التشويش

تشويش

Jamming -

 التشويش

التشويش

محمد غسان عبد السلام

التشويش الراداري radar jamming

التشويش على نظم الاتصالات communications jamming

متطلبات أنظمة التشويش وآفاقها المستقبلية 

متطلبات الأنظمة لمجابهة التشويش وآفاقها المستقبلية

التشويش jamming هو إجراءات تهدف إلى إعاقة عمل النظم التي تعتمد على الأمواج الكهرطيسية، ومنها كشف الإشارات المفيدة والتعامل معها، ويجب التمييز بين مفهوم التشويش والتداخل interference الذي يمكن تعريفه بإعاقة (أو تعطيل) disruption النظم الإلكترونية على نحو غير متعمد، وهذا التمييز بين المفهومين يتضح على نحو واضح في الأبحاث التي تتعلق بمفهوم التوافقية الكهرطيسية electromagnetic compatibility.

مفاهيم أساسية

التشويش هو أحد إجراءات مجابهة الطيف الكهرطيسي المعادي، والتي تضم:

1- إجراءات الدعم الإلكتروني Electronic Support Measures (ESM)، والتي تشمل مراقبة الطيف الكهرطيسي المعادي، واعتراضه، وتحديد مواقع بثه، وتحليل إشاراته بهدف مجابهته.

2- إجراءات مجابهة الطيف الكهرطيسي Electromagnetic Counter Measuree (ECM)، والغاية منها منع فعالية الطيف الكهرطيسي المعادي أو تخفيضها.

3- إجراءات الحماية الإلكترونية Electronic Protection Measures (EPM)، لتأكيد فعالية استخدام الطيف الكهرطيسي الصديق وكفايتها وزيادتها.

تتميز مستقبلات الأنظمة الإلكترونية -وأنظمة الاتصالات والرادار منها خاصة- بمستوى حساسية عالٍ، وذلك بسبب الحاجة لاستقبال الإشارات الضعيفة، كما في نظم الاتصالات أو الإشارة المنعكسة عن الأهداف في أنظمة الرادار. تجعل هذه الحساسية المستقبل عرضة للتشويش. وعندما تقل نسبة الإشارة إلى الضجيج S/N عن قيمة معيّنة؛ يصبح المستقبل غير قادر على استخلاص الإشارة المفيدة، ويمكن عندها القول: إن التشويش أدى الغرض المطلوب منه.

التشويش الراداري radar jamming

التشويش السلبي (الغير فعال) passive jamming: يعتمد وسائل تعكس إشارة الرادار المعادي إليه ثانية، أو تمثل ما يعكسه الهدف الحقيقي؛ لينجم عن ذلك أهداف كاذبة خداعية false target على شاشة الرادار المعادي أو الرادار المستهدف بالتشويش.

وللتشويش السلبي أنواع، هي:

1- القصاصات أو الدايبولات المعدنية (ثنائيات القطب) chaff dipoles: وهي قصاصات معدنية مختلفة الأطوال والمقاطع مصممة لتعكس ترددات مختلفة، وتشكل مساحات كبيرة من الأهداف الخداعية. فعندما يقارب طول الدايبول فإن السطح العاكس الفعال الأعظمي له هو ، أما القيمة الوسطية للسطح العاكس للدايبول (بحسب توضعه بالنسبة إلى المحطة الرادارية) فتعطى بالعلاقة (1):

حيث يرمز: إلى طول موجة المحطة الرادارية.

وl إلى طول الدايبول.

ويعطى السطح العاكس الفعال لمجموعة من الدايبولات في واحدة الحجوم بالعلاقة (2):

حيث السطح العاكس الفعال لقصاصة واحدة، و عدد القصاصات في واحدة الحجوم، بالنسبة إلى سحابة من القصاصات بحجم V يعطى السطح العاكس بالعلاقة (3):

حيث ترمز M إلى عدد الحزم، وK عدد القصاصات في الحزمة الواحدة، و ثابت يتعلق بتوزيع القصاصات بعضها بالنسبة إلى بعض.

تتميز هذه الدايبولات بمقاطع لا تتجاوز عشرات المكرونات، ومن ثمّ فهي تستخدم بكميات كبيرة على شكل حزم، تحوي كل حزمة مئات الآلاف من القصاصات المعدنية، ترمى من الطائرات أو تقذف بوسائل خاصة تشكل عند نثرها سطحاً عاكساً فعالاً أكبر بكثير من السطح العاكس الفعال للهدف المراد كشفه الشكل (1).

الشكل (1) العواكس الدايبولية في التشويش السلبي.

2- طلقات التشويش السلبي الحرارية flares: وهي على شكل قذائف تنثرها الطائرات (أو تقذف بوسائل خاصة)، لها درجات حرارة مرتفعة جداً، تترك أثراً (بصمة) كما لو أنها تمثل مواضع التمركز الحراري للهدف (مثل محرك طائرة)، ومن ثمّ هي موجهة لمعاكسة الأسلحة الموجهة حرارياً كما هو مبين في الشكل (2).

الشكل (2) القذائف الحرارية في التشويش السلبي.

