Отвлекающее устройство

Предлагаемая полезная модель - «Отвлекающее устройство» (ОУ) относится к области радиотехники, в частности, к пассивным устройствам защиты радиолокационных станций (РЛС) от самонаводящегося оружия, и, в частности, от противорадиолокационных ракет (ПРР). Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности защиты РЛС за счет увода ПРР в точку фиктивного излучения, находящуюся на расстоянии от РЛС более чем на 100 м. Указанный технический результат достигается тем, что в известное устройство, содержащее основной канал связи с РЛС, передатчик, соединенный с передающей антенной, введены радиостанция, переключатель каналов связи, блок топогеодезической привязки, хронизатор, специализированная цифровая вычислительная машина с автоматизированной системой контроля, генератор опорной частоты, причем вся аппаратная часть каждого ОУ размещена в малогабаритном бронированном контейнере, защищенном от осколков боевой части ПРР чехлом на основе современных текстильных материалов. Поставленная задача решается тем, что предлагаемое ОУ осуществляет прием кодов параметров сигналов защищаемой РЛС с последующим формированием имитирующих импульсов зондирующих сигналов защищаемой РЛС непосредственно от нескольких ОУ, покрытых чехлами на основе современных текстильных материалов типа Twaron Mikrofilament, усиленными органо-керамическими бронепанелями, что существенно повышает эффективность защиты РЛС от поражения ПРР по сравнению с известными способами.

Предлагаемая полезная модель - «Отвлекающее устройство» относится к области радиотехники, в частности, к пассивным устройствам защиты радиолокационных станций (РЛС) от самонаводящегося оружия, и, в частности, от противорадиолокационных ракет (ПРР).

В качестве пассивных способов защиты широко применяется смещение координат наведения ПРР в сторону от подавляемой РЛС. Такое смещение может создаваться путем использования ложных источников - отвлекающих устройств (ОУ) и различного рода переотражателей [1].

Известен также способ использования N ОУ [2], выполненных в виде передатчиков с антеннами, способными выдерживать воздействие взрыва боевой части ПРР. Такие передатчики могут быть когерентными и некогерентными. В случае использования некогерентного источника его сигналы имеют временные и частотные параметры, отличающиеся от параметров зондирующего сигнала РЛС, что дает возможность головкам самонаведения (ГСН) ПРР селектировать сигнал РЛС на фоне сигналов ОУ по частотным и временным параметрам. Вероятность нацеливания ГСН ПРР в этом случае близка к 1. При использовании когерентных источников параметры сигналов, излучаемых ОУ, совпадают с зондирующими сигналами РЛС. При этом сигналы от всех ОУ будут изменяться вместе с изменением параметров зондирующих сигналов РЛС, а ГСН ПРР будет производить повторный поиск временных и частотных параметров излучаемых сигналов. Вероятность того, что ГСН ПРР выберет РЛС среди N ОУ в вышеуказанных условиях, равна 1/(1+N) [1, 3]. Для уменьшения вероятности попадания ПРР в РЛС используют различные алгоритмы поочередной либо совместной работы нескольких ОУ в зависимости от местоопределения подлета ПРР, кроме этого для дезориентации ПРР производят отключение защищаемой РЛС на конечном этапе подлета ракеты.

Известны способы защиты РЛС от ПРР, основанные на излучении сигналов ложных источников, в том числе:

- способы, основанные на излучении одним или несколькими ложными передатчиками через антенну импульсов, несинхронизированных с защищаемой РЛС [4], импульсов, смещенных относительно зондирующего сигнала, причем каждый импульс ложного передатчика опережает импульс защищаемой РЛС [5], импульсов, перекрывающих импульсы РЛС [6] либо когерентных импульсов [7];

- способ, основанный на излучении несколькими ложными передатчиками, расположенными на подвижных носителях (например, воздушные шары), траекториями которых управляют с помощью РЛС [8];

- способы, основанные на прекращении излучения РЛС в сторону противорадиолокационной ракеты при обнаружении последней и излучении сигнала ложного источника через дополнительную антенну, соединенную с РЛС кабелем, либо непосредственно от отражателя, установленного на земле [9] или в воздухе [10];

- способ защиты, предусматривающий прием излучения зондирующих сигналов защищаемой РЛС, излучение в направлении вынесенного пассивного ложного источника излучения и переизлучение маскирующих и имитирующих импульсов вынесенным пассивным источником в заданном телесном угле пространства [11], принятый в качестве прототипа.

