СПОСОБ ПЕРЕХВАТА РАДИОЛИНИЙ Российский патент 2003 года по МПК H04B1/10 H04K3/00 

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может найти применение при радиоразведке, контроле радиоизлучений, при противодействии иностранным техническим средствам.

Потенциальные возможности радиоэлектронных средств таковы, что радиоразведка является одной из важнейших составляющих современных разведывательных служб государств. Использование высокопроизводительных ЭВМ в совокупности со специальным программным обеспечением открывает возможности оперативного дешифрирования перехватываемых сообщений. Поэтому в каналах боевого радиоуправления, каналах правительственной связи, космических радиолиниях используют, как правило, остронаправленное излучение. Остронаправленное излучение в пределах охраняемых экстерриторий обеспечивает пространственную недосягаемость трасс радиолиний и их энергетическую скрытность.

Известны методы перехвата радиосообщений путем размещения приемно-регистрирующих устройств на трассах распространения электромагнитных волн или на направлениях излучения боковых лепестков антенн (см., например, С.А. Вакин, Л.Н. Шустов "Основы радиопротиводействия и радиотехнической разведки". М. : Сов. Радио, 1968 г. , рис.10.2 "Блок-схема станции радиотехнической разведки", стр. 382...385 - аналог).

Недостатками аналога являются:
- необходимость размещения приемного устройства в пределах диаграммы направленности передающей антенны разведываемой радиолинии;
- ограничение усиления разведываемого сигнала коэффициентом собственных шумов приемника радиоразведки.

Известно радиоволновое устройство подслушивания (см. , например, Авторское свидетельство СССР 255442, 1986 г. - аналог). В качестве высокочувствительного сенсора в устройстве подслушивания использована автодинная система. Основой автодинной системы является автогенератор, работающий в режиме модуляции генерируемой частоты собственным, отраженным от облучаемого объекта, сигналом. Недостатком аналога является малая дальность действия, не превышающая нескольких сотен метров.

Ближайшим аналогом с заявляемым является способ создания охраняемой радиоволновой зоны радиусом несколько километров вокруг космического аппарата, реагирующей на внешнее электромагнитное поле облучения или на появление в зоне посторонних объектов (см., например, "Устройство сигнализации космического аппарата" Авторское свидетельство СССР 230955, 1985 г. - ближайший аналог).

В устройстве ближайшего аналога воздействие внешнего сигнала на автодинную систему внутри некоторой области частот, называемой полосой захвата, характеризуется биениями частот автодина и внешнего электромагнитного поля, что сигнализирует об облучении КА.

Недостатками ближайшего аналога являются:
- малая дальность действия, ограниченная уровнем собственных шумов автодинных систем;
- невозможность непосредственного использования для перехвата радиосообщений.

Задача, решаемая данным изобретением, заключается в обеспечении возможности перехвата радиосообщений с точек пространства, находящихся за пределами трасс распространения сигнала перехватываемых радиолиний.

Поставленная задача решается тем, что в способе перехвата радиолиний, при котором генерируют гармонические колебания автогенератора в режиме затягивания и полосе захвата его частоты внешним сигналом, дополнительно воздействуют электромагнитным полем автогенератора на частотно-избирательный элемент разведываемой радиолинии, выделяют модулирующую функцию разведываемого сигнала из сигнала автогенератора, изменяют начальные условия интерференционного поля когерентного пучка электронов по закону выделенной модулирующей функции, осуществляют регистрацию динамических изменений интерференционного поля когерентного пучка электронов.

Вновь введенные операции позволяют реализовать такие новые свойства заявляемого технического решения как:
- выделение скрытой информации и ее безэнтропийное усиление интерференционным полем когерентного пучка электронов, обладающего предельной чувствительностью;
- увеличение дальности разведки;
- возможность разведки под произвольными углами к трассе разведываемой линии.

Анализ известных технических решений в исследуемой и смежных областях позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, совпадающих с существенными признаками заявляемого технического решения, и о соответствии последнего критерию изобретения "изобретательский уровень".

