой­ ки гетеродина приемника Vf определяется полосой пропускания AFnp приемника станции радиопомех и ограничивается заданной степенью снижения его чувствительности.

Так, для колоколообразной характеристики УПЧ приемника [36]

Увеличение точности измерения частоты подавляемой РЛС тре­ бует уменьшения полосы пропускания приемника, но при этом ско­ рость перестройки частоты падает, что приводит к снижению бы­ стродействия.

255

В поисковых системах разведки частота измеряется, как пра­ вило, с помощью супергетеродинных приемников, в которых произ­ водится электронная перестройка гетеродинов. В станциях помех функции гетеродина могут совмещаться с функциями перестраи­ ваемого генератора помех. В многоканальных системах время раз­ ведки и настройки частоты значительно сокращается.

йнтенна

Рис. 7.7. Структурная схема ретранслятора

Станции дезинформирующих помех, использующие принцип приема и переизлучения (ретрансляции) сигналов РЛС с наделе­ нием их помеховой модуляцией, относятся к классу ретранслято­ ров. Рассмотрим один из ретрансляторов с усовершенствованной системой задержки и размножения ретранслируемых импульсов в ответ на принятый. Ретранслятор состоит из приемно-передающей антенны супергетеродинного приемника, преобразователей частоты, линии задержки и схемы восстановления принятого и преобразо­ ванного в промежуточную частоту сигнала РЛС (рис. 7.7).

Коммутация режима приема и излучения ретранслятора произ­ водится с помощью схемы диодного ключа (работающей по видео­ импульсу принятого сигнала) и синхронизатора.

256

Преобразование частоты необходимо в связи с тем, что в боль­ шинстве случаев для создания помех по дальности применяются линии задержки, работающие на относительно невысоких частотах (до 20 Мгд). Схема ВЧ восстановления работает таким образом, что сигнал промежуточной частоты с выхода линии задержки сме­ шивается с сигналом того же гетеродина, который использовался в схеме прямого преобразования частоты.

Задержанный ВЧ сигнал с выхода преобразователя частоты до подачи на ответвитель может быть дополнительно усилен.

Задержка и размножение импульсов на промежуточной частоте осуществляются на пьезоэлектрическом преобразователе, помещен­ ном в жидкость. В жидкости по линии распространения акустиче­ ских колебаний помещено некоторое количество отражателей. Ко­ лебания, распространяющиеся от преобразователя, отражаются от преобразователей, возвращаются снова к преобразователю, где восстанавливаются в радиоимпульсы промежуточной частоты. За­ держка импульсов зависит от параметров жидкости и расстояния между преобразователем и отражателем. Устанавливая отража­ тели' на различных расстояниях и используя многократные отра­ жения, можно получить последовательность радиоимпульсов в от­ вет на каждый принятый сигнал.

Передвижение ложных целей имитируется изменением расстоя­ ния распространения акустических колебаний в линии задержки.

Линия задержки состоит из сосуда 1 (рис. 7.8) с жидкостью 3, в который опускается электромеханический вибратор 2 с отража­ телями (биметаллические пластинки) 4, 5, 6. Через отражатели пе­ риодически пропускается ток. Под воздействием тепла пластинки

257

изгибаются, что приводит к изменению расстояния от пластинок до преобразователя. Температура жидкости может регулироваться.

Помеховые сигналы создаются в ответ на приходящие импуль­ сы. Принятый сигнал, несущая которого преобразуется в проме­ жуточную частоту во входном преобразователе, поступает на квар­ цевую пластину вибратора 2. Под воздействием поступающих импульсов кварцевая пластина начинает колебаться, образуя после­ довательность импульсов, распространяющихся со скоростью зву­ ка. После падения на отражатели импульсы ультразвуковой частоты возвращаются обратно к кварцевой пластине. Форма им­ пульса выбрана такой, что максимальное усиление в усилителе про­ исходит в конце импульса, чтобы компенсировать участок спада, полученный в результате ослабленного отражения. Флюктуации формы импульса, подобные реальным, имитируются модуляцией электронагревательного элемента. Синхронизатор в схеме рис. 7.8 обеспечивает работу станции при одной приемно-передающей ан­ тенне (на время излучения помехи приемник закрыт).

рис. 7.9.

Входные сигналы принимаются антенной и поступают на при­ емник, перестраиваемый в пределах заданного диапазона частот (100—600 Мгц). Частота сигнала, принятого приемником, преобра­ зуется в промежуточную с помощью перестраиваемого гетеродина (30—530 Мгц). Сигналы промежуточной частоты 70 Мгц после УПЧ и линии задержки подаются на усилитель-формирователь им­ пульсов, который отрегулирован так, чтобы амплитуда и форма помеховых сигналов были близкими к амплитуде и форме сигна­ лов, регистрируемых приемником. Эти импульсы передаются затем на передатчик, где они восстанавливаются до частоты принятых сигналов путем смешения с сигналом местного гетеродина, после чего сформированные помеховые сигналы подаются на антенну для переизлучения. Цепь подстройки передающей антенны связана с механизмом перестройки гетеродина. Для принимаемых сигналов нет необходимости в точной настройке приемной антенны. Доброт­ ность приемной антенны загрубляется резистором, что дает воз­ можность осуществлять прием в довольно широком диапазоне.

Для предотвращения обратного воздействия излучаемых сигна­ лов на собственный приемник в схеме предусмотрено бланкирова­ ние приемника на время излучения. Задающие сигналы синхро­ низации бланкирующих цепей формируются в передатчике.

В ответ на каждый принятый сигнал излучается серия импуль­ сов, задержанных во времени. Вследствие повторения серии им­ пульсных сигналов ложные сигналы будут распределены не только позади, но и впереди истинного отраженного импульса в течение всего времени, пока радиолокатор работает с фиксированными па­ раметрами. Конечно, если частота повторения меняется, может ока­ заться возможным определять истинный сигнал потому, что он бу­ дет изменять свое положение относительно сигналов помехи. Однако

258