Передатчик помех
INTERFERENCE TRANSMITTER

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при разработке средств создания преднамеренных помех радиоэлектронным средствам различного функционального назначения, в частности, приемным устройствам потребителей глобальных навигационных спутниковых систем.
Известны передатчики помех, содержащие формирователи помех, усилители и антенны [см., например, полезная модель №30054, U1, МПК H04K 3/00, опубл. 10.06.2003 г.; полезная модель №31891, U1, МПК H04K 3/00, опубл. 27.08.2003 г.; патент RU №2656247, С1, МПК H03K 3/00, опубл. 04.06.2018 г.].
Недостатком известных передатчиков помех является отсутствие возможности управления поляризацией излучаемых помех. Вместе с тем при радиоэлектронном подавлении радиоэлектронных средств возникает необходимость (в зависимости от способа радиоэлектронного подавления) излучения помех с поляризацией, совпадающей с поляризацией зондирующего сигнала подавляемого средства, либо излучения на кросс-поляризации (с поляризацией, ортогональной поляризации зондирующего сигнала подавляемого средства), либо предпочтительным является излучение помехи с хаотической или быстро изменяемой поляризацией [см., например, Перунов Ю.М., Фомичев К.И., Юдин Л.М., Радиоэлектронное подавление информационных каналов систем управления оружием. Под ред. Ю.М. Перунова. - М.: «Радиотехника», 2003, с. 209-219, 393-394; Вакин С.А., Шустов Л.Н. Основы радиоэлектронной борьбы. Учебное пособие. Часть I - ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 1998, с. 207-216].
Известна выходная система передатчика помех, содержащая соединенные определенным образом выходные СВЧ-усилители, передающие антенны, двойные Т-образные мосты, генератор управляющего сигнала и электронный переключатель [см., например, патент RU №2540686, С1, МПК Н04В 1/04, опубл. 10.02.2015 г.]. Система обеспечивает по командам генератора управляющего сигнала излучение помех на одной из двух ортогональных поляризаций, причем время излучения на каждой поляризации может изменяться, в том числе и по случайному закону.
Недостатком известной выходной системы передатчика помех является ограниченные двумя значениями возможности по управлению поляризацией излучаемых помех. Например, излучается помеха с вертикальной либо с горизонтальной поляризацией.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является многоканальный передатчик радиопомех, содержащий модуль управления и контроля, генератор опорной частоты, N - каналов формирования помех, коммутатор, K - каналов усиления, фильтрации и излучения помех [см., например, патент RU №2479919, С1, МПК Н04В 1/04, опубл. 20.04.2013 г.]. Многоканальный передатчик радиопомех обеспечивает широкие «функциональные возможности по постановке рациональных, с максимально достижимой ситуационной эффективностью, определяемой реальным результатом технически исправных каналов усиления, фильтрации, излучения помеховых сигналов…».
Недостатком известного многоканального передатчика радиопомех является низкий уровень функциональных возможностей по управлению поляризацией излучаемых помех, которая определяется конкретным исполнением передающих антенн каждого канала усиления, фильтрации и излучения. То есть передающие антенны каждого канала усиления, фильтрации и излучения обеспечивают лишь одну конкретную поляризацию излучения.
Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей передатчика помех по управлению поляризацией излучаемых помех, за счет синтеза в каналах формирования когерентных помех с заданными начальными фазами и использования для излучения каждой из формируемых помех двух каналов усиления, подключенных к ортогонально поляризованным передающим антеннам через квадратурный мост. При этом изменение поляризации излучения обеспечивается изменением начальных фаз в каналах формирования помех.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном многоканальном передатчике радиопомех, содержащем модуль управления и контроля, генератор опорной частоты, N - каналов формирования помех, коммутатор, K - каналов усиления, фильтрации и излучения помех, при этом N выходов модуля управления и контроля подключены к входам каналов формирования помех, выходы которых через коммутатор подключены к входам каналов усиления, фильтрации и излучения помех, N+1 выход модуля управления и контроля подключен к N+1 входу коммутатора, а выход генератора опорной частоты подключен к входу модуля управления и контроля, согласно изобретению каналы формирования помех выполнены в виде двух линеек из последовательно соединенных модулей расчета отсчетов формируемой помехи, устройств хранения отсчетов формируемой помехи и цифро-аналоговых преобразователей, при этом входы модулей расчета отсчетов формируемой помехи подключены к выходам модуля управления и контроля, а выходы цифро-аналоговых преобразователей подключены к входам коммутатора, к вторым входам устройств хранения отсчетов формируемой помехи подключен выход генератора опорной частоты; дополнительно введены квадратурные мосты; каналы усиления, фильтрации и излучения помех выполнены в виде двух линеек усиления и фильтрации, входы которых подключены к выходам коммутатора, а выходы к входам квадратурного моста, выходы квадратурного моста подключены к двум ортогонально поляризованным передающим антеннам.
Сущность изобретения заключается в том, что каналы формирования помех выполнены в виде двух линеек из последовательно соединенных модулей расчета отсчетов формируемой помехи, устройств хранения отсчетов формируемой помехи и цифро-аналоговых преобразователей, при этом входы модулей расчета отсчетов формируемой помехи подключены к выходам модуля управления и контроля, а выходы цифро-аналоговых преобразователей подключены к входам коммутатора, к вторым входам устройств хранения отсчетов формируемой помехи подключен выход генератора опорной частоты; дополнительно введены квадратурные мосты; каналы усиления, фильтрации и излучения помех выполнены в виде двух линеек усиления и фильтрации, входы которых подключены к выходам коммутатора, а выходы к входам квадратурного моста, выходы квадратурного моста подключены к двум ортогонально поляризованным передающим антеннам. В результате в линейках каналов формирования синтезируется помеха с заданными начальными фазами, после усиления, фильтрации и прохождения через квадратурный мост помеха распределяется между передающими антеннами (в зависимости от разности начальных фаз в линейках каналов формирования помех) и, таким образом, реализуется соответствующая поляризация излучаемой помехи. Управление поляризацией излучаемой помехи обеспечивается путем изменения значений начальных фаз в линейках каналов формирования помех.
Этим достигается указанный в изобретении технический результат.
Структурная схема передатчика помех приведена на фигуре, где обозначено: 1 - модуль управления и контроля, 2 - генератор опорной частоты, 3.1…3.N - каналы формирования помех, 4.1.1…4.N.2 - модули расчета отсчетов формируемой помехи, 5.1.1…5.N.2 - устройства хранения отсчетов формируемой помехи, 6.1.1…6.N.2 - цифро-аналоговые преобразователи, 7 - коммутатор, 8.1…8.K - каналы усиления, фильтрации и излучения помех, 9.1.1…9.К.2 - линейки усиления и фильтрации, 10.1…10.K - квадратурные мосты, 11.1.1…11.K.2 - передающие антенны.
Назначение элементов схемы ясно из их названия. Все устройства могут быть выполнены с использованием выпускаемых промышленностью радиотехнических элементов. Модули расчета отсчетов формируемой помехи могут быть выполнены на основе отечественных микропроцессорных вычислительных элементов семейства «Эльбрус», например, с использованием микропроцессоров МЦСТ-Я500 с архитектурой SPARC [см., например, Ким А.К., Перекатов, В.И., Ермаков С.Г. Микропроцессоры и вычислительные комплексы семейства «Эльбрус». - СПб.: Питер, 2013, с. 68-74]. Устройства хранения отсчетов формируемой помехи могут быть реализованы на основе микросхем памяти, а цифро-аналоговые преобразователи одним из известных технических решений [см., например, Федоркова Б.Г., Телец В.А. Микросхемы ЦАП и АЦП. Функционирование, параметры, применение. - Энергоатомиздат, 1990, с. 48-129].
