Способы определения частоты сигналов РЭС

Структурная схема станции радиотехнической разведки

Типовая станция радиотехнической состоит из антенного устройства, приемника, анализатора параметров принимаемого сигнала, пеленгационного устройства, устройства запоминания и обработки полученной информации, телеметрического устройства, аппаратуры контроля.

Антенное устройство предназначено для приема сигналов разведываемых РЭС. В станциях РТР применяются разнообразные антенны. Тип антенн определяется диапазоном радиоволн (вибраторные, логопериодические, параболические антенны, фазированные решетки, антенны спирального и рупорного типа).

В коротковолновом диапазоне применяют горизонтальные и вертикальные симметричные и несимметричные вибраторы, антенны бегущей волны и ромбические антенны. Для пеленгации разведываемых радиоэлектронных средств иногда используются также специальные остронаправленные антенны.

Приемники станций радиотехнической разведки характеризуются следующими основными параметрами: перекрываемым диапазоном частот, временем перестройки (пропускной способностью), чувствительностью, точностью определения параметров принимаемых сигналов, разрешающей способностью, способом поиска разведываемого сигнала по несущей частоте и вероятностью его обнаружения.

Наиболее важной технической характеристикой разведывательного приемника является полный диапазон частот, в котором с его помощью можно осуществлять поиск разведываемых сигналов. Желательно, чтобы один разведывательный приемник перекрывал по возможности более широкий диапазон частот, в котором могут работать наиболее важные радиоэлектронные средства противника.

Анализатор параметров принимаемого сигнала служит для оценки параметров и опознавания образа разведываемого радиоэлектронного средства. С его помощью, например, могут измеряться временные, спектральные и энергетические параметры принимаемых сигналов, а также производится определение поляризации излучения разведываемого радиоэлектронного средства. К временным параметрам сигналов относятся: длительность сигналов, интервалы между ними и вид модулирующей функции. Спектральные параметры сигнала – это его высокочастотный спектр и спектр огибающей, Энергетический параметр сигнала характеризуется спектральной плотностью.

Пеленгационное устройство определяет направление на разведываемое радиоэлектронное средство. К пеленгационным устройствам предъявляются высокие требования по следующим параметрам: быстродействию (в пределе – возможность измерения пеленга по одному принятому импульсу), точности пеленгации, разрешающей способности по угловым координатам.

Устройство запоминания и обработки информации обеспечивает автоматическое запоминание параметров каждого из принимаемых сигналов: частоты, длительности импульсов, периода следования и т.д. Опознавание образа производится оператором станции с помощью ЭВМ.

Параметры принимаемых сигналов могут запоминаться путем их записи на магнитную ленту, путем фотографирования экранов индикаторов, регистрироваться в памяти ЭВМ.

Телеметрическое устройство используется для передачи разведанной информации на пункты сбора и обработки. В станциях РТР, непосредственно обеспечивающих аппаратуру помех телеметрические устройства могут отсутствовать.

Аппаратура контроля обеспечивает автоматический или полуавтоматический контроль отдельных блоков. С ее помощью осуществляется управление станцией разведки в целом. Важной функцией аппаратуры контроля является выдача необходимых сигналов при отказе отдельных элементов станции.

Определение и запоминание несущей частоты разведываемого радиоэлектронного устройства является одной из наиболее важных функций станции радио и радиотехнической разведки. Применяемые в РРТР способы определения и запоминания частоты являются специфическими, что обуславливается ограниченностью времени разведки и широким диапазоном разведываемых частот.

Разделяют поисковые и беспоисковые способы определения частоты разведываемых сигналов.

Поисковые способы основаны на перестройке приемника и при значительном времени разведки, позволяют измерить несущую частоту с большой точностью, и обеспечивают высокую разрешающую способность.

Поисковые способы обычно реализуются панорамными разведывательными приемниками. В простейшем случае они представляют собой супергетеродинные приемники, перестраиваемые автоматически или вручную в полосе разведываемых частот.

Одной из характеристик панорамного приемника является время поиска несущей частоты (время разведки). Обычно просмотр всего диапазона производится по пилообразному закону периодически с периодом Т _п. Поэтому при разведке несущей частоты непрерывного сигнала максимальное время поиска не превышает Т _п. Более сложным является определение частоты кратковременно действующих сигналов. В общем случае процесс обнаружения и измерения частоты импульсного сигнала носит вероятностный характер.

В зависимости от соотношения периода перестройки и длительности сигнала разведываемого РЭС различают: медленный поиск, быстрый поиск, поиск со средней скоростью.

При медленном поиске время перестройки приемника Т _пер на ширину его полосы пропускания больше периода Т _п повторения импульсов. Медленный поиск обеспечивает вероятность обнаружения периодического импульсного сигнала р=1 за время перестройки Т _п. Серьезным недостатком медленного поиска является большое время обнаружения, низкая пропускная способность и соответственно малая вероятность разведки кратковременно работающих радиоэлектронных средств.

Чтобы уменьшить время разведки при заданных диапазоне и скорости перестройки, нужно расширять полосу пропускания приемника. Поэтому панорамные приемники с медленным поиском, как правило, являются широкополосными.

Точность определения несущей частоты с помощью таких приемников невелика. Она составляет примерно0.5 D f _пр.

Чувствительность приемных устройств с медленным поиском вследствие значительной полосы пропускания не может быть высокой. Часто эти приемники выполняются по схеме прямого усиления с перестраивающимися входными цепями.

Время t _г гарантирующего обнаружения при медленном поиске определяется периодом перестройки, т.е. .

При быстром поиске время перестройки приемника во всем рабочем диапазонеD f _р меньше длительности принимаемого сигнала, т.е. .