Общим недостатком практически всех указанных способов является использование для защиты РЛС ложных источников, излучающих свои сигналы через антенну в направлении на противорадиолокационные ракеты. Это приводит к тому, что при достаточной для защиты РЛС энергетике этих сигналов ПРР перенацеливается на ложный передатчик и поражает его с вероятностью, близкой к единице. В результате при одновременной атаке на РЛС несколькими ПРР (стандартный прием ведения боевых действий) после поражения первой ракетой ложного источника последующие ракеты уверенно поражают защищаемую РЛС. Во втором способе работа ложных источников, расположенных на подвижных носителях будет определяться погодными метеоусловиями. В третьем способе предусматривается выключение излучения РЛС при обнаружении ПРР дополнительным обнаружителем и включение ложного источника. При этом полностью нарушается боевая работа РЛС и прекращается сопровождение целей.

Таким образом, общими недостатками описанных аналогов являются низкая эффективность защиты РЛС от ПРР, или высокая вероятность поражения противорадиолокационными ракетами РЛС.

Наиболее близким по технической сущности, схемному решению является четвертый способ, реализуемый устройством, принятым в качестве прототипа, и система для защиты радиолокационной станции от ПРР [11]. Устройство содержит приемную антенну, преселектор, соединенный с приемной антенной, вынесенный пассивный источник излучения, канал передачи кодов параметров зондирующих сигналов РЛС, связанный с РЛС, устройство формирования модулирующих сигналов, устройство формирования несущих частот, модулятор, СВЧ-усилитель, соединенный с передающей антенной, ориентированной максимумом диаграммы направленности на вынесенный пассивный источник излучения, удаленный от защищаемой РЛС и передающей антенны на расстояние, превышающее радиус поражения боевой части ПРР.

Принимаемый приемной антенной прототипа зондирующий сигнал РЛС усиливается в преселекторе и используется в устройстве формирования несущих частот для формирования непрерывных сигналов на частоте, совпадающей с частотой зондирующего сигнала РЛС, и соседней частоте данного частотного диапазона. Эти сигналы модулируются в модуляторе, при этом маскирующий импульс, опережающий и перекрывающий по времени зондирующий сигнал РЛС при любом направлении подлета ПРР, формируется на частоте, совпадающей с частотой сигнала РЛС, а имитирующий импульс - на соседней частоте данного частотного диапазона. Указанные импульсы усиливаются и излучаются в направлении вынесенного пассивного источника излучения. По мнению автора, такая работа системы обеспечивает формирование маскирующих и имитирующих импульсов, перенацеливающих ПРР на вынесенный пассивный источник излучения.

При попадании несколькими противорадиолокационными ракетами в вынесенный пассивный источник излучения вероятность поражения обоих объектов радиолокационной системы близка к единице. Таким образом, известные способ и устройство защиты РЛС от ПРР, выбранные в качестве прототипа, не обладают достаточной эффективностью защиты от нее.

Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности защиты РЛС за счет увода ПРР в точку фиктивного излучения, находящуюся на расстоянии от РЛС более чем на 100 м. При этом используется несколько ОУ. К примеру, при использовании четырех таких ОУ вероятность поражения РЛС или одного ОУ значительно снижается.

