Учебное пособие 870

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

Кафедра радиоэлектронных устройств и систем

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОМЕХОЗАЩИЩЕННОСТИ И РАДИОПРОТИВОДЕЙСТВИЯ УКВ И КВ ПОДВИЖНЫХ СИСТЕМ РАДИОСВЯЗИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторным работам № 3, 4 по дисциплине «Основы теории систем и комплексов радиоэлектронной борьбы» для студентов специальности 11.05.01 «Радиоэлектронные системы и комплексы» очной формы обучения

Воронеж 2016

Составители: канд. физ.-мат. наук И.В. Андреев, канд. техн. наук А.И. Андреев

радиопротиводействия УКВ и КВ подвижных систем радиосвязи: методические указания к лабораторным работам № 3, 4 по дисциплине «Основы теории систем и комплексов радиоэлектронной борьбы» для студентов специальности 11.05.01 «Радиоэлектронные системы и комплексы» очной формы обучения / ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»; сост. И.В. Андреев, А.И. Андреев. Воронеж, 2016. 46 с.

В методических указаниях рассматриваются вопросы определения основных параметров помехозащищенности каналов УКВ и КВ систем радиосвязи.

Методические указания подготовлены в электронном виде и содержатся в файле Andreev 3-4 reb.pdf.

Табл. 2. Ил. 7. Библиогр.: 4 назв.

Рецензент канд. физ. – мат. наук, доц. В.А. Кондусов

Ответственный за выпуск зав. кафедрой д-р физ.- мат. наук, проф. Ю. С. Балашов

Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета

© ФГБОУ ВО "Воронежский государственный технический университет", 2016

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ПОМЕХОЗАЩИЩЕННОСТИ УКВ И КВ

СИСТЕМ РАДИОСВЯЗИ

1. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ

1.1. Цель работы

Освоить методы исследования основных параметров помехозащищенности каналов УКВ и КВ систем радиосвязи, теоретические расчеты по нахождению количественных показателей помехоустойчивости линий радиосвязи при передачи сообщений, изучение параметров автоматизированных станций помех и зон радиоподавления при котором обеспечивается заданное отношение сигнал/шум.

1.2.Общая характеристика работы

Основным содержанием практической части работы является определение дальности радиоподавления при КВ и УКВ-радиосвязи и глубины радиоподавления средствами радиопомех этих диапазонов прямой наземной волной. В работе рассматривается методика определения границы зоны радиоподавления с учетом мощности помех и мощности передаваемого сигнала и функциональные зависимости расстояния зоны подавления от вариации этих мощностей. Для нахождения основных параметров помехоустойчивости учитывается дистанция радиосвязи между передатчиком и приемником, мощность и коэффициент усиления антенны передатчика сигнала, мощность и коэффициент усиления антенны передатчика помехи, полосы пропускния приемника и помехи. В процессе работы необходимо соблюдать общие правила по технике безопасности при работе с электроустановками с напряжением до 1000 В.

2. ДОМАШНИЕ ЗАДАНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ

УКАЗАНИЯ ПО ИХ ВЫПОЛНЕНИЮ

Задание № 1.Изучитъ особенности помехозащищенности для КВ и УКВ систем радиосвязи, в заготовку отчета занести основные расчетные соотношения.