3- العواكس الزاوية corner reflectors: هي أجسام لها عدة سطوح عاكسة لإشارة أنظمة الرادار لمصدرها، يشار إلى أن الطائرة لا يمكنها أن تحمل عدداً من العواكس يماثل القصاصات المعدنية لاختلاف الوزن والحجم ولها تأثير القصاصات المعدنية نفسه، ولكنها مختلفة فيزيائياً تماماً عنها. كما أن العواكس الزاوية يمكن أن تتوضع على الأرض بهدف الخداع أو التشويش أو من أجل استخدامها لتحديد مناطق مرجعية أو نقاط علام، يبين الجدول (1) علاقات حساب السطح العاكس لعدد من الأشكال المختلفة للعواكس الزاوية.

التشويش الإيجابي أو الفعال active jamming: هو إشعاع كهرطيسي متعمد يهدف إلى إعاقة عمل النظم الكهرطيسية المعادية ومنعها من كشف الإشارات المفيدة والتعامل معها؛ مما يُمكِّن من إبطال فعالية الوسائط القتالية المعادية المعتمدة في عملها على هذه النظم وتعطيل أدائها.

للتشويش الفعال أنواع عديدة، منها:

1- التشويش الضجيجي noise jamming: يهدف إلى إشباع الوسائط الإلكترونية المعادية بالتشويش ومنعه من كشف الإشارات المفيدة، ومن ثمَّ تحييد الأنظمة الرادارية (أو أنظمة الاتصالات) المعادية على نحو كلي. قد يأخذ التشويش الضجيجي في مجال التردد الشكل الموضعي أو العريض أو القفاز.

أ- التشويش الضجيجي الموضعي (البؤري) spot jamming: يستخدم هذا النوع من التشويش عندما تكون المعاملات الترددية (التردد الحامل، عرض العصبة) للنظام المستهدف معروفة كما هو مبين بالشكل (3).

الشكل (3) التشويش الموضعي.

ب - التشويش السدّي أو الحاجز(تشويش عريض العصبة) barrage jamming:

يستخدم ضد الرادارات (أو الاتصالات) التي يكون فيها معدل القفز الترددي عالياً، وضد النظم المعادية التي تكون معاملاتها غير معروفة الشكل (4).

الشكل (4) التشويش السدي.

يغطي هذا النوع من التشويش كامل المجال الترددي المعني، ولذلك يتطلب استطاعة فعالة عالية مقارنة مع التشويش الموضعي، كما أنه غير فعال لمجابهة الأنظمة الرادارية التي تعتمد على ملاحقة الأهداف بالزاوية، أو تلك التي تعتمد على تقنية الضغط النبضي.

ج - التشويش الضجيجي القفاز sweep jamming: يستخدم هذا النوع من التشويش عندما تكون الغاية مجابهة عدة أهداف تغطي نطاقاً (عصبة) عريضاً من المجال الترددي، ويتعذر عندئذٍ مجابهة ذلك بمشوش موضعي واحد، وأحياناً يستخدم هذا النوع من التشويش لمجابهة الأنظمة ذات التردد القفّاز hopping frequency systems كما هو مبين في الشكل (5).

الشكل (5) التشويش الضجيجي القفاز.

الميزة الرئيسية للتشويش الضجيجي هي إمكان إجراء هذا التشويش من دون الحاجة إلى معرفة جميع معاملات الرادار المستهدف. أما مساوئ التشويش الضجيجي فهي:

• الفعالية أقل من الحسابات النظرية، وذلك لاحتمالية اختلاف استقطاب إشارة التشويش عن الرادار (أو النظام المستهدف)، ويحدث ضياع كبير في حال تعامد استقطاب إشارة المشوش مع استقطاب إشارة النظام المستهدف.

• انخفاض فعالية التشويش باختلاف إشارة التشويش الضجيجي عن الضجيج الأبيض الغاوصي.

• عدم فعالية التشويش الضجيجي ضد بعض الأنظمة (رادارات تستخدم تقنية الضغط النبضي، رادارات وحيدة النبضة، الأنظمة التي تستخدم تقنية الطيف المنثور وغيرها).

  2- التشويش الخداعي deceptive jamming: يهدف هذا النوع من التشويش إلى تضليل النظم المعادية بإشارة بديلة من الإشارة المفيدة، أي إن إشارة التشويش تتشابه مع الإشارة الرادارية المرسلة للهدف. تعتمد المشوشات الخداعية في عملها على استقبال إشارة الرادار أو نظام الاتصالات، وتقوم بعد ذلك بتعديل هذه الإشارة (مطالياً أو/و ترددياً أو/و بالاستقطاب)، وتعيد إرسالها ثانية باتجاه النظم المستهدفة. تتميز المشوشات الخداعية بأنها أكثر فعالية من المشوشات الضجيجية، وخصوصاً لمجابهة الأنظمة التي تستخدم تقنية التكامل الترابطي coherent integration technique حيث تتميز هذه النظم بأنها ذات ربح معالجة عالٍ ضد الضجيج أي يتم تخميد إشارة الضجيج بقيمة كبيرة.

  المشوشات الخداعية أكثر تعقيداً من حيث تقانة التصنيع أو البنية الفيزيائية، لأنها تحتاج إلى السرعة في الاستقبال والتحليل والمعالجة، مع ضرورة القدرة على العمل في الزمن الحقيقي لمجابهة التغيرات السريعة للأهداف.