Техническая сущность изобретения заключается в следующем.

Воздействие внешнего электромагнитного поля с частотой ω_в на автогенератор с частотой ω_o в некоторой полосе частот Δω = ω_в-ω_o, называемой полосой захвата, приводит к изменению генерируемой автогенератором частоты. На начальном этапе процесс захвата характеризуется биениями между частотой внешнего сигнала и автогенератора, а затем, если автогенератор находится в режиме затягивания частоты, наступает синхронизация генерируемых автогенератором колебаний частотой внешнего сигнала Процесс синхронизации колебаний автогенератора внешним сигналом фиг. 1. В результате сигнал автогенератора оказывается промодулированным внешним сигналом (см., например, "Справочник по радиоэлектронике", т.2 под редакцией А.А. Куликовского, М.: Энергия, 1968 г. "Затягивание частоты автогенераторов", стр.32-34, Рис.12.50).

В промодулированном таким образом сигнале автогенератора содержится вся информация о разведываемом сигнале. Осуществляя детектирование сигнала автогенератора, в месте его излучения, выделяют модулирующую функцию разведываемого сигнала.

Однако при слабом внешнем сигнале индекс модуляции сигнала автогенератора, определяемый из соотношения (где Δf - коэффициент затягивания частоты автогенератора, паспортная характеристика электронного прибора, P_в - мощность внешнего сигнала; P_о - генерируемая автогенератором мощность колебаний), оказывается малым, соизмеримым с уровнем флуктуаций случайного шума. Для извлечения скрытой информации из продетектированного сигнала автогенератора осуществляют безэнтропийное усиление пространственно-временного сигнала посредством интерференционного поля когерентного пучка электронов, обладающего предельной чувствительностью. О возможности безэнтропийного усиления (см. , например, А.К. Ставицкий, А.Н. Никитин "Экспериментальные результаты регистрации квантовых процессов с помощью пространственно-временных сигналов", в книге "На одном языке с природой", С.-Пб.: Интан, 1997 г., стр.61-79).

Исходя из вышеприведенного соотношения для индекса модуляции m_f, мощность автогенератора P₀ следует выбирать соизмеримой с уровнем (P_в) разведываемого внешнего сигнала. Кроме того, чем меньше собственная генерируемая мощность P₀, тем ниже уровень собственных шумов. Хорошо синхронизуются автогенераторы с малой добротностью колебательного контура.

После безэнтропийного усиления модулирующей функции разведываемого сигнала осуществляют ее регистрацию путем записи динамических изменений интерференционного поля когерентного пучка электронов.

Дальнейшее дешифрирование зарегистрированной информации осуществляют известными методами.

Функциональная схема устройства, реализующего способ перехвата радиолиний, представлена на фиг.2. Устройство содержит следующие элементы: передающую 1 и приемную 2 антенны, образующие трассу 3 разведываемой радиолинии, автодинную излучающую систему 4 в составе СВЧ автогенератора 5 волноводно-фидерного тракта 6, фазовращателя 7, приемо-передающей антенны 8, направленного ответвителя 9, аттенюатора 10, детекторной секции 11, а также политропного усилителя 12 с функциональными пластинами 13, отклоняющими пластинами по координатам (х) 14 и (y) 15. Динамические изменения интерференционного поля когерентного пучка электронов на коллекторных пластинах 16 снимаются с сопротивления нагрузки 17 и регистрируются записывающим устройством 18.

Динамика взаимодействия элементов состоит в следующем. Обычно стремятся обеспечить согласование сопротивления антенны с волновым сопротивлением волноводного тракта. Коэффициент полезного действия (η) волноводно-фидерного тракта зависит от коэффициента бегущих волн (КБВ) в тракте и выражается зависимостью (см., например, А.Л. Драбкин, В.Л. Зузенко "Антенно-фидерные устройства", М.: Сов. радио, 1964 г., стр.388)

Поскольку реальный КБВ никогда не равен единице и имеют место отражения падающей (принимаемой) волны от неоднородностей волноводно-фидерного тракта, то (в силу принципа взаимности приемной и передающей антенн) имеет место переизлучение части перехватываемой приемной антенной энергии.

