Повышение эффективности защиты от боеприпасов с радиовзрывателями на основе реализации методов пространственно-временной обработки сиг

    Основу подсистемы обнаружения составляют радиоприемное устройство (РПрУ), которое представляет собой приемник прямого усиления, и логопериодическая антенна (ЛПА).

     Для повышения пропускной способности весь диапазон рабочих частот на п участков РПУ разделяется канальными фильтрами, образующими так называемую частотно-избирательную систему (ЧИС) (см. рис. 1.1).

    Рис. 1.1. Разбиение диапазона работы РВ на n участков канальными фильтрами для повышения пропускной способности СП (для СПР-1)

    Полоса пропускания каждого канального фильтра выбирается из условия маловероятной одновременной работы в ней более одного РВ артиллерийских снарядов при их массовом применении.

    1.2. Основные характеристики станции помех СПР-1

    Станция помех СПР-1 обеспечивает подрыв боеприпасов с радиовзрывателями в диапазоне рабочих частот (180 -305 МГц). Весь диапазон разбит на 10 поддиапазонов шириной 12 -13 МГц каждый.

    Основными задачами подсистемы подавления являются [2, 3]:

    -формирование спектра сигнала-помехи на частоте работы РВ;

    -усиление мощности сформированной помехи до требуемого уровня;

    Основу подсистемы

    -подавления составляют: устройство формирования сигнала-помехи (блок-формирователь сигнала);

    -усилитель мощности и антенный переключатель.

    Устройство формирования сигнала-помехи (УФС) рассмотрим на примере станции помех СПР-1. Обобщенная структурная схема УФС представлена на рис. 1.2.

Рис 1.2. Устройство формирования сигнала-помехи

    В схеме можно выделить следующие основные тракты:

    -тракт усиления и запоминания сигнала РВ (усилитель Ус1, узел памяти УП, усилитель Ус2);

    тракт модуляции и коммутации сигнала (модулятор Мод, усилитель УсЗ, коммутатор, ФВЧ, усилитель-ограничитель УО, устройство контроля наличия сигнала УКНС).

    Узел памяти (УП) предназначен для запоминания (а точнее накопления или задержки) принятого сигнала РВ на время интервала накопления и последующего воспроизведения задержанного сигнала в течение интервала излучения помехи.

    В СПР-1 основу узла памяти составляют 3 ультразвуковые линии задержки и коммутирующие их электронные коммутаторы.

    Модулятор предназначен для формирования спектра сигнала-помехи, а точнее для формирования сетки ложных доплеровских частот с целью обеспечения их наличия в спектре излучаемой помехи.

    Коммутатор предназначен для предотвращения просачивания сигнала РВ на вход усилителя мощности во время его запоминания и обеспечения прохождения задержанного сигнала в момент его излучения.

    Усилитель-ограничитель предназначен для усиления сформированного сигнала-помехи, ослабленного фильтром ФВЧ, а также детектирования его с целью подачи на УКНС.

    Устройство контроля наличия сигнала ГУ КНР предназначено для формирования контрольного сигнала, позволяющего осуществлять визуальный контроль (свечение светодиода) подавления сигнала РВ в данном частотном канале.

    С выхода усилителя-ограничителя сформированный сигнал-помеха поступает на усилитель мощности, где усиливается до требуемого уровня мощности (для 1Л21 не менее 5 Вт), и через логопериодическую антенну (работающую в режиме передачи) излучается на подавление.

    Основными задачами подсистемы управления являются:

    -обеспечение управления аппаратурой станции помех в ходе ее функционирования;

    -управление режимами функционирования станции помех;

    -обеспечение совместного функционирования аппаратуры в ходе ведения разведки и подавления.

    Основу подсистемы управления составляют:

    -блок управления;

    -пульты дистанционного управления.

    Пульты дистанционного управления (ПДУ) позволяют оператору станции помех осуществлять:

    -включение (выключение) электропитания аппаратуры станции;

    -контроль нестабилизированных напряжений питания;

    -включение (выключение) режимов работы (контроль, излучение) станции помех;

    -визуальный контроль наличия помехового сигнала в ходе РП.

    Блок управления предназначен для формирования сигналов управления, управляющих работой комплектов приемопередающих блоков. Основу блока управления составляет генератор временных интервалов, который в режиме поиска сигнала РВ формирует тактовые импульсы, осуществляющие поочередную коммутацию фильтров ЧИС к приемному тракту. При этом происходит последовательный опрос канальных фильтров ЧИС на предмет наличия в них сигнала РВ; в режиме наличия сигнала (радиоподавления РВ) формируется последовательность импульсов, определяющих цикл работы СПР, в ходе которых чередуются интервалы накопления (запоминания) сигнала РВ и его последующая ретрансляция (излучение).

    1.3. Задачи и объекты радиоэлектронного подавления

    Станции помех типа СПР решают задачу защиты объектов общевойсковых (танковых) соединений и частей от поражения артиллерийскими снарядами и минами противника путем радиоэлектронного подавления радиовзрывателей, что обеспечивает их преждевременный подрыв на безопасной высоте или переход на ударное действие (блокирование).

    С помощью артиллерийских снарядов и мин с РВ противник, как правило, решает задачи поражения:

    -живой силы, расположенной вне укрытий и в открытых траншеях;

    -небронированной и легкобронированной боевой техники;

    -артиллерийских, минометных и реактивных систем залпового огня на боевых позициях;

    -командных и наблюдательных пунктов, узлов связи, средств разведки и управления артиллерийским и минометным огнем.

    Радиовзрыватели используются в артиллерийских снарядах калибров от 75 мм до 203,2 мм, минах от 60 мм до 106,7 мм.