Методические указания по выполнению первого задания При выполнении задания изучить материал /1 с. 91-93; 2 c. 25; 3 с. 25 – 28; 4, с 159 - 160/. При проработке материала следует рассматривать систему УКВ или КВрадиосвязи (пинию) как объект радиоподавления. В качестве главного объекта радиоподавления выступают системы радиосвязи военного назначения. Под системами радиосвязи (СРС) понимают организационно-техническое объединение сил и средств связи, создаваемое в соответствующих военных структурах для управления войсками (силами) и оружием в операции (бою) и их повседневной деятельности. Под линией радиосвязи понимают совокупность технических устройств и среды распространения радиосигналов, обеспечивающих образования одного или нескольких каналов радиосвязи (КРС). КРС являются элементарным объектом радиоподавления линий радиосвязи (ЛРС). ЛРС представляют собой совокупность передающих и приемных технических устройств и среды распространения, предназначенных для осуществления радиосвязи (передачи информации) на рабочей (присвоенной. назначенной) радиочастоте (комплекте рабочих частот). Обобщенная структурная схема двухсторонней ЛРС приведена на рис. 1. Диапазон радиочастот ЛРС от 3 кГц до 300 ГГц (ионосферные, тропосферные, метеорные и космические СРС). Глобальная радиосвязь без ретрансляции - 3 ... 30 кГц, а также 3 ... 30 МГц – декаметровые каналы радиосвязи (ионосферные). Радиорелейные - (50 ... 70 км) работают в диапазонах дециметровых и сантиметровых волн. Спутниковые системы связи с промежуточным ретранслятором на ИСЗ (1 ... 12 ГГц).

2

Рис. 1. Обобщенная структурная схема двухсторонней ЛРС

Тропосферные КРС - 600 ... 800 км, частоты 1.0, 2.0, 4.5 ГГц. Перспективный миллиметровый диапазон (свыше 30 ГГц), повышенная скрытность и скорость передачи информации. По полосе частот, занимаемой радиосигналом при передаче сообщения длительностью TC , линии радиосвязи (ЛРС)

классифицируются на:

а) узкополосные системы передачи, которые используют полосу частот радиосигнала s(t), соизмеримую с шириной полосы частот, занимаемой спектром передаваемого сообщения x(t):

в) системы передачи информации со сложными сигналами (с расширением спектра), использующие модуляцию несущей частоты радиосигнала по специальному закону.

где Fnn - суммарная полоса скачков несущей частоты;

3

Tn - время работы на одной частоте;

KS - коэффициент расширения спектра;

M f -число используемых частотных каналов;

a – коэффициент влияния смежных частотных каналов друг на друга (1 a 2). Фрагмент частотно-временной матрицы (ЧВМ) сигнала с расширением спектра для одноканальной ЛРС с ППРЧ представлен на рис. 2. Скорость скачков частоты BСК равна:

одной частоте. Средства радиосвязи (СРС) с медленной (до

100 ... 300 ск/с), со средней (300 ... 1000 ск/с) и с быстрой

(более 1000 ск/с) ППРЧ. Достоверность передачи информации в СРС (ЛРС) характеризует степень соответствия принятых сообщений y(t) переданным x(t). Достоверность при передаче дискретных сообщений характеризуют при поэлементном приеме или вероятностью правильного приема символа РПР , или вероятностью ошибки РОШ 1 РПР .

Рис. 2. Частотно-временная матрица сигнала

Тогда количественная мера достоверности принятого дискретного сообщения представляет выражение:

4

Способность СРС, как объекта радиоподавления противостоять при одновременном ведении радиоразведки и создания радиопомех, характеризуется помехозащищенностью. Помехозащищенность определяется скрытностью работы СРС и ее помехоустойчивостью. Помехоустойчивость определяет способность противостоять мешающему действию радиопомех. Она зависит от способов кодирования, модуляции, метода приема и т.д. Основные количественные показателями помехоустойчивости ЛРС дискретных сообщений:

а) в отсутствие преднамеренно создаваемых (организованных) помех вероятность передачи информации с требуемой достоверностьюРОШдоп ,

б) при наличии преднамеренных радиопомех

РПР (РОШдоп ) PПР 1 РОШдоп 1 РОШ (q q0) PПР(q q0), (6)

где РОШ (q q0) - вероятность суммарной ошибки как функция от отношения сигнал/шум q = РС /РШ при оптимальных методах приема; q0 - пороговое отношение сигнал/шум, соответствующее требуемой достоверности передачи информации РОШдоп . Под скрытностью СРС понимают

показатель, характеризующий вероятность обнаружения ее работы и измерения основных параметров излучаемого радиосигнала. Различают энергетическую, временную и пространственную скрытности. Энергетическая скрытность определяется вероятностью обнаружения сигналов СРС подсистемой радиоразведки станции помех при заданной вероятности ложной тревоги; дальностью (зоной) обнаружения (радиоразведки) сигналов СРС при заданном отношении сигнал/шум на входе разведприемника. Временная скрытность СРС определяется временным интервалом, необходимым для сбора информации о СРС,

5

которая включает совокупность данных о виде и параметрах сигналов, назначении и режимах работы СРС (табл. 1)

Таблица 1.

