УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ МОДУЛИРОВАННОЙ ПОМЕХИ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫМ ПРИБОРАМ Российский патент 2001 года по МПК G01S7/36 G01S7/38 

Изобретение относится к оптико-электронной технике и может найти применение в станциях защиты объектов от оптико-электронных приборов.

Известны станции помех оптико-электронным приборам [1,2], в которых мощный источник инфракрасного (ИК) излучения модулируется с помощью механического модулятора и при этом формируется регулярная импульсная последовательность на несущей частоте подавляемого оптико-электронного прибора для создания ложной информации о местонахождении объекта в пространстве.

К недостаткам этих станций относится то, что они эффективны только против оптико-электронных приборов с амплитудно-фазовой модуляцией (АФМ).

Известны различные дисковые модуляторы [2, 3], представляющие собой осесимметричные диски с прозрачными секторами различной конфигурации. Основными недостатками модуляторов этого типа является то, что для полного перекрытия пучка излучения определенного диаметра необходимо использовать диск двойного диаметра, что приводит к увеличению габаритов станции. Другим недостатком дискового модулятора являются ограниченные плоскостью диска сравнительно малые углы распространения модулированного излучения в пространстве.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является модулятор барабанного типа [3]. Он представляет собой установленный с возможностью вращения вокруг продольной оси симметрии круговой цилиндр, на боковой поверхности которого имеются регулярно расположенные проницаемые для инфракрасного излучения прорези. Внутри цилиндра, вдоль продольной оси, размещен ИК излучатель. В качестве внешней диафрагмы обычно используется неподвижный цилиндр.

Недостатком такого модулятора является то, что он обеспечивает только регулярную амплитудно-фазовую модуляцию источника излучения.

При постановке помехи оптико-электронным устройствам с частотно-фазовой модуляцией (ЧФМ) помеховый сигнал, сформированный модулятором на регулярной частоте, не оказывает существенного влияния на подавляемое оптико-электронное устройство и является лишь дополнительным источником излучения, демаскирующим объект. Отсюда возникает необходимость вынесения станции помех за зону прикрываемого объекта.

Кроме того, для этих модуляторов необходимо, чтобы помеховый сигнал значительно (в 10. ..20 раз) превышал полезный на входе подавляемого оптико-электронного прибора.

В основу изобретения поставлена задача создания устройства формирования модулированной помехи, обеспечивающей подавление оптико-электронных приборов как с АФМ, так и с ЧФМ без перенастройки станции постановки помех и выноса ее за пределы защищаемого объекта, существенное снижение энергетических затрат на подавление помех и повышение надежности их подавления.

Указанная задача решается тем, что в устройстве формирования модулированной помехи, состоящем из двух соосно установленных цилиндров, на образующих поверхностях которых выполнены проницаемые для инфракрасного излучения прорези, один из цилиндров установлен с возможностью вращения вокруг излучателя импульсов инфракрасного излучения, расположенного внутри цилиндров вдоль центральной оси, согласно изобретению установленный с возможностью вращения вокруг ИК излучателя цилиндр представляет собой сочетание регулярных структур, сформированных расположенными по образующей цилиндра прорезями, и нерегулярных структур, сформированных нерегулярными перемычками.

Первое дополнительное отличие заключается в том, что нерегулярные перемычки выполнены в виде отражательных экранов.

Второе дополнительное отличие заключается в том, что устройство дополнительно снабжено спектральным фильтром, спектральный диапазон пропускания которого совпадает со спектральным диапазоном излучения прикрываемого объекта.

Третье дополнительное отличие заключается в том, что перпендикулярно продольной оси цилиндров дополнительно установлены зеркальные отражатели.

Четвертое дополнительное отличие заключается в том, что зеркальные отражатели выполнены коническими.

Пятое дополнительное отличие заключается в том, что излучатель выполнен в виде эллипсоида вращения вокруг продольной оси с возможностью обеспечения равномерного распределения плотности излучения в пространстве.

Шестое дополнительное отличие заключается в том, что устройство снабжено фотодиодом, установленным с возможностью приема импульсов ИК излучения через прорези, расположенные по образующей цилиндра, установленного с возможностью вращения, выход фотодиода соединен со входом счетчика импульсов, выход которого связан со входом блока сравнения, выход которого соединен со схемой управления угловой скорости вращения указанного цилиндра.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведен общий вид устройства; на фиг. 2 иллюстрирована развертка внутреннего подвижного цилиндра; на фиг. 3 приведена импульсная последовательность, соответствующая развертке внутреннего подвижного цилиндра, и на фиг. 4 дана структурная схема сканирующего узла.

