Модуль радиопомех аппаратуре потребителей глобальных навигационных спутниковых систем
MODULE OF RADIO INTERFERENCE TO EQUIPMENT OF GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEMS USERS

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при разработке средств и систем радиоэлектронного подавления приемных устройств потребителей глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС). В частности, модули радиопомех являются основными звеньями при создании пространственно-распределенных систем радиоэлектронного подавления приемных устройств потребителей глобальных навигационных спутниковых систем [см., например, патент РФ №2656247, МПК H03K 3/00, опубл. 04.06.2018 г.]. При этом модули радиопомех должны обеспечивать излучение радиопомех в требуемом пространственном секторе, иметь высокое быстродействие (малое время от получения команды до излучения радиопомехи), возможность оперативного управления режимами работы (создание радиопомех аппаратуре потребителей одной либо одновременно нескольких ГНСС), видами и параметрами радиопомех и иметь низкий уровень внеполосных и побочных электромагнитных излучений.
Известны передатчики радиопомех, содержащие формирователи радиопомех, усилители и передающие антенны с соответствующими связями и способные формировать радиопомехи приемным устройствам потребителей навигационных спутниковых систем [см., например, полезная модель РФ №30054, МПК H04K 3/00, опубл. 10.06.2003 г.; полезная модель РФ №31891, МПК H04K 3/00, опубл. 27.08.2003 г.; полезная модель РФ №113620, МПК H04K 3/00, опубл. 20.02.2012 г.; Дятлов А.П., Дятлов П.А., Кульбикаян Б.Х., Радиоэлектронная борьба со спутниковыми радионавигационными системами. - М.: «Радио и связь», 2004, с. 202-211].
Недостатком известных передатчиков является ограниченные функциональные возможности по управлению видами и параметрами радиопомех, имеющимися ресурсами передатчиков по частоте и спектру, которые, во многом, определяются конкретными техническими решениями.
Известен многоканальный передатчик радиопомех, содержащий модуль управления и контроля, генератор опорной частоты, каналы формирования радиопомех, коммутатор, каналы усиления, фильтрации и излучения радиопомех [см., например, патент RU №2479919, С1, МПК Н04В 1/04, опубл. 20.04.2013 г.].
Недостатком известного многоканального передатчика радиопомех являются низкие возможности управления видами и параметрами радиопомех, так как формирование радиопомех осуществляется аналоговым способом, каналы формирования радиопомех в известном передатчике выполнены на основе «...синтезатора модулирующего сигнала помехи, синтезатора несущего сигнала помехи, модулятора...», и формируют радиопомеху в каждом канале путем модуляции несущей.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является передатчик радиопомех содержащий последовательно соединенные модуль управления и контроля, каналы формирования радиопомех и каналы усиления, фильтрации и излучения радиопомех, при этом каналы формирования радиопомех выполнены в виде последовательно соединенных модулей расчета отсчетов формируемой радиопомехи, устройств хранения отсчетов формируемой радиопомехи и цифро-аналоговых преобразователей [см., например, патент RU №2691382, МПК H04K 3/00, опубл. 13.06.2019 г.].
Недостаток данного передатчика радиопомех состоит в том, что при формировании радиопомех производится (по информации от модуля управления и контроля) расчет отсчетов формируемой радиопомехи в соответствии с теоремой Котельникова при каждом новом цикле создания радиопомех и при изменении режимов работы передатчика. Это приводит к затратам времени и, как следствие, к снижению быстродействия передатчика радиопомех. Кроме того при одновременном формировании и усилении радиопомех на нескольких рабочих частотах навигационных спутниковых систем уменьшается средняя мощность создаваемых радиопомех, возникают интермодуляционные и комбинационные составляющие в спектре и возрастает уровень нежелательных побочных электромагнитных излучений.
