Передатчик радиопомех приемным устройствам потребителей глобальных навигационных спутниковых систем
RADIO INTERFERENCE TRANSMITTER TO RECEIVERS OF CONSUMERS OF GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEMS

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при разработке средств радиоэлектронного подавления приемных устройств потребителей глобальных навигационных спутниковых систем.
Известны передатчики радиопомех, содержащие формирователи помех усилители и передающие антенны с соответствующими связями и способные формировать прицельные, заградительные и дезинформирующие радиопомехи, согласованные с особенностями функционирования навигационных спутниковых систем [см., например, патент РФ №2525299, МПК Н04K 3/00, опубл. 10.08.2014 г.; Дятлов А.П., Дятлов П.А., Кульбикаян Б.Х., Радиоэлектронная борьба со спутниковыми радионавигационными системами. - М.: «Радио и связь», 2004, с. 202-206].
Недостаток данных устройств состоит в том, что сформированные на рабочих частотах глобальных навигационных спутниковых систем помехи имеют большой пик - фактор (пик - фактор сигнала равен отношению максимальной мгновенной мощности сигнала к его средней мощности). Дело в том, что помехи приемным устройствам потребителей глобальных навигационных спутниковых систем представляют собой совокупность сигналов на рабочих частотах навигационных спутниковых систем, а поскольку число рабочих частот достаточно велико, то при сложении помех в трактах формирования возникают пики огибающей и, как следствие, это приводит к потерям мощности в усилительных трактах. Усиление сигналов с большим пик - фактором требует увеличения динамического диапазона выходного усилителя мощности (соответственно снижается коэффициент полезного действия передатчика), уменьшается средняя мощность создаваемых помех, и, как следствие, уменьшается эффективность передатчиков помех (малые дальности и ограниченные пространства воздействия помех).
Известны передатчики радиопомех, содержащие несколько каналов формирования помех, усиления и несколько передающих антенн с соответствующими связями и обеспечивающие независимое формирование и усиление помех на всех рабочих частотах глобальных навигационных спутниковых систем [см., например, полезная модель РФ №30054, МПК Н04К 3/00, опубл. 10.06.2003 г.; полезная модель РФ №31891, МПК Н04К 3/00, опубл. 27.08.2003 г.; патент RU №2479919, С1, МПК Н04 В 1/04, опубл. 20.04.2013 г.]. Такие технические решения позволяют исключить недостатки передатчиков радиопомех, связанные с усилением сигналов с большим значением пик - фактора, так как помехи на каждой частоте формируются, усиливаются и излучаются в каждом канале независимо друг от друга.
Недостаток данных передатчиков радиопомех состоит в том, что требуется применение большого числа однотипных устройств (формирователей, усилителей), соответственно увеличиваются массо-габаритные и энергетические характеристики аппаратуры. Это особенно проблематично при создании радиопомех приемным устройствам потребителей глобальных навигационных спутниковых систем, работающим по сигналам двух и более глобальных навигационных спутниковых систем, каждая из которых использует несколько рабочих частот.
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 Н04 В 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 являются большие массо-габаритные и энергетические характеристики аппаратуры при реализации большого числа каналов для независимого формирования и усиления помех на всех рабочих частотах глобальных навигационных спутниковых систем, либо большие энергетические потери при реализации меньшего числа каналов и одновременном усилении в одном канале помех на нескольких частотах (работа с большим пик - фактором).
Техническим результатом изобретения является устранение указанных недостатков.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном многоканальном передатчике радиопомех, содержащем модуль управления и контроля, генератор опорной частоты, n (n<N) - каналов формирования помех, коммутатор, k (k<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 и к вторым входам k - каналов усиления, фильтрации и излучения помех, согласно изобретению, каналы формирования помех выполнены в виде последовательно соединенных модулей расчета отсчетов формируемых помех, модулей расчета отсчетов суммарного спектра помех, устройств хранения отсчетов и цифро-аналоговых преобразователей, при этом к вторым входам устройств хранения отсчетов подключен выход генератора опорной частоты.
Сущность изобретения заключается в том, что каналы формирования помех выполнены в виде последовательно соединенных модулей расчета отсчетов формируемой помехи, модулей расчета отсчетов суммарного спектра помех, устройств хранения отсчетов и цифро-аналоговых преобразователей, при этом к вторым входам устройств хранения отсчетов формируемой помехи подключен выход генератора опорной частоты, за счет этого в каналах формирования синтезируются помехи с требуемым уровнем пик-фактора суммарного сигнала. При этом в каналах формирования помех применительно к каждому из назначенных для подавления сигналов вначале синтезируется помеха исходя из заданной эффективности воздействия, аналогично случаю независимого формирования и усиления помех на рабочих частотах глобальных навигационных спутниковых систем. Затем в каждом канале синтезируется с использованием методов нелинейного мультиплексирования такой суммарный спектр, который обеспечивает постоянное мгновенное значение огибающей (требуемый пик-фактор) [см., например, Волошин С.Б., Геворкян А.Г., Ипатов В.П., Филатченков С.В., Шебшаевич Б.В. Методы мультиплексирования сигналов СРНС, передаваемых на общей несущей. Новости навигации. 2009, №4, с. 15-19]. Предлагаемое техническое решение передатчика радиопомех обеспечивает, реализацию помех на рабочих частотах глобальных навигационных спутниковых систем без потерь мощности в усилительных трактах при минимальном числе каналов формирования помех, каналов усиления, фильтрации и излучения.
