Каналы воздействия преднамеренных помех. Принцип воздействия преднамеренных помех на аналоговые каналы связи и по дискретным каналам связи.

 

Объектом воздействия помех, создаваемых радиолиниям радиосвязи является приемное устройство.

Системы радиосвязи могут подавляться шумовыми помехами, модулированными по амплитуде (рис.1.3.1; а - модулирующее напряжение; б - модуляция неограниченными шумами; в - модуляция ограниченными шумами), частоте, фазе, или передачей нервирующей музыки, искаженной речи и звуковых сигналов с примесью шума. Радиолинии передачи данных подавляются ретранслируемыми импульсами, имитацией кодовых посылок, многократным повторением записанной передачи, ретрансляцией сигналов с дополнительной фазовой модуляцией. Кроме того, линии радиосвязи и передачи данных могут подавляться ХИП, а также помехами, имити­рующими радиопередачи.

 

Рис.1.3.1. Амплитудно-модулированная шумовая помеха

В станциях помех радиосвязи (рис.1.2.9) приемное устройство обеспечивает прием сигналов подавляемых радиосредств. Анализатор определяет вид модуляции (манипуляции), ширину спектра и другие параметры принятых сигналов. Передающее устройство генерирует модулированные ВЧ колебания помех. Его мощность должна быть достаточной для того, чтобы в точке приема помеха по мощности превышала или была соизмеримой с сигналом, приходящим от передатчика системы радиосвязи. Антенная система обеспечивает излучение в пространство ВЧ энергии, подводимой фидером (двухпроводной, коаксиальной линией). Антенный переключатель позволяет подключить различные типы антенн к приемному и передающему устройствам, а также эквивалент антенны, обеспечивающий настройку передающего устройства без излучения энергии радиоволн в пространство.

Слуховая радиосвязь обладает повышенной помехоустойчивостью по сравнению с другими видами радиосвязи, так как человеческое ухо может различать полезные сигналы даже при наличии достаточно высокого уровня помех.

Виды модуляции колебаний, формируемых генератором шумового напряжения и модулятором, как правило, определяются видом модуляции сигналов, передаваемых в линиях радиосвязи, и условиями такого ухудшения разборчивости речи, при котором невозможно принять переданное сообщение. Разборчивость речи определяется соотношением энергетических спектров сигнала и помехи, формирующихся на выходе приемного устройства. Основное влияние на разборчивость речи оказывают спектральные составляющие, заключенные в полосе частот от 300 до 2400 Гц (Быков Ю.С. Теория разборчивости речи и повышение эффективности радиотелефонной связи. Госэнергоиздат, 1959). Обычно радист перестает понимать смысл сообщения при потере на приеме около 50% информации.

Основной характеристикой качества связи является разборчивость речи (артикуляция), под которой понимается относительное количество правильно принятых элементов речи из общего количества переданных элементов. В связи с тем, что речь является случайным процессом, имеет смысл говорить только об ее статистических характеристиках.

Одной из важных характеристик речи является ее формантный спектр, получающийся в результате статистической обработки большого числа реализаций. На рис. 1.3.2 приведен энергетический спектр русской речи [2].

 

Рис.1.3.2. Энергетический спектр русской речи

Какследует из рисунка, наибольшая часть энергии речи заключена в довольно узкой полосе частот от 0 до 1000 Гц. Однако на разборчивость речи, как было сказано выше, существенно влияют даже те спектральные составляющие, энергия которых невелика. Установлено, что наиболее важными для разборчивости являются составляющие речевого спектра, лежащие в полосе частот 400—800 Гц. Разборчивость речи обычно определяется экспериментальным путем с помощью артикуляционных таблиц. В условиях помех разборчивость речи, естественно, ухудшается и при некотором пороговом значении отношения мощности помехи к мощности сигнала на входе приемного устройства в пределах его полосы пропускания наступает нарушение радиосвязи, т. е. оператор на приемной стороне перестает понимать смысл передаваемого сообщения.

Это отношение Кп = (Рп/Рс)вх называется (см. п.1.3.2) коэффициентом подавления радиолинии связи.

Величина коэффициента подавления радиолинии связи определяется видом помехи и ее спектральными характеристиками, расстройкой помехи относительно резонансной частоты подавляемого приемного устройства, видом модуляции, применяемой в радиолинии.