  للتشويش الخداعي عدة تقنيات:

  أ- تقنية التشويش الخداعي بالمدى range deception or Range Gate Pull- Off (Rgpo): تستخدم هذه التقنية ضد أنظمة الملاحقة، حيث يقوم المشوش بتكرار النبضة المستقبلة مع تأخير زمني، ويعمل مستقبل الأنظمة المستهدفة من خلال دارة التحكم الآلي بالربح automatic gain control باستقبال إشارة المشوش «J» لكونها الكبرى من حيث الاستطاعة، حيث تمثل «t» بوابة الملاحقة بالمسافة (في المجال الزمني) في حين يشار إلى الإشارة المفيدة بـ «S»، وتمثل «T» معدل إزاحة إشارة التشويش زمنياً؛ مما يؤدي إلى خفض حساسية المستقبل بالنسبة إلى الإشارة المفيدة، وبما أن إشارة التشويش مزاحة زمنياً فإن دارة بوابة المدى في الرادار تبدأ بمتابعة إشارة التشويش، وتبتعد تدريجياً عن الهدف الحقيقي، وهذا النوع من التشويش غير كافٍ وحده؛ لأن بعض الأنظمة تستطيع ملاحقة الهدف من خلال المعلومات الزاوية له.

  تقسم بوابة الملاحقة بالمسافة إلى قسمين بوابة سابقة (EG) وبوابة لاحقة (LG)، ويتم مقارنة الاستطاعة في البوابتين، ويستخدم الفرق؛ ويشار إليه أحياناً بإشارة الخطأ في دارة الملاحقة بالمدى للمستقبل؛ لإعادة توضع البوابة للمحافظة على مقدار ثابت للاستطاعة عند كلتا البوابتين، وهنا تدخل إشارة الصدى (إشارة التشويش) في مقارنة مع إشارة الصدى المنعكسة عن الهدف الحقيقي، حيث تكون إشارة التشويش أكبر من حيث الاستطاعة، يوضح الشكل (6) آلية التشويش على بوابة المدى (المسافة).

  الشكل (6) آلية التشويش بالمدى.

  ب- تقنية التشويش الخداعي بالسرعة velocity deception ويعرف أيضاً بملاحقة بوابة السرعة Velocity Gate Pull-Off (VGPO): تستخدم الأنظمة الحديثة الانزياحات في تردد دوبلر لتمييز الأهداف من الكسرات الأرضية clutter. ومن وجهة نظر التشويش فإن الصفة الأساسية لرادار دوبلر تتمحور حول المعالجة باستخدام مرشحات ضيقة المجال، عرض المجال:. ولذلك فإن تقنية التشويش بالسرعة تعتمد على إعادة إرسال الإشارة المستقبلة متضمنة انزياحاً بالتردد ضمن مجال تمرير المرشح الدوبلري للنظام المستهدف. إن شكل إشارة التعديل الترددي لإدخال معلومات خاطئة في إشارة التشويش هي معامل حرج بالنسبة إلى التشويش الخداعي بالسرعة، إذ إنه من الضروري أن ترتبط القيمة الأولية للتردد مع المجال الترددي للمرشح المتضمن للهدف، وذلك حتى يتم التأثير في دارة التحكم الآلي بالربح Automatic gain control (AGC).

  من جهة ثانية فإن التشويش الخداعي يجب أن يكون فعالاً ضد الأنظمة التي تستخدم التوقفات التسارعية acceleration stops التي تكشف أي تسارعات غير عادية للهدف، لذلك يجب أن يتوافق الخداع بالسرعة مع تسارعات الهدف الحقيقي، ويوضح الشكل (7) ذلك.

  الشكل (7) تقنية التشويش بالسرعة.

  جـ- تقنيات التشويش الخداعي بالزاوية angular track jamming: تتجلى أهمية التشويش بالزاوية لاعتماد بعض الأنظمة على المعلومات الزاوية؛ في حال فقدانها معلومات المدى أو السرعة للهدف. إن تقنيات التشويش بالزاوية ليست واحدة، وإنما تتعلق بأنواع الرادارات المستهدفة.

  1- التشويش على رادارات المسح: ويقصد بها الرادارات التي تقوم بحساب إحداثيات الهدف الزاوية عن طريق قياس الإشارة المرتدة عن الهدف في لحظات زمنية متعاقبة تتوافق مع حزمة إشعاع الهوائي نحو الهدف، وينتمي إلى هذه العائلة: رادارات المسح المتتالي sequential scan radar، ورادارات المسح المخروطي conical scan radar، ورادارات الملاحقة في أثناء المسح track while scan.

  - تقنية تشويش الربح العكسي inverse gain jamming: تعتمد على إعادة إرسال الإشارة التي يستقبلها نظام التشويش بعد تكبيرها بعامل تكبير يتناسب عكساً مع الإشارة المستقبلة كما هو موضح بالشكل (8).

  الشكل (8) تقنية الربح العكسي.

  - تقنية الموجة المربعة العكسية square wave jamming: تعتمد على إرسال نبضات ذات استطاعة عالية عند القيم المنخفضة للإشارة المستقبلة، وتختلف عن تقنية الربح العكسي بأن إرسال النبضات المربعة القوية يتم فقط عند القيم المنخفضة للإشارة المستقبلة، كما أن شكل الإشارة المستقبلة في تقنية الربح العكسي هو جيبي أو شبه جيبي، مع الإشارة أن تقنية الموجة المربعة العكسية أكثر فعالية؛ لأن التوافقية الأولى لموجة مربعة أكبر بنسبة من مطال الموجة الجيبية كما هو مبين في الشكل (9).

  الشكل (9) تقنية التشويش بالموجة المربعة العكسية.

