Introduction to Electronic Warfare Modeling and Simulation

Front Matter......Page 1
Preface......Page 3
Table of Contents......Page 5
1.1 Simulation......Page 11
1.1.2 Modeling......Page 12
1.2.1 Modeling......Page 13
1.2.2 Simulation......Page 14
1.2.3 Emulation......Page 15
1.5 Electronic Point of View......Page 16
1.6 Fidelity in EW Simulation......Page 17
1.7 The Tactical Big Picture......Page 18
1.8 Simulation versus Life Cycle......Page 20
2. Overview of EW......Page 21
2.1.1 Basic Radar Function......Page 22
2.1.2.1 Pulse Radar......Page 24
2.1.2.2 Continuous-Wave Radar......Page 26
2.1.2.3 Pulse Doppler Radar......Page 27
2.1.3 Radar Cross Section......Page 28
2.1.4 Radar Performance......Page 30
2.1.5.1 Search Radars......Page 31
2.1.6 Missile Guidance Techniques......Page 32
2.1.6.3 Semiactive Guidance......Page 33
2.1.6.4 Passive Guidance......Page 34
2.1.6.7 GPS Guidance......Page 35
2.2 Communication......Page 36
2.2.1 Tactical Communications......Page 37
2.2.3 Communication Bands......Page 38
2.2.3.1 Low-Frequency Ranges......Page 39
2.2.3.4 UHF......Page 40
2.2.3.7 Radio Line of Sight......Page 41
2.2.4.2 FM......Page 42
2.2.4.5 Digital Communication......Page 43
2.2.4.6 LPI Communications......Page 44
2.3.1 Radar Warning Receivers......Page 45
2.3.2 Shipboard ESM Systems......Page 49
2.3.3 Battlefield Surveillance Systems......Page 50
2.4 Electronic Attack......Page 52
2.4.1 Jamming......Page 53
2.4.2 Communications Jamming......Page 54
2.4.3 Radar Jamming......Page 55
2.4.4 Standoff Jamming......Page 56
2.4.5 Self-Protection Jamming......Page 57
2.4.6 Cover Jamming......Page 58
2.4.7 Deceptive Jamming......Page 59
2.4.7.1 Range Gate Pull-off......Page 60
2.4.8 Deceptive Communications Jamming......Page 61
2.4.10 Antiradiation Missiles......Page 62
2.4.11 Infrared Countermeasures......Page 63
2.4.12 Chaff......Page 65
2.5 Decoys......Page 66
2.6 Electronic Protection......Page 69
3.1 About dB......Page 70
3.1.1 Conversion to dB Form......Page 72
3.1.2 Absolute Values in dB Form......Page 73
3.1.3 dB Forms of Equations......Page 74
3.1.4 Quick Conversions to dB Values......Page 75
3.2.1 The Spherical Triangle......Page 77
3.2.3 The Right Spherical Triangle......Page 79
3.2.4.1 Doppler Shift......Page 81
3.2.4.2 Elevation-Caused Error in Azimuth-Only DF System......Page 84
3.2.4.3 Observation Angle in Three-Dimensional Engagement......Page 85
3.3 The Poisson Theorem......Page 88
3.4 Digitization......Page 89
4.1 One-Way Link Equation......Page 92
4.2.1 Spreading Loss......Page 95
4.2.2 Atmospheric Loss......Page 97
4.2.3 Rain Loss......Page 98
4.3 Receiver Sensitivity......Page 99
4.4 Effective Range......Page 102
4.5 Radar Range Equation......Page 104
4.6 Range Limitation from Modulation......Page 106
4.8 Jamming-to-Signal Ratio......Page 108
4.8.1 Communication Jamming......Page 109
4.8.2 Standoff Jamming of a Radar......Page 110
4.8.3 Self-Protection Jamming......Page 112
5.1 Antennas......Page 114
5.1.1 Antenna Pattern Definitions......Page 115
5.1.2 Polarization......Page 116
5.1.3.2 Dipole Antenna......Page 118
5.1.3.4 Log-Periodic Antenna......Page 119
5.1.3.6 Cavity-Backed Spiral Antenna......Page 120
5.1.3.8 Phased-Array Antenna......Page 121
5.1.3.9 Parabolic Dish Antenna......Page 122
