УСТРОЙСТВО ИМИТАЦИИ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ ОБСТАНОВКИ
DEVICE FOR SIMULATING RADIO ELECTRONIC ENVIRONMENT

Устройство имитации радиоэлектронной обстановки
Изобретение относится к области радиотехники, в частности, к устройствам имитации радиоэлектронной обстановки, и может быть использовано при оценке качества и настройке средств радиомониторинга, а также для обучения обслуживающего персонала указанных средств, применительно к реальным условиям применения.
Существующие устройства имитации радиоэлектронной обстановки формируют различные виды сигналов без помеховой составляющей. В реальных условиях применения средства радиомониторинга анализируют принятые колебания, содержащие аддитивную смесь сигнала и шума, существенно превышающего по интенсивности внутренние шумы приемника.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату (прототип) является устройство - имитатор источников радиоизлучений [Россия, №2591045, G01S 7/02, 2016], позволяющий имитировать сигналы с заданными параметрами и направлением прихода (пеленгом) и содержащий генератор синхросигналов, последовательно соединенные блок управления (БУ), запоминающее устройство (ЗУ), накапливающий сумматор, второй вход которого соединен с выходом генератора синхросигналов, N - каналов формирования сигналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные ЗУ хранения значений фазовых сдвигов, фазосдвигающее устройство и блок формирования сигнала, при этом первые входы фазосдвигающих устройств всех каналов объединены и соединены с выходом накапливающего сумматора, первые входы ЗУ хранения значений фазовых сдвигов всех каналов формирования сигналов соединены с соответствующими выходами БУ с четвертого для первого канала формирования сигнала по n-й для N-го канала формирования сигнала соответственно, а вторые входы ЗУ хранения значений фазовых сдвигов всех каналов формирования сигналов объединены со вторым входом ЗУ и соединены со вторым выходом БУ, выходы блоков формирования сигнала являются выходами имитатора.
Недостатком устройства является низкая адекватность модели формируемого сигнала, условиям реальной помехово-сигнальной обстановки, из-за отсутствия в нем помеховой составляющей [Рембовский A.M., Ашихмин А.В., Козьмин В.А. Автоматизированные системы радиоконтроля и их компоненты / Под редакцией A.M. Рембовского. - М.: Горячая линия - Телеком, 2017. - 424]. Отсутствие помеховой составляющей в формируемом сигнале приводит к ошибочно завышенным результатам при оценке качества и настройке средств радиомониторинга, а также при обучении обслуживающего персонала указанных средств.
Техническим результатом изобретения является обеспечение адекватности формируемого в заявляемом устройстве сигнала реальной помехово-сигнальной обстановке за счет введения блока формирования помехи и N сумматоров, осуществляющих формирование аддитивной шумовой помехи в полосе частот формируемого полезного сигнала с заданными параметрами и пеленгом.
Технический результат достигается тем, что в известное устройство, содержащее генератор синхросигналов и последовательно соединенные БУ, ЗУ и накапливающий сумматор, второй вход которого соединен с выходом генератора синхросигналов, N - каналов формирования сигналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные ЗУ хранения значений фазовых сдвигов, фазосдвигающее устройство и блок формирования сигнала, при этом первые входы фазосдвигающих устройств всех каналов объединены и соединены с выходом накапливающего сумматора, первые входы ЗУ хранения значений фазовых сдвигов всех каналов формирования сигналов соединены с соответствующими выходами БУ с четвертого для первого канала формирования сигнала по n-й для N-го канала формирования сигнала соответственно, а вторые входы ЗУ хранения значений фазовых сдвигов всех каналов формирования сигналов объединены со вторым входом ЗУ и соединены со вторым выходом БУ, отличающееся тем, что дополнительно введены блок формирования помехи и в каждый из каналов формирования сигнала сумматор, при этом выход блока формирования сигнала каждого из N каналов формирования сигналов соединен с первым входом сумматора соответствующего канала, выход блока формирования помехи соединен с объединенными вторыми входами сумматоров N каналов, а третий выход БУ соединен со входом блока формирования помехи, выходы сумматоров N каналов формирования сигналов являются выходами устройства.
Сущность изобретения заключается в том, что в известное устройство - имитатор источников радиоизлучения [Россия, №2591045, G01S 7/02, 2016] дополнительно введены блок формирования помехи и в каждый из каналов формирования сигнала сумматор, при этом выход блока формирования сигнала каждого из N каналов формирования сигналов соединен с первым входом сумматора соответствующего канала, выход блока формирования помехи соединен с объединенными вторыми входами сумматоров N каналов, а третий выход БУ соединен со входом блока формирования помехи, выходы сумматоров N каналов формирования сигналов являются выходами устройства. Совокупность дополнительно введенных блока формирования помехи, N сумматоров и вновь введенных взаимосвязей позволяет осуществлять, в отличие от устройства прототипа, формирование аддитивной смеси гармонического полезного сигнала с заданными параметрами и направлением прихода и шумовой помехи в полосе частот полезного сигнала путем сложения формируемой помехи и полезного сигнала в дополнительно введенных N сумматорах в каждом с 1-го по N-й канале формирования сигналов. Помеха формируется в виде шумового напряжения, мгновенные значения амплитуды которого распределены, например, по нормальному закону распределения [Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. М.: Советское радио, 1966. -677 с.], а диапазон изменения мгновенных значений частоты определяется полосой формируемого сигнала с заданными параметрами и направлением прихода. Мгновенные значения амплитуды, частоты и фазы формируемого шумового напряжения задаются БУ, в котором они предварительно записаны. Это позволяет при подключении к выходу устройства имитации радиоэлектронной обстановки фазового пеленгатора осуществлять обнаружение сигнала, измерение его параметров и направления прихода (пеленга) в условиях наличия аддитивной шумовой помехи и, тем самым, оценивать его качественные показатели и осуществлять обучение обслуживающего персонала в условиях адекватных реальной помехово-сигнальной обстановке.
