میلیتاری (Military) |مقالات نظامی

بسیاری از رادار (ردیاب) های موجود مانند رادارهای مراقبتی و تعقیب هدف با تهدیدهای بسیار گسترده و پیشرفته ای در میادین نبرد کنونی روبه رو بوده و با آنها دست و پنجه نرم می کنند. این تهدیدها شامل موشک های ضد رادار، گیرنده های هشدار راداری ( RWR)، سامانه های پشتیبانی و ردگیر جنگ الکترونیک و انواع مختلف حملات جنگ الکترونیک می باشد. تمامی این تهدیدها در پی آن هستند که با استفاده از روش ها و راهکنش ( تاکتیک) های مختلف، به صورت نرم و یا سخت مانع عملکرد طبیعی یک سامانه راداری شوند. رادارها برای جلوگیری و نیز مقابله با این تهدیدها و انجام مأموریت خود سعی می کنند امواج ارسالی خود را تا حد ممکن پنهان نموده و مانع کشف و شناسایی توسط گیرنده های دشمن شود. رادارها برای این منظور و نیز پنهان نمودن حضور خود در میدان نبرد، از روش هایی چون مدیریت توان امواج ارسالی، قابلیت تغییر منظم و نامنظم بسامد ( فرکانس) ارسالی، تضعیف پرتوهای کناری آنتن و انواع مدولاسیون استفاده می کنند. در مجموع به رادارهایی که از رو ش های فوق برای بقا و ادامه حضور خود در میادین نبرد استفاده می کنند، رادارهای با احتمال پایین ردیابی (Low Probability Of Intercept = LPI ) گفته می شود. این رادارها تلاش دارند که با استفاده از روش دیدن و دیده نشدن، به مقابله با گیرنده های بسیار پیشرفته جنگ الکترونیک بپردازند. رادارها به منظور کاهش احتمال ردگیری و کشف توسط سامانه های گیرنده جنگ الکترونیک و نیز گیرنده های هشداردهنده راداری از روش های زیر استفاده می نمایند:

1- رو شهای کاهش احتمال شناسایی:

با وجودی که این رادارها به راحتی کشف می شوند، ولی با توجه به استفاده این رادارها از یکسری روشها، شناسایی آنها به راحتی امکانپذیر نمیباشد. در یک محیط الکترونیکی اشباع شده، ردگیری آسان یک علامت ( سیگنال) تا زمانی که این علامت پردازش نگردیده و شناسایی نشده باشد، مفید و کارا نخواهد بود. در چنین محیطی دسته بندی و آنالیز پارامترهای یک رادار با توانایی پرش بسامدی، همچون بسامد، تکرار پالس یا ضربان ( PRF)، پهنای ضربان(PW)  و غیره بسیار سخت و زمان بر خواهد بود. در حالیکه گیرنده های  ESM برای کشف و دسته بندی و تجزیه پالسهای دریافتی به دلیل قدرت تغییر بسامدی فرستنده های راداری پیشرفته زمان کمی در اختیار دارند.

2- رو شهای کاهش احتمال ردگیری:

ارسال امواج با سیگنالهای ضعیف باعث میشوند تا گیرنده های ESM قادر به دریافت و در نتیجه تجزیه و تحلیل آن نباشند. البته این امر به همین راحتی هم صورت نمیگیرد، بلکه برای رسیدن به این موفقیت رادارها تلاش میکنند تا استفاده مطمئن و ایمنی از طیف امواج الکترومغناطیسی داشته باشند. برای این منظور ترکیبی از ترفندها و روشهای مختلف را مورد استفاده قرار میدهند.

