ВВЕДЕНИЕ

Защита радиоэлектронных средств различного назначения от радиопомех представляет собой одну из важнейших проблем, возникающих как при разработке, так и при использовании радиотехнических устройств и систем. Данная проблема обусловлена прежде всего увеличением количества радиоэлектронной аппаратуры и разнообразием выполняемых ею задач, вследствие чего резко возрос уровень взаимных помех. Помехи создаются также промышленными предприятиями, электробытовыми приборами и т. п. Чтобы обеспечить нормальное функционирование радиоаппаратуры в подобных условиях, потребовалось в последние годы интенсивно решать проблему электромагнитной совместимости. Задача защиты радиоэлектронных средств от радиопомех связана также с быстрым и эффективным развитием систем радиопротиводействия.

Вопросам помехозащиты посвящено большое число статей в журналах, докладов на конференциях и симпозиумах. Отдельные аспекты проблемы помехозащиты рассматриваются во многих учебных пособиях, учебниках и монографиях. Первой в Советском Союзе книгой по этой проблеме была книга Папалекси Н. Д. «Радиопомехи и борьба с ними», изданная в 1942 г. Значительная роль в области повышения помехоустойчивости систем радиосвязи, особенно по отношению к мешающим радиоизлучениям собственных радиостанций, принадлежит советскому ученому Момоту Е. Г. [115], который плодотворно исследовал методы синхронного приема. В 1946 г. появилась выдающаяся работа Котельникова В. А. «Теория потенциальной помехоустойчивости», являющаяся классическим исследованием проблемы помехоустойчивости.

Компактное и доступное для инженеров-исследователей и инженеров-эксплуатационников изложение теории помехоустойчивости дано в монографии Харкевича А. А. «Борьба с помехами» (Физматгиз, 1963).

Значительный вклад в решение проблемы защиты радиоэлектронных средств от помех внесли также работы

советских ученых [8, 52, 77, 159, 167 и др.]. Большое число книг и периодических публикаций [9, 20, 26, 73, 79, 147] свидетельствует о внимании, которое уделяется этой проблеме за рубежом.

До конца 50-х годов в технической литературе рассматривалась главным образом защита от помех естественного происхождения и взаимных помех. В течение последних 10—15 лет в журнальных статьях опубликовано большое количество работ, посвященных борьбе со специально организуемыми помехами. Вместе с тем известны и книги, в которых рассматриваются отдельные вопросы радиопротиводействия и борьбы с ним [24].

В настоящее время имеется необходимость обобщить результаты исследований по защите от радиопомех, рассмотрев вопросы помехозащиты по возможности с единых позиций. Решению этой задачи и посвящается данная книга. При ее написании коллектив авторов учитывал, что получившая развитие теория оптимального приема дает наиболее часто рекомендации в предположении, что полезные сигналы сопровождаются аддитивными шумами. Такое предположение обычно приемлемо при учете собственных шумов приемных устройств и некоторых видов организованных помех. Однако использование оптимального приема является скорее способом достижения потенциальных возможностей радиоэлектронных средств, чем способом повышения их помехозащищенности в условиях действия организованных радиопомех. Отыскание же оптимальных схем защиты от организованных помех, весьма разнообразных по своей структуре и параметрам, затруднено, что объясняется сильной зависимостью схем оптимальных приемников от статистических свойств помех и полезных сигналов. Поэтому методы и средства защиты от организованных помех в книге анализируются в соответствии с конкретными различиями структуры и параметров, определяющих полезные сигналы и помехи.

По своему содержанию книга может быть разделена на две связанные между собою части. Первая часть посвящена рассмотрению естественных, организованных и взаимных помех. Здесь дается достаточно полное представление об ассортименте известных радиопомех с точки зрения их структуры и параметров, с тем чтобы можно было определить признаки, в соответствии с которыми различаются

полезные сигналы и помехи, а также могут быть созданы средства помехозащиты.

В гл. 1 кратко охарактеризованы особенности естественных помех. Гл. 2 объединяет материалы, относящиеся к активным и пассивным организованным радиопомехам, которые разделены на две группы: маскирующие и имитирующие. Первые из них создают шумовой фон, на котором трудно выделить полезный сигнал, и, кроме того, подавляют этот сигнал в нелинейных элементах приемника. Имитирующие помехи являются подделкой полезных сигналов по одному или большему числу их параметров.

Среди маскирующих помех рассмотрены непрерывные шумовые помехи, хаотические импульсные помехи, последовательности детерминированных радиоимпульсов и дипольные отражатели. Анализ активных имитирующих помех дан применительно к радиолокационным станциям, работающим в режиме обнаружения и автоматического сопровождения цели по направлению, дальности и скорости. Рассмотрены пассивные имитирующие помехи в виде ложных целей, радиолокационных ловушек и облаков дипольных отражателей.

В гл. 3 наряду с общими сведениями об электромагнитной совместимости и взаимных помехах, которые могут быть маскирующими или имитирующими, освещены вопросы излучения на гармониках и субгармониках основной частоты, комбинационные, интермодуляционные и внеполосные излучения, а также неосновные каналы приема.

Во второй части книги рассматриваются вопросы защиты радиоэлектронных средств от радиопомех. Гл. 4 является вводной для всей второй части, поскольку в ней дается общая характеристика методов помехозащиты. Считается, что помехозащищенность любого радиоэлектронного средства (РЭС) определяется его скрытностью, т. е. способностью затруднять противнику создание организованных радиопомех на входе радиоприемника, и помехоустойчивостью, характеризующей способность нормального функционирования РЭС в условиях наличия на его входе и естественных, и организованных радиопомех.

