В этом примере показано, как моделировать методы частотной гибкости для противодействия воздействию помех в радиолокационных системах, системах связи и системах РЭБ. С помощью Simulink создается сценарий с наземным радиолокатором и приближающимся самолётом, который также может излучать помеховые сигналы. Аналогичный пример в MATLAB можно найти в Frequency Agility в системах Radar, Communications и EW.
В этой модели радиолокатор с фазированной решеткой предназначен для обнаружения приближающегося самолета. Самолет оснащен глушителем, который может перехватывать радиолокационный сигнал и передавать ложный сигнал обратно, чтобы запутать радар. С другой стороны, радиолокационная система способна передавать сигнал с различными рабочими частотами для уменьшения эффекта помехи. Модель включает в себя блоки для генерации формы сигнала, распространения сигнала и обработки радиолокационного сигнала. Он показывает, как радар и глушитель помех взаимодействуют и получают преимущество друг над другом.
Радар работает на частоте 300 МГц с частотой дискретизации 2 МГц. РЛС расположена в начале координат и считается стационарной. Цель расположена примерно в 10 км и приближается примерно на 100 метров в секунду.
Генерация формы сигнала
Подсистема генерации сигналов включает в себя библиотеку импульсных сигналов, содержащую линейный ЧМ (LFM) сигнал с различными конфигурациями. Путем изменения входного индекса в библиотеке импульсных сигналов генерируется скачкообразный по частоте сигнал на сдвинутой центральной частоте. Поэтому радиолокационная система способна переключать форму сигнала передачи либо в соответствии с фиксированным графиком, либо при обнаружении сигналов помех. В этом примере предполагается, что форма сигнала может быть сгенерирована для двух различных частот, называемых центральной полосой и перескоченной полосой. Центральный диапазон - это поддиапазон вокруг несущей частоты, а скачкообразный диапазон - это поддиапазон, расположенный на четверть полосы частот выше несущей.
Каналы распространения
Распространение сигнала моделируется как для прямого канала, так и для обратного канала. Как только передаваемый сигнал попадает в самолет-мишень, отраженный сигнал перемещается обратно в радиолокационную систему по обратному каналу. Кроме того, глушитель анализирует поступающий сигнал и посылает обратно помеховый сигнал, чтобы запутать радиолокационную систему. Этот помеховый сигнал также распространяется по обратному каналу. Поскольку различные сигналы могут занимать различные полосы частот, используются широкополосные каналы распространения.
Обработка сигналов
Радар принимает и сигнал возврата цели, и сигнал помех. После приема сигнала используются последовательные фильтры для извлечения сигнала из различных диапазонов. В этом примере есть два из них, чтобы извлечь сигнал из центральной полосы и перескочившей полосы. Сигнал в каждой полосе затем проходит через соответствующий согласованный фильтр, чтобы улучшить SNR и быть готовым к обнаружению.
Несколько диалоговых параметров модели вычисляются вспомогательной функцией helperslexFrequencyAgilityParam. Чтобы открыть функцию из модели, щелкните блок Изменить параметры моделирования (Modify Simulation Parameters). Эта функция выполняется один раз при загрузке модели. Он экспортирует в рабочую область структуру, на поля которой ссылаются диалоговые окна. Чтобы изменить любые параметры, измените значения в структуре в командной строке или отредактируйте вспомогательную функцию и повторно запустите ее для обновления структуры параметров.
Сначала запустите модель для случая, когда нет сигнала помех. Области показывают, что в центральной полосе имеется одно сильное эхо с задержкой приблизительно 67 микросекунд, что соответствует целевому диапазону 10 км. Поэтому цель правильно обнаружена. Между тем, в перескочившей полосе не обнаружено возврата.
Анализатор спектра показывает, что принятый сигнал занимает центральную полосу.
Теперь включите глушитель, щелкнув блок переключателя глушителя. В этой ситуации цель перехватывает сигнал, усиливает его, а затем отправляет обратно с задержкой, соответствующей другому диапазону. В результате область действия теперь показывает два возврата в центральной полосе. Истинный возврат цели все еще находится в старом положении, но призрачный возврат, генерируемый глушителем, появляется сильнее и ближе к радару, так что радар, вероятно, будет запутан и назначит драгоценный ресурс для отслеживания этой поддельной цели.
Следует отметить, что как сигнал помехи, так и возвращаемый целевой сигнал находятся в центральной полосе, как показано в анализаторе спектра.
Если радар имеет заранее запланированный график скачкообразной перестройки частоты или достаточно умен, чтобы знать, что он мог быть сбит с толку помеховым сигналом, он может переключиться в другую полосу частот для работы. Такой сценарий может быть смоделирован щелчком мыши на блоке скачкообразного переключения, так что радиолокационный сигнал передается в перескоченном диапазоне.
Поскольку радар теперь работает в скачкообразной полосе, целевой эхо-сигнал также находится в скачкообразной полосе. Из объема, целевой эхо-сигнал находится на соответствующей задержке в перескоченной полосе. Между тем, глушитель еще не обнаружил новую рабочую полосу радара, поэтому сигнал помех все еще появляется в центральной полосе. Тем не менее, сигнал помех больше не может обмануть радар.
Анализатор спектра показывает, что принятый сигнал теперь занимает два диапазона.
При этом моделируется радиолокационная система обнаружения цели, оснащенной глушителем. Он показывает, как методы частотной гибкости могут быть использованы для смягчения эффекта помех.