روشهای مورد استفاده در رادارهای  LPI:

از زمان جنگ جهانی دوم رادارها با ارسال یک پالس باریک با توان بسیار بالا که پس از طی مدت زمانی به هدف برخورد نموده و برمیگشت و با استفاده از فرمول ساده ای، فاصله هدف موردنظر به دست می آمد، عمل میکنند. اصطلاحاً به چنین ، رادارهایی، پالسی گفته میشود. بعدها به علت نیاز به ردگیری لحظه ای هدف، رادارهای دیگری به نام رادارهای موج پیوسته نیز طراحی و ساخته شدند. این رادارها دارای یک فرستنده و یک گیرنده بودند و امواج را به صورت مداوم در فضا ارسال میکردند و گیرنده نیز همزمان امواج برگشتی را مورد پردازش و تجزیه و تحلیل قرار میداد و در نتیجه میتوانست به صورت لحظه ای هدف را تعقیب کند. تفاوت امواج ارسالی این رادار با رادارهای پالسی در این بود که پالس ارسالی به صورت پیوسته و با توانی بسیار پایینتر به فضا ارسال میشد. از طرفی، با توجه به اینکه اساس کارکرد گیرنده های ESM  دریافت سیگنالهایی با توان بالا میباشد، این گیرنده ها براساس مقدار سیگنال به اختلال یا نویز ( SNR) امواج دریافتی، و پردازش آنها به منظور تأیید ردگیری آنها، عمل میکنند. سیگنالهای توان پایین تلاش دارند از این زنجیره پردازش فرار کنند با افزایش مقدار سیگنال به نویز، خود را در میان اختلالها مخفی سازند. با این وجود، این نکته نیز حائز اهمیت است که رادارهای موج پیوسته به دلیل عدم کدبندی و نشانه گذاری فرکانسهای ارسالی قادر به محاسبه فاصله اهداف موردنظر خود نیستند. بنابراین، روشهایی که در زیر برای کاهش توان سیگنالهای ارسالی آورده شده اند با استفاده از مدولاسیونهای مختلف قادر به محاسبه فاصله اهداف خود نیز میباشند.

1- مدیریت توان امواج ارسالی:

مدیریت توان ارسالی در رادارها یکی از روشهایی است که به صورت کاملاً کاربردی و مفید در پردازش سیگنالهای دیجیتالی مورد استفاده قرار میگیرد. مدیریت توان ارسالی در رادارها شامل روشها و تکنیکهای زیر میباشد:

- خنثی کردن و یا واپایش لوبهای جانبی آنتن

 - واپایش دینامیک توان ارسالی برای نگه داشتن مقدار سیگنال به نویز در کمترین مقدار

 سامانه زمین به هوای کروتال فرانسه ( CROTALE) به صورت کاملاً مؤثری از  این روش استفاده میکند. بدین صورت که مدت زمان کوتاهی پس از قفل کردن بر روی هدف، رادار تعقیب آن، توان ارسالی را کاهش میدهد و در نتیجه مقدارسیگنال به نویز را در کمترین حد ممکن ثابت نگه میدارد. این فرآیند در طول مدت درگیری و کاهش فاصله هدف نسبت به سامانه، تا اندازه ای که رادار بتواند به تعقیب خودکار خود ادامه دهد، باقی میماند. به کارگیری این روش سبب میشود تا گیرنده های  ESM در محاسبه فاصله واقعی هدف (رادار) دچار اشتباه شود و در نتیجه این تهدید را در اولویت پایینی طبقه بندی کند.

رادار سامانه کروتال

2- فشرده سازی پالس رادار و استفاده از باند ارسالی گسترده:

رادارهای LPI با گستردن انرژی ارسالی در گستره وسیعی از طیف فرکانسی مانع کشف و شناسایی توسط گیرنده های ESM میشوند. در این حالت گیرنده های ESM برای کشف این رادارها مجبورند یک طیف فرکانسی وسیعی را مورد جست و جو قرار دهند. همچنین این رادارها قادرند با بهره برداری از زمان تولید پهنای باند و کاهش میزان توان انرژی ارسالی به فضا، خود را در میان نویزهای موجود در فضا پنهان نمایند. امواج ارسالی توسط رادارهای پالسی به دلیل داشتن دامنه و توان بسیار بالا به راحتی توسط گیرنده های  ESMقابل کشف میباشند، در حالی که رادارهای موج پیوسته میتوانند امواج را با توان پایین تری ارسال کنند. فرستنده های رادارهای LPI با استفاده متوالی و منظم از سیگنالهای موج پیوسته مدولیته در باند وسیع و سلولهایی با دقت پایین، گزینه های مناسبی برای فشرده سازی پالس نیز محسوب میشوند. با افزایش طول پالس، توان آن نیز در طول پالس پخش میشود. به همین ترتیب پهنای باند ارسالی نیز باعث پخش شدن توان در طول باند فرکانسی میشود. این موضوع به صورت مشابه،  گیرنده های  ESM را دچار مشکل میسازد. به این خاطر گیرنده های  ESM دچار مشکل میشوند، که این گیرنده ها باید بتوانند سیگنالهای دریافتی را به بازه های فرکانسی بسیار کوچک به منظور تجزیه و تحلیل آنها جداسازی کنند. در نتیجه هر یک از کانالهای این گیرنده ها نمی توانند در خارج از پهنای باند خود، سیگنالهای راداری را دریافت و تجزیه و تحلیل نمایند. برای مقابله با این مسئله شاید بتوان پهنای باند کانالهای گیرنده را افزایش داد، ولی با توجه به اینکه میزان نویز در گیرنده متناسب با اندازه باند گیرنده میباشد، بنابراین با انجام این عمل میزان علامت سیگنال به نویز نیز در گیرنده کاهش مییابد که نتیجه این کنش نیز، کاهش حساسیت گیرنده ESM در کشف سیگنالهای راداری خواهد بود.

