СТАНЦИЯ РАДИОТЕХНИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ Российский патент 2006 года по МПК H04K3/00 G01S7/28 G01S13/32 

Предлагаемая станция относится к области радиотехники и позволяет осуществлять радиотехническую разведку радиоэлектронных средств (РЭС) противника (РЛС, радиолинии связи и управления и др.).

Известны станции и системы радиотехнической разведки излучений РЭС противника (патент РФ №2150178; патенты США №№3.806.926, 3.891.989, 3.896.439; патент Германии №3.346.155; патент Великобритании №1.587.357; патент Франции №2.447.041; Вакин С.А., Шустов Л.Н. Основы радиопротиводействия и радиотехнической разведки. М.: Сов. радио, 1968, с.382, рис.10.2 и др.).

Из известных станций и систем наиболее близкой к предлагаемой является станция радиотехнической разведки (Вакин С.А., Шустов Л.Н. Основы радиопротиводействия и радиотехнической разведки. М.: Сов. радио, 1968, с.382, рис.10.2), которая и выбрана в качестве базовой.

Указанная станция содержит последовательно включенные антенное устройство 1, приемник 2, анализатор 4 параметров принимаемого сигнала, устройство 5 запоминания и обработки полученной информации, второй вход которого через пеленгаторное устройство 3 соединен с выходом приемника 2, и телеметрическое устройство 6, выход которого является выходом станции (фиг.1).

Недостатком указанной станции является ограниченная область разведки.

Технической задачей изобретения является расширение области разведки по площади и количеству разведываемых радиоэлектронных средств за счет размещения станции радиотехнической разведки на борту вертолета.

Поставленная задача решается тем, что в станции радиотехнической разведки, содержащей пеленгаторное устройство и последовательно включенные антенное устройство, приемник, анализатор параметров принимаемого сигнала, устройство запоминания и обработки полученной информации и телеметрическое устройство, выход которого является выходом станции, приемник выполнен в виде последовательно включенных приемной антенны, первого сместителя, второй вход которого через первый гетеродин соединен с выходом блока перестройки, усилителя первой промежуточной частоты, обнаружителя, второй вход которого через первую линию задержки соединен с его выходом, ключа, второй вход которого соединен с выходом усилителя первой промежуточной частоты, второго сместителя, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, и усилителя второй промежуточной частоты, выход которого является выходом приемника, управляющий вход блока перестройки соединен с выходом обнаружителя, пеленгаторное устройство выполнено в виде двух пеленгаторных каналов, каждый из которых состоит из последовательно включенных приемной антенны, сместителя, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, усилителя первой промежуточной частоты, перемножителя, второй вход которого соединен с выходом усилителя второй промежуточной частоты, и узкополосного фильтра, при этом к выходу первого узкополосного фильтра последовательно подключены третий перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго узкополосного фильтра, третий узкополосный фильтр и первый фазометр, к выходу второго узкополосного фильтра последовательно подключены вторая линия задержки, фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом второго узкополосного фильтра, и второй фазометр, вторые входы фазометров соединены с выходом опорного генератора, а выходы подключены к устройству запоминания и обработки полученной информации, антенное устройство содержит три приемные антенны, приемная антенна приемника размещена над втулкой винта вертолета, приемные антенны пеленгаторного устройства размещены на концах лопастей несущего винта вертолета, двигатель кинематически связан с винтом вертолета и опорным генератором.

Структурная схема предлагаемой станции радиотехнической разведки представлена на фиг.2, геометрическая схема расположения приемных антенн на вертолете изображена на фиг.3.

Приемник 2 содержит последовательно включенные приемную антенну 7, первый сместитель 12, второй вход которого через первый гетеродин 11 соединен с выходом блока 10 перестройки, усилитель 17 первой промежуточной частоты, обнаружитель 20, второй вход которого через первую линию задержки 21 соединен с его выходом, ключ 22, второй вход которого соединен с выходом усилителя 17 первой промежуточной частоты, второй сместитель 24, второй вход которого соединен с выходом гетеродина 23, и усилитель 25 второй промежуточной частоты, выход которого является выходом приемника 2 и подключен к входу анализатора 4 параметров принимаемого сигнала.

