Математическое моделирование сверхвысокочастотных каналов полуактивной радиолокационной головки самонаведения

Цели. Радиолокационные головки самонаведения (РГСН) управляемых ракет – это большая группа радиолокаторов, которые в виду особенностей назначения отличаются от других радиолокаторов. Преимуществом полуактивной РГСН является возможность иметь мощный облучатель на командном пункте и, как следствие, мощный отраженный сигнал от цели, что в результате приводит к увеличению дальности ее обнаружения и точности наведения на цель. Отсутствие аппаратуры излучения упрощает бортовую аппаратуру управления ракеты, уменьшает ее вес и габариты и, следовательно, улучшаются ее маневренные свойства, что обуславливает наибольшее распространение данного типа РГСН. Для точного определения доплеровского смещения сигнала цели в приемный тракт полуактивной РГСН должен поступать эталонный сигнал, частота которого совпадает с частотой сигнала передатчика подсвета. Цель работы – оптимизация бортовой аппаратуры и подтверждение предлагаемого подхода с помощью моделирования.
Методы. В работе использованы методы статистической радиотехники, теории оптимального приема сигналов и компьютерное моделирование в системе автоматизированного проектирования AWR Design Environment.
Результаты. Получена и проанализирована математическая модель приемника РГСН. Предложенная модель приемника позволяет произвести расчет спектральных характеристик сигналов в любой точке СВЧ-трактов, характеристик сигналов на входе основного канала, на выходе смесителя первого преобразования, на выходе селектора первой промежуточной частоты и на выходе приемного тракта. Приведены расчетные значения основных характеристик высокочастотных каналов.
Выводы. Полученная модель позволяет оценивать частотные зависимости основных параметров приемного тракта, таких как коэффициент передачи, коэффициент шума, точки децибельной компрессии, точки пересечения интермодуляций третьего порядка. Полученные при моделировании значения максимально приближены к характеристикам существующих систем, т.к. в качестве основных элементов высокочастотных трактов использовались созданные модели реально существующих и массово используемых микросхем. Модель может использоваться для исследования путей совершенствования технических показателей, разработки новых принципов и схем построения радиоэлектронных комплексов, например, при построении приемного тракта с использованием перспективных средств радиофотоники. 

1. Дегтярева Е.Е., Локачева Ю.А., Судин А.П., Петушкевич Н.А., Недосекова Е.А. Радиолокационная головка самонаведения. В сборнике: European Research: Сборник статей XXII Международной научно-практической конференции. 2019. С. 19–21.

2. Горбачев М.А., Свистов В.В., Ульянова Е.А. Особенности работы активной ГСН при воздействии отражений от земной поверхности. Вестник Концерна ВКО «Алмаз – Антей». 2021;4:25–35.

3. Pavlov V., Belousov O., Dorokhova T., Belyaev M., Trapeznikov E. Algorithm for controlling objects implementing a semipassive guidance technique. J. Phys.: Conf. Ser. 2021;1901(1):012018. http://doi.org/10.1088/1742-6596/1901/1/012018

4. Легкий Н.М., Унченко И.В. Формирование диаграммы направленности в фазированных антенных решетках. Russ. Technol. J. 2019;7(2):29–38. https://doi.org/10.32362/2500-316X-2019-7-2-29-38

5. Чистяков В.А. Моноимпульсный радиопеленгатор с использованием цифровой антенной решетки. Труды МАИ. 2020;115:7. https://doi.org/10.34759/trd-2020-115-07

6. Елизаров В.С., Чепкасов А.В. Имитация отраженного радиолокационного сигнала при полунатурном моделировании активной головки самонаведения. Антенны. 2013;1(188): 94–97.

7. Вексин С.И. Цифрвая обработка сигналов в доплеровских головках самонаведения. М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана; 2018. 324 с.

8. Поркин А.Г. Моделирование приемо-передающих модулей АФАР в головке самонаведения ракет. Аллея науки. 2017;2(15):196–199.

9. Коновальцев Э.В., Линник А.П. Обоснование минимального объема выборки при малых количествах наблюдений для оценки характеристик авиационных средств поражения, оснащенных радиолокационными головками самонаведения. Воздушно-космические силы. Теория и практика. 2022;23:43–49.

10. Ильчук А.Р., Меркулов В.И., Панас А.И., Чернов В.С., Щербаков С.В. Анализ современного состояния и перспектив развития радиолокационных систем для управляемых средств поражения воздушных объектов. Радиоэлектроника. Наносистемы. Информационные технологии (РЭНСИТ). 2021;13(3):227–244. https://doi.org/10.17725/rensit.2021.13.227

11. Муратов И.В. Математическая модель пеленгационной характеристики следящего координатора цели. Электромагнитные волны и электронные системы. 2013;11:34–38.

12. Двойрис Л.И., Иванов В.А., Галев К.В. Имитационная модель сигналов и помех для тестирования систем обнаружения. Радиотехника. 2020;84(2–4):14–19.

13. Волков В.В., Гордяскина Т.В. Исследование аналогового радиотехнического канала связи в программном пакете MATHCAD. В сборнике: Великие реки – 2020: Труды 22-го международного научно-промышленного форума. 2020. С. 94.

14. Дансмор Д.П. Настольная книга инженера. Измерения параметров СВЧ-устройств с использованием передовых методик векторного анализа цепей: пер. с англ. М.: Техносфера; 2019. 736 с.

15. Иванников А.П., Иванников Д.А. Способ формирования и обработки широкополосных сигналов в радиолокаторах с антенными решетками. Радиотехнические и телекоммуникационные системы. 2018;3(31):17–25.

16. Унченко И.В., Емельянов А.А. Модульная многопозиционная когерентная цифровая радиофотонная система. Russ. Technol. J. 2022;10(4):27–37. https://doi.org/10.32362/2500-316X-2022-10-4-27-37

17. Шумов А.В., Нефедов С.И., Бикметов А.Р. Концепция построения радиолокационной станции на основе элементов радиофотоники. Наука и Образование. Научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2016;5:41–65.