КОМПЕНСАТОР РАДИОПОМЕХ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ НАП ГНСС С ОТЕЧЕСТВЕННЫМ СРЕДСТВОМ РАДИОПОДАВЛЕНИЯ НАП ПРОТИВНИКА ПРИ РАБОТЕ НА СОВПАДАЮЩИХ ЧАСТОТАХ Российский патент 2015 года по МПК G01S7/36 

Изобретение относится к устройству, обеспечивающему электромагнитную совместимость работающих на совпадающих частотах отечественной радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) и отечественного средства создания преднамеренных радиопомех без снижения эффективности радиоподавления радиоэлектронной аппаратуры противника.

Навигационная аппаратура потребителей (НАП) глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) является одним из основных средств координатно-временного обеспечения вооружения и военной техники противоборствующих сторон [Авиация ВВС России и научно-технический прогресс. Боевые комплексы и системы вчера, сегодня, завтра. / под ред. Е.А.Федосова. - М.: Дрофа, 2005, стр. 687-690].

В этом аспекте НАП ГНСС с учетом современных концепций и состояния техники радиоэлектронной борьбы (РЭБ) представляет собой потенциальный объект радиоподавления, воздействие радиопомех на который снижает эффективность управления войсками и применения оружия [Перунов Ю.М., Мацукевич В.В., Васильев А.А. Зарубежные радиоэлектронные средства / под ред. Ю.М. Перунова. В 4-х книгах. Кн. 2: Системы радиоэлектронной борьбы. - М.: Радиотехника, 2010, стр. 184-186].

Отечественные средства создания помех, предназначенные для зонального радиоподавления НАП ГНСС, одновременно подавляют как зарубежную, так и отечественную НАП. Поэтому необходима разработка устройства, обеспечивающего электромагнитную совместимость отечественной НАП ГНСС с отечественными средствами радиоподавления без снижения эффективности радиоподавления НАП ГНСС противника.

Известны два основных способа повышения помехоустойчивости РЭА в условиях воздействия радиопомех, один из которых основан на использовании компенсационных антенн с диаграммами направленности специальной формы [Максимов М.В., Бобнев М.П., Кривицкий Б.Х. и др. Защита от радиопомех. Под ред. М.В. Максимова. М.: изд. «Советское радио», 1976, стр. 215, рис 5.1.6.], а другой - на введении специальных ограничений на вектор комплексных коэффициентов передачи w₁, w₂, …, w_n, …, w_N, исключающих возможность подавления полезного сигнала совместно с помехой [Цулая А.В. Методология выбора аппаратуры адаптивного СВЧ-компенсатора помех для контрольно-корректирующих станций. «Системы управления, навигации и связи» - Киев: ДП «ЦНИИ НиУ», 2010. - Вып. 4(16), стр. 18-23].

Комплексное применение этих способов реализовано в известной схеме, обеспечивающей повышение помехоустойчивости РЭА, где в качестве компенсатора помех используется адаптивная антенная решетка (ААР) при известном полезном сигнале [Р.А. Монзинго, Т.У. Миллер. Адаптивные антенные решетки. Введение в теорию. Перевод с английского под ред. В.А. Лексаченко. - М.: Изд. «Радио и связь», 1986, стр. 78, рис 3.3.].

Недостатком данной схемы с использованием ААР при использовании известного полезного сигнала относится ориентация на компенсацию радиопомех с неизвестной тонкой структурой, обусловливающая необходимость решения нетривиальной задачи воспроизведения опорного сигнала, в виде суммы сигналов, совпадающих по структуре и временному положению с сигналами навигационных космических аппаратов (НКА), используемыми в НАП при решении навигационной задачи.

Целью настоящего изобретения является обеспечение электромагнитной совместимости (ЭМС) отечественной НАП ГНСС с отечественными передатчиками радиопомех без снижения эффективности радиоподавления НАП ГНСС противника.

Технический результат достигается посредством компенсации радиопомех в отечественной радиоэлектронной аппаратуре с использованием скрытой от противника информации о тонкой структуре помехового сигнала и невозможности компенсации радиопомех в радиоэлектронной аппаратуре противника в отсутствие скрытой информации.

Технические предложения и решения обеспечения ЭМС НАП ГНСС с известными источниками создания преднамеренных помех с известной тонкой структурой помехового сигнала, которые работают в зоне приема НАП (прототип), в открытой публикации из всех доступных источников информации не найдены.

На фиг. 1 показана принципиальная схема компенсатора радиопомех в НАП ГНСС.