На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства имитации радиоэлектронной обстановки, где введены следующие обозначения: 1 - генератор синхросигналов; 2 - блок управления (БУ); 3 - ЗУ; 4 - ЗУ хранения значений фазовых сдвигов; 5 - накапливающий сумматор; 6 - фазосдвигающее устройство; 7 - блок формирования сигнала; 8 - сумматор; 9 - блок формирования помехи.
Блок формирования помехи 9 предназначен для формирования шумового напряжения с нормальным законом распределения мгновенных значений амплитуды и диапазоном изменения мгновенных значений частоты соответствующим полосе формируемого полезного сигнала.
Блок формирования помехи 9 может быть выполнен в виде синтезатора частот прямого цифрового синтеза, например AD9959 (http://www.analog.com/ru/products/producthtml) или на основе шумового диода 2Д3Б [Кацнельсон Б.В., Ларионов А.С. Отечественные приемно-усилительные радиолампы и их зарубежные аналоги. - М.: Энергия, 1968. - с. 74].
Назначение сумматора 8 ясно из названия. Сумматор 8 может быть выполнен в виде суммирующего усилителя на операционном усилителе [Корис Р., Шмитд-Вальтер X. Справочник инженера-схемотехника. - М.: Техносфера, 2006. - с. 608].
Устройство имитации радиоэлектронной обстановки, содержит генератор синхросигналов 1 и последовательно соединенные БУ 2, ЗУ 3 и накапливающий сумматор 5, второй вход которого соединен с выходом генератора синхросигналов 1, N - каналов формирования сигналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные ЗУ хранения значений фазовых сдвигов 4, фазосдвигающее устройство 6 и блок формирования сигнала 7, при этом первые входы фазосдвигающих устройств 6 всех каналов объединены и соединены с выходом накапливающего сумматора 5, первые входы ЗУ хранения значений фазовых сдвигов 4 всех каналов формирования сигналов соединены с соответствующими выходами БУ 2 с четвертого для первого канала формирования сигнала по n-й для N-го канала формирования сигнала соответственно, а вторые входы ЗУ хранения значений фазовых сдвигов 4 всех каналов формирования сигналов объединены со вторым входом ЗУ 3 и соединены со вторым выходом БУ 2, отличающееся тем, что дополнительно введены блок формирования помехи 9 и в каждый из каналов формирования сигнала сумматор 8, при этом выход блока формирования сигнала 7 каждого из N каналов формирования сигналов соединен с первым входом сумматора 8 соответствующего канала, выход блока формирования помехи 9 соединен с объединенными вторыми входами сумматоров 8 N каналов, а третий выход БУ 2 соединен со входом блока формирования помехи 9, выходы сумматоров 8 N каналов формирования сигналов являются выходами устройства.
Пi
П0
Пi
0
0
0
0
Пi
П0
Пi
Пi
Пi
Пi
Пi
П0
Пi
Пi
1
n
i
n
Работа устройства имитации радиоэлектронной обстановки отличается от работы устройства имитатора источников радиоизлучений [Россия, №2591045, G01S 7/02, 2016], взятого за прототип, тем, что с началом работы устройства с третьего выхода БУ 2 на вход блока формирования помехи 9 поступают коды значений мгновенной частоты ƒ, начальной фазы ϕ и амплитуды U формируемой аддитивной шумовой помехи и записываются в нем. С первого выхода БУ 2 - на первый вход ЗУ 3 поступают коды значения частоты ƒ формируемого полезного сигнала и его начальной фазы ϕ и записываются в нем. С четвертого выхода БУ 2 на первые входы ЗУ хранения значений фазовых сдвигов 4 поступают коды, вносимых в формируемый полезный сигнал фазовых сдвигов в соответствии с заданным в БУ 2 значением пеленга. Со второго выхода БУ 2 на вторые объединенные входы ЗУ 3 и ЗУ хранения значений фазовых сдвигов 4 всех каналов формирования сигналов поступает команда на считывание из ЗУ 3 кодов значений частоты ƒ формируемого полезного сигнала и его начальной фазы ϕ в накапливающий сумматор 5, и считывание с выходов ЗУ хранения значений фазовых сдвигов 4 кодов значений, вносимых в формируемый полезный сигнал, фазовых сдвигов и записи их в фазосдвигающие устройства 6 соответствующих каналов. С окончанием записи в блоке формирования помехи 9 в соответствии с пришедшими кодами значений мгновенной частоты ƒ, начальной фазы ϕ и амплитуды U помехи формируется непрерывное шумовое напряжение вида n(t)=Usin(Δϕ)=Usin(2πƒt+ϕ) с заданной мгновенной частотой f и мгновенной амплитудой U, распределенной, например, по нормальному закону распределения [Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. М: Советское радио, 1966. - 677 с.]. Сформированное в блоке формирования помехи 9 непрерывное шумовое напряжение складывается в сумматоре 8 каждого канала формирования сигнала с непрерывными напряжениями сигналов y…yсформированных в блоках формирования сигналов 7. Таким образом, на выходе сумматора 8 каждого канала формирования сигнала формируется аддитивная смесь полезного сигнала с заданными параметрами и направлением прихода и шумовой помехи z(t)=y(t)+n(t).