Актуальность устойчивой работы судовых навигационных радиолокационных станций (РЛС) в условиях воздействия мощных электромагнитных излучений (МЭМИ) на современном этапе, объясняется, прежде всего, необходимостью решения задач безопасности судоходства и достоверного обнаружения целей и в этих условиях.
В существующих публикациях о возможностях воздействия МЭМИ на судовые РЛС были даны предложения по ослаблению этих воздействий. Предложены меры снижающие уровни наводимых напряжений в цепях приемников путем применения конструкционных, схемотехнических и структурно-функциональных методов защиты [1,2,3,4]. Одной из нерешенных частей проблемы ослабления влияний МЭМИ является проникновение МЭМИ во входные цепи приемников по «прямому» пути через антенно-фидерные устройства. При этом для разработчиков перспективных РЛС возникает необходимость оценки электромагнитной стойкости и степень подверженности негативным влияниям мощных электромагнитных излучений существующих.
Проведя анализ состава устройств входных цепей приемников большинства судовых навигационных РЛС, можно отметить, что практически все схемы построения приемных частей радиолокационных комплексов содержат: (элемент защиты входа приемного тракта от мощных импульсов передатчика – газовые разрядники) и элемент переноса спектра сигнала с высокой на более низкую частоту – смеситель, построенный на высокочастотных диодах. Именно эти устройства подвержены наибольшему воздействию МЭМИ по антенно-фидерному тракту.
Основные параметры устройств, входных цепей приемников навигационных РЛС приведены в таблице 1.
Таблица 1
Параметры устройств, входных цепей приемников навигационных РЛС
| № | Название | Дли-на вол-ны λ, см | Ширина полосы пропускания Δf, МГц | Наличие и тип разрядни-ка защиты | Устрой-ство, применя-емое в смеситель-ной секции | Мощ-ность, непрерывная рассеиваемая Рс, Вт | Макси-мальная импульс-ная мощность
Ри, Вт |
Макси-мальная энергия
W, Дж |
| 1. | РЛС «Океан» | 3,2;10 | 20 | РР-21 | Д-405Б | 5·10-3 | 0,3 | 0,3·10-7 |
| 2. | РЛС «Лоция» | 3,2 | 20 | РР-21 | Д-405Б | 5·10-3 | 0,3 | 0,3·10-7 |
| 3. | РЛС «Дон» | 3,2 | 20 | РР-21 | Д-403В | 5·10-3 | 0,3 | 0,3·10-7 |
| 4. | РЛС «Миус» | 3,2 | 12-18 | РИ-1 | Д-405Б,
Д-405БП |
5·10-3 | 0,3 | 0,3·10-7 |
| 5. | РЛС «Печора» | 3,2 | 20 | РР-83А-1 | Д-405Б | 5·10-3 | 0,3 | 0,3·10-7 |
| 6. | РЛС «Наяда» | 3,2 | 20 | РР-83А-1 | Д-405Б,
Д-405БП |
5·10-3 | 0,3 | 0,3·10-7 |
Основные параметры антенных устройств навигационных РЛС приведены в таблице 2.
Таблица 2
Основные параметры антенных устройств навигационных РЛС
| № | Название РЭС | Длина волны λ, см | Тип приемной антенны | Геомет-ричес-кие размеры, м | Коэф-фициент усиления антенны | Длина волно-водного тракта, м | Ширина ДН в гори-зонтальной плоскости, град | Ширина ДН в верти-кальной плоскости, град |
| 1. | РЛС «Океан» | 3,2;
10 |
зеркальная | 3,3х0,75 | 13660 | 10 | 0,7 | 15-25 |
| 2. | РЛС «Лоция» | 3,2 | волно-водная,
щелевая |
1,49х0,2 | 288 | 10 | 1,7 | 18 |
| 3. | РЛС «Дон» | 3,2 | волно-водная,
щелевая |
3,2х0,3 | 0,1 | 10 | 1,1 | 20 |
| 4. | РЛС «Миус» | 3,2 | волно-водная,
щелевая |
2,2х0,2 | 0,044 | 10 | 1,1 | 20 |
| 5. | РЛС «Печора» | 3,2 | зеркальная | 1,36х0,46 | 0,49 | 10 | 1 | 20 |
| 6. | РЛС «Наяда» | 3,2 | зеркальная | 1,36х0,46 | 0,49 | 10 | 0,9 | 20 |
Из приведенных сведений видно, что в смесителях входных цепей приемников практически во всех РЛС применяются высокочастотные диоды марок: Д-405…Д-406, имеющие низкие уровни максимальной импульсной мощности (порядка 300 мВт) и энергии – 0,3·10-7 Дж. Эти смесительные секции защищены газовыми разрядниками, однако к недостаткам разрядников относится относительно «долгое» время их срабатывания – 10-6-10-7с [1]. При наличии мощного СВЧ ЭМ излучения с характеристиками длительности импульса 30·10-9с и длительности фронта огибающей 2·10-9с, газовый разрядник в защитном устройстве не успеет сработать и вся энергия МЭМИ беспрепятственно пройдет на вход приемного устройства к смесительной секции.
