КОМПОНЕНТНЫЙ ИНДИКАТОР БЛИЖНЕГО ПОЛЯ Российский патент 2009 года по МПК G01S13/00 

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к методам и средствам сверхближней радиоразведки источников радиоизлучения (ИРИ), и предназначено, в частности, для выявления факта скрытой установки и определения местоположения на охраняемой территории подслушивающих устройств (т.н. «жучков»), использующих радиоканал для передачи в реальном времени поступающей на их микрофон аудиоинформации.

Обычно процесс поиска, обнаружения и локализации места установки ИРИ, производимый человеком-оператором, заключается в перемещении разведывательного приемника (РП) вдоль возможных мест установки ИРИ и на заданном расстоянии от них с одновременным наблюдением за изменениями мощности сигнала с выхода РП, положительные выбросы которой свидетельствуют о наличии ИРИ и являются следствием уменьшения расстояния между РП от ИРИ при перемещении РП вблизи места установки ИРИ. Несущая частота ИРИ предполагается неизвестной и расположенной в широком диапазоне частот, где также находятся сигналы от множества удаленных источников.

Известны устройства /1, 2/, которые могут быть использованы в задачах сверхближней радиоразведки. Они содержат два канала обработки: Е-канал и Н-канал, в которых выделяются соответственно электрическая (Е) и магнитная (Н) компоненты поля источника с последующим формированием информационного сигнала путем совместной обработки выходных сигналов S_E и S_H этих каналов. Антенный датчик Н-канала в /1, 2/ представляет собой рамочную антенну. В аналоге /1/ антенный датчик Е-канала представляет собой сдвоенную вибраторную антенну, состоящую из двух идентичных вибраторных антенн и вычитающего устройства, формирующего разностный сигнал S_E=S_E1-S_E2 из выходных сигналов первой (S_E1) и второй (S_E2) вибраторных антенн. В качестве информационного сигнала в /1/ выбирается мощность взвешенного суммарного сигнала S=К_ES_E+К_HS_H, где К_E и К_H - комплексные весовые коэффициенты. Указанным весовым суммированием в /1/ достигается компенсация сигналов удаленных источников в суммарном сигнале S и, как следствие, низкий уровень ложных тревог.

Недостатком аналога /1/ является низкая вероятность обнаружения ИРИ, что обусловлено дифференцирующим свойством сдвоенной вибраторной антенны, приводящим к снижению мощности разностного сигнала S_E по сравнению с мощностью образующих его парциальных сигналов S_E1 и S_E2.

Наиболее близким к предложенному среди аналогов /1, 2/ является устройство-прототип /2/, в котором антенный датчик Е-канала представляет обычную вибраторную антенну, а в качестве информационного сигнала используется измеряемая по данным S_E и S_H разность фаз между этими сигналами, зависящая от расстояния между ИРИ и РП.

Недостаток прототипа /2/ состоит в необходимости использования на выходах каждой из антенн сложных и дорогостоящих панорамных приемников с последовательным или параллельным поиском ИРИ по частоте, без которых определение расстояния между РП и источником, а следовательно, обнаружение ИРИ невозможно.

Целью изобретения является улучшение характеристик обнаружения ИРИ.

Для достижения поставленной цели в прототип, содержащий последовательно соединенные вибраторную антенну и первый приемник, последовательно соединенные рамочную антенну и второй приемник, дополнительно введены два ограничителя, два коррелятора и последовательно соединенные разностная и пороговая схемы, причем выход первого приемника подключен к первому входу первого коррелятора и через первый ограничитель к первому входу второго коррелятора, выход второго приемника подключен к второму входу второго коррелятора и через второй ограничитель к второму входу первого коррелятора, а выходы корреляторов подключены к соответствующим входам разностной схемы.

На фиг.1, 2, 3 изображены:

- схема предложенного устройства (фиг.1), схема аналога (фиг.2) и схема прототипа (фиг.3), где обозначено: 1 - вибраторная антенна; 2 - рамочная антенна; 3 - широкополосный приемник; 4, 6 - ограничитель (двухсторонний); 5, 7 - коррелятор, в качестве которого может быть использован балансный модулятор с фильтром нижних частот на его выходе; 8 - разностная схема; 9 - пороговая схема (двухсторонняя); 10 - сдвоенная вибраторная антенна; 11 - схема весового суммирования; 12 - панорамный приемник с последовательным поиском по частоте; 13 - перестраиваемый гетеродин; 14 - фазовый детектор.

