Способы определения и запоминания частоты сигналов разведываемых радиоэлектронных средств (лекция 4)

1.

ВОЕННЫЙ УЧЕБНО-НАУЧНЫЙ ЦЕНТР ВОЕННО-ВОЗДУШНЫХ СИЛ
«ВОЕННО-ВОЗДУШНАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ Н.Е. ЖУКОВСКОГО И Ю.А. ГАГАРИНА»
БОРТОВЫЕ
КОМПЛЕКСЫ
РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ
БОРЬБЫ
Лекция 4

2. ТЕМА 4. СПОСОБЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ЗАПОМИНАНИЯ ЧАСТОТЫ СИГНАЛОВ РАЗВЕДЫВАЕМЫХ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ

4.1. Классификация методов
измерения несущей частоты.
Виды поиска по частоте
2

3.

Методы измерения несущей
частоты
Поисковые
3
Беспоисковые
Комбинированные
Вероятностные
Избирательные
Достоверные
Функциональные

4.

В избирательных методах используются
избирательные частотные свойства РТЦ
(избирательных контуров), которые
описываются АЧХ. За частоту разведываемого
сигнала принимается частота настройки
избирательной системы (центральная
частота), если сигнал входит в ее полосу
пропускания.
При функциональных методах измеряется
не сама частота, а величина, функционально
с ней связанная. В состав функциональных
устройств измерения частоты входят
преобразователи «частота – измеряемая
величина».
4

5. Время, в течение которого разведываемый сигнал может наблюдаться на выходе ПРМ, Среднеквадратическая ошибка измерения частоты

Время, в течение которого разведываемый
сигнал может наблюдаться
f ПРМ
на выходе ПРМ,
TПРМ f
TПРМ
5
f Р
f ПРМ – ширина полосы пропускания ПРМа; f Р – диапазон разведываемых
частот; TПРМ – период перестройки частоты ПРМ
Среднеквадратическая ошибка измерения
частоты
f (0,1 ... 0, 2) f ПРМ
Максимальная ошибка измерения частоты
равна половине полосы пропускания
избирательной системы
f max f 0 2

6. 4.1.1. Вероятностный поиск по частоте 4.1.2. Медленный и быстрый поиски по частоте

6
4.1.1. Вероятностный поиск по частоте
4.1.2. Медленный и быстрый поиски по
частоте
1. Леньшин А.В. Бортовые комплексы
радиоэлектронной борьбы: Учебное пособие. –
Воронеж: ВУНЦ ВВС «ВВА», 2016. – С. 112-115.
2. Леньшин А.В. Принципы построения
авиационных комплексов радиоэлектронной
борьбы. – Воронеж: ИПЦ ВГУ, 2011. – С. 137-140.

7. 4.2. Способы построения приемоанализирующей аппаратуры

7
4.2. Способы построения
приемоанализирующей
аппаратуры

8.

Этап первичной обработки сигнала предусматривает
решение ряда задач, объединенных термином «прием
сигналов». Можно выделить подсистему первичной
обработки сигналов (ППОС), несущую основную
функциональную нагрузку по решению задач приема.
Типовой перечень данных на выходе ППОС
содержит измерения его
несущей частоты,
длительности,
амплитуды,
времени прихода,
направления прихода в АЗ и УМ плоскостях,
признак наличия и вида ВИМ и т.п.
В рамках ППОС осуществляется классический набор
системных операций «обнаружения – различения –
оценивания» параметров сигналов РЭС.
8

9.

Задача распознавания состоит в определении
9
принадлежности данного объекта (наблюдения) одному
из заранее выделенных классов объектов в
соответствии с имеющимися эталонными описаниями.
Задача идентификации – определение
принадлежности объекта к некоторому классу объектов
без указания на его принадлежность к каким-либо
другим классам («он – не он»).
Задача отождествления – определение
принадлежности двух объектов одному классу, в том
числе и в случае, если эталонное описание этого класса
отсутствует («один и тот же» – «разные»).
Задача классификации – определение числа
классов и их эталонных описаний на основе
имеющейся совокупности объектов.

10.