В соответствии с чертежами устройство формирования модулированной помехи состоит из двух соосно установленных цилиндров 1 и 2, на образующих поверхностях которых выполнены проницаемые для инфракрасного излучения прорези, цилиндр 2 установлен с возможностью вращения вокруг излучателя 3 импульсов инфракрасного излучения, расположенного внутри цилиндров вдоль центральной оси 4. Установленный с возможностью вращения вокруг ИК излучателя 3 цилиндр 2 представляет собой сочетание регулярных структур, сформированных расположенными по образующей цилиндра прорезями, и нерегулярных структур, сформированных нерегулярными перемычками 5 (фиг. 1, 2). Нерегулярные перемычки 5 могут быть выполнены в виде отражательных экранов 6. Устройство может быть дополнительно снабжено спектральным фильтром 7, спектральный диапазон пропускания которого совпадает со спектральным диапазоном излучения прикрываемого объекта. Перпендикулярно продольной оси цилиндров могут быть дополнительно установлены зеркальные отражатели 8. Отражатели 8 могут быть выполнены коническими. Излучатель 3 может быть выполнен в виде эллипсоида вращения (фиг. 1) вокруг центральной оси 4 с возможностью обеспечения равномерного распределения плотности излучения в пространстве. Устройство может быть снабжено сканирующим узлом, оснащенным фотодиодом 9, установленным с возможностью приема импульсов ИК излучения через прорези, расположенные по образующей цилиндра 2, при этом выход фотодиода 9 соединен со входом счетчика 10 импульсов, выход счетчика 10 импульсов связан со входом блока 11 сравнения, а выход блока 11 сравнения соединен со входом схемы 12 управления частоты вращения указанного цилиндра 2.

Устройство позволяет обеспечивать оптимальные условия подавления оптико-электронных приборов, имеющих как постоянную, так и переменную угловую частоту вращения гиропривода. Для этого предусмотрен режим сканирования путем плавного увеличения, а затем уменьшения угловой скорости вращения цилиндра 2 в пределах изменения угловой скорости вращения гиропривода подавляемого оптико-электронного прибора.

Устройство эффективно против оптико-электронных приборов как с амплитудно-фазовой модуляцией, так и с частотно-фазовой модуляцией и требует небольших энергетических затрат, что подтвердили проведенные экспериментальные исследования. Для подавления оптико-электронных приборов, имеющих спектральную селекцию, устройство снабжено спектральным фильтром 7, спектральный диапазон пропускания которого совпадает со спектральным диапазоном излучения прикрываемого объекта. Спектральный фильтр 7 может быть установлен вокруг излучателя 3 или вокруг неподвижного цилиндра 1. Для увеличения углов распространения модулированного излучения в пространстве с двух сторон облучателя, перпендикулярно центральной оси 4 установлены зеркальные отражатели 8, например, конической формы. Для равномерного распределения плотности излучения в пространстве излучатель 3 может быть выполнен в форме эллипсоида вращения вокруг центральной оси 4. Для снижения энергетических затрат нерегулярные перемычки 5 могут быть выполнены в виде отражательных экранов 6.

Устройство работает следующим образом.

Излучатель 3 импульсного ИК излучения модулируется вращением барабана 2 и при этом формируется импульсная последовательность (фиг. 2), состоящая из нерегулярных управляемых пачек импульсов, заполненных регулярной модулирующей частотой. При этом нерегулярность пачек импульсов конструктивно реализуется через изменяемые коэффициенты управления и различные периоды повторения, что позволяет запрограммировать траекторию выхода изображения объекта из поля зрения оптико-электронного прибора. Устройство позволяет обеспечивать оптимальные условия подавления оптико-электронных приборов, имеющих как постоянную, так и переменную угловую частоту вращения гиропривода. Устройство эффективно против оптико- электронных приборов как с амплитудно-фазовой модуляцией, так и с частотно-фазовой модуляцией и требует небольших энергетических затрат.

В каждом цикле имеется несколько нерегулярных пачек импульсов, заполненных регулярной модулирующей частотой. Длительность импульсного регулярного воздействия обозначена через t_i, а длительность паузы - через t_i+1 (фиг. 2). Нерегулярность пачек модулирующих импульсов может выражаться через изменяемые коэффициенты управления К_n = t_i - t_i+1/t_i + t_i+1 и периоды повторения T_n, которые тоже могут изменяться. Подбором сигналов управления в виде чередующихся прорезей и перемычек выбирают траекторию выхода изображения из поля зрения оптико-электронного устройства, например, по расширяющейся спирали, вибрации в противоположных направлениях с различной частотой и амплитудой и др. Коэффициент управления может изменяться от K₁ до К_n в течение цикла управления, и циклы повторяются в течение всего процесса подавления.