Перейдем к изложению работы предложенной схемы фиг.1.

Сигналы U₁, U₂ на выходах корреляторов 5 и 7 соответственно математически могут быть выражены через комплексную запись их входных сигналов S_E, S_H, P_E и P_H:

где S_E и S_H - сигналы с выходов вибраторной и рамочной антенн, P_E и Р_H - сигналы с выходов ограничителей 4 и 6 соответственно, «*» - знак комплексного сопряжения, а скобки <...> обозначают усреднение по времени, которое выполняется фильтрами нижних частот в составе корреляторов 5, 7 и устраняет биения между сигналами различных источников. При одинаковых уровнях ограничения в элементах 4, 6 сигнал U=U₂-U₁ на выходе разностной схемы 8 пропорционален произведению разности амплитуд (A_E-А_H) сигналов S_E и S_H на косинус разности фаз (ϕ_E-ϕ_H) этих сигналов

где тильда «˜» обозначает пропорциональность.

Когда на РП воздействуют сигналы удаленных источников, Е и Н компоненты поля которых в окрестности РП с высокой вероятностью образуют плоскую волну, сигналы S_E и S_H являются ортогональными друг другу, т.е. разность их фаз (ϕ_E-ϕ_H) составляет π/2:

ввиду синфазности электрической Е и магнитной Н компонент поля плоских волн, а разность их амплитуд (A_E-А_H) близка к нулю ввиду постоянства отношения напряженности Е компоненты поля к напряженности его Н компоненты для плоских волн, равного стандартной величине:

При этом предполагается, что коэффициенты усиления приемников 3 подобраны с таким расчетом, чтобы при воздействии на РП удаленных источников, поляризация волн которых согласована с поляризационными диаграммами вибраторной 1 и рамочной 2 антенн, сигналы S_E и S_H имели равные амплитуды: A_E=А_H. Указанные обстоятельства определяют малость сигнала U при воздействии на РП сигналов удаленных источников.

Перейдем к рассмотрению ситуации, когда на РП воздействуют сигналы искомого ИРИ. В ближней и средней зонах ИРИ характеристики его поля заметно отличаются от характеристик плоской волны /3/: с одной стороны, при сближении РП с ИРИ появляется сдвиг фаз между напряженностями Е и Н компонент поля ИРИ, а с другой стороны, отношение Е/Н становится отличным от стандартной величины 120π Ом. В результате величины Cos(ϕ_E-ϕ_H) и (A_E-А_H), а следовательно, и их произведение U будут с высокой вероятностью отличными от нулевых, что приведет к выбросам в сигнале U при перемещении РП вблизи места установки ИРИ, которые будут обнаружены в пороговой схеме 9. Неопределенность в поляризации этих выбросов может быть устранена введением в схему 9 операции определения модуля входной величины |U|.

Таким образом, включение в состав РП элементов 4, 5, 6, 7 и 8 позволяет улучшить характеристики обнаружения близко расположенного ИРИ.

Источники информации

1. Авторское свидетельство №849345 (СССР).

2. Патент US 6963301, В2.

3. Брунов Б.Я., Гольденберг Л.М., Кляцкин И.Г., Цейтлин Л.А. Теория электромагнитного поля. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1962, стр.386÷412.

Устройство предназначено для выявления факта скрытой установки источников радиоизлучения и определения их местоположения в пределах охраняемой территории. Оно содержит Е-канал и Н-канал обработки, выделяющие соответственно электрическую Е и магнитную Н компоненты поля источника, двухканальную схему совместной корреляционной обработки Е-сигнала и Н-сигнала с выходов соответствующих каналов, в одном из которых производится предварительное ограничение Е-сигнала, а в другом - Н-сигнала, и разностную схему, осуществляющую сравнение двух полученных корреляционных сигналов. Технический результат - включение в состав устройства двухканальной схемы корреляционной обработки позволяет улучшить характеристики обнаружения источников радиоизлучения. 3 ил.

Компонентный индикатор ближнего поля, содержащий последовательно соединенные вибраторную антенну и первый приемник, последовательно соединенные рамочную антенну и второй приемник, отличающийся тем, что в него дополнительно введены два ограничителя, два коррелятора и последовательно соединенные разностная и пороговая схемы, причем выход первого приемника подключен к первому входу первого коррелятора и через первый ограничитель к первому входу второго коррелятора, выход второго приемника подключен к второму входу второго коррелятора и через второй ограничитель к второму входу первого коррелятора, а выходы корреляторов подключены к соответствующим входам разностной схемы.