  2- التشويش على رادارات الملاحقة: يُستخدم فيه:

  - رادارات الملاحقة بهوائي الاستقبال فقط (LORO)Lobe On Receive Only

  - رادارات الملاحقة في أثناء المسح Track While Scan On Receive Only (TWSRO).

  يتمثل عمل هذه الرادارات باستخدام هوائيين: أحدهما للإرسال، وآخر للاستقبال، ويتم الحصول على معلومات الإحداثيات الزاوية عن طريق تحريك هوائي الاستقبال فقط. أما هوائي الإرسال فهو مرتبط ميكانيكياً مع هوائي الاستقبال؛ مما يضمن بقاءه متجهاً نحو الهدف. يمكن التشويش على هذه الرادارات بتعديل إشارة خرج المشوش مطالياً بإشارة مربعة يتغير ترددها ضمن المجال المتوقع لتغيير تردد المسح في الرادار.

  في أثناء تغيير تردد موجة التعديل تأتي لحظة يتساوى فيها تردد الموجة المربعة مع تردد مسح الرادار، ويصل أثر التشويش إلى دارة التحكم بالهوائيات. ومن أجل الحصول على فعالية عالية يجب ألّا يتغير تردد الموجة المربعة بسرعة وألّا يزيد على أعلى تردد مسح للرادار المستهدف.

  3- التشويش على الرادارات وحيدة النبضة monopulse radar: تستطيع الرادارات وحيدة النبضة -بخلاف الرادارات المسحية- قياس الإحداثيات الزاوية للهدف من خلال نبضة منعكسة واحدة؛ مما يجعل التشويش على هذه الرادارات أصعب من التشويش على الرادارات المسحية.

  - التشويش بالاستقطاب المتعامد: يتم عن طريق إعادة إرسال الإشارة المستقبلة من النظم المستهدفة بعد تغيير استقطابها، ويتم ذلك بتدوير هوائي الإرسال لإشارة التشويش عن الموضع الذي جرى من خلاله استقبال الإشارة؛ مما يؤدي إلى فقد كبير في الإشارة المستقبلة (15dB). يشار إلى أن وجود فرق في الاستقطاب بين إشارة المشوش والاستقطاب المتعامد يؤدي إلى خلق مركّبة (مسقط للإشارة) ذات استقطاب نظامي عائدة لمصدر التشويش، وإذا كانت هذه المركّبة (التي لا تتعرض للتخميد في هوائي الرادار) أكبر من الإشارة ذات الاستقطاب المتعامد (المخمّدة من قبل الرادار)؛ فإن إشارة التشويش تساعد على ملاحقة الهدف الحقيقي، ويبين الشكل (10) توضيحاً لذلك.

  الشكل (10) التشويش بالاستقطاب المتعامد.

  - التشويش باستخدام عدة منابع تشويش: ومن تقنياته:

• التشويش الوميضي blinking jamming: يتم تنفيذه بعدة منابع تشويش متباعدة غير مترابطة في عملها، تعمل بالتناوب فيما بينها على نحو غير مترابط؛ مما يؤدي إلى خطأ في دارة التحكم بالزاوية كما هو مبين في الشكل (11).

• الشكل (11) التشويش الوميضي.

• تشويش العين الحولاء cross-eye jamming: يعتمد هذا على منبعين مترابطين محمولين على الحامل نفسه (الطائرة)، عند عمل المنبعين في الوقت نفسه مع فرق طور يساوي °180 يحاول الرادار جعل فتحة الهوائي موازية لمحصلة الحقلين الناجمين عن المنبعين، ويصبح محور الملاحقة خارج الخط الواصل بين المنبعين بحسب العلاقة (4) والشكل (12).

  الشكل (12) تقنية تشويش العين الحولاء.

  4- تقنية التشويش المنعكس عن الأرض terrain bounce: يقوم المشوش بتوجيه إرساله إلى الأرض، حيث يتم الإرسال إلى بقعة أمام الطائرة وتحتها؛ مما يجعل نظام الملاحقة بالزاوية في الأنظمة الصاروخية نصف الإيجابية semi active missile يلاحق البقعة المضاءة ذات الإشارة القوية، ويترك الإشارة الضعيفة المنعكسة عن الهدف. يتطلب تطبيق هذه التقنية (الشكل 13) ما يلي:

  الشكل (13) تقنية التشويش المنعكس عن الأرض.

  - مستوى حزم إشعاع هوائي التشويش ضيقة في المستوى الشاقولي، وعريضة في المستوى الأفقي.

  - استطاعة عالية للتغلب على الضياعات.

  - مستوى منخفضاً للحزم الجانبية لهوائي المشوش، وإلا فإن النظام المستهدف سيتجه نحو الهدف الحقيقي.

  5- تقنية التشويش المركَّب مع القصاصات الدايبولية (JAFF) jam (illuminating) chaff:

  حيث يتم نثر كمية كبيرة من القصاصات الدايبولية، ومن ثم توجيه مرسل التشويش الفعال إليها؛ لتصبح بدورها منبعاً للإشعاع مسببة أهدافاً كاذبة وخطأ في الملاحقة الزاوية.

