Разработка структурной схемы устройства формирования активной шумовой помехи РЛС

Разработка структурной схемы устройства

В зависимости от задач, которые ставятся перед устройством формирования активных помех, устройства имеют различные схемы построения. Во всех устройствах формирования активных помех можно выделить общие блоки, которые являются основными при его построении.

Типовая структурная схема УФАП представлена на рисунке.

Рис. Общая структурная схема УФАП

Описание структурной схемы УФАП.

В состав общей схемы входят следующие блоки:

• передающие и приемные антенны;
• формирователь помех (блок устройства анализа и формирования сигналов);
• выходной усилитель мощности (ВУМ);
• переключатели.

Формирователь помех предназначен для определения и длительного воспроизведения несущей частоты, облучающих самолет РЛС с импульсным, непрерывным, квазинепрерывным и длинноимпульсным излучением и формирования шумовых и уводящих по дальности помех, за счет наделения воспроизведенной несущей частоты высокочастотной шумовой, фазовой и низкочастотной амплитудной модуляциями.

Формирователь помех предназначен для определения и воспроизведения несущей частоты зондирующих СВЧ сигналов и формирования шумовых и уводящих по дальности помех, а также для амплитудной модуляции помеховых СВЧ сигналов

Формирователь помех на основе DRFM также предназначен для:

• цифровой записи и многократного воспроизведения точных копий сигналов, облучающих ЛА с непрерывным, квазинепрерывным, импульсным и длинноимпульсным излучением;
• анализа сигналов и распознавания типов обнаруженных сигналов;
• выбора оптимального вида воспроизводимых сигналов в зависимости от этапа работы и типа РЭС УО, облучающих объект;
• формирования на основе воспроизводимых копий имитационных и шумовых помех;
• проведения встроенного контроля (ВСК);
• включение и выключение устройства;
• обеспечение прохождения информации по цепям связи станции с БРЭО.

Блок ВУМ предназначен для усиления поступающих на вход СВЧ сигналов с формирователя помех и наделения их низкочастотной фазовой и низкочастотной амплитудно-импульсной модуляциями.

Антенные устройства ППС и ЗПС предназначены для:

• приема в заданном секторе по азимуту и углу места СВЧ сигналов РЭС УО, облучающих объект;
• излучения выходных СВЧ сигналов станции, генерируемых формирователем помех на основе DRFM и усиленных блоком ВУМ.

Питание устройства осуществляется за счет трехфазного напряжения 200В 400 Гц и +27В (борт-сеть).

Конструктивно изделие реализовано в виде отдельных устройств блочного исполнения, размещенных внутрифюзеляжно. Также допускается контейнерная компоновка блоков для подвесного размещения УФАП.

Все составляющие изделия должны сохранять работоспособность в условиях климатических и механических факторов с учетом реальных нагрузок во время эксплуатации.

В конструкции блоков предусмотрено наличие лючков для обеспечения доступа к низкочастотным и высокочастотным соединителям.

Конструкция блоков, а также размещение модулей в нем обеспечивают удобный осмотр и быструю смену конструктивно-съемных единиц (КСЕ), а так же удобство технического обслуживания изделия при его ремонте и эксплуатации.

Управление работой канала в части выбора помеховых модуляций, включение и выключение канала в процессе работы изделия и других функций управления осуществляется центральным процессором устройства.

Рассмотрим прохождение СВЧ сигналов по СВЧ трактам изделия, используя структурную схему (рисунок).

Принцип работы устройства формирования активных помех

С приемных антенн (передней/задней полусфер (ППС и ЗПС)) устройства входные СВЧ сигналы через волноводный переключатель поступают на вход формирователя помех. Потребность в малошумящем усилителе (МШУ) отсутствует, т.к. потери в волноводном тракте составляют 0,1 дБ и полагается, что входной СВЧ сигнал имеет достаточную мощность. Измеренные в формирователе помех параметры входных сигналов (τ_и, f₀, T_и, φ, амплитуда А и др.) передаются в центральный процессор (ЦП) устройства для оценки их степени опасности и ранжирования по очередности обслуживания.

Очередность обслуживания наиболее опасных сигналов учитывается формирователем помех при генерировании ответных сигналов для РЭС, облучающих объект, на котором установлена УФАП. Формирователь помех записывает в память параметры входных сигналов, постоянно их обновляя.

При получении информации об очередности обслуживания входных сигналов по степени их опасности, формирователь помех на основе ЦРЧП начинает воспроизводить точные копии входных сигналов, наделяя их различными видами модуляции и выбирая оптимальный, с точки зрения затруднения обнаружения РЭС УО отраженных от ЛА сигналов.

Помеховый сигнал, сформированный формирователем помех на основе DRFM и наделенный шумовой высокочастотной фазовой модуляцией, поступает на вход блока ВУМ, где усиливается. С выхода блока ВУМ помеховые СВЧ сигналы через волноводные переключатели поступают на передающие антенны.

