Частотная гибкость - это способность радиолокационной системы быстро изменять свою рабочую частоту для учета атмосферных воздействий, помех , взаимных помех с дружественными источниками или затруднения обнаружения радиолокационной станции с помощью радиопеленгации . Этот термин также может применяться к другим областям, включая лазеры или традиционные радиоприемопередатчики, использующие мультиплексирование с частотным разделением , но он остается наиболее тесно связанным с полем радара, и в этих других ролях обычно используется более общий термин « скачкообразная перестройка частоты ».
Описание
Джемминг
Радиолокационные системы обычно работают, посылая короткие импульсы радио энергии , а затем отключив вещатель и прослушивание для возвращающегося эха - сигналов от различных объектов. Поскольку для эффективного приема сигнала требуется тщательная настройка всей электроники в трансивере, каждая рабочая частота требует отдельного трансивера. Из-за размера ламповой электроники, используемой для создания приемопередатчиков, ранние радарные системы, подобные тем, которые использовались во время Второй мировой войны , обычно ограничивались работой на одной частоте. Знание этой рабочей частоты дает противнику огромные возможности вмешиваться в работу радара или собирать дополнительную информацию.
Британцы использовали частотную информацию о радаре Вюрцбурга, собранную в ходе операции «Укус», чтобы произвести « Окно », полосы алюминиевой фольги, обрезанные до 1/2 длины волны Вюрцбурга, что сделало его почти бесполезным. Они также произвели блоки помех, «Ковер» и «Шиверс», которые транслируют сигналы на частоте Вюрцбурга, создавая сбивающие с толку дисплеи, которые были бесполезны для прицеливания. [1] Послевоенные расчеты показали, что эти усилия снизили боевую эффективность Würzburg на 75%. [2] Эти контрмеры вынудили немцев модернизировать тысячи боевых единиц для работы на разных частотах.
Знание частоты Вюрцбурга также помогло британцам в их попытках определить местонахождение систем с помощью радиопеленгаторов , позволяя направлять самолеты вокруг радаров или, по крайней мере, удерживать их на больших расстояниях от них. Это также помогло им найти новые рабочие частоты по мере их появления, путем выбора местоположения известных установок, когда они исчезли, и выделения их для дальнейшего изучения.
Гибкий
Радиолокационная система, которая может работать на нескольких разных частотах, затрудняет реализацию этих контрмер. Например, если глушитель разработан для работы против известной частоты, изменение этой частоты в некоторых полевых наборах сделает глушитель неэффективным против этих устройств. Чтобы противостоять этому, глушитель должен слушать на обеих частотах и транслировать на той, которую использует конкретный радар.
Чтобы еще больше сорвать эти усилия, радар может быстро переключаться между двумя частотами. Независимо от того, насколько быстро глушитель среагирует, будет задержка, прежде чем он сможет переключиться и начать вещание на активной частоте. В течение этого времени самолет демаскируется, что позволяет обнаруживать его. [3] В своем последнем воплощении каждый радиолокационный импульс посылается на разной частоте и, следовательно, делает одночастотное подавление помех практически невозможным. В этом случае глушилки вынуждены вести радиовещание на всех возможных частотах в одно и то же время, что значительно снижает их мощность на любом из каналов. Благодаря широкому выбору возможных частот подавление помех можно сделать совершенно неэффективным. [3]
Кроме того, наличие большого разнообразия частот значительно усложняет работу с ELINT. Если при нормальной работе используется только определенное подмножество возможных частот, противнику будет отказано в информации о том, какие частоты могут быть использованы в ситуации военного времени. Это была идея радара AMES Type 85 в сети Linesman / Mediator в Соединенном Королевстве . Тип 85 имел двенадцать клистронов, которые можно было смешивать для получения шестидесяти выходных частот, но только четыре из клистронов использовались в мирное время, чтобы лишить Советский Союз какой-либо информации о том, какие сигналы будут использоваться во время войны. [4]
Улучшение электроники
Одной из основных причин того, что ранние радары не использовали более одной частоты, был размер их ламповой электроники. Поскольку их размер был уменьшен за счет улучшения производства, даже ранние системы были модернизированы, чтобы предложить больше частот. Однако они, как правило, не могли переключаться на лету через саму электронику, а управлялись вручную и, следовательно, не были действительно гибкими в современном понимании.