Техническим результатом изобретения является устранение указанных недостатков, а именно, обеспечение высокого быстродействия модуля радиопомех, оперативного управления режимами работы, видами и параметрами создаваемых радиопомех и низкого уровня побочных электромагнитных излучений.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном передатчике радиопомех, содержащем модуль управления и контроля, N -каналов формирования радиопомех, содержащих последовательно соединенные устройства хранения отсчетов формируемой радиопомехи и цифро-аналоговые преобразователи, и K - каналов усиления, фильтрации и излучения радиопомех, согласно изобретению, дополнительно введен коммутатор Ethernet, вход которого подключен к выходу модуля управления и контроля, а его выходы подключены к входам каналов формирования радиопомех; в каналы формирования радиопомех дополнительно введены последовательно соединенные контроллеры и устройства постоянного хранения отсчетов радиопомех, выходы устройств постоянного хранения отсчетов радиопомех подключены к входам устройств хранения отсчетов формируемой радиопомехи; введены делители мощности и полосовые фильтры нижнего и верхнего поддиапазонов, при этом входы делителей мощности подключены к выходам каналов формирования радиопомех, а их выходы подключены, к входам фильтров нижнего и верхнего поддиапазонов, выходы которых подключены к входам каналов усиления, фильтрации и излучения радиопомех.
Сущность изобретения заключается в том, что дополнительно введен коммутатор Ethernet, вход которого подключен к выходу модуля управления и контроля, а его выходы подключены к входам каналов формирования радиопомех; в каналы формирования радиопомех дополнительно введены последовательно соединенные контроллеры и устройства постоянного хранения отсчетов радиопомех, выходы устройств постоянного хранения отсчетов радиопомех подключены к входам устройств хранения отсчетов формируемой радиопомехи; введены делители мощности и полосовые фильтры нижнего и верхнего поддиапазонов, при этом входы делителей мощности подключены к выходам каналов формирования радиопомех, а их выходы подключены, к входам фильтров нижнего и верхнего поддиапазонов, выходы которых подключены к входам каналов усиления, фильтрации и излучения радиопомех. За счет этого в каналах формирования сохраняются заранее синтезированные отсчеты полного набора возможных радиопомех с заданными параметрами для всех возможных режимов работы, а воспроизводятся конкретные виды радиопомех (при поступлении команды) на выходе формирователей радиопомех в аналоговом виде без задержек на проведение расчетов. Таким образом, обеспечивается высокое быстродействие и оперативное управление режимами работы, видами и параметрами радиопомех. Такой подход к формированию радиопомех потребителям ГНСС, основанный на заблаговременном расчете и запоминании всей совокупности необходимых видов и параметров радиопомех, возможен в силу ограниченного числа ГНСС и постоянства их навигационных сигналов. Разделение на два частотных поддиапазона суммарного спектра радиопомех и независимое усиление радиопомех нижнего и верхнего поддиапазонов работы аппаратуры потребителям ГНСС обеспечивает исключение интермодуляционных излучений и низкий уровень непреднамеренных электромагнитных радиопомех радиоэлектронным средствам другого функционального назначения. Предлагаемое техническое решение модуля радиопомех учитывает особенность радиоэлектронного подавления приемных устройств потребителей ГНСС, которая заключается в необходимости одновременного излучения радиопомехи как минимум на двух частотах в двух частотных поддиапазонах даже при радиоэлектронном подавлении аппаратуры потребителей одной ГНСС. Включение в состав модуля радиопомех N - каналов формирования радиопомех и К - каналов усиления, фильтрации и излучения радиопомех позволяет реализовать излучение радиопомех в требуемом пространственном секторе (например, вкруговую).
Этим достигается указанный в изобретении технический результат.
Структурная схема модуля радиопомех аппаратуре потребителей глобальных навигационных спутниковых систем приведена на фигуре, где обозначено: 1 - модуль управления и контроля, 2 - коммутатор Ethernet, 3.1…3.N - каналы формирования радиопомех, 4.1…4.N - контроллеры, 5.1…5.N - устройства постоянного хранения отсчетов радиопомех, 6.1…6.N - устройства хранения отсчетов формируемой радиопомехи, 7.1…7.N - цифро-аналоговые преобразователи, 8.1…8.N - делители мощности, 9.1…9.N - полосовые фильтры нижнего поддиапазона, 10.1…10.N - полосовые фильтры верхнего поддиапазона, 11.1…11.K - каналы усиления, фильтрации и излучения радиопомех.