  6- المشوشات المقذوفة لمرّة واحدة expendable jammers:

  تقذف هذه المشوشات لمرّة واحدة (باستخدام مظلات خاصة أو بقذائف) مشكلة أهدافاً كاذبة، حيث تكون هذه المشوشات مولفة على تردد أو مجال معيّن بهدف التشويش على منطقة معيّنة خلال زمن معين، تعمل هذه المشوشات بشكل نبضي أو مستمر، أو تستخدم أنواعاً مختلفة من التعديل؛ لتناسب الغرض المصممة لأجله.

  حساب نسبة التشويش إلى الإشارة المفيدة: يختلف حساب هذه النسبة بحسب الحالة:

  1- الهدف نفسه يحمل نظام التشويش: يتم تحديد نسبة التشويش إلى الإشارة المفيدة بالنسبة إلى حامل مشوش؛ طائرة مثلاً تعمل على مجابهة رادار أرضي كما في الشكل (14).

  الشكل (14) تمثيل حالة مشوش حماية ذاتية.

  حيث يتم تحديد معاملات الإشارة والتشويش كما يلي: تعطى قيمة الإشارة المنعكسة عن الهدف على مدخل الرادار بالعلاقة (5):

  حيث استطاعة مرسل الرادار.

  ربح هوائي الرادار.

  المدى بين الهدف والرادار.

  عامل خاص بهوائي الرادار المستهدف (فتحة الهوائي).

  أما إشارة التشويش على مدخل الرادار المستهدف فهي (6):

  وبذلك تكون نسبة التشويش إلى الإشارة (7):

  يلاحظ من العلاقة (5) أن مستوى الإشارة الحقيقية المنعكسة عن الهدف يتناسب عكساً مع الأس الرابع للمدى (البعد) بين الهدف والرادار، وإشارة التشويش المعطاة في العلاقة (6) تتناسب عكساً مع مربع المدى بين الهدف (المشوش) والرادار؛ لأن الإشارة المفيدة تقطع المسافة مرتين بالذهاب (إرسال من الرادار إلى الهدف)، والإياب (الانعكاس من الهدف إلى الرادار)، وبذلك لا يتطلب أن تكون استطاعة المشوش من مرتبة استطاعة الرادار المستهدف.

  يوضح الشكل (15) تغير الاستطاعة بواحدة الديسبل (dB) مع المدى، ويوضح الشكل (16) عتبة تأثير التشويش على أحد الرادارات، وهي بأن تكون نسبة استطاعة إشارة التشويش إلى الإشارة المنعكسة عن الهدف 4/1 (وتمثل )، عندها تمثل هذه القيمة الحد الأدنى لفعالية المشوش على الرادار المستهدف.

  الشكل (15) تغير مستوى الاستطاعة (المفيدة، التشويش) مع المدى.

  الشكل (16) تمثيل عتبة فعالية التشويش.

   

  1- طائرة دعم وحماية لهدف آخر support jamming: في حال وجود طائرة حاملة للمشوش، والغرض منها حماية طائرة أخرى كما في الشكل (17)، تشكل الطائرتان زوايتي سمت مختلفتين مع الرادار المستهدف، وسيختلف أيضاً عامل فتحة هوائي المستقبل؛ لأن هوائي الرادار سيتجه للطائرة المراد حمايتها، أي يصبح العامل الذي استخدم في المعادلتين (6,5) مساوياً للقيمة A_e`/A_e ، وتكون نسبة التشويش إلى الإشارة كما في العلاقة (8).

  الشكل (17) تمثيل تشويش الدعم الإلكتروني support jamming.

  التشويش على نظم الاتصالات communications jamming: 

  تهدف نظم الاتصالات إلى نقل المعلومات من موقع محدد بالمكان والزمان إلى موقع آخر، ويُعدّ نقل الإشارات والمعطيات نوعاً من نظم الاتصالات، ومنها:

  - الاتصال الصوتي voice communication.

  - وصلات المعطيات data links.

  - وصلات الأوامر والتوجيه command links.

  - وصلات الاتصال اللاسلكي الموجه point- to- point microwave links.

  يهدف التشويش على نظم الاتصالات إلى منع نقل المعطيات والإشارات أو تخفيض جودتها، ويعتمد التشويش على معاملات عديدة للإشارة مثل نوع التعديل، الاستطاعة، التردد وغير ذلك، ويكون التشويش فعالاً إذا كانت نسبة التشويش إلى الإشارة أكبر من العتبة التي تسمح باستخدام الطيف بفعالية.

  يشمل التشويش على أنظمة الاتصالات كل النظم التي تشغل الطيف الترددي والتي يمكن استخدامها لنقل المعطيات والإشارات والأوامر، ويتضمن ذلك نظم الاتصالات التي تشغل المجالات الترددية UHF, VHF, HF.... يمكن التشويش على نظم الاتصالات بالطرائق التقليدية (مثل التشويش الضجيجي) التي تستخدم بالتشويش على أنظمة الرادار مع الأخذ في الحسبان أن التخميد الذي يطرأ على الإشارة المفيدة في نظام الاتصال يحدث باتجاه وحيد، وليس كما في إشارة الصدى للرادار. يوضح الشكل (18) آلية التشويش على نظم الاتصالات.

  الشكل (18) تمثيل التشويش على نظم الاتصالات.

  توضح العلاقة (9) نسبة التشويش إلى الإشارة لنظام اتصالات كما في الشكل (18):

  حيث:

  : نسبة استطاعة المشوش إلى الإشارة المفيدة على مدخل المستقبل [dB].

  : الاستطاعة الفعالة للمشوش [dB].

