СПОСОБ РАДИОЭЛЕКТРОННОГО ПОДАВЛЕНИЯ СИСТЕМЫ РАДИОСВЯЗИ Российский патент 2014 года по МПК H04K3/00 

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к радиоэлектронному подавлению (РЭП) активными помехами радиоэлектронных средств (РЭС), в частности средств радиосвязи с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, и может быть использовано для подавления корабельных и авиационных средств радиосвязи.

Известен способ РЭП РЭС активными помехами, реализуемый в станции активных помех, защищенной патентом РФ на изобретение №2103705, кл. G01S 7/38, 1994 г., в станции маскирующих и импульсных помех, защищенной патентом РФ на полезную модель №29818, кл. Н04К 3/00, G01S 7/38, 2002 г. и в устройстве формирования помех, защищенном патентом РФ на полезную модель №29198, кл. Н04К 3/00, G01S 7/38, 2002 г. В соответствии с этим способом принимают зондирующий информационный сигнал, по нему воспроизводят его несущую частоту, формируют ответную шумовую помеху на этой частоте, усиливают и излучают в направлении подавляемого РЭС.

Прием зондирующего информационного сигнала, воспроизведение его несущей частоты, формирование помехового сигнала, его усиление и излучение в направлении подавляемого РЭС являются существенными признаками заявляемого способа.

Причиной, препятствующей достижению технического результата, обеспечиваемого изобретением, в этих аналогах является относительно узкий частотный диапазон подавления РЭС. Расширение же частотного диапазона подавления РЭС делает требуемый энергетический потенциал станции помех настолько большим, что способ становится либо нереализуемым, либо само подавление является малоэффективным.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу РЭП (прототипом) является способ, реализующий полигармоническую помеху [см., например, Борисов В.И. и др. Помехозащищенность систем радиосвязи с расширением спектра сигналов методом псевдослучайной перестройки рабочей частоты. - М.: Радио и связь. - 2000. - С.53-59, рис.1.23, 1.24]. В соответствии с этим способом, как и в указанных выше аналогах, принимают зондирующий информационный сигнал, по нему воспроизводят несущую частоту и формируют ответную помеху, усиливают и излучают в направлении подавляемого РЭС. Однако помеха представляет собой не шумовой сигнал в широком диапазоне, а набор немодулированных гармонических колебаний равной мощности, распределенных по диапазону рабочих частот подавляемого РЭС и одновременно излучаемых в его направлении.

Прием зондирующего информационного сигнала, формирование из него ответных помех, представляющих собой набор гармонических немодулированных колебаний, их усиление и излучение в направлении подавляемого РЭС являются существенными признаками заявляемого способа.

Описанный способ-прототип является несколько более эффективным, чем шумовая помеха и при прочих равных условиях обеспечивает более высокую спектральную плотность помехи.

Причиной, препятствующей достижению в прототипе технического результата, обеспечиваемого изобретением, является его относительно низкая эффективность. Особенно сильно это сказывается при подавлении систем с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ).

Дело в том, что у этих систем достаточно широкий диапазон перестройки частоты и создание полигармонических сигналов во всем этом диапазоне крайне затруднительно, хотя и в меньшей степени, чем в случае шумовой помехи. Следует отметить, что подавляемый приемник, как правило, перемещается в пространстве относительно станции помех, и в принципе может оказаться на достаточно большом расстоянии от станции помех, что напрямую уменьшает мощность помех пропорционально квадрату этого расстояния. Кроме того, одновременное излучение большого числа гармонических сигналов практически исключает прием зондирующего информационного сигнала во время этого излучения, а передатчик подавляемой системы за это время может сменить часть несущих частот, либо все несущие частоты, что также в конечном итоге снизит эффективность воздействия помех.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение эффективности РЭП.

Технический результат достигается тем, что в известном способе РЭП системы радиосвязи непрерывно измеряют координаты носителей передатчика и приемника подавляемой системы, в качестве носителя комплекса РЭП используют летательный аппарат, при этом удерживают этот носитель в точке пространства на линии «передатчик - приемник» на минимально возможном расстоянии от приемника, при обнаружении в принятом зондирующем информационном сигнале передатчика информационных радиоимпульсов фазоманипулированного сигнала со скачкообразно изменяющейся от импульса к импульсу по случайному закону несущей частотой измеряют их длительность, период следования и несущие частоты, в случае соответствия результатов измерения каталожным значениям параметров зондирующего информационного сигнала подавляемой системы формируют помеховые сигналы, представляющие собой непрерывные сигналы на тех частотах, что и несущие частоты принятых зондирующих информационных импульсов, но без фазовой манипуляции, сформированные сигналы одновременно на всех частотах усиливают и излучают в направлении подавляемого приемника, при этом в излучении периодически с периодом порядка трех секунд делают паузы длительностью порядка трех миллисекунд, в течение которых принимают зондирующий информационный сигнал передатчика и уточняют частоты помеховых сигналов в случае появления новых несущих частот.