    Радиоэлектронное подавление РВ снижает в 2 - 10 раз эффективность применения артиллерии противника при поражении наземных целей [4].

    Целями радиоэлектронного подавления станций помех СПР-1 являются автодинные одночастотные радиовзрыватели с непрерывным излучением зондирующего сигнала.

    Автодинный РВ представляет собой высокочастотную часть – автодин (приемопередатчик) и низкочастотную часть – усилитель доплеровских частот, нагруженный на пороговое устройство. Автодин излучает через антенну непрерывный высокочастотный сигнал. При приближении к объекту (поверхности земли) на вход автодина поступает отраженный сигнал, приводящий к формированию на его выходе сигнала доплеровской (разностной) частоты. Амплитуда этого сигнала нарастает по мере приближения РВ к объекту (поверхности земли), и при достижении заданного уровня происходит срабатывание взрывателя.

    В доплеровских РВ используются два типа антенн - антенна «колпачок – корпус», которую обычно называют корпусной, и рамочная антенна. Максимум излучения корпусной антенны направлен примерно перпендикулярно к оси боеприпаса, а минимум – вдоль его оси. Максимум излучения рамочной антенны направлен или по оси боеприпаса или под небольшим углом к ней. Поэтому рамочные антенны, как правило, применяются в РВ, предназначенных для подрыва мин, а корпусные антенны - в РВ, предназначенных для. подрыва артиллерийских снарядов.

 

     1.4. Оценка зоны прикрытия станцией помех СПР-1

    Определим основные энергетические соотношения при подавлении доплеровских радиовзрывателей (РВ) по методике, описанной в [3].

     Плотность потока мощности, создаваемая СПР на удалении R_п от антенны в сторону РВ, равна

                                , (1.3)

где – мощность передатчика СПР; – коэффициент усиления антенны СПР; – значение характеристики направленности антенны СПР в направлении РВ.

    Например, для СПР1 = 5Вт, = 4-8, ~ 0,5 - 0,8.

    Плотность потока мощности излучения РВ, отраженного от земной поверхности (при допущении, что отражение от земли зеркальное), у приемной антенны взрывателя можно найти как

                             , (1.4)

где - значение нормированной характеристики направленности антенны РВ в сторону земной поверхности; - коэффициент отражения от земной поверхности; H- высота, на которой осуществляется подрыв боеприпаса.

    Как правило, при расчетах полагают -з=0,8, =0,1-0,3, Н=3-30 м, Р_рв=10"²Вт, G_pв=2-4 (антенна РВ эквивалентна штыревой антенне).

    Мощность сигнала (помехи) на входе приемника, можно определить как

                               . (1.5)

    Следует помнить, что для обеспечения формирования в спектре низких частот, соответствующих F, - пороговой доплеровской частоте для подрыва боеприпаса, в СПР применяется фазовая манипуляция ретранслированного сигнала, которая приводит к расширению спектра помехи. Данное обстоятельство учитывается тем, что определяется отношение не мощностей, а удельных мощностей помехи и сигнала на входе РВ. С использованием формул (1.3)–(1.5), получим

                         . (1.6)

Подрыв боеприпаса производится в случае, когда частота отраженного от земли сигнала начинает превышать на F_д частоту излученного, при этом его уровень достигает значении, соответствующих высоте 3 - 30 м. Следовательно, подрыв РВ при излучении помехи произойдет на таком удалении, при котором уровень помехи примет значение, равное уровню сигнала при высоте подрыва Н= 3-30м. Поэтому из (1.6) можно вычислить R_п приравняв при этом к единице:

                          . (1.7)

    Зона прикрытия станции помех имеет форму овала, вытянутую в направлении максимума диаграммы направленности антенны, с размерами 750-500 м (при расположении станции в капонире, 700-400 м - на ровной площадке и 600-300 м - на возвышенной площадке). Наиболее целесообразно станцию располагать в капонире (в окопе) или на ровной площадке.

    При этом для обеспечения максимальной зоны прикрытия целесообразно антенны станции (сектор создания помех) ориентировать в направлении стрельбы при подавлении РВ с рамочными антеннами и в перпендикулярном направлению стрельбы  при подавлении РВ корпусной антенной.

    При отсутствии сведений о типе антенной системы подавляемых РВ (типа применяемых боеприпасов - мин или снаряда при обстреле прикрываемых станцией помех объектов) направление создания помех должна доставлять по отношению к направлению стрельбы угол примерно 45°.

    1.5. Методика выбора позиций станций подрыва радиовзрывателей

    При выборе расположения станции относительно прикрываемого объекта необходимо учитывать [3]:

    -характер и размеры прикрываемого объекта;

    -величину и форму зоны прикрытия ожидаемый сектор обстрела;

    -разведывательные и информационные данные о типах и характеристиках РВ, которые противник может использовать для стрельбы;

    -требования по обеспечению электромагнитной совместимости (ЭМС);

    -характер местности и метеорологические условия, возможность укрытия и маскировки станции.

    Для прикрытия объектов, расположенных на дальности от линии соприкосновения войск (ЛСВ) более 3-4 км (в зоне досягаемости только гаубиц и пушек противника), целесообразно станцию помех радиовзрывателям располагать на фланге впереди прикрываемого объекта, ориентируя ее антенну в сторону объекта прикрытия под углом 90° к середине ожидаемого сектора обстрела противника. В отдельных случаях с целью обеспечения ЭМС с другими станциями помех и РЭС группировки войск возможна установка антенны станции под различными углами в пределах от 90° до 45°; установка антенн под углом 45° нецелесообразна.