  : الاستطاعة الفعالة لمرسل الإشارة المفيدة [dB].

  : الفقد (الضياعات) من المشوش إلى المستقبل [dB].

  : الفقد (الضياعات) من مرسل الإشارة المفيدة إلى المستقبل [dB].

  : ربح هوائي المستقبل باتجاه المشوش [dBi].

  : ربح هوائي المستقبل باتجاه المرسل للإشارة المفيدة [dBi].

  عندما يكون هوائي المستقبل ذا تغطية عامة Omnidirectional antenna يكون ، وتختصر العلاقة (9) إلى (10):

  يضاف إلى ما أشير إليه من ضياعات كما في العلاقتين (9، 10) ضياعات أخرى، منها:

  - ضياعات طبقات الجو atmospheric losses.

  - ضياعات عدم وجود خط نظر بين المرسل والمستقبل non line of sight.

  - ضياعات ناجمة عن المطر rain losses.

  جميع الضياعات تعطى بجداول خاصة، ويمكن تحديد قيمتها عند كل تردد.

  متطلبات نسبة التشويش إلى الإشارة U/S ودورة التشغيل المطلوبة:

  في حالة التشويش على نظم الاتصالات التي تستخدم التعديل التمثيلي analog modulation؛ يجب أن تكون نسبة التشويش إلى الإشارة المطلوبة هي من رتبة ، ويتطلب ذلك التشويش على كامل دورة التشغيل %100 duty cycle، ويعود ذلك إلى أن أنظمة الاتصالات التمثيلية تتغلب على انخفاض جودة الاتصال من خلال السياق العام، أو العمل على نحو متلائم مع جودة الاتصال، أما بالنسبة إلى نظم الاتصالات التي تستخدم التعديل الرقمي فإن نسبة التشويش إلى الإشارة الفعالة هي ، ويكون التشويش على % من دورة التشغيل؛ لأن ذلك كافٍ لزيادة الخطأ لتعطيل الاتصال.

  التشويش على إشارات الطيف المنثور Jamming Spread Spectrum Signals (JSSS):

  إن اتصالات الطيف المنثور هي أنظمة اتصالات ذات احتمال اعتراض منخفض، حيث تقوم هذه النظم بنشر استطاعة الإرسال (بشكل شبه عشوائي) على مجال ترددي أعرض من المجال المطلوب لاستعادة الإشارة من الطيف المنثور ومعالجتها في حين لا يمكن لمستقبل آخر استعادة النثر في الطيف، لذلك تصبح عملية اعتراض الإشارة معقدة، يحدد هامش التشويش على نظم اتصالات الطيف المنثور بالعلاقة (11):

  حيث : ربح المعالجة the processing gain بواحدة الديسبل [dB].

  : ضياعات المنظومة the system losses بواحدة الديسبل [dB].

  : نسبة الإشارة إلى الضجيج المطلوبة.

  2- التشويش الملاحق follower jamming: يشوش المشوش الملاحق على التردد المستخدم في كل قفزة ترددية للمرسل الشكل (19)، لذلك يُعدّ من أقل المشوشات تداخلاً على الاتصالات الصديقة، وبما أنه لا يمكن تحديد القفزة الترددية (العشوائية)، لذلك من الضروري قياس التردد خلال فترة قصيرة من ديمومة القفزة، ومن ثم يتم التشويش.

  الشكل (19) التشويش الملاحق.

  3- التشويش على جزء من المجال الترددي partial band jamming: من الضروري في هذه الطريقة الأخذ في الحسبان مستوى الإشارة المفيدة عند المستقبل، وبعد ذلك يتم نشر استطاعة المشوش على أعظم مجال ترددي، يسمح هذا التشويش لاستطاعة المشوش أن تكون مساوية لمستوى الإشارة المفيدة عند كل قفزة ترددية وفقاً لما هو موضح بالشكل (20).

  الشكل (20) التشويش على جزء من المجال الترددي.

  إذا تم تحديد مكان الإشارة المفيدة فإن قياس مستوى الإشارة عند مستقبل المشوش سوف يسمح بحساب الاستطاعة الفعالة المرسلة، حيث تعطى الاستطاعة الفعالة المرسلة بالعلاقة (12):

  حيث

  : الاستطاعة الفعالة المرسلة للإشارة المفيدة [dBm].

  : ربح هوائي الاستقبال باتجاه مرسل الإشارة المفيدة.

  : الضياعات من مرسل الإشارة المفيدة إلى مستقبل نظام التشويش.

  وتحسب الضياعات وفقاً للعلاقة (13):

  حيث

  : تردد الإشارة [MHz].

  d: المسافة بين مرسل الإشارة المفيدة والمشوش.

  أما الاستطاعة المستقبلة من مرسل الإشارة المفيدة على المستقبل (المطلوب التشويش عليه) فيعبّر عنها بالعلاقة (14):

  حيث:

  : الاستطاعة الفعالة للإشارة المفيدة [dBm].

  : ضياعات الانتشار بين مرسل الإشارة المفيدة ومستقبلها [dBm].

  : ربح هوائي الاستقبال باتجاه مرسل الإشارة المفيدة [dBi].

  أما مستوى إشارة التشويش عند المستقبل فيعبّر عنه بالعلاقة (15):

  حيث

  : الاستطاعة الفعالة من المشوش [dBm].

  : ضياعات الانتشار بين مستقبل الإشارة المفيدة والمشوش [dBm].