10
Входная
ВЧ часть
СМ
УПЧ
ПГ
(СЧ)
Схема
перестройки
частоты
Д
ВУ
ПУ
Схема
регистрации
Структурная схема панорамного приемника
Основные достоинства панорамного приемника: высокая
частотная избирательность и относительная простота
аппаратуры.
Время анализа (перестройки
2
по диапазону разведки)
P
ПР
Принципиальный недостаток поискового метода – возможность
пропуска кратковременных сигналов (сигналов импульсных
РЛС).
T f f

11. Многоканальный разведывательный приемник

11
Наиболее распространенным методом
беспоискового определения несущей частоты
является многоканальный прием, с помощью
которого могут быть получены большая точность
и разрешающая способность.
Весь заданный для разведки диапазон частот
перекрывается системой ПФ, полосы
пропускания которых примыкают друг к другу.

12.

12
Структурная схема многоканального приемника
Факт наличия сигнала определяется номером
сработавшего канала.
Схема регистрации проводит обнаружение сигналов
на выходе каждого канала и регистрацию частот.
Если используется общая антенна, то после нее
может быть поставлен общий широкополосный
усилитель. Это позволит повысить чувствительность
приемника, сократить число усилителей в каналах.

13.

13
Точность измерения частоты определяется шириной
полос пропускания фильтров. Если полосы всех каналов
равны f f f ...... f f ,
1
2
3
n
максимальная ошибка измерения f max f / 2
Среднеквадратическая ошибка
f f 2 3
измерения частоты
Число каналов, на которое разбивается разведываемый
диапазон частот n f p f
Относительная ошибка
f 2 f C
Целесообразнее ширину ПП ПФ выбирать таким образом,
чтобы относительная погрешность измерений была
одинаковой во всем диапазоне частот.
2
Ширина ПП i-го канала
f i
fi
1

14. Матричный приемник

14
Матричный приемник
1. Леньшин А.В. Бортовые комплексы
радиоэлектронной борьбы: Учебное пособие. –
Воронеж: ВУНЦ ВВС «ВВА», 2016. – С. 121-123.
2. Леньшин А.В. Принципы построения
авиационных комплексов радиоэлектронной
борьбы. – Воронеж: ИПЦ ВГУ, 2011. – С. 80-82.

15. Структурная схема приемника с МИЧ

15
Преимущества цифровых методов обработки:
высокая точность и стабильность характеристик
аппаратуры,
возможность запоминания, хранения и воспроизведения
сигнала.
Недостатки цифровых методов:
зависимость ширины частотного диапазона разведки от
быстродействия цифровых схем,
дополнительные погрешности, обусловленные шумами
вычислений, А-Ц и Ц-А преобразованиями.
Линия
задержки
Входная
ВЧ-часть
Делитель
мощности
Фазовый
коррелятор
Схема
вычисления
Структурная схема приемника с МИЧ

16. Схема широкополосного приемника МИЧ со многими ЛЗ (ДМ – делитель мощности)

16
S1, C1
ЛЗ1
ВЧ-сигнал
МШУ
ДМ
ЛЗ2
.
.
.
Цепь
фазовой
корреляции
S2, C2
.
.
.
Комплексный
цифровой
процессор Точный
код
частоты
Sn, Cn
ЛЗn
Схема широкополосного приемника МИЧ
со многими ЛЗ (ДМ – делитель мощности)
Входной
сигнал
УО
Ф
К
ДМ
ПЛИС
Измеренные
параметры
Структурная схема широкополосного приемника МИЧ
(УО – усилитель-ограничитель,
Ф – фильтр, К – компаратор, ДМ – демультиплексор)

17. 4.3. Функциональные методы измерения несущей частоты

17
4.3. Функциональные методы
измерения несущей частоты

18.

18
В основу функциональных методов измерения
частоты положено свойство частотных
различителей преобразовывать отклонение
частоты от заданного значения в напряжение,
пропорциональное этому отклонению.
Измерение частоты функциональным методом
может реализовываться при помощи частотных
дискриминаторов.
Частотные дискриминаторы преобразуют
отклонения частоты сигнала от некоторого
известного значения в напряжение,
пропорциональное величине и знаку этого
отклонения.