Пороговые отношения сигнал/шум

точностью определения направления (пеленга) прихода радиосигнала, местоположения ИРИ при заданном отношении сигнал/шум, а также радиусом зоны, в пределах которой находится разведываемая СРС. Основным показателем помехозащищенности ЛРС является вероятность РПЗ выполнения своих задач в условиях ведения РЭБ:

передачи информационного сообщения при наличии преднамеренных помех. Частным показателем, определяющим помехоустойчивость CРС на физическом (энергетическом) уровне, является пороговое отношение средних мощностей сигнала и шумов q0 = РС /РШ на входе ПРМ ЛРС, при котором обеспечивается заданная вероятность

6

ошибки РОШ (q0 ), то есть требуемая достоверность передачи

дискретного сообщения. Характеристикой быстродействия аппаратуры для формирования информационных символов дискретных сообщений в СРС является техническая скорость передачи B0 , определяемая числом символов дискретного сообщения, передаваемых в единицу времени (бит/с):

где TC — длительность дискретного сообщения;nS -

число элементарных символов дискретного сообщения.

Для бинарных сообщений с равновероятными состояниями техническая скорость передачи информации BTC численно

равна ширине полосы спектра F0, в пределах которой находится значительная часть энергии сигнала. Техническая скорость передачи информации для бинарных сообшений с равновероятными состояниями равна

где S длительность одного элемента бинарного сообщения

Техническая скорость формирования информационных символов ( по Шеннону) представляет

где FK - ширина полосы пропускания канала связи. Для передачи телеграфных сигналов и данных со скоростью до 1200 ... 2400 бит/с в СРС используются узкополосные каналы связи (КС), в том числе со специальной аппаратурой уплотнения. Высокоскоростная (более 2,4 103 бит/с) передача данных осуществляется по широкополосным каналам. В тропосферных СРС — до 2 Мбит/с. Радиорелейные линии

7

(РРЛ) связи по пропускной способности, можно разделить: на РРЛ:

смалой пропускной способностью — В0 < 10 Мбит/с; со средней — 10 Мбит/с < В0 < 100 Мбит/с;

сбольшой — В0> 100 Мбит/с.

Рассмотрим особенности основных информационнотехнических характеристик СРС как объектов радиоподавления. Информационный ущерб характеризуется величиной допустимой ошибки при передаче информации РОШдоп , которой, соответствует пороговое отношение

сигнал/шум и нижняя граница пропускной способности канала связи (КС). На физическом уровне пороговое отношение сигнал/шум и граница пропускной способности КС выступают в виде частных показателей помехоустойчивости и динамических свойств ЛРС, когда прием или передача информации ведутся на фоне естественных помех. Достоверность передачи

Рассмотрим характеристики средств радиодавления систем (линий) радиосвязи. Основными средствами радиоподавления СРС являются автоматизированные станции помех (АСП) и комплексы радиоэлектронного подавления (КРП). АСП - техническое устройство, которое включает передатчик помеховых сигналов и совокупность подсистем, осуществляющих обнаружение и измерение параметров сигналов, их анализ, а также контроль за эффективностью подавления, и предназначено для исключения или затруднения (нарушения) функционирования СРС как целей радиоподавления. КРП -

8

совокупность АСП и передатчиков помех, устройств (средств) радиоразведки (обнаружения, распознавания, пеленгации и т.д.) и пунктов управления, функционально связанных и совместно применяемых по единому алгоритму для решения задач радиоподавления СРС или информационных датчиков системы управления. Рассмотрим типовую структурную схему КРП (рис. 3) с одним уровнем управления.