Линиям телефонной радиосвязи могут создаваться следующие виды помех:

амплитудно-модулированная шумовая;

частотно-модулированная шумовая;

хаотическая импульсная;

прямошумовая.

Рис.1.3.3 иллюстрирует нарушение радиосвязи за счет маскирующего действия сигнала помехой [2].

На рис. 1.3.3,а изображен исходный спектр помехи и сигнала на входе подавляемого устройства, а на рис. 1.3.3,б — результирующий спектр сигнала на выходе детектора. Из рисунка следует, что при достаточно большой расстройке по частоте сигнала и помехи маскировка сигнала за счет биений устраняется.

 

Рис.1.3.3. Маскирующее действие помех

Поэтому в процессе создания радиолиниям связи прицельных помех требуется удовлетворить довольно жестким требованиям в отношении точности настройки амплитудно-модулированной помехи на несущую частоту сигнала. Аналогичные выводы могут быть сделаны и в отношении других видов помех.

На рис. 1.3.4 представлены экспериментальные зависимости коэффициента подавления Кпприемных устройств линий связи с амплитудной модуляцией от величины расстройки помехи относительно резонансной частоты подавляемого приемника [2]. Эти экспериментальные зависимости получены для различных видов помех: хаотической импульсной помехи (ХИП), частотно-модулированной шумовой (кривая3) и комбинированной (амплитудно-частотно-модулированной – кривая2) помехи.

 

Рис.1.3.4. Экспериментальные зависимости Кп для различных видов помех

Активные помехи радиолиниям управления и связи

 

Радиолинии управления и связи служат для передачи команд управления на борт истребителя-перехватчика или ракеты. Радиопротиводействие им во многих случаях может привести к размыканию контура наведения, что очень усложняет условия функционирования всей системы ПВО.

Современные радиолинии управления [2] работают обычно в режимах, при которых команда управления, поступающая на радиолинию с выхода счетно-решающего прибора системы наведения, используется в шифраторе радиолинии для модуляции поднесущих частот, которые в свою очередь модулируют несущие колебания радиолинии.

Излучаемые передатчиком радиолинии колебания принимаются бортовым приемником, усиливаются, детектируются и поступают на дешифратор, где вырабатывается команда, воздействующая, например, на автопилот истребителя или ракеты.

В радиолиниях управления и связи применяют различные виды модуляции. Часто встречаются устройства, в которых величина команды заключена в различных параметрах сигналов или импульсных последовательностей. К ним относятся линии с широтно-импульсной, кодово-импульсной и фазово-импульсной модуляцией.

Сигнал радиолинии в общем случае представляет собой две последовательности кодовых групп сигналов. Первая последовательность является опорным, а вторая— рабочим сигналом линии.

Воздействием помех на радиолинии управления можно забить кодовые посылки опорного или рабочего (исполнительного) кода, что исключит исполнение команд, или сформировать ложные команды управления, что приведет к значительному увеличению ошибки наведения.

По признаку попадания в рабочий диапазон частот радиолинии помехи делят на прицельные и заградительные. В первом случае несущая частота передатчика помех должна совпадать (с точностью до полосы пропускания радиолинии) с несущей частотой радиолинии. Во втором случае помеховым излучением закрывается целая область частотного диапазона, в пределах которой работают радиолинии связи и управления противника.

По виду модуляции различают шумовые, импульсные и ретрансляционные (прицельные по коду) помехи.

Пока наиболее распространенной модуляцией помехового сигнала остается шумовая. При создании шумовых помех нет необходимости в разведке типа и параметров модуляции рабочего сигнала радиолинии, что позволяет значительно упростить разведывательную часть аппаратуры помех. Интенсивная шумовая помеха может подавить опорные и исполнительные коды радиолинии или создать выработку ложных команд управления. Если шумовая помеха ставится в широком диапазоне частот, она может подавить одновременно несколько радиолиний, работающих на близких частотах.

Примерно таким же эффектом противодействия обладают импульсные помехи в виде хаотической последовательности сигналов, параметры которых изменяются по случайному закону (хаотические импульсные помехи).