Совокупность вновь введенных действий по удержанию комплекса РЭП на минимальном расстоянии от подавляемого приемника и формированию перерывов в излучении помех с целью обеспечения "доразведки" несущих частот для адаптации параметров помеховых сигналов к подавляемым не следует явным образом из уровня техники. Отсутствуют какие-либо источники информации, в которых бы эти действия самостоятельно или в совокупности с остальными действиями способа были бы описаны. Это позволяет считать заявляемый способ РЭП новым и имеющим изобретательский уровень.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведены следующие обозначения:

1 - носитель передатчика подавляемой системы радиосвязи; 2 - носитель приемника подавляемой системы радиосвязи; 3 - носитель комплекса РЭП; R - минимально возможное расстояние между носителями комплекса РЭП и приемника подавляемой системы радиосвязи. D - расстояние между носителями передатчика и приемника подавляемой системы радиосвязи.  

В качестве носителя 1 может служить, например, самолет дальнего радиолокационного обнаружения (ДРЛО) с передатчиком подавляемой системы «Джитидс» [Клименко Н.Н. и др. Зарубежная радиоэлектроника. - М: Радио и связь - 1988, №5. С.85-96], в качестве носителя 2 - надводный корабль, на котором установлен один из приемников этой системы, а в качестве носителя 3 - вертолет или беспилотный летательный аппарат, на котором установлен комплекс РЭП, реализующий заявляемый способ.

Предлагаемый способ заключается в следующем.

Постоянно измеряют координаты всех трех носителей 1, 2, 3, на которых установлены подавляемые передатчик, приемник и комплекс РЭП. По измеренным координатам носителей 1 и 2 определяют направление «носитель 1 - носитель 2».

Положением носителя 3 в пространстве управляют таким образом, чтобы он постоянно удерживался на линии «носитель 1 - носитель 2» на минимально возможном расстоянии R от носителя 2, при этом приемная антенна установленного на нем комплекса РЭП (см., например, Клименко Н.Н. и др. Радиостанции УКВ-диапазона: состояние, перспективы развития, особенности применения режима скачкообразного изменения частоты. Зарубежная радиоэлектроника, часть 2. - М.: Радио и связь - 1990, №8, с.25, табл.2) - дискоконусный вибратор, а передающая антенна направлена в сторону носителя 2 приемника подавляемой системы.

Установленный на носителе 1 передатчик формирует, усиливает и излучает в нужных направлениях, в том числе и в направлении носителя 2, зондирующий информационный сигнал, представляющий собой радиоимпульсы фазоманипулированного сигнала длительностью порядка 6 мкс и периодом следования порядка 25 мкс. Несущая частота этих импульсов скачкообразно изменяется от импульса к импульсу по псевдослучайному закону в диапазоне примерно 250 МГц с шагом не менее 5 МГц (примерно 50 фиксированных частот). Каждый из радиоимпульсов представляет собой последовательность порядка 30 посылок длительностью 0,2 мкс каждая несущей частоты, причем каждой посылке соответствует 1 или 0, что определяется фазовой манипуляцией. Таким образом, информация в зондирующем информационном сигнале передается за счет его фазовой манипуляции.

Возможные пределы изменения параметров описанного сигнала записаны в памяти ЭВМ комплекса РЭП в каталоге подавляемых средств.

В комплексе РЭП на носителе 3 принимают излученный передатчиком зондирующий информационный сигнал, измеряют длительность, период следования и несущие частоты зондирующих информационных радиоимпульсов, определяют наличие в них фазовой манипуляции. Результаты измерения сравнивают с каталожными значениями. В случае соответствия принимают решение о РЭП. Для этого формируют непрерывные помеховые сигналы с измеренными несущими частотами. Эти сигналы усиливают и все одновременно излучают в направлении носителя 2. При этом в излучении периодически с периодом порядка трех секунд предусматривают кратковременные паузы длительностью порядка трех миллисекунд. Это позволяет осуществлять «доразведку» зондирующего информационного сигнала, то есть определять, не прекратилось ли его излучение и не изменились ли несущие частоты. В последнем случае соответствующим образом изменяют частоты помеховых сигналов.