Рис. 3. Типовая структурная схема комплекса радиоэлектронного подавления с одним уровнем управления

Тактико-технические характеристики КРП (АСП) имеют параметры:

диапазон радиочастот, в котором создаются радиопомехи;

дальность (зона, сектор) радиоподавления; дальность (зона, сектор) радиоразведки излучений целей

(объектов) радиоподавления; пропускная способность по радиоразведке и по

радиоподавлению; точность наведения радиопомех по частоте,

точность наведения по направлению (азимуту, углу места);

9

выходная мощностью излучения отдельной АСП (табл. 2) и способность формирования суммарного поля в зоне информационного канала (ИК), чувствительность разведприемников ПСРР;

перечень видов помеховых сигналов.

В настоящее время отсутствует сложившаяся (общепринятая) методика. Это не позволяет оценить информационный ущерб при оценки уровня (меры) информационного ущерба в динамике РЖ для решающих функций, отличных от порогового изменения отношения сигнал/шум + помеха (q), обусловленного изменением стратегий РП и ПЗ (меры и контрмер) противоборствующими сторонами. Применение в этом случае общепринятого на физическом уровне описания ИК такого показателя, как коэффициент подавления по мощности

Это позволяет для заданного уровня информационного ущерба ТР оценить такие показатели, как зона радиоподавления и разрешающая способность по пространственным координатам, а также проводить сравнение различного вида помеховых воздействий в интересах определения наиболее эффективных по энергетическому критерию. В то же время при его применении остается открытым вопрос: какова надежность (вероятность) радиоподавления ЛРС, то есть нанесения требуемого уровня информационного ущерба системе управления ТР в условиях априорной неопределенности о динамике изменения сигнальной РС и помеховой РП

составляющих при смене стратегий РП и ПЗ в динамике конфликта. Ниже приведена структура канала передачи информации (рис. 4). В условиях изменения средних значений мощностей сигнальной РС и помеховой РП составляющей в

динамике конфликта при оценке надежности эффективности радиоподавления ЛРС требуется учесть не только свойства ЛРС и качество (структуру и энергетические параметры) помехи , которые определяются коэффициентом подавления

11

(12), но и динамические особенности поведения противостоящих сторон (ЛРС и АСП, СРС и КРП) с учетом априорной информации о состоянии каждой из них. Эти особенности проявляются в априорной осведомленности каждой из сторон как о динамических характеристиках составляющих их технических систем (ЛРС, АСП, СРС, КРП), так и о плотности распределения вероятностей сигнальной WC (РС ) и помеховой WП (РП ) составляющих. в

общем случае плотности вероятности WC (РС ) и WП (РП )

учитывают, в том числе и влияние случайных факторов, определяемых условиями распространения радиоволн, ориентацией диаграмм направленности антенн, стабильностью рабочих частот и т.д.

Рис. 4. Структура канала передачи информации

Под зоной радиоподавления в полосе частот |f - fo| ≤ F0

понимается часть пространства (поверхности), в пределах которого обеспечивается отношение помеха/сигнал, равное

12

или большее значению коэффициента подавления KП ( ТР) .

где RCB - дистанция связи (расстояние между передатчиком и приемником ЛРС); РПС , GПС - мощность и коэффициент усиления антенны передатчика радиосигнала; РПП , GПП - мощность и коэффициент усиления антенны АСП или их совокупности в направлении на РПУ ЛРС; П - коэффициент, учитывающий различие поляризации помехи и сигнала; FПР - полоса пропускания ПРМ; fП - ширина спектра помехи в пределах полосы пропускания РПМ ( fП >

FПР ); aП (Rmax , f0), aС (Rmax , f0) -коэффициенты потерь (множители ослабления), учитывающие влияние условий распространения радиоволн на дальности радиоподавления Rmax и дистанции связи RCB , f0 - рабочая частота