Для обеспечения оптимальных условий подавления оптико-электронных приборов, имеющих переменную угловую частоту вращения гиропривода, осуществляют сканирование. В подвижном цилиндре 2 по образующей (фиг. 1) через равные участки имеются прорези для считывания импульсов ИК излучения от источника посредством фотодиода 9. Счетчик 10 импульсов подсчитывает количество импульсов, например за один оборот цилиндра 2 (цикл). В блоке 11 сравнения происходит сопоставление текущего значения импульсов, проходящих за период вращения, с эталонным значением. Если текущее значение импульсов меньше эталонного, происходит подключение к двигателю, например, постоянного тока (фиг. 4) напряжения U₁, большего чем напряжение U₂, и наоборот. Подбором напряжений U₁ и U₂, а также диапазона эталонных значений количеств импульсов обеспечивается сканирование путем плавного увеличения, а затем уменьшения частоты вращения внутреннего цилиндра 2 в пределах изменения частоты вращения гиропривода подавляемого оптико-электронного прибора.

Как уже отмечалось, предложенное устройство обеспечивает подавление оптико-электронных приборов как с АФМ, так и с ЧФМ без перенастройки станции постановки помех и выноса ее за пределы защищаемого объекта, существенное снижение энергетических затрат на подавление помех и повышение надежности их подавления.

Литература:
1. Палий А. И. Радиоэлектронная борьба. Изд. второе. М.: Военное издательство, 1989, с. 13 - 51.

2. Якушенков О.Г., Луканцев В.Н., Колосов М.П. Методы борьбы с помехами в оптико-электронных приборах, М.: Радио и связь, 1951, с. 58-60
3. Криксунов Л. З., Кучин В.П., Лазарев Л.П. и др. Авиационные системы информации оптического диапазона. Справочник. М.: Машиностроение, 1955, с. 103.

Применение: оптико-электронная техника, в частности станции защиты объектов от оптико-электронных приборов. Суть изобретения: в устройстве формирования модулированной помехи, состоящем из двух соосно установленных цилиндров, на образующих поверхностях которых выполнены проницаемые для инфракрасного излучения прорези, один из цилиндров установлен с возможностью вращения вокруг излучателя импульсов инфракрасного излучения, расположенного внутри цилиндров вдоль центральной оси, а установленный с возможностью вращения вокруг ИК излучателя цилиндр представляет собой сочетание регулярных структур, сформированных расположенными по образующей цилиндра прорезями, и нерегулярных структур, сформированных нерегулярными перемычками. Нерегулярные перемычки выполнены в виде отражательных экранов. Устройство дополнительно снабжено спектральным фильтром, спектральный диапазон пропускания которого совпадает со спектральным диапазоном излучения прикрываемого объекта. Перпендикулярно продольной оси цилиндров дополнительно установлены зеркальные отражатели. Зеркальные отражатели выполнены коническими. Излучатель выполнен в виде эллипсоида вращения вокруг продольной оси с возможностью обеспечения равномерного распределения плотности излучения в пространстве. Технический результат: подавление оптико-электронных приборов как с АФМ, так и с ЧФМ без перенастройки станции постановки помех и выноса ее за пределы защищаемого объекта, существенное снижение энергетических затрат на подавление помех и повышение надежности их подавления. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство формирования модулированной помехи, состоящее из двух соосно установленных цилиндров, на образующих поверхностях которых выполнены проницаемые для инфракрасного излучения прорези, один из цилиндров установлен с возможностью вращения вокруг излучателя импульсов инфракрасного излучения, расположенного внутри цилиндров вдоль центральной оси, отличающееся тем, что установленный с возможностью вращения вокруг излучателя импульсов инфракрасного излучения цилиндр представляет собой сочетание регулярных структур, сформированных расположенными по образующей цилиндра прорезями, и нерегулярных структур, сформированных нерегулярными перемычками. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нерегулярные перемычки выполнены в виде отражательных экранов. 3. Устройство п.l или 2, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено спектральным фильтром, спектральный диапазон пропускания которого совпадает со спектральным диапазоном излучения прикрываемого объекта. 4. Устройство п. 1 или 3, отличающееся тем, что перпендикулярно продольной оси цилиндров дополнительно установлены зеркальные отражатели. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что зеркальные отражатели выполнены коническими. 6. Устройство п.1 или 5, отличающееся тем, что излучатель выполнен в виде эллипсоида вращения вокруг продольной оси с возможностью обеспечения равномерного распределения плотности излучения в пространстве. 7. Устройство по любому из пп.1 - 6, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено фотодиодом, установленным с возможностью приема импульсов ИК излучения через прорези, расположенные по образующей цилиндра, установленного с возможностью вращения, выход фотодиода соединен со входом счетчика импульсов, выход которого связан со входом блока сравнения, где происходит сопоставление текущего значения импульсов, проходящих за период вращения, с эталонным значением, выход блока сравнения соединен со схемой управления угловой скоростью вращения указанного цилиндра.