Пространственно-частотная модуляция зондирующих сигналов РЛС с ФАР

Введение. Сложные сигналы находят широкое применение в радиолокации. Использование фазированных антенных решеток (ФАР) открывает дополнительные возможности для скрытной работы РЛС, что повышает её помехозащищенность и электромагнитную совместимость. В статье исследуется энергетическая скрытность РЛС с многочастотным зондирующим сигналом с пространственно-частотной модуляцией по сравнению с аналогичным многочастотным сигналом без дополнительной пространственной модуляции.
Цель работы. Анализ энергетической скрытности работы РЛС с пространственно-частотной модуляцией квазинепрерывного многочастотного зондирующего сигнала в приемо-передающей ФАР.
Материалы и методы. Для анализа скрытности и взаимного влияния рассматривается энергетический приемник (ЭП) с входным фильтром и амплитудным детектором. Для получения характеристик скрытности используется аппарат функций неопределенности (ФН) во временной, частотной и пространственной областях. Рассматриваются сигналы с непрерывным и квазинепрерывным излучением.
Результаты. Получены оценки выигрыша в уровне сигнала, поступающего на вход ЭП при различных углах его расположения относительно цели. Анализ проводится при совпадении спектра сигнала с полосой фильтра ЭП. Рассмотрена ситуация с известным угловым положением ЭП. Предложен алгоритм адаптивного формирования диаграммы направленности ФАР с нулем излучения в направлении на ЭП. Показано, что в этом случае возможно возникновение интерференционных боковых лепестков многомерной пространственно-временной ФН, для устранения которых рассмотрен рассогласованный алгоритм корреляционной обработки. Приведены оценки проигрыша в отношении сигнал/шум за счет рассогласования. Проводится сравнение энергетической скрытности РЛС с пространственной модуляцией и обычной РЛС с аналогичным по энергетике и числу полос многочастотным зондирующим сигналом и идентичной эквидистантной N-элементной ФАР, но без дополнительной пространственной модуляции.
Заключение. Полученные в работе результаты свидетельствуют о возможности повышения скрытности работы РЛС за счет дополнительной пространственной модуляции многочастотного зондирующего сигнала. При этом энергетические потери при использовании многоканальной пространственно-частотной корреляционной обработки отсутствуют.

1. Ипатов В. П. Широкополосные системы и кодовое разделение сигналов. Принципы и приложения. М.: Техносфера, 2007. 487 с.

2. Шевченко М. Е., Чемаров А. О. Обнаружение и оценивание параметров источников радиоизлучения в широкой полосе обзора. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2011. 136 с.

3. Козлов С. В. Методы и средства радиоэлектронной защиты. Минск: БГУИР, 2019. 188 с.

4. Кутузов В. М., Ипатов В. П., Соколов С. С. Оценка энергетической скрытности РЛС с пространственно-временной модуляцией зондирующего сигнала // Изв. вузов России. Радиоэлектроника. 2024. Т. 27, № 6. С. 30–43. doi: 10.32603/1993-8985-2024-27-6-30-43

5. Levanon N., Mozeson E. Radar signals. New Jersey: John Wiley &Sons, 2004. 432 p.

6. Гантмахер В. Е, Быстров Н. Е, Чеботарев Д. В. Шумоподобные сигналы. Анализ, синтез, обработка. СПб.: Наука и техника, 2005. 400 с.

7. Радиоэлектронные системы. Основы построения и теория: справ. 2-е изд. / под ред. Я. Д. Ширмана. М.: Радиотехника, 2007. 512 с.

8. Нахмансон Г. С. Пространственно-временная обработка широкополосных сигналов. М.: Радиотехника, 2015. 256 с.

9. Кутузов В. М., Коновалов А. А., Михайлов В. Н. Морская радиолокация / под ред. В. М. Кутузова. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2016. 146 с.

10. Principles & Applications of Random FM Radar Waveform Design / S. D. Blunt, J. K. Jakabosky, C. A. Mohr, P. M. McCormick, J. W. Owen, B. Ravenscroft, C. Sahin, G. D. Zook, C. C. Jones, J. G. Metcalf, T. Higgins // IEEE Aerospace & Electronic Systems Magazine. 2020. Vol. 35, № 10. P. 20–28. doi: 10.1109/MAES.2019.2953763

11. Пискунов А. В., Литвинов Н. Н., Энверов А. И. Применение частотно-фазоманипулированных сигналов в целях повышения скрытности излучения РЛС //Вестн. Концерна ВКО "Алмаз–Антей". 2023. № 2. С. 11–18.

12. Морская радиолокация / В. И. Винокуров, В. А. Генкин, С. П. Калениченко и др.; под ред. В. И. Винокурова. Л.: Судостроение, 1986. 256 с.

13. Основы проектирования многопозиционных декаметровых РЛС пространственной волны / В. М. Кутузов, А. В. Бархатов, А. В. Безуглов, В. И. Веремьев, А. А. Коновалов; под ред. В. М. Кутузова. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2012. 191 с.

14. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике. Для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1974. 832 с.

15. Приемопередающие модули АФАР СВЧдиапазона / В. А. Иовдальский, А. Г. Далингер, И. А. Соколов, М. С. Карасев; под ред. А. А Борисова. М.: КУРС, 2025. 200 с.

16. Кутузов В. М., Овчинников М. А., Виноградов Е. А. Характеристики обнаружения параметрического метода обработки сигналов в неэквидистантной антенной решетке транспортируемой декаметровой радиолокационной станции // Изв. вузов России. Радиоэлектроника. 2020. Т. 23, № 6. С. 43–58. doi: 10.32603/1993-8985-2020-23-6-43-58