После введения необходимых исходных понятий и определений в гл. 4 устанавливаются основные и вспомогательные количественные характеристики, а также кратко описываются методы исследования помехозащищенности радиоэлектронных средств различного назначения. Здесь же

даются основные сведения о нахождении математических моделей для радиоэлектронных средств при учете действия на них радиопомех. Вопросу о методах повышения скрытности РЭС посвящен лишь один параграф, что связано главным образом с недостаточностью исследований в этой области. Остальная часть гл. 4 отведена общей характеристике методов повышения помехоустойчивости (защиты от помех) РЭС в условиях наличия как естественных, так и организованных радиопомех, а также оптимизации обработки радиосигналов.

В основу классификации методов повышения помехоустойчивости РЭС положены признаки сигнала и помехи (поляризация, частота следования импульсов и т. д.), позволяющие селектировать (выделять) полезный сигнал, компенсировать действующую помеху или использовать ее в интересах РЭС. Помимо того, рассматриваются методы, основанные на принципах адаптации и комплексного использования информации различных измерителей.

Поскольку сигналы и помехи могут описываться по крайней мере как функции времени или частоты, определение методов повышения помехоустойчивости оказывается не всегда однозначным. Так, например, в широко известных радиолокационных системах с селекцией движущихся целей (СДЦ) выделение сигналов подвижных целей можно рассматривать как метод компенсации импульсных сигналов, отражаемых неподвижными объектами, и одновременно как способ, основанный на различии спектров напряжений, характеризующих неподвижную и движущуюся цели. Указанная неоднозначность авторами полностью осознается, но специально в книге не обсуждается.

Оптимизация обработки сигналов дается применительно к обнаружению и фильтрации сигналов. Главным при этом является обсуждение тех схем, которые обеспечивают потенциальные возможности РЭС при учете влияния на него белого шума. Последний можно считать приемлемой моделью для внутреннего шума радиоприемника и специально организованных шумовых широкополосных помех. Там, где возможно, отмечается выигрыш, обеспечиваемый оптимальными схемами. В целом теория оптимальной обработки сведена в данной книге не к набору рецептур для получения наилучших схем, а к выработке общей ориентировки при отыскании оптимальных структур радиотехнических устройств. Создание же совершенных помехоустойчивых РЭС,

по-видимому, будет в течение длительного времени в значительной степени искусством, в котором помимо интуиции разработчика должно проявляться его умение сочетать эвристические приемы с рекомендациями, даваемыми теорией оптимальной обработки сигналов.

Все материалы гл. 5—9 размещены и написаны так, что после углубленного изучения гл. 4 можно подробно знакомиться сразу с тем методом помехозащиты, который представляет непосредственный интерес. При этом не обязательно последовательно читать всю книгу.

В гл. 5 рассматриваются методы защиты радиоприемников от перегрузок в условиях действия помех (применение логарифмических усилителей и систем АРУ), а также методы компенсации помех.

В гл. 6 приведены материалы, относящиеся к пространственной, поляризационной, частотной и фазовой селекциям полезных сигналов на фоне помех, а гл. 7 посвящена временной и амплитудной селекциям.

Вопросы функциональной, структурной и комбинированной селекций рассмотрены в гл. 8. При этом под функциональной селекцией понимается выделение сигнала с помощью нескольких независимых каналов приема с последующей обработкой всей совокупности сигналов, которые действуют на РЭС. Из большого числа возможных способов комбинированной селекции детально проанализированы лишь наиболее широко известные амплитудно-частотная селекция, основанная на применении схемы «широкая полоса — ограничитель — узкая полоса», и пространственно-временная селекция, обеспечиваемая при голографической обработке сигналов.

Наконец, гл. 9 посвящена сравнительно детальному анализу метода защиты от помех, реализуемого при комплексировании радиотехнических и нерадиотехнических измерителей координат и их производных по времени.

Основные результаты теоретического анализа, приведенного в книге, иллюстрируются числовыми примерами, данными экспериментальных исследований, графиками и таблицами. При этом все числовые характеристики заимствованы из открытой отечественной и иностранной литературы или получены авторами при выполнении расчетов на основе имеющихся теоретических формул. Исходные данные, используемые при расчетах, являются гипотетическими.

Математический аппарат, используемый в книге, а также необходимый для ее понимания объем предварительных сведений по радиоэлектронике не выходят за пределы программ радиотехнических вузов. Однако при этом предполагается, что читатель достаточно хорошо знает основы теории и техники радиолокации, радиоуправления, радионавигации и телефонно-телеграфной радиосвязи.

Книга рассчитана на широкий круг радиоинженеров, аспирантов и научных работников, связанных с разработкой и эксплуатацией радиотехнических устройств и систем. Она может служить также учебным пособием для студентов по различным учебным дисциплинам на радиотехнических факультетах вузов.

Авторы благодарны рецензентам профессорам, докторам технических наук Васильеву Б. В. и Царькову Н. М. за их полезные советы, способствовавшие улучшению книги.

Труд по написанию книги был распределен между авторами следующим образом: Бобнев М. П. — гл. 9 и § 8.4 (совместно с Шустовым Л. Н.); Горгонов Г. И. — § 4.4; Ильин В. А. — гл. 3 и § 2.3; Кривицкий Б. X, — § 1.1, 5.1, 6.5 и 7.1; Максимов М. В.-Введение, § 4.1-4.3, 5.2-5.4, 7.2.3 и 8.2; Степанов Б. М. — § 2.1, 6.2 - 6.4, 7.2.1, 7.2.2 и 8.3; Шустов Л. Н. - § 1.2, 2.2, 2.4, 6.1, 7.2.4, 8.1, 8.4 (совместно с Бобневым М. П.).