подавляемой ЛРС. Соотношение (13) отражает связь информационно-боевого показателя (дальности радиоподавления) с информационно-техническими показателями, определяющими качество КРП (АСП) как технических средств, предназначенных для радиоподавления СРС (ЛРС), с учетом механизма распространения электромагнитных волн в диапазоне частот, в котором создаются помехи, и взаимного пространственного расположения АСП и целей РП. При оценке зоны (дальности) радиоподавления по формуле (13) необходимо учитывать механизм распространения электромагнитных волн /1-4/. Радиоподавление ЛРС, работающих с длиной волны более 10 м, возможно пространственной волной, достигающей антенны объекта РП после однократного или многократного отражения от ионосферы. На дальность радиоподавления влияют не только

13

процессы затухания и рассеяния, но и отражение радиоволн от земной поверхности (местных предметов). В этом случае коэффициент потерь aП ( f ) должен учитывать

интерференционный характер взаимодействия прямой и отраженной от земли радиоволн с учетом кривизны земной поверхности, ограничивающей дальность радиоподавления дальностью прямой видимости (дальностью радиогоризонта

RГ [км]) /1, 3/:

где hЦ , hП - высоты расположения антенн АСП и

объекта РП [м]. В случае радиоподавления ЛРС (СРС) поверхностной радиоволной при оценке коэффициента потерь необходимо учесть зависимость затухания от диэлектрической проницаемости и электропроводности подстилающей поверхности. Наибольшая дальность радиоподавления обеспечивается при распространении радиоволн над водной поверхностью (морем). Под зоной (сектором) радиоразведки понимают область пространства (поверхности), в пределах которой обеспечивается выполнение функции, соответствующих добыванию соответствующих разведсведений об объекте (обнаружение, измерение частоты, пеленга и т.д.). При заданной минимальной мощности сигнала Псmin, при которой обеспечивается выполнение функции по добыванию соответствующих разведсведений, границы зоны радиоразведки (обнаружения) могут быть определены из известного выражения для расчета дальности радиосвязи /1/ в условиях отсутствия преднамеренных помех. При определении координат объекта и параметров их движения максимальная дальность радиоразведки чаще всего определяется через допустимые погрешности измерения координат цели радиоподавления и параметры ее движения.

14

Возможности КРП (АСП) по вскрытию РЭС определяются временем, необходимым на обнаружение, сбор данных местоположении объекта, оценку параметров и режимов работы объекта и их классификацию (идентификацию, распознавание) с требуемой вероятностью в зоне радиоразведки (в полосе ответственности КРП, АСП). Как показано в /2/, при представлении временного режима работы СРС на излучение и моментов пребывания излучений ЛРС в ДН антенны подсистемы радиоразведки КРП (АСП) в виде потоков случайных импульсов, распределенных по закону Пуассона, вероятность скрытия ИРИ за среднее время

длительность пребывания излучений ЛРС в ДН антенны станций радиоразведки ПСРР КРП. Из соотношения (15) несложно получить оценку времени скрытия РЭС:

Разрешающая способность подсистемы радиоразведки (АСП) КРП по пространственным координатам характеризуется точностью определения направления прихода (пеленга) радиосигналов и используемым методом их вторичной обработки при определении местоположения объекта для заданного отношения сигнал/шум на входе разведприемника. Обычно разрешающую способность определяют радиусом зоны, в пределах которой с заданной вероятностью РМ может находиться разведываемый объект. При среднеквадратической ошибке измерения координат местоположения ИРИ СРС: sx и sy для нормального закона их

15

распределения, когда начало координат находится в центре рассеяния, вероятность попадания РМ измеренного значения координаты в эллипс с полуосями а, b определяется выражением /1/:

Для вероятности РМ = 0,99 и 0,9 при s = 1 км радиус зоны, определяющий зону возможного размещения разведываемого объекта, составляет 2,5 км и 1,5 км, соответственно.