При создании ретрансляционных помех (прицельных по коду) помеховый сигнал должен отличаться от рабочего сигнала радиолинии лишь величиной или знаком команды, по всем же остальным параметрам — совпадать с ним. Такой сигнал помехи принимается приемником радиолинии и обрабатывается дешифратором точно так же, как и рабочий. В результате на рули ракеты или на автопилот истребителя поступает команда, отличная от той, которая передавалась передатчиком линии.

Аппаратура для создания таких помех должна иметь устройства для измерения всех параметров сигнала подавляемой радиолинии и в соответствии с ними изменять параметры модуляции сигнала помехи. Наиболее просто это достигается использованием ретрансляторов, которые принимают сигналы радиолинии, усиливают их и излучают в направлении подавляемого приемника. Помехи должны так изменять структуру сигнала радиолинии, чтобы сохранились неизменными все его параметры, за исключением величины и знака команды. А эти параметры сигнала должны соответствующим образом изменяться в процессе ретрансляции. Для этой цели в аппаратуру помех вводят специальные помеховые модуляторы ретранслируемого сигнала.

Много радиолиний управления работают в телефонных режимах, где команды управления передаются голосом. В телефонных режимах работает также значительное число радиолиний связи. Помехи таким станциям создаются на несущей частоте, с точностью до полосы пропускания, совпадающей с несущей частотой подавляемого устройства радиолинии. Виды же модуляции помехи могут быть различными. В простейшем случае помеха может представлять собой немодулированные колебания с частотой подавляемой станции. Она перегрузит усилительные каскады приемника, понизит его чувствительность, не позволит или затруднит прием сигналов. Такие помехи могут быть достаточно эффективны, однако требуют излучения значительных мощностей, усложнения аппаратуры. В некоторых случаях их воздействие можно устранить включением в приемник фильтра-пробки, настроенного на частоту помехи.

Могут применяться помехи, модулированные, например по амплитуде, одним или несколькими тонами (тонально-модулированные помехи). Частота модулирующего напряжения должна быть в пределах диапазона, в котором находятся частоты, модулирующие сигнал подавляемой станции (например, при подавлении телефонной радиосвязи или широковещательных передач — в пределах диапазона звуковых частот). При достаточной мощности помехи и глубине модуляции в оконечном устройстве подавляемой радиолинии будет регистрироваться (например, прослушиваться) тон помеховой модуляции, затрудняющий или исключающий выделение сигнала корреспондента.

При подавлении радиосистем связи наиболее широко используют помехи, модулированные шумом, поскольку у них наилучшие маскирующие свойства; кроме того, обычно не требуется большой точности совмещения несущей частоты передатчика помех с несущей частотой подавляемой станции.

Ширина спектра рабочего сигнала радиолиний связи, работающих в телефонном режиме с амплитудной модуляцией, невелика, поэтому и спектр шума, модулирующего помеховый сигнал, выбирается относительно узким. Исключение составляют случаи, когда ставится заградительная помеха, предназначаемая для того, чтобы закрыть целый участок диапазона. Спектр модулирующего шума приходится также расширять, когда нельзя достаточно точно измерить несущую частоту подавляемой радиолинии.

Создание помех радиолиниям связи имеет некоторые особенности. Так, правильно организованная постановка помех РЛС целесообразна всегда, когда самолет или ракета попадает в зону действия радиолокационного обнаружения ПВО; вопрос же о целесообразности подавления помехами линий радиосвязи в каждом случае должен решаться особо. Если передаваемые противником сообщения не являются непосредственно исполнительными командами (например, при наведении истребителя) и их можно раскодировать, то часто бывает более выгодно перехватить передаваемую информацию, чем подавить его линии радиосвязи помехами.

Энергия, излучаемая передатчиком подавляемой станции радиосвязи, необязательно направляется на источник помех, как это бывает при радиопротиводействии радиолокационным устройствам. Передатчики помех линиям радиосвязи лишены этого преимущества. Кроме того, передатчик помех может располагаться на значительно большем расстоянии от подавляемого приемника, чем передатчик подавляемой радиолинии. Это следует учитывать, поскольку потери мощности помехи при распространении над землей могут возрастать пропорционально четвертой и даже шестой степени расстояния. Поэтому аппаратура помех конструируется так, чтобы она могла излучать значительные мощности. По этим причинам мощность передатчиков помех радиолиниям управления и связи оказывается соизмеримой с мощностью передатчиков помех радиолокационным устройствам, а в ряде случаев и превосходит ее.