Отраженная от неоднородностей тракта волна переизлучается в пространство в соответствии с индикатриссой рассеяния, т.е. диаграммой направленности приемной антенны перехватываемой радиолинии.

Облучая антенной 8 автодинной радиолинии приемную антену 2 разведываемой радиолинии по основному, заднему или боковым лепесткам ее диаграммы направленности, достигают взаимодействия разведываемого сигнала с сигналом автогенератора. В результате биений этих сигналов на нелинейном элементе (в СБЧ автогенераторе 5) сигнал автогенератора модулируется внешним сигналом. Часть энергии промодулированных таким образом колебаний автогенератора 5 через направленный ответвитель 9 поступает для детектирования в детекторную секцию 11. Режим детектирования регулируется аттенюатором 10. Для компенсации фазовых сдвигов в волноводном тракте автодинной радиолинии 4 и выбора оптимального режима затягивания частоты СВЧ автогенератора 5 служит фазовращатель 7. К выходу детекторной секции 11 подключена одна из функциональных пластин (x) 14 политронного усилителя 12. Этим обеспечивается пространственная модуляция интерференционного поля когерентного пучка электронов внутри политропа 12. После безэнтропийного усиления сигнал модулирующей функции разведываемого сигнала выделяется на нагрузке 17 и записывается регистрирующим устройством 18.

Все элементы устройства могут быть выполнены на существующей отечественной элементной базе. СВЧ автогенератор может быть выполнен на полупроводниковом диоде Ганна, типа Ф 235 с полосой затягивания Δf=50 МГц при генерируемой мощности единицы мкВт.

Направленный ответвитель, фазовращатель могут быть выполнены по схеме (см., например, А.Л. Драбкин, В.Л. Зузенко "Антенно-фидерные устройства", М. : Сов. радио, 1964 г., рис.XIX.41, рис.XIX.43, стр.744, 747).

Политронный усилитель выполнен на базе электронно-лучевого прибора ЛФ9П и включен по схеме (см., например, книга А.И. Ставицкий, А.Н. Никитин "Нa одном языке с природой", С.-Пб.: Интан, 1997 г., рис.3. Схема включения политрона с элементом граничных условий, стр.129).

Эффективность устройства зависит от элементной базы, параметров электронных приборов, режима затягивания, соотношения уровня мощностей разведываемого и автодинного сигналов.

В принципе, не существует потенциальных ограничений на минимальный уровень разведываемого сигнала, поскольку для селектирования используются свойства микромира.

Изобретение относится к технике связи, в частности к радиоразведке систем связи. Технический результат заключается в обеспечении возможности перехвата радиосообщений с точек пространства, находящихся за пределами трасс распространения сигнала перехватываемых радиолиний. В способе воздействуют внешним электромагнитным полем на автогенератор в полосе захвата. В результате сигнал автогенератора оказывается промодулированным внешним сигналом. Осуществляя детектирование сигнала автогенератора, выделяют модулирующую функцию разведываемого сигнала. После безэнтропийного усиления модулирующей функции осуществляют ее регистрацию путем записи динамических изменений интерференционного поля когерентного пучка электронов. 2 ил.

Способ перехвата сигналов радиолинии, при котором генерируют гармонические колебания автогенератора в режиме затягивания и полосе захвата его частоты внешним сигналом, отличающийся тем, что воздействуют электромагнитным полем автогенератора на частотно-избирательный элемент разведываемой радиолинии, выделяют модулирующую функцию разведываемого сигнала из сигнала автогенератора, воздействуют на интерференционное поле когерентного пучка электронов политрона по закону выделенной модулирующей функции, осуществляют регистрацию выделенного на нагрузке сигнала динамических изменений интерференционного поля когерентного пучка электронов.