Изменение частоты

Перестройка частоты — это способность радиолокационной системы быстро переключать свою рабочую частоту для учета атмосферных эффектов, помех , взаимных помех с дружественными источниками или для затруднения обнаружения радиолокационной станции посредством радиопеленгации . Этот термин также может быть применен к другим областям, включая лазеры или традиционные радиоприемопередатчики, использующие мультиплексирование с частотным разделением каналов , но он по-прежнему наиболее тесно связан с радиолокационной областью, и для этих других ролей обычно используется более общий термин « перестройка частоты ».

Описание

глушение

Радиолокационные системы обычно работают, посылая короткие импульсы радиоэнергии , а затем выключая радиовещательную станцию и прислушиваясь к возвращающимся эхо-сигналам от различных объектов. Поскольку эффективный прием сигнала требует тщательной настройки всей электроники трансивера, для каждой рабочей частоты требовался отдельный трансивер. Из-за размера ламповой электроники, используемой для создания приемопередатчиков, ранние радиолокационные системы, подобные тем, которые применялись во время Второй мировой войны , обычно ограничивались работой на одной частоте. Знание этой рабочей частоты дает противнику огромную возможность вмешиваться в работу радара или собирать дополнительную информацию.

Британцы использовали информацию о частоте радара Вюрцбурга , собранную в ходе операции «Кусаться », для создания « Окна », полосок алюминиевой фольги, обрезанных до половины длины волны Вюрцбурга, что сделало его практически бесполезным. Они также производили глушилки «Ковер» и «Шиверс», которые транслировали сигналы на частоте Вюрцбурга, создавая сбивающую с толку картину, бесполезную для прицеливания. ^[1] По послевоенным расчетам, эти усилия снизили боеспособность Вюрцбурга на 75%. ^[2] Эти контрмеры вынудили немцев модернизировать тысячи полевых устройств для работы на разных частотах.

Знание частоты Вюрцбурга также помогло британцам в их попытках обнаружить системы с помощью радиопеленгаторов , позволяя направлять самолеты вокруг радаров или, по крайней мере, держать их на большем расстоянии от них. Это также помогло им находить новые рабочие частоты по мере их появления, выбирая места известных установок, когда они исчезли, и выделяя их для дальнейшего изучения.

Гибкий

Радарная система, которая может работать на нескольких разных частотах, затрудняет реализацию этих мер противодействия. Например, если глушитель разработан для работы на известной частоте, изменение этой частоты в некоторых полевых наборах сделает глушитель неэффективным против этих устройств. Чтобы противостоять этому, глушитель должен слушать на обеих частотах и вести вещание на той, которую использует конкретный радар.

Чтобы еще больше свести на нет эти усилия, радар может быстро переключаться между двумя частотами. Независимо от того, насколько быстро глушилка отреагирует, пройдет задержка, прежде чем она сможет переключиться и начать вещание на активной частоте. В этот период времени самолет демаскируется, что позволяет его обнаружить. ^[3] В конечном итоге каждый радиолокационный импульс посылается на разной частоте и, следовательно, делает одночастотные помехи практически невозможными. В этом случае глушилки вынуждены вести вещание на всех возможных частотах одновременно, что значительно снижает выходную мощность на любом отдельном канале. При широком выборе возможных частот глушение можно сделать совершенно неэффективным. ^[3]

Кроме того, наличие большого разнообразия частот значительно усложняет работу ELINT. Если при нормальной работе используется только определенное подмножество возможных частот, противнику отказывают в информации о том, какие частоты могут использоваться в ситуации военного времени. Именно эта идея легла в основу 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 в мирное время использовались только четыре клистрона, 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 предлагать больше частот. Однако их, как правило, нельзя было переключать на лету с помощью самой электроники, а управляли вручную и, таким образом, они не были очень маневренными в современном смысле этого слова.

«Грубая сила» изменения частоты, такая как у Linesman, была обычным явлением на больших радарах раннего предупреждения , но менее распространена на небольших устройствах, где размер клистронов оставался проблемой. В 1960-х годах твердотельные компоненты резко уменьшили размер приемников, позволив нескольким твердотельным приемникам поместиться в пространство, которое раньше занимала одна ламповая система. Это пространство можно использовать для дополнительных вещательных компаний и обеспечить некоторую гибкость даже на небольших устройствах.

