Курсовая работа: Радиолокационные системы и средства помехозащиты
В современных РЛС обеспечивается быстрая автоматическая перестройка в достаточно широком диапазоне частот. Особенно хорошие результаты при защите от прицельных и шумовых помех дает непрерывное изменение несущей частоты РЛС от импульса к импульсу. В перестраиваемых РЛС применяются широкополосные антенно-фидерные тракты и антенные переключатели, а передатчик и приемник содержатавтоматику механической или электрической перестройки в широком диапазоне и систему точной автоматической подстройки частоты (АПЧ).
Для борьбы с АП можно использовать компенсационный метод (применяют специальную компенсационную антенну и компенсационный канал, направленный на АП). (рис. 20.)
Суть метода заключается в следующем: когда ПАП действует по боковым лепесткам ДН антенны РЛС, то тогда направления на источники сигнала и активной помехи не совпадают. Для того чтобы скомпенсировать помеху, применяют устройство с основной и дополнительной антеннами. Пусть А1 является основной антенной, принимающей сигнал и помеху U0 =Ut +UАП , а дополнительная компенсационная антенна А2 – только помеху UАП = Uk с некоторым сдвигом по фазе от U0 . Кк – коэффициент комбинированного канала (для выравнивания мощности). Если разложить на ортогональные составляющие Uk и подобрать для них оптимальные весовые коэффициенты W и W1 , то можно скомпенсировать помеху, принимаемую антенной А1.
Этот метод основан на корреляционно обратной связи. Корреляция осуществляется между компенсационным каналом и сигналом на выходе. Такая связь осуществляется с помощью блока Мас (операция суммирования с накоплением). Корреляция будет возможной только при работе обоих каналов. Структурная схема алгоритма, реализующего такой квадратурный компенсатор с корреляционными обратными связями, приведена на рис. 22.
Минимум среднего квадрата напряжения (мощности) помехи на выходе будет при Кк >1:
W= -r×s0 /s1 , W1 = -r0 ×s0 /s1 0 ,
где s0 и s1 – СКО помех, принимаемых антеннами А1 и А2, r – коэффициент корреляции помехи в первом квадратурном канале, r0 - коэффициент корреляции помехи во втором квадратурном канале. Тогда коэффициент подавления активной шумовой помехи:
КП =(1-ôr/ ô2 )-1 .
При некоррелированной помехеôr/ ô2 =r2 +(r0 )2 -0, Кп -1, и подавление помехи нет. Присильно коррелированной помехе ôr/ ô2 -1, Кп -
, подавление помехи максимально.
Рисунок 22. Структурная схема квадратурного компенсатора.
Анализ эффективности применения комплекса помех и средств помехозащиты
Следует, заметить, что никакое устройство для подавления помех не является универсальным. Каждое устройство защиты позволяет эффективно бороться только с каким-то одним видом помех и является менее эффективным или вовсе непригодным для борьбы с другими видами помех. Поэтому оператор РЛС должен уметь определять вид помехи по ее изображению на экране индикатора, а также четко знать и умело использовать имеющиеся в станции средства подавления помех. В данном курсовом проекте для подавления пассивной помех использовался режекторный фильтр, а активной шумовой – гребенчаты фильтр или копенсационное устройство.
Необходимо помнить, что включение той или иной схемы защиты, как правило, вызывает ослабление полезного сигнала и уменьшение дальности обнаружения, а потому является вредным в отсутствии помех или при воздействии помехи, на подавление которой схема не рассчитана.
Однако для создания эффективных помех, как правило, необходимо разведать основные технические параметры подавляемой РЛС. Такая разведка может быть осуществлена обычными общевойсковыми методами или при помощи радиотехнических средств. Техническая радиолокационная разведка связана с меньшими потерями и вполне осуществима, благодаря тому, что любая активная РЛС, излучая электромагнитную энергию, демаскирует себя. В настоящее время успешная борьба с радиолокацией противника немыслима без хорошо организованной радиолокационной разведки. Вместе с тем, организация радиолокационной разведки и создание эффективных помех в работе РЛС представляют нелегкую задачу, которая постоянно усложняется вследствие непрерывного совершенствования РЛС. В данном курсовом проекте для создания пассивной помехи использовались уголковые отражатели, а для активной шумовой – схема генератора прицельных помех.
Уже после первых опытов применения помех стало ясно, что РЛС, не имеющие средств защиты от помех, не могут быть надежным видом вооружения. Поэтому развитие радиолокации постоянно сопровождается развитием средств радиопротиводействия, а это в свою очередь вынуждает непрерывно совершенствовать радиолокационную технику, усложнять аппаратуру РЛС средствами защиты от помех, а иногда даже переходить к новым принципам работы и построения РЛС.
Из сказанного ясно, что проблему радиопротиводействия логически составляют следующие основные вопросы:
— принципы радиолокационной разведки и построения разведаппаратуры;
— способы и средства создания организованных помех;
— способы и средства защиты РЛС от помех.
Оценка требований к аппаратно-программным ресурсам средств конфликтующих сторон
Произведенный расчет параметров, выбор структурных схем и алгоритмов работы постановщиков помех показывает, что необходимо задействовать мощные передающие устройства. Аппаратура ПАП должна обладать высокой надежностью работы элементов схемы. Так как средства постановки активных помех является достаточно мощным устройством. Но в тоже время, аппаратура ПАП должна иметь минимальное энергопотребление, хорошую электромагнитную совместимость, небольшие габариты и массу, и сохранять работоспособность при различных климатических условиях.
Аналогичные требования можно предъявить и к средствам защиты от помех.
В процессе разработки данной РЛС было установлено, что с использованием РжФ можно добиться коэффициента подавления помехи на выходе равным 39дБ, т.е. сигнал помехи от земной поверхности фильтр подавляет до уровня шумов, а коэффициент улучшения с/(п+ш) составляет порядка 20дБ. А это говорит об эффективности работы фильтра.
Основными требованиями к программным ресурсам конфликтующих сторон можно считать высокую производительность, быстродействие и надежность.
Выбор и технико-экономическое обоснование технологической базы для реализации проекта
Обработка сигнала в современных РЛС осуществляется в цифровой форме, поэтому важным является выбор технологической базы для цифровой обработки сигналов. В настоящее время широко используются методы обработки радиотехнических сигналов с помощью ПЛИС (программируемых логических интегральных схем). Например, семейство FLEX 10 K фирмы А ltera .
Применение ПЛИС в радиотехнических системах существенно улучшает их массогабаритные, технические и экономические показатели, открывает широкие возможности реализации сложных алгоритмов цифровой обработки сигналов. Цифровые фильтры имеют ряд преимуществ. Основные из них : надежность в работе и стабильность характеристик. Они обладают высоким быстродействием, малым энергопотреблением, массой и габаритами, возможностью перепрограммирования. Защита ПЛИС от источников электромагнитного излучения может быть решена путем экранирования. Но данные ПЛИС имеют относительно высокую стоимость по сравнению с другими цифровыми сигнальными процессорами, однако это не является преградой, т.к. в радиолокации важным является такие показатели как быстродействие, надежность и достоверность принятой информации.