  : ربح هوائي الاستقبال باتجاه المشوش [dBi].

  لحساب قيمة نسبة التشويش إلى الإشارة يتم طرح العلاقة (14) من العلاقة (15) (حيث تم احتساب العلاقات بواحدة dB)، وبما أن الغاية هي التشويش على إشارة طيف منثور فيجب عندئذٍ نثر إشارة التشويش للحصول على أفضل قيمة للنسبة على أعرض مجال ترددي ممكن.

  التشويش على الإشارات المرمزة chirp signals:

  من أجل تنفيذ تشويش ملاحق يجب معرفة الميل وبدء المسح للإشارة، كما يمكن تطبيق التشويش على جزء من المجال الترددي حيث تكون النسبة ودورة تشغيل للمشوش قدرها 33% كافية لتحقيق تشويش فعال.

  التشويش على إشارات الطيف المنثور بالتتابع المباشر Jamming Direct Sequence Spread Spectrum signals (JDSSS):

  تتميز إشارة الطيف المنثور بالتتابع المباشر بأنها تشغل وعلى نحو مستمر طيفاً تردديّاً واسعاً، وتحلل معلوماتها بشكل رقمي، ولكن نسبة التشويش بعامل تشغيل قدره 33% من دورة التشغيل ونسبة التشويش إلى الإشارة لا يحقق التشويش المطلوب؛ لأن مستقبل DSSS يتضمن ربح معالجة عالياً كما هو مبين في الشكل (21).

  الشكل (21) ربح المعالجة في إشارة الطيف المنثور.

  - المشوش المجاور stand- in jammer: حيث يتم تشكيل التشويش من مسافة قريبة، فيوفر ذلك قيمة J/S كبيرة جداً؛ لكون تخميد إشارة التشويش يتناقص مع القوى الرابعة وفقاً لنمط الانتشار.

  - التشويش النبضي pulse jamming: إن التبديل من التشويش المستمر إلى التشويش النبضي بعامل تشغيل قدره 33% من دورة التشغيل يزيد من استطاعة التشويش المستقبلة ثلاث مرات، وهي كافية لتحقيق الهدف من التشويش. إن استخدام خانات التصحيح في نظم الاتصالات يخفض من فعالية التشويش، ولذلك من الضروري استخدام التشويش بدورة تشغيل كبيرة large jamming duty cycle، يبين الشكل (22) آلية التشويش النبضي وزيادة الاستطاعة عند التشويش بنسبة من دورة التشغيل.

  الشكل (22) التشويش النبضي في نظم الاتصالات.

  التشويش على الهواتف الخلوية jamming cell phones: إذا كان النظام الخلوي تمثيليّاً analog cell system فإن المعلومات تكون محملة على قناة ذات تردد وحيد، وفي حال تم تحديد تردد هذه القناة فيمكن التشويش عليها بالطرائق التقليدية. أما إذا كان النظام الخلوي رقميّاً digital cell system حيث يستخدم الولوج المتعدد بالتقسيم الزمني Time-Division Multiple Access (TDMA) أو الولوج باستخدام الرموز Code-Division Multiple Access (CDMA)؛ فيصبح من الضروري في هذه الحالة استخدام أنظمة تعديل مشابهة لتلك المستخدمة في نظام البث الخلوي.

  التشويش على الوصلات الهابطة (للسواتل وأبراج البث الخلوي) downlink jamming:

  يملك هوائي المحطة الأرضية توجيهية ضيقة باتجاه مركز البث، لذلك يجب أن يكون التشويش على الوصلات الهابطة باستطاعة عالية أو قريباً من المحطة الأرضية ground station، وذلك لتحقيق نسبة تشويش إلى الإشارة تحقق الفعالية المطلوبة من خلال الولوج من الحزم الجانبية للهوائي side lobes، ويجب الأخذ في الحسبان أن الوصلات الهابطة تستخدم مستوى معيّناً من الطيف المنثور مع تصحيح أخطاء error correction coding كإجراء للحماية من التشويش، ويشار إلى أن هوائي الهاتف الخلوي عديم الاتجاهية، في حين يمكن استخدام هوائيات موجهة في المشوشات لزيادة الفعالية. أما في نظام تحديد الموقع العالمي (GPS) Global Positioning System فإن الإشارات المستقبلة هي ضعيفة جداً؛ من مرتبة 150dBm-، ومن السهولة التشويش عليها إذا تم تحقيق خط رؤية مباشر within line of sight، كما أن ترميز C/A في نظام GPS له مناعة ضد التشويش بمقدار 40dB. أما الترميز P فتصل فيه المناعة إلى 80dB، وعلى المشوشات أن تتغلب على هذه المناعة لتحقيق الفعالية المطلوبة.

  التشويش على الوصلات الصاعدة uplink jamming: التشويش على الوصلة الصاعدة هو أسهل من التشويش على الوصلات الهابطة؛ لأن هوائي الاستقبال في الساتل satellite موجه على نحو دائم نحو الأرض للسواتل المتزامنة، يبقى المشوش دائماً ضمن الحزمة الرئيسية للهوائي وبنسبة %45 على أي مكان من سطح الأرض. ويجب على المشوش تغطية عزل الحزم الجانبية للهوائي للتغلب على الحصانة ضد التشويش في هذه الأنظمة، وفي كل الحالات يجب الأخذ في الحسبان ضياعات الإشارة؛ نظراً للمسافة البعيدة بين المشوش والساتل، وبما يحقق نسبة J/S فعالة.