Передатчик помех работает аналогично прототипу. Отличие заключается в следующем. С модуля управления и контроля 1 на входы модулей расчета отсчетов формируемой помехи 4.1.1…4.N.2 поступает информация, как и в прототипе, о виде и параметрах формируемой помехи (вид модуляции, необходимая полоса, структура модулирующего сигнала, значение несущей частоты), а также информация о начальной фазе несущей частоты в каждой линейке каналов (относительном сдвиге фаз несущей частоты в линейках каналов формирования помех) в соответствии с требуемым наклоном вектора поляризации помехи. В соответствии с поступившей информацией в каждом канале модулей расчета отсчетов формируемой помехи 4.1.1…4.N.2 в соответствии с теоремой Котельникова [см., например, Васильев К.К., Глушков В.А., Дормидонтов А.В.,. Нестеренко А.Г. Теория электрической связи: учебное пособие. Под общ. ред. К.К. Васильева. - Ульяновск: УлГТУ, 2008, с. 39-42] вычисляются отсчеты для формируемого вида помехи с учетом значения начальной фазы в каждой линейке каналов формирования помех. Рассчитанные значения отсчетов формируемой помехи переводятся в двоичный вид и передаются с модулей расчета отсчетов формируемой помехи 4.1.1…4.N.2 в соответствующие устройства хранения отсчетов формируемой помехи 5.1.1…5.N.2. В устройствах хранения отсчетов формируемой помехи 5.1.1…5.N.2 осуществляется последовательная запись и хранение в двоичном коде всех поступивших отсчетов. В дальнейшем происходит последовательное и непрерывное считывание отсчетов в цифро-аналоговые преобразователи 6.1.1…6.N.2 с частотой дискретизации, формируемой из сигнала опорной частоты и равной частоте, которая использовалась при расчете выборок отсчетов. После завершения первого цикла считывания всех вычисленных отсчетов процесс считывания повторяется необходимое число раз, тем самым достигается непрерывность формирования помехи. После восстанавливающей фильтрации на выходах цифро-аналоговых преобразователей 6.1.1…6.N.2 формируются помехи в аналоговом виде. Таким образом, в каналах формирования помех 3.1…3.N синтезируется помеха с заданными параметрами, в том числе в каждой линейке с заданным значением начальной фазы несущей частоты. С выходов цифро-аналоговых преобразователей 6.1.1…6.N.2 через коммутатор 7 сформированные помехи по командам модуля управления и контроля 1 поступают в соответствующие каналы усиления и фильтрации 9.1.1…9.К.2. и далее на входы квадратурных мостов 10.1…10.K. Уровень помех на выходах квадратурных мостов 10.1…10.K будет определяться разностью начальных фаз в линейках соответствующих каналов формирования помех 3.1…3.N. При разности начальных фаз 90 градусов суммарная мощность будет на одном из выходов моста, при разности начальных фаз -90 градусов суммарная мощность будет на другом выходе. Соответственно поляризация излучаемой помехи будет совпадать с поляризацией передающей антенны, подключенной к первому либо второму выходам квадратурного моста. При изменении разности начальных фаз в линейках каналов формирования помеха на выходах квадратурного моста будет распределяться между передающими антеннами и будет реализовываться соответствующая поляризация излучения. Таким образом, управление поляризацией излучаемой помехи обеспечивается путем изменения значений начальных фаз в каналах формирования. При этом в реальном масштабе времени может быть реализован любой угол наклона вектора поляризации помехи, а также изменение угла наклона в том числе по случайному закону. Причем управление поляризацией излучаемой помехи в каждом канале формирования проводится независимо в соответствии с решаемой задачей.
Предлагаемое техническое решение практически применимо, так как для его реализации могут быть использованы типовые радиоэлектронные узлы и устройства.
Использование предлагаемого передатчика помех позволяет осуществлять широкие функциональные возможности по управлению поляризацией излучаемой помехи и тем самым обеспечить его максимальную эффективность.