Волноводные переключатели обеспечивают подключение антенн передней и задней полусфер к входу и выходу изделия, а также они позволяют подключать самолетное устройство активных помех к контрольно-проверочной аппаратуре (КПА) при наземной проверке.

В зависимости от направления прихода входных сигналов (ППС или ЗПС), усиленные выходным усилителем мощности сигналы с его выхода поступают на выходные волноводно-коаксиальные тракты и далее через волноводные переключатели П1, П2 (выбор антенн ППС/ЗПС) на передающие антенны передней/задней полусфер.

Переключатели П1 и П2 также обеспечивают переключение выходных СВЧ сигналов на антенны подсвета поверхности для формирования помехи типа «антипод».

Описание структурной схемы формирователя помех

Формирователь помех предназначен для определения и воспроизведения несущей частоты зондирующих СВЧ сигналов и формирования шумовых и уводящих по дальности помех, а также для амплитудной модуляции помеховых СВЧ сигналов.

В современных УФАП используются устройства анализа сигналов и формирования помех, построенных на основе супергетеродинных приемников. Важной особенностью является подстройка параметров излучаемых помеховых сигналов, поэтому обычно в станциях помех используется рециркулятор.

В данном случае в качестве супергетеродинного приемника выступает преобразователь частоты СВЧ сигналов. В паре с опорным гетеродином (синтезатор частоты) они выполняют совместную перестройку по частоте в режиме ее точного измерения с последующим переносом сигнала в базовую полосу рабочих частот модуля цифровой радиочастотной памяти (ЦРЧП). Модули ЦРЧП и центральный процессор (ЦП) выступают в роли рециркулятора, анализируя зондирующие сигналы от РЛС (ГСН) и формируя помеховые сигналы путем модуляции (по амплитуде, фазе или частоте) и задержки сигналов. Тем самым модули ЦРЧП и ЦП, включенные в цепь обратной связи, постоянно «подстраивают» УФАП под работу РЛС (ГСН).

Технически формирователь помех представляет собой блок, в состав канала приема – передачи которого входят следующие модули:

• Преобразователь частоты
• Синтезатор частоты
• ВИП
• ЦРЧП Процессор

Преобразователь частоты – устройство, предназначенное для преобразования полосы частот (∆ƒ=500 МГц) условного канала из диапазона частот входного СВЧ сигнала 2-18 ГГц в полосу рабочих частот ЦРЧП (1ГГц±250МГц). Модуль состоит из входного и выходного конвертеров.

Синтезатор используется для генерации опорного сигнала на одной из 16 частот в диапазоне 8,25-12 ГГц, с шагом перестройки 250 МГц. Модуль состоит из набора генераторов с кварцевым резонатором, охваченных петлей фазовой автоподстройки (ФАПЧ) на гармонику опорной частоты. Выходы генераторов выбираются в необходимой комбинации с помощью ключей и поступают на входы конвертера диапазона. Выходной сигнал конвертера усиливается и подается на выход модуля.

ВИП – устройство вторичных источников питания. Служит для подачи питающих напряжений +5В на все входящие в блок формирователя модули.

ЦРЧП – устройство цифрового запоминания частоты. Цифровая радиочастотная память предназначена для получения и хранения в цифровой форме копии радиочастотного сигнала с целью ее последующей цифровой обработки и формирования сигналов, наделенных модуляцией различного вида.

Центральное процессорное устройство – устройство (ЦПУ), настраивающее работу канала с данной частотой.

ЦПУ устройства предназначено для:

• управления работой блоков и узлов устройства;
• цифровой обработки сигналов, поступающих от блоков и устройств УФАП, а также сигналов от других устройств, поступающих по интерфейсам связи с БРЭО;
• выполнения рабочей программы УФАП;
• записи с привязкой по времени информации о состоянии устройств УФАП, о параметрах входных СВЧ сигналов, а также реакции каналов ЦРЧП на входные воздействия;
• переключение канала прием – передача;
• переключение полусфер ППС/ЗПС;
• проведение и управление встроенного контроля.

Принимаемый СВЧ сигнал из диапазона 2-18 ГГц поступает на первый вход преобразователя частоты. На второй вход при этом с синтезатора частоты поступает опорный сигнал с дискретной частотой из поддиапазона 8,25-12 ГГц. Полученный сигнал с преобразователя частоты на промежуточной частоте 1 ГГц ± 250 Мгц подается на устройство ЦРЧП. Данный модуль запоминает сигнал с длительностью не более 163 мкс, определяет его параметры и далее подстраивает преобразователь частоты и опорный синтезатор частот до требуемого значения. Подстройка частоты осуществляется за счет системы ФАПЧ. Т.е. устройство ЦРЧП является важным звеном в цепи обратной связи.