5.1.4 Relationship between Antenna Gain and Beam Width......Page 123
5.1.6 Modeling of Antenna Performance......Page 125
5.2 Transmitters......Page 126
5.3.1.1 Crystal Video Receiver......Page 128
5.3.1.3 Compressive Receiver......Page 130
5.3.1.4 Channelized Receiver......Page 131
5.3.1.5 Digital Receiver......Page 132
5.3.1.7 Superheterodyne Receiver......Page 133
5.3.2 Receiver Subsystems......Page 134
5.4.1 Signal Identification......Page 135
5.5.1.1 Azimuths from Two Locations......Page 136
5.5.1.3 One Angle and One Distance from One Location......Page 137
5.5.1.4 Two Angles from One Location......Page 138
5.5.1.5 Location Accuracy......Page 139
5.5.3 RWR Amplitude Comparison......Page 140
5.5.4 Watson-Watt......Page 141
5.5.6 Interferometer......Page 142
5.5.7 Time Difference of Arrival......Page 144
5.5.8 Frequency Difference of Arrival......Page 145
5.5.8.1 TDOA/FDOA......Page 146
6. Threat Modeling......Page 147
6.1.1.1 Search......Page 148
6.1.1.4 Launch......Page 149
6.1.3 Antiship Missiles......Page 150
6.1.4 Air-to-Air Threats......Page 151
6.2.1 Pulsed Signals......Page 152
6.2.2.1 Continuous Radar Signals......Page 153
6.2.2.2 Communication Signals......Page 154
6.3.1 Communication Threat Antennas......Page 155
6.3.2.1 Threat Antenna Patterns as Seen by a Receiver......Page 156
6.3.3 Circular Scan......Page 157
6.3.5 Helical Scan......Page 158
6.3.6 Raster Scan......Page 159
6.3.7 Conical Sean......Page 160
6.3.8 Spiral Scan......Page 161
6.3.10 Palmer Raster Scan......Page 162
6.3.11 Lobe Switching......Page 163
6.3.13 Phased Array......Page 164
6.3.14 Electronic-Elevation Scan with Mechanical-Azimuth Scan......Page 165
6.5 Signals Arriving at Receiving Site......Page 166
7.1 Gaming Area......Page 169
7.2 Players......Page 170
7.3 Location and Movement of Players......Page 174
7.4 Point of View......Page 175
7.5 Engagement Fidelity......Page 176
7.6 Electronic Interactions between Players......Page 177
7.7 Running the Engagement......Page 178
7.8 Aircraft in Hostile Airspace......Page 179
7.9 Ship Attacked by Antiship Missile......Page 183
8. Simulation for Training......Page 190
8.1.1 Simulation versus Emulation......Page 191
8.1.2 Realistic Panels......Page 192
8.2 Training Simulation Function......Page 194
8.3.1 Display-Time Fidelity......Page 195
8.3.2 Control-Time Fidelity......Page 196
8.3.3 Perceived Location Fidelity......Page 197
9. Simulation for Test and Evaluation......Page 198
10.1 Emulation Generation......Page 200
10.2 Emulation Injection Points......Page 201
10.4.1 Receiving-Antenna Emulation......Page 204
10.4.1.1 Parabolic Antenna Example......Page 205
10.4.1.2 RWR Antenna Example......Page 206
10.4.2 Receiver Emulation......Page 208
10.4.2.2 Receiver Signal Flow......Page 209
10.4.2.3 The Emulator......Page 211
10.4.2.4 Signal-Strength Emulation......Page 212
10.5.2 Time-Shared Generators......Page 213
10.5.2.2 Pulse Dropout......Page 215
10.5.3 Approach Selection......Page 217
Glossary......Page 219
About the Author......Page 223
A......Page 225
B......Page 227
C......Page 228
D......Page 231
E......Page 232
G......Page 237
H......Page 238
J......Page 239
L......Page 240
N......Page 241
P......Page 242
R......Page 244
S......Page 249
T......Page 252
Y......Page 254