Скорости перестройки f¢ в этом случае чрезвычайно большие (сотни и тысячи мегагерц в микросекунду) и обеспечиваются только электронными устройствами.

С увеличением f¢ снижается чувствительность, точность и разрешающая способность при определении частоты, что обусловлено инерционностью резонансных цепей приемника.

У панорамных приемников с быстрой перестройкой существует оптимальная полоса D f _пр для каждого значения f¢. Действительно, оптимальная полоса пропускания D f _пр радиоприемника и длительность импульса t _и., образующегося на выходе в результате быстрой перестройки, связаны в первом приближении соотношением D f _пр = 1/ τ _и.

При заданных скорости перестройки f¢¢ в полосе пропускания D f _пр длительность импульса . Отсюда следует равенство .

Более точные исследования показывают, что в случае колоколообразной частотной характеристике приемника:

Сокращение времени поиска приводит к ухудшению точности определения частоты и, наоборот, повышение точности измерения частоты требует увеличить время поиска (разведки). Если, например D f _пр = 10 МГц, то максимально допускается скорость перестройки f¢ = 3,14 х 100=314 МГц/с.

Одновременно обеспечение значительной скорости перестройки и высокой разрешающей способности по частоте успешно может быть достигнуто в приемнике со сжатием импульсов.

Кроме медленного и быстрого, возможно применение вероятностного поиска (поиска со средней скоростью). Этот вид поиска по частоте наиболее характерен для радиотехнической разведки. Время Т _пер перестройки разведывательного приемника в пределах его полосы пропускания при вероятностном поиске определяется соотношением kТ _п > Т _пер > τ _р.и., где Т _п- период следования импульсов; τ _р.и – длительность разведываемых импульсов; k = 1,2,3.

Отличительной особенностью поиска со средней скоростью является отсутствие гарантированного обнаружения работы импульсной РЛС в течение одного периода перестройки разведывательного приемника.

Беспоисковые способы дают возможность определять несущую частоту практически мгновенно во всем диапазоне разведываемых частот. Сокращение времени разведки частоты на основе беспоисковых способов дается ценой либо ухудшения точности и разрешающей способности, либо увеличения объема аппаратуры.

Приемные устройства, использующие беспоисковые способы определения частоты, обеспечивают одновременный прием сигналов в широком диапазоне рабочих частот без перестройки гетеродинов или фильтров. Время разведки частоты при беспоисковых способах может быть очень малым, т.к. все составляющие спектра принимаемого сигнала выявляются одновременно и практически мгновенно. Известны следующие беспоисковые способы определения частоты: разведка с применением частотных различителей – интерференционные (функциональные) способы; разведка с помощью одноканальных и многоканальных приемников.

Возможность определения частоты частотными различителями обусловлена их свойством преобразовывать отклонения частоты от заданного значения в напряжение, пропорциональное этому отклонению. Простейшими устройствами определения частоты могут служить частотные дискриминаторы.

В основу интерференционных способов измерения несущей частоты положена известная зависимость сдвига фазы от длины пути и частоты. В разведывательных приемниках использующих интерферометрические измерители частоты, сигнал с выхода антенн разветвляется на две фидерные линии разной длины. После прохождения этих линий происходит смещение сигналов. Амплитуда U результирующего сигнала зависит от частоты:

где U ₀ – амплитуда сигнала на входе линий; D L – геометрическая разность хода; u _ф.– фазовая скорость распространения волны в фидерных линиях.

Выходное напряжение U само по себе не может быть использовано для измерения частоты, т.к. его значение зависит, кроме всего прочего, от интенсивности U ₀ принимаемого сигнала. Для исключения этой зависимости производится нормировка выходного напряжения относительно амплитуды входного сигнала с помощью системы АРУ.

Интерференционные измерители частоты обладают некоторыми преимуществами: сравнительно широкий разведываемый диапазон частот; малый объем аппаратуры.

Недостатками интерференционных измерителей считают относительно малую чувствительность приемных устройств, снижение точности и разрешающей способности при расширении диапазона разведки в одном устройстве; необходимость усложнения аппаратуры для определения частоты нескольких одновременно воздействующих сигналов. Малая чувствительность интерференционных измерителей объясняется тем, что полоса пропускания разведывательного приемника равна диапазону разведываемых частот. Увеличение чувствительности интерференционных измерителей достигается с помощью широкополосных высокочастотных усилителей.

Простейший одноканальный широкополосный приемник прямого усиления (апериодический приемник) состоит из антенны, кристаллического детектора, видеоусилителя и индикатора. Достоинством этого приемника является возможность полностью воспроизводить информацию, заключенную в принимаемом сигнале. Однако чувствительность его весьма мала. Точность измерения частоты низкая, она определяется примерно половиной ширины пропускания антенны или входного фильтра.

Одноканальные широкополосные приемники прямого усиления применяются лишь для обнаружения самого факта излучения.

Многоканальные приемники обеспечивают высокую точность определения частоты. Это связано с тем, что весь диапазон разведываемых частот разделяется системой фильтров на ряд поддиапазонов. Полосы прозрачности фильтров примыкают друг к другу. Ширина полосы прозрачности D f _фкаждого фильтра и число фильтров m выбираются из условия получения заданной точности определения частоты δf, т.е. .

Многоканальные приемники применяются в станциях предварительной разведки для грубого определения частоты и опознавания образа радиоэлектронного средства. Число каналов в них от нескольких десятков до сотен.

В многоканальных приемниках для повышения чувствительности и избирательности применяют фильтры, обеспечивающие линейность перестройки и высокую добротность в широком диапазоне частот.

Дата добавления: 2014-01-11