19. Дискриминаторный метод измерения частоты

19
Дискриминаторный метод измерения частоты
Принятый сигнал усиливается в ШУ и подается на
частотный дискриминатор, содержащий два фильтра Ф1
и Ф2, несколько расстроенных от частоты fcp.
Разность значений огибающих сигналов на выходах
фильтров Uвых зависит от частоты (рис.).
Частотный дискриминатор преобразует частоту
входного сигнала в напряжение на выходе, напряжение
подается на индикатор приемника станции РТР.

20.

20
Интерференционный метод
измерения частоты
Принятый и усиленный сигнал подается на двухканальную
фидерную линию.
Разность электрических длин двух каналов приводит к
тому, что фазы двух сигналов будут различаться на
L VФ
VФ – фазовая скорость распространения ЭМВ в фид/линии.

21.

21
Амплитуда суммы двух синусоид, сдвинутых на ,
связана с частотой сигнала
L
Детектируя выходной сигнал
uВЫХ k U cos
2VФ
и измеряя амплитуду, можно определить его частоту.
Напряжение зависит, кроме частоты, еще и от
амплитуды входного сигнала, требуется его
нормировка. Для этого используется ограничитель.
Достоинства интерференционного измерителя –
возможность практически мгновенного измерения
частоты сигнала РЭС.
Недостатки – невозможность определения частоты
при одновременном наблюдении нескольких сигналов,
небольшой диапазон однозначного измерения
(неоднозначность функции cos от аргумента).

22. Цифровые способы измерения частоты обеспечивают высокую точность и хорошо сопрягаются с вычислительными устройствами

последующей обработки сигнала. Для
измерения частоты применяют схемы:
1
цифрового частотомера
2
цифрового периодомера
22

23.

23
Цифровой частотомер
Входной формирователь создает узкие импульсы в
моменты перехода сигналом через нулевой уровень снизувверх (с положительной производной). Эти импульсы через
схему совпадений, открываемую стробом на время
измерения Тизм, попадают на счетчик.
Результат подсчета числа импульсов за время Тизм
выводят в качестве оценки частоты F * N / T
ИЗМ
(N – число в счетчике).
Ошибка дискрета измерений
F 1 TИЗМ

24. Недостатки функциональных методов

24
Достоинства функциональных методов
определения несущей частоты: предельное
малое время разведки и относительно широкая
полоса разведываемых частот при малом объеме
аппаратуры.
Недостатки функциональных методов
отсутствие разрешающей способности по частоте
(при одновременном приеме двух и более сигналов
значения частоты, в общем случае, не соответствуют
ни одной из частот принимаемых сигналов)
низкая чувствительность приемных устройств

25. 4.4. Устройства запоминания и воспроизведения ВЧ сигналов

25
4.4. Устройства запоминания и
воспроизведения ВЧ сигналов

26. УЗВС предназначены

26
УЗВС предназначены
для запоминания частотно-временной и
пространственной структуры приним. сигналов;
выдачи данных в системы измерения и анализа
параметров этих сигналов;
воспроизведения в необходимые промежутки
времени запомненных сигналов.
Физические принципы УЗС
запоминание с помощью многоканальных
(матричных) усилительно-генераторных устр-в;
запоминание на ВЧ и УЗ ЛЗ (рециркуляторах);
дискретно-аналоговое запоминание на приборах
с переносом зарядов;
цифровое запоминание.

27.

Наиболее важные характеристики ЗУ:
частотный и динамический диапазон;
чувствительность;
длительность запоминания частоты;
спектральные характеристики запомненного
сигнала;
когерентность;
быстродействие;
разрешающая способность (способность
одновременно запоминать несколько сигналов);
информационная доступность (произвольная и
регламентированная во времени);
способность считывания без разрушения
информации;
стоимость, размеры, масса и энергетические
характеристики.
27

28.

28
А1
А2
Аn
Ф1
Ф2
Д
Д
УСИЛ
УСИЛ
Р
Р
Г1
Г2
Фn
Дn
УСИЛ
Р
Гn
ПРД1
ПРД2
ПРДn
Многоканальная схема запоминания частоты
Достоинства – схема проста, надежна, обладает
высоким быстродействием, время запоминания
частоты неограниченно.
Недостаток – значительный объем аппаратуры.