Радары с пассивной решеткой с электронным сканированием (PESA), представленные в 1960-х годах, использовали один источник микроволнового излучения и серию задержек для управления большим количеством антенных элементов (решетки) и электронного управления лучом радара, слегка изменяя время задержки. Разработка твердотельных микроволновых усилителей, JFET и MESFET , позволила заменить одиночный 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 частоты и гораздо более устойчивы к помехам.

Внедрение активных матриц с электронным сканированием (АФАР) еще больше развило этот процесс. В PESA широковещательный сигнал имеет одну частоту, хотя эту частоту можно легко менять от импульса к импульсу. В АФАР каждый элемент возбуждается на разной частоте (или, по крайней мере, на широком их выборе) даже в пределах одного импульса, поэтому на любой заданной частоте нет мощного сигнала. Радиолокационный блок знает, какие частоты транслировались, и усиливает и объединяет только эти отраженные сигналы, тем самым восстанавливая одно мощное эхо при приеме. ^[3] Противник, не знающий, какие частоты активны, не имеет сигнала, который можно было бы увидеть, что чрезвычайно затрудняет обнаружение радиолокационными приемниками предупреждений .

Современные радары, такие как F-35 AN /APG-81 , используют тысячи модулей передатчика/приемника, по одному на каждый антенный элемент. ^[5]

Другие преимущества

Причина, по которой несколько сотовых телефонов могут использоваться одновременно в одном и том же месте, связана с использованием скачкообразной перестройки частоты . Когда пользователь желает совершить звонок, сотовый телефон использует процесс согласования, чтобы найти неиспользуемые частоты среди множества доступных в его рабочей зоне. Это позволяет пользователям присоединяться к определенным вышкам сотовой связи и покидать их на лету, при этом их частоты передаются другим пользователям. ^[6]

Радары с перестройкой частоты могут предложить те же преимущества. В случае, если несколько самолетов работают в одном месте, радары могут выбирать неиспользуемые частоты, чтобы избежать помех. Однако это не так просто, как в случае с мобильным телефоном, поскольку в идеале радары должны менять свои рабочие частоты с каждым импульсом. Алгоритмы выбора набора частот для следующего импульса не могут быть по-настоящему случайными, если кто-то хочет избежать каких-либо помех с аналогичными системами, но менее чем случайная система подлежит методам ELINT для определения закономерности.

Другая причина увеличения гибкости частоты не имеет ничего общего с военным использованием; метеорологические радары часто имеют ограниченную маневренность, позволяющую им сильно отражаться от дождя или, альтернативно, видеть сквозь него. Переключая частоты вперед и назад, можно построить составную картину погоды.

См. также

Ссылки

Сноски

^ Алан Левин, «Стратегическая бомбардировка Германии», Greenwood Publishing Group, 1992, стр. 61
^ «Радарные меры противодействия» , Electronics , январь 1946 г., стр. 92-97
^ Jump up to: ^а ^б ^с Галата
↑ Дик Барретт, «Система линейного судьи / посредника, радар типа 85» , 4 апреля 2004 г.
^ Визуальный осмотр антенны. Архивировано 3 января 2011 г. в Wayback Machine. Видно 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 радиолокационные методы и системы», ИЭПП, 1993 г., ISBN 0-86341-172-X , стр. 481–503.

[1] Алан Левин, «Стратегическая бомбардировка Германии», Greenwood Publishing Group, 1992, стр. 61

[2] «Радарные меры противодействия» , Electronics , январь 1946 г., стр. 92-97

[galati-3] Jump up to: ^а ^б ^с Галата

[4] Дик Барретт, «Система линейного судьи / посредника, радар типа 85» , 4 апреля 2004 г.

[5] Визуальный осмотр антенны. Архивировано 3 января 2011 г. в Wayback Machine. Видно около 1600 элементов.

[6] Маршалл Брэйн, Джефф Тайсон и Джулия Лейтон, «Как работают сотовые телефоны» , Howstuffworks.com

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]