Задание № 2. Изучить назначение, состав и возможности базового комплекса радиоподавления Р-330 "Мандат", состоящего на вооружении подразделений и частей РЭБ сухопутных войск (КВ и УКВ связь). В заготовку отчета занести структурные схемы основных компонент комплекса.

Методические указания по выполнению второго задания

При изучении назначения, состава и возможностей базового комплекса радиоподавления Р-330 "Мандат", следует воспользоваться данными представлеными в работах /1, 2/. Следует учитывать радиоэлектронное поражение, радиоэлектронно-информационное обеспечение и радиоэлектронную защиту при использовании этого комплекса.

Рассмотрим назначение, состав и возможности базового комплекса радиоподавления. Комплекс Р-330 "Мандат" состоит на вооружении подразделений и частей РЭБ Сухопутных войск и предназначен для радиоразведки и радиоподавления линий радиосвязи противника в

16

тактическом и оперативно-тактическом звене управления в диапазоне от 1.5 до 100 МГц. Комплекс выполняет следующие основные функции:

сбор разведывательной информации об источниках радиоизлучений в полосе до 60 км по фронту и до 60 км в глубину;

обработку полученной информации для принятия решения о принадлежности объекта к целям радиопомех;

автоматическое распределение целей радиопомех на средства радиоподавления с учетом результатов контроля подавляемых радиолиний;

технический анализ радиоизлучений в интересах радиопомех.

Состав комплекса "Мандат" (по количеству и типам применяемых средств) зависит от организационно-штатной структуры частей РЭБ, решаемых ими задач и может включать:

а) автоматизированный пункт управления (АПУ) Р-330К в составе двух машин: машина управления и аппаратная связи;

б) автоматизированные станции помех (АСП): - УКВ диапазона - Р-330Б и КВ диапазона - Р-378А, Р-378Б, Р-325У. Автоматизированный пункт управления Р-330К предназначен для управления процессами ведения радиоразведки и радиоподавления комплекса в целом. Он является основой технических средств командного пункта батальона (роты) и выполняет следующие основные функции:

автоматизированный сбор, накопление и обработку информации радиоэлектронной обстановке (РЭО) в полосе действий комплекса поступающую от АСП или от комплекса радиоразведки Р-381Т "Таран" в случаи их информационнотехнического сопряжения при совместной работе;

автоматическое отображение данных РЭО в полосе действий комплекса;

17

определение принадлежности линий КВ и УКВ радиосвязи тактического и оперативно-тактического звена управления к узлам связи (УС) противника;

управление АСП разных диапазонов (КВ, УКВ); автоматическое целераспределение линий КВ и УКВ

радиосвязи целей радиопомех (РП) между АСП; автоматический контроль состояния подавляемых линий

радиосвязи по данным (результатам) опроса АСП; обеспечение автоматизированного обмена информацией с

однотипным пунктом управления; документирование информации в формализованном виде.

Автоматизированные станции помех комплекса предназначены для обнаружения, пеленгования, технического анализа радиоизлучений и подавления линий радиосвязи в тактическом звене управления противника. Станция радиопомех Р-378АБ предназначена для:

автоматического поиска, обнаружения, пеленгования, панорамного наблюдения и определения местоположения источников излучений КВ-диапазона;

радиоподавление линий КВ радиосвязи, в том числе линий с программной перестройкой рабочей частоты самостоятельно, при работе в сопряженной паре с аналогичной станцией радиопомех, при работе под направлением автоматических пунктов управления. АСП Р- 378А (Б) КВ диапазона имеют параметры, представленные в табл. 2. Станция Р-378 А имеет автомобиль УРАЛ-4320 с электростанцией на двухосном прицепе, станция Р-378 Б – гусеничный тягач МТ-ЛБу. Автоматизированная станция радиопомех Р-934УБМ2 предназначена для:

автоматического поиска, обнаружения, пеленгования, панорамного наблюдения и определения местоположения

фиксированной и подвижной радиосвязи, работающих на

18