В работах [5, 6] предложена методика расчета степени влияния помех, создаваемых мощными СВЧ излучениями на судовые средства навигации через антенно-фидерные устройства. Применяя данную методику к расчету уровней электромагнитных полей, проникающих во входные цепи навигационных РЛС, можно выработать основные требования к параметрам электромагнитного поля, создаваемого взрывомагнитными генераторами частоты для функционального поражения данных РЭС.
Приняв за начальные условия расчета электромагнитное излучение, создаваемое взрывомагнитным генератором частоты с временными характеристиками огибающей: время длительности импульса tи = 100 нс, время длительности фронта импульса tф = 20 нс; коэффициентом затухания ЭМ волны в пространстве для нормальных условий КЗД = F/4πD, где F – коэффициент потерь = 1; углом азимутального отклонения источника МЭМИ θ = π/4; сопротивлением нагрузки RH = 75 Ом; расстоянием до места подрыва боеприпаса 150 м, рассчитаем необходимый уровень напряженности электромагнитного поля, достаточный для вывода из строя современных навигационных РЛС.
На рис.1 представлены уровни напряженностей электрической составляющей ЭМ поля, создаваемого релятивистским магнетронным генератором (РМГ) на расстоянии 150м от судна, достаточные для функционального поражения входных СВЧ цепей навигационных РЛС.
Из рисунка видно, что для поражения большинства представленных навигационных РЛС на расстоянии 150м от судна, достаточен уровень создаваемого РМГ электромагнитного поля с напряженностью электрической составляющей – 10кВ/м.
Таким образом, с помощью данной методики оценена электромагнитная стойкость навигационных РЛС и предложены значения характеристик МЭМИ, приводящего к функциональному отказу или выходу из строя входных цепей РЭС.
Рис.1 Уровни напряженностей электрической составляющей ЭМ поля, создаваемого электромагнитным боеприпасом на расстоянии 150 м от судна, достаточные для функционального поражения входных СВЧ цепей навигационных РЛС.
Список литературы:
- Кучер Д.Б. Мощные электромагнитные излучения и сверхпроводящие защитные устройства/ Д.Б.Кучер – Севастополь: Ахтиар, 1997. – 188 с.
- Кравченко В.И. Радиоэлектронные средства и мощные электромагнитные помехи/ В.И.Кравченко, Е.А.Болотов, Н.И.Летунова – Москва: Радио и связь, 1987. – 256 с.
- Рикетс Л.У. Электромагнитный импульс и методы защиты/ Л.У.Рикетс, Дж.Э.Бриджес, Дж.Майлетта: Пер. с англ. / Под ред. Н. А. Ухина – Москва: Атомиздат, 1979. – 328 с.
- Кузнецов Д.В. Моделирование влияний некоторых электромагнитных помех на входные цепи судовых радиоэлектронных средств/ А.И.Харланов, Д.В.Кузнецов – Севастополь: Сборник научных трудов АВМС 2013 – Вып. 1(13), С 86-94.
- Кузнецов Д.В. Моделирование влияния сверхвысокочастотных электромагнитных излучений на входные цепи судовых радиоэлектронных средств / А.И.Харланов, Д.В.Кузнецов // Сборник научных трудов АВМС 2013. – Севастополь: АВМС – Вып. 4(16) – С.78 – 82.
- Крамарь В.А. Моделирование влияния микроволнового гармонического мощного электромагнитного излучения на сверхвысокочастотные тракты судовой радиоэлектронной аппаратуры / В.А.Крамарь, А.И.Харланов, Д.В.Кузнецов // Сборник научных трудов ВУНЦ ВМФ ВМА. – Санкт-Петербург: ВУНЦ ВМФ ВМА – 2015.[schema type=»book» name=»АНАЛИЗ СТЕПЕНИ УСТОЙЧИВОСТИ НЕКОТОРЫХ НАВИГАЦИОННЫХ РЛС К ВЛИЯНИЮ НЕГАТИВНЫХ ФАКТОРОВ МОЩНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ» author=»Крамарь Вадим Александрович, Кузнецов Дмитрий Владимирович» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-03-13″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_30.05.2015_05(14)» ebook=»yes» ]