Указанный технический результат достигается тем, что в известное устройство, содержащее основной канал связи с РЛС, передатчик, соединенный с передающей антенной, введены радиостанция, переключатель каналов связи, блок топогеодезической привязки (БТП), хронизатор, специализированная цифровая вычислительная машина (СЦВМ) с автоматизированной системой контроля (АСК), генератор опорной частоты (ГОЧ), причем вся аппаратная часть одного ОУ размещена в малогабаритном бронированном контейнере, защищенном от осколков боевой части ПРР чехлом на основе современных текстильных материалов.

В основу настоящей полезной модели положена задача разработки устройства защиты РЛС от ПРР, обеспечивающего создание ложной точки прицеливания ПРР, удаленной от защищаемой РЛС на расстояние, превышающее эффективный радиус поражения боевой части ПРР.

Поставленная задача решается тем, что предлагаемое устройство осуществляет прием кодов параметров сигналов защищаемой РЛС с последующим формированием и излучением каждым ОУ имитирующих импульсов на частоте зондирующих сигналов защищаемой РЛС.

ОУ вынесены на расстояние более 200 метров от защищаемой РЛС с целью отвода ПРР на безопасную дистанцию.

Для обеспечения неуязвимости аппаратуры защиты РЛС в заявляемом устройстве предусматривается излучение имитирующих импульсов в направлении ПРР не через вынесенный пассивный источник излучения, как в прототипе, а непосредственно от ОУ. Это связано с тем, что один пассивный источник излучения в большей степени подвержен поражающим факторам боевой части ПРР, чем несколько ОУ, расположенных друг относительно друга на расстоянии нескольких десятков метров. При наведении ПРР на фазовый центр излучения, создаваемый РЛС и несколькими ОУ, ракета уводится от защищаемой РЛС и ОУ на безопасное расстояние, чем достигается высокая эффективность защиты РЛС.

Для повышения эффективности защиты РЛС можно использовать отключение излучения защищаемой РЛС на этапе подлета ПРР и включение различных ОУ по алгоритмам, которые выбираются в зависимости от типа местности и направления подлета ПРР.

Защита аппаратуры ОУ от фрагментов осколочно-фугасных боевых частей может быть построена следующим образом. По данным открытых источников информации, осколочно-фугасная боевая часть наиболее распространенной противорадиолокационной ракеты AGM-88С НАКМ, находящейся на вооружении стран НАТО, имеет массу 66 кг и при разрыве выбрасывает поле осколков из 12845 поражающих элементов кубической формы из вольфрамового сплава размером около 5 мм. Осколки могут пробивать лист из мягкой стали толщиной 12,7 мм и броневую плиту толщиной 6,35 мм. Защита стальными броневыми листами аппаратуры потребует дополнительного увеличения массы, ориентировочно, на величину, равную массе самой аппаратуры. Предлагается использовать защиту от осколков в виде чехла на основе современных текстильных материалов типа Twaron Mikrofilament (развитие технологии Kevlar), усиленного органо-керамическими бронепанелями. Такие конструкции хорошо противостоят карбид-вольфрамовым поражающим элементам, отработаны в защитной экипировке личного состава и обеспечат противоосколочную защиту на уровне 1100 м/с.

Таким образом, формирование имитирующих импульсов зондирующих сигналов защищаемой РЛС непосредственно от нескольких ОУ, покрытых чехлами на основе современных текстильных материалов типа Twaron Mikrofilament, усиленными органо-керамическими бронепанелями, существенно повышают эффективность защиты РЛС от поражения ПРР по сравнению с известными способами.

На фигуре 1 представлена структурная схема ОУ.