Этим достигается указанный в изобретении технический результат.
Структурная схема передатчика радиопомех приемным устройствам потребителей глобальных навигационных спутниковых систем приведена на фигуре, где обозначено: 1 - модуль управления и контроля, 2 - генератор опорной частоты, 3.1…3.n - каналы формирования помех, 4.1…4.n - модули расчета отсчетов формируемых помех, 5.1…5.n - модули расчета отсчетов суммарного спектра помех, 6.1…6.n - устройства хранения отсчетов, 7.1…7.n - цифро-аналоговые преобразователи, 8 - коммутатор, 9.1…9.n - каналы усиления, фильтрации и излучения помех.
Назначение элементов схемы ясно из их названия. Все устройства могут быть выполнены с использованием выпускаемых промышленностью радиотехнических элементов. Модули расчета отсчетов формируемых помех и
модули расчета отсчетов суммарного спектра помех 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; патент RU №2628529, С2, МПК H04J 1/00, опубл. 18.08.2017 г. ]. Устройства хранения отсчетов формируемой помехи могут быть реализованы на основе микросхем памяти, а цифро-аналоговые преобразователи одним из известных технических решений [см., Федоркова Б.Г., Телец В. А. Микросхемы ЦАП и АЦП. Функционирование, параметры, применение. - Энергоатомиздат, 1990, с. 48-129].
Передатчик радиопомех работает аналогично прототипу. Отличие заключается в следующем. С модуля управления и контроля 1 на входы модулей расчета отсчетов формируемой помехи 4.1…4.n поступает информация, как и в прототипе, о виде и параметрах формируемых помех (вид модуляции, необходимая полоса, структура модулирующего сигнала, значение несущей частоты). При этом для каждого из каналов формирования помех 3.1…3.n назначается формирование помех тем сигналам ГНСС, несущие частоты которых близки (или одинаковы), то есть все формируемые помехи, разделяются на группы по принципу близости значений несущей частоты и каждой группе определяется один из каналов формирования помех 3.1…3.n. В соответствии с поступившей информацией в каждом модуле расчета отсчетов формируемых помех 4.1…4.n 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 всех формируемых радиопомех применительно к каждому из назначенных для подавления сигналов. Затем в модулях расчета отсчетов суммарного спектра помех 5.1…5.n на основе информации из модулей расчета отсчетов формируемых помех 4.1…4.n с использованием методов нелинейного мультиплексирования синтезируется такой суммарный спектр, который обеспечивает постоянные мгновенные значения огибающей (требуемый пик-фактор) в каналах формирования помех [см., например, Волошин С.Б., Геворкян А.Г., Ипатов В.П., Филатченков С.В., Шебшаевич Б.В. Методы мультиплексирования сигналов СРНС, передаваемых на общей несущей. Новости навигации. 2009, №4, с. 15-19; Игнатьев Ф.В., Ипатов В.П. Комбинационные продукты при нелинейном мультиплексировании квадратурных пар бинарных сигналов с произвольным разносом по частоте. Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2011, вып. 6, с. 3-11]. Рассчитанные значения отсчетов формируемой помехи в двоичном виде передаются с модулей расчета отсчетов суммарного спектра помех 5.1…5.n в соответствующие устройства хранения отсчетов 6.1…6.n. В устройствах хранения отсчетов 6.1…6.n осуществляется последовательная запись и хранение в двоичном коде всех поступивших отсчетов. В дальнейшем происходит последовательное и непрерывное считывание отсчетов в цифро-аналоговые преобразователи 7.1…7.n с частотой дискретизации, формируемой из сигнала опорной частоты и равной частоте, которая использовалась при расчете выборок отсчетов. После восстанавливающей фильтрации на выходах цифро-аналоговых преобразователей 7.1…7.n формируются помехи в аналоговом виде. Таким образом, в каналах формирования помех 3.1…3.n синтезируются помехи с заданными параметрами, в том числе в каждом канале с требуемым значением пик-фактора суммарного сигнала. С выходов цифро-аналоговых преобразователей 7.1…7.n через коммутатор 8 сформированные помехи по командам модуля управления и контроля 1 поступают в соответствующие каналы усиления, фильтрации и излучения помех 9.1…9.k. При этом обеспечивается работа усилителей мощности в каналах усиления, фильтрации и излучения 9.1…9.k со значением пик-фактора помехи, обеспечивающим максимальную выходную мощность. Таким образом реализуются помехи на всех рабочих частотах глобальных навигационных спутниковых систем при минимальных массо-габаритных и энергетических характеристиках аппаратуры поскольку даже при назначении двух несущих частот для каждого канала формирования помех 3.1…3.n соответственно уменьшается необходимое число каналов усиления, фильтрации и излучения передатчика радиопомех.
Предлагаемое техническое решение практически применимо, так как для его реализации могут быть использованы типовые радиоэлектронные узлы и устройства.
Использование предлагаемого передатчика радиопомех позволяет осуществлять максимальные функциональные возможности по созданию помех на многих несущих частотах с максимальной мощностью и тем самым обеспечить его максимальную эффективность.