Излученные комплексом РЭП помеховые сигналы вместе с зондирующим информационным сигналом передатчика подавляемой системы поступают на вход приемника, установленного на носителе 2. При этом среди этих помеховых сигналов обязательно присутствует, если не считать кратковременных трехмиллисекундных пауз, сигнал той же частоты, что и зондирующий информационный, поэтому декодировать зондирующий информационный сигнал не представляется возможным.

Оценим коэффициент К_П превышения помехового сигнала над зондирующим информационным для типовых параметров подавляемых средств и комплекса РЭП и их взаимного расположения:

PG_П=3·10⁴ Вт - энергопотенциал подавляемой системы связи

где: Р=3·10³ Вт - мощность излучения,

G_П=10 ДБ - коэффициент усиления антенны;

PG_РЭП=10⁵ Вт - энергопотенциал комплекса РЭП.

где Р=10³ Вт - мощность излучения,

G_РЭП=20 ДБ - коэффициент усиления антенны;

γ_П=0,5 - коэффициент несовпадения поляризации подавляемого и помеховых сигналов;

Δf=250 МГц - диапазон перестройки несущих частот зондирующего информационного сигнала;

Δf_пр=5 МГц - полоса пропускания приемника подавляемой системы;

D=150000 м - расстояние «носитель 1 - носитель 2»;

R=5000 м - расстояние «носитель 2 - носитель 3».

Расчет коэффициента К_П может быть произведен по формуле

$$K_{П}=\frac{P{G}_{РЭП}\cdot D^2\cdot \Delta f_{пр}\cdot {\gamma }_{П}}{P{G}_{П}\cdot R^2\cdot \Delta f}$$ .

Подставив численные значения, получим

$$K_{П}=\frac{{10}^5\cdot {150000}^2\cdot 5\cdot \mathrm{0,5}}{3\cdot {10}^4\cdot {5000}^2\cdot 250}=30$$ .

Таким образом, коэффициент превышения помехового сигнала над зондирующим информационным сигналом составляет К_П=30, то есть 14,8 дБ, что вполне достаточно для эффективного подавления последнего.

Следует отметить, что в способе-прототипе расстояние R между носителями 2 и 3 никак не контролируется и в общем случае может значительно превышать 5 км. Оно может составлять, например, (50÷100) км. В этом случае коэффициент подавления не превысит значений 0,075÷0,3, что крайне недостаточно для обеспечения какой-либо эффективности воздействия помех, либо требует такого энергопотенциала комплекса РЭП, что его реализация становится невозможной.

Кроме того, в способе-прототипе помехи излучаются непрерывно, что не позволяет принимать какие-либо сигналы во время излучения из-за ограниченности развязки между приемной и передающей антеннами комплекса РЭП. Это дополнительно снижает эффективность подавления системы радиосвязи, если во время воздействия помех все несущие частоты или часть их в зондирующем информационном сигнале будут изменены.

В заявляемом же способе за счет минимизации расстояния R между носителями 2 и 3 и введения кратковременных пауз в излучение помеховых сигналов указанные недостатки отсутствуют. Это позволяет сделать вывод, что эффективность заявляемого способа выше, чем у способа-прототипа.

Предлагаемый способ РЭП достаточно легко реализуем.

Координаты носителя 3 могут быть определены с помощью специально установленного на нем спутникового навигатора (см., например, Рембовский A.M. и др. Радиомониторинг: задачи, методы, средства - М.: Горячая линия - Телеком - 2006. - С.337-340, рис.8.17, 8.19, 8.20 или сайт ЗАО «Иркос», г.Москва). Координаты носителей 1 и 2-е помощью специализированных средств вскрытия радиообстановки, входящих в состав носителя 3 (см., например, Рембовский A.M. и др. Радиомониторинг: задачи, методы, средства - М.: Горячая линия - Телеком - 2006. - С.274 - 277, рис.7.27; Николенко Н.Ф. и др. Основы теории радиоэлектронной борьбы. - М.: Воениздат - 1987. С.21-23, рис.21, 22; с.272-276, рис.14.2).