Предлагаемое ОУ состоит из канала связи (КС) (1), радиостанции (РС) (2), переключателя каналов связи (ПКС) (3), блока топогеодезической привязки (БТП) (4), хронизатора (Хр) (5), специализированной цифровой вычислительной машины (СЦВМ) (6), генератора опорной частоты (ГОЧ) (7), передатчика (ПД) (8), передающей антенны (ПА) (9), при этом первые входы-выходы КС 1 и РС 2 соединены с РЛС, вторые входы-выходы, соответственно, с первым и вторым входами-выходами ПКС 3, первый, второй, третий, четвертый и пятый входы-выходы СЦВМ 6 соединены, соответственно, с третьим входом-выходом ПКС 3, первыми входами-выходами Хр 5 и ГОЧ 7, входом-выходом БТП 4 и входом-выходом ПД 8, при этом Хр 5 и ГОЧ 7 вторыми входами-выходами соединены между собой. Кроме того, в предлагаемой полезной модели используется не менее двух ОУ, аппаратная часть каждого из которых размещена в малогабаритном контейнере, защищенном от осколков боевой части ПРР чехлом на основе современных текстильных материалов, усиленным органо-керамическими бронепанелями.

КС 1 отвлекающего устройства входит в состав системы связи защищаемой радиолокационной станции, которая предназначена для обмена информацией с защищаемой РЛС, расположенной на расстоянии от 100 до 500 м.

Основу системы связи составляет локальная вычислительная сеть (ЛВС), с помощью которой происходит обмен информационными кодами между СЦВМ 6 ОУ и ЭВМ защищаемой РЛС. ЛВС может быть реализована по технологии Ethernet витая пара (интерфейс 10/100 BaseTX стандарта IEEE 802.3) с переходом на оптический канал связи, который осуществляется в КС 1. Данный канал связи является основным.

РС 2 используется в качестве резервного канала обмена информационными кодами между СЦВМ 6 ОУ и ЭВМ защищаемой РЛС по беспроводной линии связи СВЧ-диапазона, с переходом на витую пару 10/100BaseTX в оконечных объектах связи. Использование резервного канала связи приводит к увеличению живучести ОУ по сравнению с прототипом.

ПКС 3 осуществляет автоматический переход на резервный канал связи в случае повреждения основного канала.

БТП 4 связан с СЦВМ 6 и предназначен для:

- определения координат x, y точки стояния антенны ОУ;

- определения ориентирных направлений истинных азимутов с выбранной реперной точки на антенну каждого ОУ;

- измерения расстояний от реперной точки до точек стояния каждого ОУ;

- определения абсолютных высот точек стояния антенны ОУ;

- синхронизации внутреннего системного времени ОУ со всемирной шкалой единого времени UTS.

Хр 5, связанный с СЦВМ 6 и ГОЧ 7, предназначен для согласования в реальном времени работы данных устройств между собой и РЛС.

Хр 5 может быть выполнен в виде ячейки на интегральных микросхемах. Опорным сигналом для Хр 5 служит синусоидальное напряжение с частотой F₀=120 МГц, вырабатываемое ГОЧ 7. Хр 5 вырабатывает синхроимпульсы и временные шкалы. Количество и типы синхроимпульсов и временных шкал определяются частотой и фазой зондирующего сигнала РЛС.

СЦВМ 6 связана с защищаемой РЛС через ПКС 3 и КС 1 или РС 2, с БТП 4, с Хр 5, с ГОЧ 7, с ПД 8 и предназначена для:

- формирования радиоимпульсных сигналов промежуточной частоты в соответствии с полученной кодограммой от защищаемой РЛС через КС 1 или РС 2;

- обеспечения синхронной работы устройств 18 ОУ;

- обработки и передачи данных с БТП 4 через КС 1 или РС 2;

- обработки и передачи данных о работоспособности составных частей ОУ через КС 1 или РС 2.

СЦВМ 6 включает в себя цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), анлогово-цифровой преобразователь (АЦП), автоматизированную систему контроля (АСК), электронно-вычислительную машину (ЭВМ), принцип работы и способ построения которых подробно описаны в литературе [12, 13, 14, 15, 16].

Автоматизированная система контроля отвлекающих устройств предназначена для контроля работоспособности составных частей ОУ, располагается на СЦВМ 6, состоит из программной компоненты и использует встроенный в СЦВМ 6 АЦП для приема и первичной обработки контрольных сигналов от БТП 4, Хр 5, ГОЧ 7 и огибающей зондирующего импульса излучаемой мощности ПД 8.