Гибкость частоты "грубой силы", как и у Linesman, была обычным явлением на больших радарах раннего предупреждения, но реже на меньших единицах, где размер клистронов оставался проблемой. В 1960-х годах твердотельные компоненты резко уменьшили размер приемников, позволив нескольким твердотельным приемникам поместиться в пространстве, которое раньше занимала единственная система на основе ламп. Это пространство можно было бы использовать для дополнительных вещателей и предложить некоторую маневренность даже для небольших устройств.
Радары с пассивной антенной решеткой (PESA), представленные в 1960-х годах, использовали один микроволновый источник и серию задержек для управления большим количеством антенных элементов (решетки) и электронного управления лучом радара, слегка изменяя время задержки. Развитие твердотельных СВЧ-усилителей, JFET и MESFET , позволило заменить один клистрон несколькими отдельными усилителями, каждый из которых управляет подмножеством массива, но при этом производит такое же количество общей мощности. Твердотельные усилители могут работать в широком диапазоне частот, в отличие от клистрона, поэтому твердотельные PESA обеспечивают гораздо большую гибкость по частоте и гораздо более устойчивы к помехам.
Внедрение активных решеток с электронным сканированием (AESA) еще больше развило этот процесс. В PESA широковещательный сигнал имеет одну частоту, хотя эту частоту можно легко изменить с импульса на импульс. В AESA каждый элемент приводится в действие с разной частотой (или, по крайней мере, с широким выбором из них) даже в пределах одного импульса, поэтому нет сигнала высокой мощности на любой заданной частоте. Радиолокационный блок знает, какие частоты транслировались, и усиливает и объединяет только эти обратные сигналы, тем самым восстанавливая единый мощный эхо-сигнал при приеме. [3] Злоумышленник, не знающий, какие частоты активны, не имеет видимого сигнала, что делает обнаружение с помощью приемников радиолокационных предупреждений чрезвычайно трудным.
Современные радары , как в F-35 «с AN / APG-81 используют тысячи модулей вещателя / приемник, по одному для каждого элемента антенны. [5]
Прочие преимущества
Причина, по которой несколько сотовых телефонов могут использоваться одновременно в одном месте, связана с использованием скачкообразной перестройки частоты . Когда пользователь желает позвонить, сотовый телефон использует процесс согласования, чтобы найти неиспользуемые частоты среди множества доступных в его рабочей зоне. Это позволяет пользователям подключаться к определенным вышкам сотовой связи и покидать их на лету, а их частоты передаются другим пользователям. [6]
Радары с быстрой перестройкой частоты могут предложить те же преимущества. В случае, если несколько самолетов работают в одном и том же месте, радары могут выбирать неиспользуемые частоты, чтобы избежать помех. Однако это не так просто, как в случае с сотовым телефоном, потому что в идеале радары меняли бы свою рабочую частоту с каждым импульсом. Алгоритмы выбора набора частот для следующего импульса не могут быть действительно случайными, если кто-то хочет избежать всех помех с аналогичными системами, но менее чем случайная система подчиняется методам ELINT для определения шаблона.
Другая причина для увеличения гибкости частоты не имеет ничего общего с военным использованием; Метеорологические радары часто имеют ограниченную маневренность, что позволяет им сильно отражать дождь или, наоборот, видеть сквозь него. Переключая частоты вперед и назад, можно создать составное изображение погоды.
Смотрите также
- Генератор переменной частоты
- Скачкообразная перестройка частоты
- Частотное разнесение
Рекомендации
Сноски
- ↑ Алан Левин, «Стратегические бомбардировки Германии», издательство Greenwood Publishing Group, 1992, стр. 61
- ^ "Radar Countermeasures" , Electronics , January 1946, pg. 92-97
- ^ a b c Галац
- ↑ Дик Барретт, "Линейный судья / Посредник, радар типа 85" , 4 апреля 2004 г.
- ^ Визуальный осмотр антенны показывает около 1600 элементов.
- ↑ Маршалл Брэйн, Джефф Тайсон и Джулия Лейтон, «Как работают сотовые телефоны» , howstuffworks.com
Библиография
- Ян Фолконбридж, "Основы радиолокации", Argos Press, июнь 2002 г., ISBN 0-9580238-1-6
- Гаспаре Галати, "Передовые методы и системы радиолокации", ИЭПП, 1993 г., ISBN 0-86341-172-X , стр. 481–503