Аппаратура обнаружения и анализа зондирующего информационного сигнала может быть выполнена как на основе цифрового приемника прямого усиления с ненаправленной антенной и инструментального модуля МС 32.01 на базе СБИС «Система на кристалле» 1879 ВМЗ (см., например, сайт НТЦ «Модуль», г.Москва), так и на основе цифрового супергетеродинного приемника, сопряженного с ПЭВМ, со смещенными по частоте восьми узкополосными каналами относительно друг друга на ширину полосы пропускания усилителя промежуточной частоты 32 МГц со средней частотой 70 МГц (см., например, Рембовский A.M. и др. Радиомониторинг: задачи, методы, средства. - М.: Горячая линия - Телеком - 2006. - С.132-135, рис.4.3).

Генераторы помеховых сигналов могут быть выполнены на основе интегральных синтезаторов частот (см., например, Л. Белов Электроника: Наука. Технология. Бизнес. 2004 г., №3 - с.44, табл.2).

Предварительные и оконечные усилители мощности могут быть выполнены на основе монолитных твердотельных усилителей (см., например, сайт ЗАО «Микроволновые системы» www.mwsystems.ru и А.Кищинский. Электроника: Наука. Технология. Бизнес - 2010, №2 - с.62, рис.1 и 2).

Антенна передатчика помех может быть выполнена на основе шестнадцативибраторной плоской синфазной решетки (см., например, Жук М.С., Молочков Ю.Б. - М.: - Л.: Энергия - 1966 - с.171, рис.3-31 (аналог)) с диаграммой направленности Ө_дн=21 град, коэффициентом усиления К_у=21 дБ, пространственным углом обзора Ө=180 град и шириной и высотой около 1 м, управление лучом которой осуществляется фазовращателями и коммутатором (см., например, каталоги продукции НПФ «Микран», г.Томск, сайт www.micran.ru и фирм Elisra, HERLEY General Microwave ISRAEL, сайт www.mw-elisra:com).

Реализуемость основных устройств на современной элементной базе комплекса РЭП, осуществляющего прием зондирующего сигнала, его анализ, формирование, усиление и излучение помех, подтверждает выполнимость предложенного способа радиоэлектронного подавления систем радиосвязи.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для подавления корабельных и авиационных средств радиосвязи. Технический результат - повышение эффективности радиоэлектронного подавления (РЭП). Способ радиоэлектронного подавления системы радиосвязи раскрывает использование летательного аппарата в качестве носителя комплекса РЭП, удерживаемого на линии «приемник-передатчик» на минимально возможном расстоянии от приемника. Комплекс РЭП принимает зондирующий информационный сигнал подавляемой системы, воспроизводит по нему его несущие частоты и формирует помеховый сигнал, который усиливают и излучают в направлении подавляемого средства. В излучении периодически с периодом порядка трех секунд делают паузы длительностью порядка трех миллисекунд, в течение которых принимают зондирующий информационный сигнал передатчика и уточняют частоты помеховых сигналов в случае появления новых несущих частот. 1 ил.

Способ радиоэлектронного подавления системы радиосвязи, основанный на приеме зондирующего информационного сигнала подавляемой системы, воспроизведении его несущей частоты, формировании помехового сигнала, его усилении и излучении в направлении подавляемого средства, отличающийся тем, что непрерывно измеряют координаты носителей передатчика и приемника подавляемой системы, в качестве носителя комплекса радиоэлектронного подавления используют летательный аппарат, при этом удерживают этот носитель в точке пространства на линии «передатчик - приемник» на минимально возможном расстоянии от приемника, при обнаружении в принятом зондирующем информационном сигнале передатчика информационных радиоимпульсов фазоманипулированного сигнала со скачкообразно изменяющейся от импульса к импульсу по случайному закону несущей частотой измеряют их длительность, период следования и несущие частоты, в случае соответствия результатов измерения каталожным значениям параметров зондирующего информационного сигнала подавляемой системы формируют помеховые сигналы, представляющие собой непрерывные сигналы на тех частотах, что и несущие частоты принятых зондирующих информационных импульсов, но без фазовой манипуляции, сформированные сигналы одновременно на всех частотах усиливают и излучают в направлении подавляемого приемника, при этом в излучении периодически с периодом порядка трех секунд делают паузы длительностью порядка трех миллисекунд, в течение которых принимают зондирующий информационный сигнал передатчика и уточняют частоты помеховых сигналов в случае появления новых несущих частот.