ГОЧ 7 вырабатывает сигналы опорной частоты для ЦАП СЦВМ 6 и Хр 5.

ПД 8 предназначен для усиления сформированного в СЦВМ 6 радиоимпульсного сигнала, имитирующего зондирующий сигнал защищаемой РЛС с высокой точностью при выполнении требований норм электромагнитной совместимости. В частности, частота радиоимпульсного сигнала, перестройка частоты, изменение сигнала и поляризация антенны должны соответствовать защищаемой РЛС. Использование прямого цифрового синтеза с применением кварцевого ГОЧ 7 при формировании сигналов передатчика позволяет получить имитирующий сигнал защищаемой РЛС с высокой точностью.

ПД 8 может быть построен по схеме, показанной на фигуре 2, где:

10 - полосовой фильтр (ПФ);

11 - усилитель промежуточной частоты (УПЧ);

12 - умножитель частоты с промежуточной до рабочей частоты защищаемой РЛС (Умн.);

13 - СВЧ усилитель.

СВЧ усилитель 13 может состоять из модуля предварительного широкополосного усилителя мощности (ПШУ) радиоимпульсного сигнала, равноамплитудного развязанного делителя на N-каналов радиоимпульсного сигнала (Дел.), N мощных передающих модулей (ПМ). Количество ПМ определяется значением средней излучаемой мощности ОУ, которое выбирается в соответствии с характеристиками защищаемой РЛС и характеристиками ПА 9 ОУ. Модули ПШУ и ПМ желательно выполнить на мощных высокочастотных транзисторах, что позволит обеспечить быструю готовность к работе и ремонтопригодность при естественном воздушном охлаждении. Использование нескольких ПМ приводит к увеличению надежности ОУ.

ПД 8 работает следующим образом:

ПФ 10 фильтрует сигналы, вырабатываемые ЦАП СЦВМ 6, с последующим усилением в УПЧ 11 и умножением частоты в Умн. 12 до рабочей частоты защищаемой РЛС, далее сигнал поступает на СВЧ усилитель 13, где ПШУ усиливает сигнал несущей с Умн. 12 до уровня, необходимого для ПМ, после равноамплитудного развязанного делителя (Дел.) сигналы одинакового уровня усиливаются в ПМ и поступают на излучатели ПА 9.

Для выполнения требований норм электромагнитной совместимости в ПД 8 применяются следующие решения:

- фильтрация радиоимпульсных сигналов промежуточной частоты, сформированных в СЦВМ 6;

- использование линейных режимов работы усилителей мощности передатчика ПШУ и ПМ;

- применение экранированных высокочастотных и низкочастотных кабелей.

ПА 9 должна обеспечить диаграмму направленности с поляризацией, соответствующей защищаемой РЛС, позволяющую обеспечить облучение пространства 360° по азимуту и от 0 до 90° по углу места. Например, передающая антенна может быть выполнена из многогранной кольцевой антенны, на каждой грани которой размещен полуволновой вибратор (Изл. (N)).

Предлагаемое ОУ работает следующим образом.

Кодограмма зондирующего сигнала, поступающая от РЛС с помощью КС 1 или РС 2 через ПКС 3 поступает на СЦВМ 6. Радиоимпульсный сигнал, имитирующий зондирующий сигнал защищаемой РЛС с высокой точностью формируется СЦВМ 6 и усиливается ПД 8. Далее сигнал поступает через радиочастотный кабель, на излучатели ПА 9. БТП 4 определяет местоположение ОУ относительно друг друга и РЛС и передает информацию на СЦВМ 6 для первичной обработки, далее через ПКС 3 и КС 1 или РС 2 на РЛС. Хр 5 обеспечивает синхронную работу СЦВМ 6, ГОЧ 7 и РЛС, при этом ГОЧ 7 вырабатывает сигналы опорной частоты для ЦАП СЦВМ 6 и Хр 5.