Пеленгаторное устройство 3 содержит два пеленгаторных канала, каждый из которых содержит последовательно включенные приемную антенну 8 (9), сместитель 13 (14), второй вход которого соединен с выходом гетеродина 11, усилитель 18 (19) первой промежуточной частоты, перемножитель 26 (27), второй вход которого соединен с выходом усилителя 25 второй промежуточной частоты, и узкополосный фильтр 28 (29). При этом к выходу первого узкополосного фильтра 28 последовательно подключены третий перемножитель 30, второй вход которого соединен с выходом второго узкополосного фильтра 29, третий узкополосный фильтр 32 и первый фазометр 34, к выходу второго узкополосного фильтра 29 последовательно подключены вторая линия задержки 31, фазовый детектор 33, второй вход которого соединен с выходом узкополосного фильтра 29, и второй фазометр 35. Вторые входы фазометров 34 и 35 соединены с выходом опорного генератора 16, а выходы подключены к устройству 5 запоминания и обработки полученной информации. Антенное устройство 1 содержит три приемные антенны 7-9, приемная антенна 7 приемника 2 размещена над втулкой винта вертолета, приемные антенны 8 и 9 пеленгаторного устройства 3 размещены на концах лопастей несущего винта вертолета (фиг.3). Двигатель 15 кинетически связан с винтом вертолета и опорным генератором 16.

Станция радиотехнической разведки работает следующим образом.

Станция размещается на борту вертолета. Наличие вращающегося винта вертолета используется для определения направления на излучающую РЭС с помощью антенного устройства 1, приемные антенны 8 и 9 которого размещены на концах лопастей несущего винта (фиг.3).

Принимаемые антеннами 7-9 сигналы, например с фазовой манипуляцией (ФМн)

где U₁, U₂, U₃ - амплитуды сигнала РЭС;

ω_C - несущая частота сигнала РЭС;

φ - начальная фаза сигнала РЭС;

t_с - длительность сигнала РЭС;

±Δω - нестабильность несущей частоты сигнала, обусловленная различными дестабилизирующими факторами;

ϕ_k(t)={0,π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом;

R - радиус окружности, на которой размещены приемные антенны 8 и 9;

Ω=2πR - скорость вращения приемных антенн 8 и 9 вокруг приемной антенны 7 (скорость вращения винта вертолета);

α - пеленг (азимут) на излучающую РЭС,

поступают на первые входы смесителей 12-14, на вторые входы которых подается напряжение первого гетеродина 11 линейно-измеряющийся частоты

где - скорость изменения частоты гетеродина.

Следует отметить, что поиск ФМн-сигналов РЭС противника в заданном диапазоне частот Д_f осуществляется с помощью блока 10 перестройки, который периодически с периодом Т_П по пилообразному закону изменяет частоту ω_Г1 гетеродина 11. В качестве блока 10 перестройки может использоваться генератор пилообразного напряжения.

На выходе смесителей 12-14 образуются напряжения комбинированных частот. Усилителями 17-19 выделяются напряжения первой промежуточной частоты:

где

К₁ - коэффициент передачи смесителей;

ω_ПР1=ω_C-ω_Г1 - первая промежуточная частота;

ϕ_ПР1=ϕ_С-ϕ_Г1.

Напряжение U_ПР1(t) с выхода усилителя 17 первой промежуточной частоты поступает на вход обнаружителя 20. При обнаружении сигнала РЭС на выходе обнаружителя 20 появляется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход блока 10 перестройки, выключая его, на управляющий вход ключа 22, открывая его, и на вход линии задержки 21. Ключ 22 в исходном состоянии всегда закрыт. Время задержки τ₃ линии задержки выбирается таким, чтобы можно было зафиксировать обнаруженный ФМн-сигнал и проанализировать его параметры.

При выключении блока 10 перестройки усилителями 17-19 выделяются следующие напряжения:

Напряжение U_ПР4(t)с выхода усилителя 17 первой промежуточной частоты через открытый ключ 22 поступает на первый вход смесителя 24, на второй вход которого подается напряжение второго гетеродина 23 со стабильной частотой ω_Г2

На выходе смесителя 24 образуется напряжение комбинационных частот. Усилитель 25 выделяет напряжение второй промежуточной частоты

где

ω_ПР2=ω_ПР1-ω_Г2 - вторая промежуточная частота;

ϕ_ПР2=ϕ_ПР1-ϕ_Г2,

которое поступает на вход анализатора 4 параметров принимаемого сигнала, где определяются длительность τ₃ элементарных посылок, из которых составлен ФМн-сигнал, их количество N (T_c=N τ_э) и закон фазовой манипуляции.