  متطلبات أنظمة التشويش وآفاقها المستقبلية

  يطلب أحياناً من أنظمة التشويش أن تقوم بالتشويش على أنظمة الملاحة والقيادة ونظم تحديد الموقع GPS، والتشويش على أجهزة الاتصالات الحديثة (القفازة، المحمولة.....)، والعمل على مجال ترددي عريض. لهذا يجب:

  - العمل على تصميم مرسلات تعتمد على أنصاف النواقل semiconductors ذات استطاعة إرسال عالية.

  - استخدام عدة تقنيات وأنواع من التشويش في الوقت نفسه لزيادة الفعالية.

  - ربط أنظمة التشويش مع مستقبلات وأنظمة إنذار متطورة من حيث السرعة والتعرف إلى الأهداف ومواصفاتها، وخصوصاً التي تستخدم التقنيات الحديثة (قفازة، ضغط نبضي، إشارات مرمزة، وغير ذلك).

  - أن تتضمن نظم معالجة متطورة قادرة على ملاحقة سرعة تغيرات الأنظمة المستهدفة.

  متطلبات الأنظمة لمجابهة التشويش وآفاقها المستقبلية:

  تتم مكافحة التشويش الموضعي بالعمل على مجال ترددي عريض وباستخدام الرشاقة الترددية agile frequency؛ مما يجبر المشوش على نشر طاقته على مجال ترددي عريض. تجدر الإشارة إلى أنه من الضروري أن تكون عملية القفز الترددي سريعة حتى لا يستطيع المشوش ملاحقة تغيرات التردد في الأنظمة المستهدفة. ويمكن استخدام نظم معالجة إشارة حديثة، وإرسال إشارات غير تقليدية لها ربح عالٍ في المعالجة، مثل الأنظمة التي تستخدم تقنية الضغط النبضي.

  وتستخدم منظومات كشف الأهداف المتحركة Moving Target Indicator (MTI) والرقمية منها (DMTI) للتخلص من الكسرات والأصداء الثابتة أو ذات السرعات المنخفضة chaff. وتستخدم خريطة للكسرات الأرضية الثابتة clutter map المعروفة مسبّقاً للتخلص منها، وتخفيض زمن المعالجة (لا تؤخذ الكسرات في الحسبان، إذ تكون معروفة مسبّقاً). وأخيراً يمكن ربط أنظمة الرادارات ونظم الاتصالات بمركز قيادة وتحكم قادر على نقل المعلومات والمعطيات ضمن شبكة متكاملة.

  مراجع للاستزادة: - C. H. Cheng, J. Tsui, An Introduction to Electronic Warfare from the First Jamming to Machine Learning Techniques, River Publishers, 2021. - A. Graham, Communications, Radar and Electronic Warfare, John Wiley Sons, Ltd, UK, 2011. - P. Hannen, Radar and Electronic Warfare Principles for the Non-Specialist, ‎ Scitech Publishing, 2013. - T. Li, T. Song, Y. Liang, Wireless Communications under Hostile Jamming: Security and Efficiency, Springer, 2018. - A. D. Martino, Introduction to Modern Systems, Artech House, 2012

التصنيف : كهرباء وحاسوب

النوع : كهرباء وحاسوب

المجلد: المجلد الثامن

رقم الصفحة ضمن المجلد : 0

آخر أخبار الهيئة :

البحوث الأكثر قراءة

اصدارات الموسوعة العربية

أسماء الباحثين

هل تعلم ؟؟

• - هل تعلم أن الأبلق نوع من الفنون الهندسية التي ارتبطت بالعمارة الإسلامية في بلاد الشام ومصر خاصة، حيث يحرص المعمار على بناء مداميكه وخاصة في الواجهات

• - هل تعلم أن الإبل تستطيع البقاء على قيد الحياة حتى لو فقدت 40% من ماء جسمها ويعود ذلك لقدرتها على تغيير درجة حرارة جسمها تبعاً لتغير درجة حرارة الجو،

• - هل تعلم أن أبقراط كتب في الطب أربعة مؤلفات هي: الحكم، الأدلة، تنظيم التغذية، ورسالته في جروح الرأس. ويعود له الفضل بأنه حرر الطب من الدين والفلسفة.

• - هل تعلم أن المرجان إفراز حيواني يتكون في البحر ويتركب من مادة كربونات الكلسيوم، وهو أحمر أو شديد الحمرة وهو أجود أنواعه، ويمتاز بكبر الحجم ويسمى الش

• هل تعلم أن الأبسيد كلمة فرنسية اللفظ تم اعتمادها مصطلحاً أثرياً يستخدم في العمارة عموماً وفي العمارة الدينية الخاصة بالكنائس خصوصاً، وفي الإنكليزية أب

• - هل تعلم أن أبجر Abgar اسم معروف جيداً يعود إلى عدد من الملوك الذين حكموا مدينة إديسا (الرها) من أبجر الأول وحتى التاسع، وهم ينتسبون إلى أسرة أوسروين

• - هل تعلم أن الأبجدية الكنعانية تتألف من /22/ علامة كتابية sign تكتب منفصلة غير متصلة، وتعتمد المبدأ الأكوروفوني، حيث تقتصر القيمة الصوتية للعلامة الك

شراء النسخة الورقية