Отличительной особенностью ОУ является то, что вся его аппаратная часть размещена в малогабаритном бронированном контейнере и может автоматически управляться от защищаемой РЛС, причем в состав ОУ введен АСК аппаратуры, что позволяет в процессе работы своевременно обнаружить неисправность и осуществить ремонт. Размещение аппаратуры в одном малогабаритном бронированном контейнере обеспечивает снижение потерь полезных сигналов в передающем тракте, повышает надежность и уменьшает массогабаритные характеристики устройства.

В настоящее произведено моделирование, разработан эскизный проект, изготовлены и экспериментально проверены составные части ОУ.

Таким образом, за счет введения в известное устройство, содержащее канал связи с РЛС, передатчик и передающую антенну, резервного канала связи через радиостанцию, переключателя каналов связи, блока топогеодезической привязки, хронизатора, СЦВМ с АСК, БТП и генератора опорной частоты, а также использование нескольких ОУ, аппаратура которых размещенна в бронированных контейнерах, достигается повышение эффективности защиты РЛС.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:

1. Головнин С.А., Сизов Ю.Г., Скоков А.Л., Хунданов Л.Л. Высокоточное оружие и борьба с ним. М.: Издательство «Вооружение. Политика. Конверсия», 1996.

2. Патент 4698638 (США)

3. Патент РФ 2287168

4. Патент РФ 2099734

5. Патент Германии 3341070

6. Патент США 4,990,919

7. Патент США 4,646,098

8. Патент РФ 2170940

9. Патент Германии 4229509

10. Заявка Японии 4-351984

11. Патент РФ 2152051

12. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. В 3-х т.: т. 2 пер. с англ. - 4-е изд., переб. и поп. - М: Мир, 1993.

13. Бородин В.Б., Калинин А.В. Системы на микроконтроллерах и БИС интегральной логики, - М.: ЭКОМ, 2002.

14. Pillip E/Allen, Douglas R. Holberg. CMOS Analog Circuit Design.

15. Лин В. PDP-II и VAX-II. Архитектура ЭВМ и программирование на языке ассемблера. - М.: Радио и связь, 1989.

16. Смит Б.Э., Джонсон М.Е. Архитектура и программирование процессора INTEL 80386. М.: Конкорд, 1992.

1. Отвлекающее устройство для защиты радиолокационных станций (РЛС) от противорадиолокационных ракет (ПРР), содержащее основной канал связи (КС) с РЛС и передатчик (ПД), соединенный с передающей антенной (ПА), отличающееся тем, что в него введены радиостанция (PC) в качестве резервного канала связи с РЛС, переключатель каналов связи (ПКС), блок топогеодезической привязки (БТП), хронизатор (Хр), специализированная цифровая вычислительная машина (СЦВМ) с автоматизированной системой контроля и генератор опорной частоты (ГОЧ), при этом входы-выходы основного и резервного КС соединены с РЛС, а вторые входы-выходы соответственно - с первым и вторым входами-выходами ПКС, первый, второй, третий, четвертый и пятый входы-выходы СЦВМ соединены соответственно с третьим входом-выходом ПКС, первыми входами-выходами Хр и ГОЧ, входом-выходом БТП и входом-выходом передатчика, при этом Хр и ГОЧ вторыми входами-выходами соединены между собой, кроме того, в предлагаемой полезной модели используется не менее двух отвлекающих устройств, аппаратная часть которых размещена в малогабаритном контейнере, защищенном от осколков боевой части ПРР чехлом на основе современных текстильных материалов, усиленным органо-керамическими бронепанелями.

2. Отвлекающее устройство по п.1, отличающееся тем, что передатчик выполнен в виде последовательно соединенных полосового фильтра, усилителя промежуточной частоты, умножителя и сверхвысокочастотного усилителя, состоящего из промежуточного широкополосного усилителя, делителя на N каналов радиоимпульсного сигнала, N выходов которого соединены со входами N мощных передающих модулей, выходы которых соединены с N излучателями передающей антенны.