29. Матричная схема запоминания частоты

29
Матричная схема запоминания частоты
1. Леньшин А.В. Бортовые комплексы радиоэлектронной
борьбы: Учебное пособие. – Воронеж: ВУНЦ ВВС «ВВА»,
2016. – С. 140-143.
2. Леньшин А.В. Принципы построения авиационных
комплексов радиоэлектронной борьбы. – Воронеж: ИПЦ
ВГУ, 2011. – С. 147-149.
3. Леньшин А.В., Зибров Г.В., Виноградов А.Д.
Бортовые комплексы обороны воздушных судов: учебное
пособие / Под ред. А.В. Леньшина. – Воронеж: ИПЦ
«Научная книга», 2013. – С. 55-58.

30. 4.5. Цифровые устройства запоминания и воспроизведения высокочастотных сигналов

Основные этапы обработки
принятого сигнала в ЦУЗВС:
1) прием и дискретизация входных сигналов;
2) хранение в памяти цифровых образов этих
сигналов;
3) считывание цифровых образов из памяти и
дополнительная их обработка;
4) воспроизведение сигналов с требуемыми
параметрами в аналоговой форме.
30

31.

Три основных способа ЦЗВС
1. Запоминание последовательности
31
дискретизированных по времени и квантованных
по уровню отсчетов мгновенных значений
радиосигнала. Цифровой образ сигнала
запоминается и затем воспроизводится ЦАП.
2. Амплитудно-фазовый. Способ предполагает
цифровое представление амплитуды (огибающей)
и фазы сигнала. Запоминание отсчетов амплитуды
и фазы производится в ОЗУ.
3. Спектральный. Способ предполагает
представление входного сигнала в виде
спектрального образа и дальнейшую его
цифровую обработку.

32.

sSSk(t)
См1 sSS(t)
sСВХ(t)
sinwГt
p/2
coswГt
Ф
АЦП
FД
ИД
FГ
FД
Ф
См2 sCS(t)
sSSВ(t) См3
ОЗУ
Г
ЦАП
АЦП
p/2
Σ
sinwГt
ИС
ОЗУ
sCSk(t)
Ф
coswГt
ИС
УУ
ИД
32
ЦАП
sCSВ(t) См4
Структурная схема двухканального
квадратурного УЗВС
(Ф – фильтр; Г – гетеродин)
Ф
sCВЫХ (t)

33. 4.6. Цифровая радиочастотная память

33
4.6. Цифровая радиочастотная
память
1. Леньшин А.В. Бортовые комплексы обороны
самолетов и вертолетов: учебное пособие. – Воронеж:
ВУНЦ ВВС «ВВА», 2018. – С. 46-61.
2. Леньшин А.В. Бортовые комплексы радиоэлектронной
борьбы самолетов и вертолетов: учебное пособие. –
Воронеж: ВУНЦ ВВС «ВВА», 2021. – С. 34-48.

34. Задание на самоподготовку

34
1. Леньшин А.В. Бортовые комплексы радиоэлектронной
борьбы: Учебное пособие. – Воронеж: ВУНЦ ВВС «ВВА»,
2016. – С. 110-154.
2. Леньшин А.В. Бортовые системы и комплексы
радиоэлектронного подавления. – Воронеж: ИПЦ
«Научная книга», 2014. – С. 142-180.
3. Леньшин А.В. Бортовые комплексы обороны
самолетов и вертолетов: учебное пособие. – Воронеж:
ВУНЦ ВВС «ВВА», 2018. – С. 46-61.
4. Леньшин А.В., Зибров Г.В., Виноградов А.Д.
Бортовые комплексы обороны воздушных судов: учебное
пособие / Под ред. А.В. Леньшина. – Воронеж: ИПЦ
«Научная книга», 2013. – С. 49-89.
5. Радиоэлектронная борьба. Основы теории / А.И.
Куприянов, Л.Н. Шустов. – М.: Вузовская книга, 2011. –
С. 78-101, 227-246.