Глава 2. ОРГАНИЗОВАННЫЕ РАДИОПОМЕХИ

2.1. АКТИВНЫЕ МАСКИРУЮЩИЕ ПОМЕХИ

Активными помехами называются радиосигналы, создаваемые специальными радиопередатчиками и предназначенные для ухудшения или исключения нормальной работы радиоэлектронных средств (РЭС) противника. Активные маскирующие помехи создают на входе приемника подавляемого РЭС фон, который затрудняет обнаружение полезных сигналов, их распознавание и определение параметров. Как правило, маскирующие помехи линейно суммируются с сигналом на входе приемника и поэтому называются аддитивными.

Активные маскирующие помехи можно разделить на три группы: непрерывные шумовые помехи, хаотические импульсные помехи и последовательности детерминированных импульсных сигналов. Использование маскирующих помех любого типа приводит к уменьшению вероятности правильного обнаружения полезного сигнала, увеличению вероятности ложной тревоги и снижению точности измерения его характеристик. Так, в панорамной импульсной РЛС с электронно-лучевым индикатором в качестве выходного устройства при приеме сигналов от одной цели и отсутствии помех на экране электронно-лучевой трубки образуется одна отметка (рис. 2.1, а). Помеха вызывает образование вдоль всей развертки дальности мерцающих (флуктуирующих) отметок, которые затрудняют обнаружение сигнала (рис. 2.1, б).

При использовании в РЛС системы автоматического слежения за целью по дальности положение следящих импульсов дальномера однозначно определяется местонахождением импульсных сигналов на временной оси. Наличие шумовой помехи нарушает нормальную работу этой системы, так как случайное изменение амплитуды импульсных

Рис. 2.1.

сигналов по всей шкале дальности делает невозможным устойчивое расположение следящих импульсов дальномера в определенном положении.

Аналогичная картина имеет место при воздействии помехи на канал передачи радиотелеграфных или радиотелефонных сигналов. Помеха, складываясь с полезными сигналами, искажает последние на выходе приемника, что снижает вероятность правильного распознавания переданных сигналов.

Эффективность маскирующих помех зависит от многих факторов, и, в первую очередь, от временной и частотной структуры как помехи, так и сигнала, а также от энергетического соотношения помехи и сигнала на входе приемника подавляемого РЭС,

1. Характеристика непрерывных шумовых помех

Помехи этого вида являются наиболее универсальными. Они с успехом могут быть использованы для подавления радиоэлектронных средств любого назначения при самых разнообразных режимах их работы [5, 14, 24, 79, 156, 2031. Непрерывные шумовые помехи могут маскировать полезные сигналы на временной и частотной осях, а также по направлению прихода.

Рассматриваемые здесь шумовые помехи представляют собой непрерывные высокочастотные колебания, один или несколько параметров которых (амплитуда, частота, фаза) изменяются случайным образом. Реализуемые средства создания помех характеризуются следующими особенностями [79, 121, 153, 154, 203, 206]:

— постоянством значений основных параметров при выбранном режиме работы передатчика помех (к таким параметрам относятся, например, мощность излучаемых колебаний, ширина спектра помехи и др.);

— относительной узостью спектра излучаемых колебаний;

- сравнительной равномерностью спектральной плотности помехи.

В первом приближении можно считать, что напряжение шумовой помехи на входе приемника представляет собой стационарный эргодический узкополосный случайный процесс, имеющий нормальный закон распределения мгновенных значений и равномерный частотный спектр в пределах полосы Такой процесс называют нормальным шумом с равномерным ограниченным спектром [129, 172].

Таким образом, напряжение помехи представляет собой случайный процесс, который зависит только от одного действительного параметра — времени Конкретный вид случайного процесса на некотором интервале наблюдения называют его реализацией. От опыта к опыту вид реализации меняется. Совокупность всех возможных реализаций представляет собой случайный процесс в целом.