3-  کاهش میزان لو بهای جانبی با استفاده از آنتن هایی با کمترین پرتوهای جانبی:

پرتوهای جانبی آنتن ها دارای توانی در حدود یک صدم پرتو یا لوب اصلی آنتن میباشند. وجود پرتوهای جانبی در آنتن ها باعث می شود تا فرستنده های راداری ضمن کشف شدن در محدوده و سمت ارسالی پرتو اصلی، در سمتهای دیگر نیز کشف شوند. تنها کافی است تا در مجاورت و نزدیکی این فرستنده ها، گیرنده هایی با حساسیت کافی برای دریافت سیگنالها قرار داشته باشند. آنتن ها با کاهش پرتوهای مناری و یا حتی با از بین بردن این پرتوها می توانند توان ارسالی فرستنده ها را تا حدود یک ده هزارم توان اصلی کاهش دهند و در نتیجه باعث کاهش احتمال ردگیری توسط گیرنده های  ESM شوند. با ارسال امواج به صورت فشرده و بسیار باریک میتوان پرتوهای کناری تا حد dB 13- کاهش داد. در یک رادار  LPIآنتنی با پرتوهای کناری در حد dB 45- مورد نیاز میباشد. پرتو اصلی فرستنده رادار را نمیتوان به روشی مشابه از بین برد، ولی میتوان اشعه ( بیم) اصلی را به صورت پهن در محیطی گسترده ارسال نمود. این عمل باعث سخت شدن عمل ردگیری و مشخص نمودن سمت سیگنال ارسالی توسط گیرنده های ESM میشود. به عبارت دیگر آنتن رادار گیرنده باید از یک  بیم باریک با توان تفکیک و دقت بسیار بالا برای کشف سیگنالها استفاده نماید.

4- آنتن با الگوی اسکن نامنظم:

 گیرنده های ردگیر میتوانند با استفاده از نوع و نرخ اطلاعات اسکن شده به جست و جو، کشف و شناسایی رادارها اقدام کنند. بالطبع با استفاده از روشهای اسکن مختلف و درهم و برهم، مانند تغییر دادن پارامترهای اسکن به صورت اتفاقی، از کشف شدن به وسیله گیرنده های  ESMاجتناب نمود. به عنوان مثال، رادارهای آرایه فازی میتوانند اقدام به تولید الگوهای اسکن متفاوت به وسیله بیمهای مختلف و در فرکانسهای متفاوت بنمایند. همچنین اسکن الکترونیکی کنترل شونده به وسیله نرم افزارها، به کاهش محدودیت زمان تابش  رادارهای  LPI نیز کمک میکند. رادارهای AN/AGP-77 هواپیمای F/A-22، رادار  AN/ NPQ-53سامانه موشکی زمین به هوای پاتریوت و رادار سامانه زمین به هوای روسی  SA-10قادرند که از آنتن هایی با الگوهای اسکن نامنظم بهره ببرند که باعث می شود احتمال شناسایی این رادارها توسط گیرنده های متخاصم کاهش یابد.