Напряжение U_ПР7(t) с выхода усилителя 25 второй промежуточной частоты одновременно подается на вторые входы перемножителей 26 и 27 пеленгаторных каналов, на первые входы которых поступают напряжения U_ПР5(t) и U_ПР6(t) с выходов усилителей 18 и 19 первой промежуточной частоты соответственно. На выходах перемножителей 26 и 27 образуются фазомодулированные (ФМ) напряжения на стабильной частоте ω_Г2 второго гетеродина:

где

К₂ - коэффициент передачи перемножителей, которые выделяются узкополосными фильтрами 28 и 29 частотой настройки ω_H=ω_Г2.

Знаки "+" и "-" перед величиной соответствуют диаметрально противоположным расположениям антенн 8 и 9 на концах лопастей несущего винта вертолета относительно приемной антенны 7, размещенной над втулкой винта вертолета.

Следовательно, полезная информация о пеленге α переносится на стабильную частоту ω_Г2 второго гетеродина 23. Поэтому нестабильность ±Δω несущей частоты, вызванная различными дестабилизирующими факторами, и вид модуляции (манипуляции), принимаемого сигнала РЭС не влияют на результат пеленгации, тем самым повышается точность определения местоположения РЭС.

Причем величина, входящая в состав указанных колебаний и называемая индексом фазовой модуляции, характеризует максимальное значение отклонения фазы сигналов, принимаемых вращающимися антеннами 8 и 9 относительно фазы сигнала, принимаемого неподвижной антенной 7.

Пеленгаторное устройство 3 тем чувствительнее к изменению угла α, чем больше относительный размер измерительной фазы R/λ. Однако с ростом R/λ уменьшается значение угловой координаты α, при котором разность фаз превосходит значение 2π, т.е. наступает неоднозначность отсчета угла α.

Следовательно, при наступает неоднозначность отсчета угла α. Устранение указанной неоднозначности путем уменьшения соотношения обычно себя не оправдывает, так как при этом теряется основное достоинство широкобазовой системы. Кроме того, в диапазоне метровых и особенно дециметровых волн брать малые значения часто не удается из-за конструктивных соображений.

Для повышения точности пеленгации РЭС в горизонтальной (вертикальной) плоскости приемные антенны 8 и 9 размещаются на концах лопастей несущего винта вертолета. Смешение сигналов от двух диаметрально противоположных приемных антенн 8 и 9, находящихся на одинаковом расстоянии R от оси вращения несущего винта, вызывает фазовую модуляцию, получаемой с помощью одной приемной антенны, вращающейся по кругу, радиус R которого в два раза больше (R₁=2R).

Действительно, на выходе перемножителя 30 образуется гармоническое напряжение

где

с индексом фазовой модуляции

которое выделяется узкополосным фильтром 32 и поступает на первый вход фазометра 34, на второй вход которого подается напряжение опорного генератора 16

U₀(t)=U₀·cos Ωt.

Фазометр 34 обеспечивает точное, но неоднозначное измерение угловой координаты α.

Для устранения возникающей при этом неоднозначности отсчета угла α необходимо уменьшить индекс фазовой модуляции без уменьшения отношения . Это достигается использованием автокоррелятора, состоящего из линии задержки 31 и фазового детектора 33, что эквивалентно уменьшению индекса фазовой модуляции до величины

где d₁<R.

На выходе автокоррелятора образуется напряжение

c индексом фазовой модуляции Δϕ_m2, которое поступает на первый вход фазометра 35, на второй вход поступает напряжение U₀(t) опорного генератора 16. Фазометр 35 обеспечивает грубое, но однозначное измерение угла α.

Минимальное расстояние R₀ от РЭС до винта вертолета определяется из выражения

F_g(t)≈(V²·t²)/(λ·R₀),

где F_g(t) - доплеровский сдвиг частоты;

V= Ω·R;

λ - длина волны.