Назначение элементов схемы ясно из их названия. Все устройства могут быть выполнены с использованием выпускаемых промышленностью радиотехнических элементов. Коммутатор Ethernet обеспечивает передачу данных от модуля управления и контроля к контроллерам каналов формирования радиопомех и является типовым коммутационным элементом соединения нескольких узлов локальной сети. Контроллеры осуществляют оперативное управление режимами работы, видами и параметрами формируемых радиопомех и могут быть выполнены на микроконтроллерах семейства PIC, AVR, ARM или на основе отечественных микропроцессоров МЦСТ-R500 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 радиопомех 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]. Делители мощности представляют собой СВЧ многополюсники, осуществляющие разделение потока мощности электрического колебания, поступающего на вход, между выходами. Полосовые фильтры обеспечивают пропускание составляющих спектра радиопомехи, находящихся, соответственно, в нижнем или верхнем поддиапазонах частот. В глобальных навигационных спутниковых системах в интересах исключения ионосферных погрешностей измерений каждый космический аппарат постоянно излучает непрерывные навигационные сигналы в двух поддиапазонах частот. В частности, в ГНСС GPS используются радиосигналы с номинальными значениями частот 1575,42 МГц и 1227,6 МГц, а в ГНСС ГЛОНАСС используются радиосигналы в диапазонах частот 1600 МГц и 1250 МГц [см., например, Соловьев Ю.А. Системы спутниковой навигации. М.: Эко - Трендз, 2000, с. 26-29, 51-53]. Полосовые фильтры пропускают соответствующие составляющие спектра радиопомех и тем самым обеспечивается независимое усиление спектров радиопомех в нижнем и верхнем поддиапазонах частот. Реализация делителей мощности и полосовых фильтров не предполагает применения каких-то особенностей и они могут быть выполнены аналогично известным решениям.
Модуль радиопомех работает аналогично прототипу. Отличие заключается в следующем. Предварительно с модуля управления и контроля 1 через коммутатор Ethernet 2 и контроллеры 4.1…4.N в устройства постоянного хранения отсчетов радиопомех 5.1…5.N производится запись в цифровом виде всей совокупности необходимых видов и параметров радиопомех для режимов радиоэлектронного подавления аппаратуры потребителей глобальных навигационных спутниковых систем. Объем информации относительно небольшой, так как число ГНСС, аппаратуре потребителей которых создаются радиопомехи, ограничено тремя - четырьмя, и их навигационные сигналы в процессе работы не изменяются. Заблаговременный расчет отсчетов необходимых видов и параметров радиопомех может быть выполнен, как и в прототипе, 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]. В процессе работы модуля радиопомех исполнительные команды через коммутатор Ethernet 2 поступают на соответствующие контроллеры 4.1…4N. По командам контроллеров 4.1…4.N из устройств постоянного хранения отсчетов радиопомех 5.1…5.N производится перезагрузка отсчетов конкретного вида радиопомехи, необходимого применительно к заданному режиму работы модуля радиопомех в конкретный период времени, в устройства хранения отсчетов формируемой радиопомехи 6.1…6.N. В дальнейшем происходит последовательное и непрерывное считывание отсчетов в цифро-аналоговые преобразователи 7.1…7.N. После восстанавливающей фильтрации на выходах цифро-аналоговых преобразователей 7.1…7.N формируются радиопомехи в аналоговом виде. Таким образом, в каналах формирования радиопомех 3.1…3.N синтезируются радиопомехи с заданными параметрами в реальном масштабе времени без затрат времени на проведение достаточно продолжительных расчетов. С выходов цифро-аналоговых преобразователей 7.1…7.N сформированные радиопомехи в каждом канале поступают в делители мощности 8.1…8.N, а затем в полосовые фильтры 9.1…9.N, 10.1…10.N. На выходах полосовых фильтров нижнего поддиапазона 9.1…9.N будут составляющие радиопомехи нижнего поддиапазона, и, соответственно, на выходах полосовых фильтрах верхнего поддиапазона 10.1…10.N будут составляющие радиопомехи верхнего поддиапазона. Далее радиопомехи поступают в соответствующие каналы усиления, фильтрации и излучения радиопомех 11.1…11.K. Таким образом, обеспечивается раздельное независимое усиление частотных составляющих радиопомех и обеспечивается режим максимальной мощности при исключении побочных составляющих в излучаемом спектре радиопомехи.
Предлагаемое техническое решение практически применимо, так как для его реализации могут быть использованы типовые радиоэлектронные узлы и устройства.
Использование предлагаемого модуля радиопомех аппаратуре потребителей глобальных навигационных спутниковых систем позволяет с высоким быстродействием управлять режимами работы, видами и параметрами создаваемых радиопомех и обеспечивает низкий уровень побочных электромагнитных излучений.