رادارهای  LPIهمه جهته از یک نوع روش و آنتن دیگری برای کاهش احتمال ردگیری استفاده میکنند. این نوع رادارها از یک آنتن با توان ارسال یک بیم بسیار عریض و شعاع بیمهای گیرنده چندگانه استفاده میکنند که این امر باعث افزایش زمان حضور هدف در داخل شعاع بیم ارسالی و کاهش آسیب پذیری این رادار در مواجهه با گیرنده های ESM میشوند.

رادار AN/AGP-77

رادار AN/ NPQ-53

5- بسامد ( فرکانس) حامل:

رادارهای  LPIمیتوانند از فرکانسهای 22، 60، 118 و 183 گیگاهرتز با حداکثر جذب توان استفاده نمایند. با توجه به جذب بسیار بالای انرژی امواج ارسالی در این فرکانسها، این نکته باعث کاهش احتمال ردگیری رادارها توسط گیرنده های ESM میشود. البته با توجه به این اتلاف بالای انرژی، این روش محدود به سامانه هایی با برد عملیاتی کم میباشد. استفاده از فرکانسهای حامل خارج از محدوده عملکرد گیرنده های  ESM (معمولاً بین 0.5 تا 20 گیگاهرتز) نیز گزینه دیگری در زمینه فرکانس حامل رادارهای  LPIمیباشد. از دیگر موارد محتمل برای رادارهای LPI استفاده همزمان از امواج مادون قرمز و راداری میباشد که باعث کاهش میزان تشعشع امواج راداری میشود.

6- کشف به صورت پیوسته و همدوس:

کشف پیوسته از دیگر روشهایی است که در رادارهای LPI برای اجتناب از ردگیری شدن توسط گیرنده های ESM به کار گرفته میشود. گیرنده های ردگیر راداری بدون به دست آوردن پارامترها و جزییات لازم از سیگنال راداری ردگیری شده، نمی توانند رادارهایی را که از این روش استفاده می کنند را مورد ردگیری قرار دهند. زمانی که مدولاسیون علامت سیگنال به صورت اتفاقی صورت گیرد، باعث میشود ردگیری و تجزیه و تحلیل امواج دریافتی بسیار سخت و مشکل شود. رادارهایی که از مدولاسیون نویز واقعی استفاده میکنند به رادارهای سیگنال اتفاقی مشهورند. این نوع از رادارها براساس تأخیر انداختن بر روی سیگنال ارسالی در موقع برگشت عمل میکنند. مقدار این تأخیر انداختن باید به گونه ای باشد که از آن برای مشخص نمودن برد هدف بتوان استفاده کرد. زمانی که تمامی سیگنالهای ارسالی رادار با مدولاسیون نویزی ارسال شود، گیرنده های ESM هیچ نوع مرجعی برای شناسایی و تجزیه و تحلیل امواج دریافتی ندارند.

7- به کارگیری سامانه های مونواستاتیک و بایاستاتیک:

سامانه های مونواستاتیک و بایاستاتیک هر دو در رادارهای  LPIبه کار گرفته میشوند. در رادارهای مونواستاتیک باید فرستنده و گیرنده کاملاً از همدیگر جدا و ایزوله شوند تا مانع نفوذ تشعشعات فرستنده موج پیوسته در گیرنده شود. بدین منظور باید آنتن گیرنده و فرستنده کاملاً جدا از هم و با فاصله های مناسب در کنار یکدیگر نصب گردند. در رادارهای بایاستاتیک نیز باید طراحی به صورتی انجام گیرد که بتواند با چالشهایی چون تطابق و هماهنگسازی زمان و سمت را برطرف نموده و نیز چالشهای مربوط به محدودیتهای کاربرد عملیاتی را نیز حل کند. در هر صورت استفاده از رادارهای موج پیوسته بایاستاتیک ایده آ ل ترین گزینه در صورت رفع چالشهای مربوطه است. همچنین برای رادارهای LPI به کارگیری این رادارها خطرات مربوط به موشکهای ضدرادار را به حداقل رسانده و نیز موجب افزایش احتمال کشف هواپیماهای رادارگریز نیز میشوند.

رادار بایاستاتیک

منبع: مجله صف شماره 378

نویسنده: ایوب فلاح، کارشناس فرماندهی و کنترل