Доплеровский сдвиг частоты измеряется в анализаторе 4 параметров принимаемого сигнала, в котором также определяется R₀. Последние фиксируются в устройстве 5 запоминания и обработки полученной информации.

Местоположение РЭС определяется в устройстве 5 по измеренным значениям α и R₀.

Телеметрическое устройство 6 предназначено для передачи разведывательной информации на пункт контроля.

По истечении времени τ_з постоянное напряжение с выхода линии задержки 21 поступает на управляющий вход обнаружителя 20 и сбрасывает его содержимое на нулевое значение. При этом ключ 22 закрывается, а блок 10 перестройки включается, т.е. они переводятся в свои исходные положения.

При обнаружении сигнала следующей РЭС противника работа станции радиотехнической разведки происходит аналогичным образом.

Траектория полета вертолета, на борту которого размещена станция радиотехнической разведки, как правило, прокладывается в приграничных районах без нарушения воздушного пространства противника и без осложнений дипломатического характера.

Таким образом, предлагаемая станция радиотехнической разведки по сравнению с базовой обеспечивает расширение области разведки по площади и количеству разведываемых радиоэлектронных средств. Это достигается размещением станции радиотехнической разведки на борту вертолета, маршрут полета которого прокладывается в приграничных районах без нарушения воздушного пространства противника и без осложнений дипломатического характера.

Предлагаемая станция радиотехнической разведки обеспечивает точное и однозначное определение местоположения РЭС. При этом пеленгаторное устройство инвариантно к виду модуляции (манипуляции) и нестабильности несущей частоты принимаемых сигналов РЭС.

Изобретение относится к области радиотехники и позволяет осуществлять радиотехническую разведку радиоэлектронных средств противника. Техническим результатом является расширение области разведки по площади и количеству разведываемых радиоэлектронных средств за счет размещения станции радиотехнической разведки на борту вертолета. Станция радиотехнической разведки содержит антенное устройство (1), приемник (2), пеленгаторное устройство (3), анализатор (4) параметров принимаемого сигнала, устройство (5) запоминания и обработки полученной информации, телеметрическое устройство (6), приемные антенны (7-9), блок (10) перестройки, первый (11) и второй (23) гетеродины, смесители (12-14) и (24), усилители (17-19) первой промежуточной частоты, обнаружитель (20), первую (21) и вторую (31) линии задержки, ключ (22), усилитель (25) второй промежуточной частоты, перемножители (26), (27) и (30), узкополосные фильтры (28), (29) и (32), фазовый детектор (33), фазометры (34) и (35), двигатель (15) и опорный генератор (16). 3 ил.

Станция радиотехнической разведки, содержащая пеленгаторное устройство и последовательно включенные антенное устройство, приемник, анализатор параметров принимаемого сигнала, устройство запоминания и обработки полученной информации и телеметрическое устройство, выход которого является выходом станции, отличающаяся тем, что приемник выполнен в виде последовательно включенных приемной антенны, первого смесителя, второй вход которого через первый гетеродин соединен с выходом блока перестройки, усилителя первой промежуточной частоты, обнаружителя, второй вход которого через первую линию задержки соединен с его выходом, ключа, второй вход которого соединен с выходом усилителя первой промежуточной частоты, второго смесителя, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, и усилителя второй промежуточной частоты, выход которого является выходом приемника, управляющий вход блока перестройки соединен с выходом обнаружителя, пеленгаторное устройство выполнено в виде двух пеленгаторных каналов каждый из которых состоит из последовательно включенных приемной антенны, смесителя, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, усилителя первой промежуточной частоты, перемножителя, второй вход которого соединен с выходом усилителя второй промежуточной частоты, и узкополосного фильтра, при этом к выходу первого узкополосного фильтра последовательно подключены третий перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго узкополосного фильтра, третий узкополосный фильтр и первый фазометр, к выходу второго узкополосного фильтра последовательно подключены вторая линия задержки, фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом второго узкополосного фильтра, и второй фазометр, вторые входы фазометров соединены с выходом опорного генератора, а выходы подключены к устройству запоминания и обработки полученной информации, антенное устройство содержит три приемные антенны, приемная антенна приемника размещена над втулкой винта вертолета, приемные антенны пеленгаторного устройства размещены на концах лопастей несущего винта вертолета, двигатель кинематически связан с винтом вертолета и опорным генератором.