Случайный процесс называется стационарным (в широком смысле), если его математическое ожидание не изменяется во времени, а функция корреляции зависит лишь от временного сдвига между двумя рассматриваемыми моментами времени В силу свойства эргодичности усреднение процесса по времени дает тот же результат, что и статистическое усреднение для данного момента времени по всем возможным реализациям процесса.

Узкополосными называются случайные процессы, ширина спектра которых много меньше их средней частоты т. е.

Для определенности в последующем будем считать, что энергетический спектр рассматриваемого случайного процесса имеет постоянную спектральную плотность в пределах полосы

Одномерная плотность вероятности процесса выражается гауссовым законом

здесь математическое ожидание; -дисперсия процесса равная средней мощности, которая выделяется на сопротивлении в 1 Ом от переменной составляющей напряжения Обычно математическое ожидание может быть принято равным нулю.

Если мощность помехи на входе приемника РЭС составляет то ее спектральная плотность равна

Если спектральная плотность процесса симметрична относительно центральной частоты функция корреляции узкополосного процесса имеет вид [129]

где коэффициент корреляции, который является медленно изменяющейся функцией по сравнению с

Если спектральная плотность узкополосного процесса постоянна в пределах полосы то

Зависимость определяемая формулой (2.1.5), показана на рис. 2.2. Время корреляции узкополосного процесса определяется из соотношения

На практике часто принимают, что вне интервала корреляция отсутствует.

Применительно к узкополосному процессу с равномерным спектром шириной время корреляции равно

Так как реализации узкополосного процесса по виду напоминают модулированное гармоническое колебание, часто используют приближенное представление такого процесса в виде

где медленно меняющиеся (по сравнению с случайные функции. Скорость изменения огибающей и фазы колебания обратно пропорциональна ширине спектра процесса.

Реально создаваемые непрерывные шумовые помехи оказывают худшее маскирующее действие, чем нормальный шум. Ниже на конкретных примерах будут пояснены причины уменьшения эффективности реальных помех.

Количественно эффективность помехи характеризуется коэффициентом подавления кпод, который определяет минимально необходимое отношение мощности помехи к мощности сигнала на его входе в пределах полосы пропускания линейной части приемника для заданной степени подавления РЭС [5, 24], т. е.

Под заданной степенью подавления для РЭС различного вида следует понимать разные события. Так, например, при использовании в радиотелеграфном канале связи двух детерминированных сигналов эффект подавления будет состоять в увеличении вероятности общей ошибки распознавания этих сигналов до заданного уровня. В радиолокации

Рис. 1.2.

необходимый эффект подавления в обзорных устройствах включается либо в увеличении вероятности ложной треноги до уровня, при котором нормальная работа невозможна (вероятность правильного обнаружения остается постоянной), либо в снижении вероятности правильного обнаружения ниже допустимого предела при постоянстве вероятности ложной тревоги. Заданная степень подавления радиолокационных устройств, обеспечивающих автоматическое слежение за целями, может выражаться вероятностью срыва слежения.

Радиоэлектронное устройство считается подавленным, ссли в течение всего времени подавления отношение помеха/сигнал на входе приемника удовлетворяет неравенству

Чем меньше значение коэффициента подавления (при прочих равных условиях), тем эффективнее помеха.

Если при воздействии нормального шума на приемник РЭС коэффициент подавления составляет а при использовании реальной помехи он становится равным кпод, то справедливо неравенство

Обычно можно выразить через следующим образом 124]:

Здесь — так называемый коэффициент качества помехи, представляющий собой отношение мощностей нормального шума и реальной шумовой помехи на входе приемника подавляемого РЭС при одинаковом эффекте подавления; — коэффициент, характеризующий ослабление помехи специальными схемами защиты, которые могут быть использованы в приемнике. Предполагая, что в приемнике РЭС всегда имеется фильтр, согласованный с сигналом, можно для нормального шума принять раащ

Ниже рассматриваются некоторые виды непрерывных шумовых помех и поясняются зависимости и рзащ от характеристик этих помех.