Компенсатор радиопомех 2 размещается между антенным усилителем 1 и приемником навигационной аппаратуры потребителя (НАП) 3 и состоит из понижающего смесителя 2.1, усилителя промежуточной частоты (УПЧ) 2.2, смесителя гармонического сигнала 2.3, местного гетеродина 2.4, умножителя У, контура фазовой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ) 2.5, контура автоматического слежения за задержкой (АСЗ) 2.6, контура выделения и хранения огибающих импульсов компенсируемого напряжения 2.7, контура автоматического сопровождения амплитуды сигнала (АСАС) 2.8, генератора копии компенсируемого напряжения 2.9, вычитающего устройства В и восстанавливающего смесителя 2.10.

Контур ФАПЧ 2.5 состоит из управляемого генератора промежуточной частоты (ПЧ) 2.5.1, усилителя низкой частоты 2.5.2, контурного фильтра 2.5.3, фазового дискриминатора 2.5.4.

Контур АСЗ 2.6 состоит из контурного фильтра 2.6.1, дискриминатора задержки 2.6.2, синхронного детектора 2.6.3, усилителя низкой частоты 2.6.4, управляемого генератора псевдослучайной последовательности (ПСП) 2.6.5.

Контур выделения и хранения огибающих импульсов компенсируемого напряжения 2.7 состоит из динамического запоминающего устройства 2.7.1, амплитудного детектора 2.7.2, согласованного фильтра 2.7.3.

Контур АСАС 2.8 состоит из контурного фильтра 2.8.1, амплитудного дискриминатора 2.8.2, амплитудного детектора выходного сигнала УПЧ 2.8.3, усилителя низкой частоты 2.8.4, управляемого аттенюатора 2.8.5, амплитудного детектора синтезированного сигнала 2.8.6.

Перечисленные элементы компенсатора радиопомех в навигационной аппаратуре потребителей ГНСС 2 осуществляют связь между собой следующим образом.

Понижающий смеситель 2.1, выход которого соединен с входом УПЧ 2.2, а первый вход соединен с выходом антенного усилителя 1, второй вход соединен с выходом смесителя гормонального сигнала 2.3.

УПЧ 2.2, выход которого соединен с первым входом умножителя У, с вторым входом синхронного детектора 2.6.3, со вторым входом согласованного фильтра 2.7.3, с входом амплитудного детектора 2.8.3, с первым входом вычитателя В, а вход соединен с выходом понижающего смесителя 2.1.

Смеситель гармонического сигнала 2.3, выход которого соединен с вторым входом понижающего смесителя 2.1, а первый вход соединен с выходом управляемого генератора ПЧ 2.5.1, второй вход соединен с выходом местного гетеродина 2.4.

Местный гетеродин 2.4, выход которого соединен с вторым входом смесителя гармонического сигнала 2.3, с вторым входом восстанавливающего смесителя 2.10.

Умножитель У, выход которого соединен с вторым входом фазового дискриминатора 2.5.4, а первый вход соединен с выходом УПЧ 2.2, второй вход соединен с выходом управляемым генератором ПСП 2.6.5.

Управляемый генератор ПЧ 2.5.1, выход которого соединен с первым входом смесителя гармонического сигнала 2.3, с третьим входом генератора копии компенсируемого напряжения 2.9, с первым входом фазового дискриминатора 2.5.4, первым входом синхронного детектора 2.6.3.

Усилитель низкой частоты 2.5.2, выход которого соединен с входом управляемого генератора ПЧ 2.5.1, а вход соединен с выходом контурного фильтра 2.5.3.

Контурный фильтр 2.5.3, выход которого соединен с входом усилителя низкой частоты 2.5.2, а вход соединен с выходом фазового дискриминатора 2.5.4.

Фазовый дискриминатор 2.5.4, выход которого соединен с входом контурного фильтра 2.5.3, а первый вход соединен с выходом управляемого генератора ПЧ 2.5.1, второй вход соединен с выходом умножителя У.

Синхронный детектор 2.6.3, выход которого соединен со вторым входом дискриминатора задержки 2.6.2, а первый вход соединен с выходом управляемого генератора ПЧ 2.5.1, второй вход соединен с выходом УПЧ 2.2.

Дискриминатор задержки 2.6.2, выход которого соединен с входом контурного фильтра 2.6.1, а первый вход соединен с выходом управляемого генератора ПСП 2.6.5, второй вход соединен с выходом синхронного детектора 2.6.3.

Контурный фильтр 2.6.1, выход которого соединен со входом усилителя низкой частоты 2.6.4, а вход соединен с выходом дискриминатора задержки 2.6.2.

Усилитель низкой частоты 2.6.4, выход которого соединен с входом управляемого генератора ПСП 2.6.5, а вход соединен с выходом контурного фильтра 2.6.1.

Управляемый генератор ПСП 2.6.5, выход которого соединен с первым входом дискриминатора задержки 2.6.2, с вторым входом умножителя У, с вторым входом генератора копии компенсируемого напряжения 2.9, с первым входом согласованного фильтра 2.7.3.

Согласованный фильтр 2.7.3, выход которого соединен с входом амплитудного детектора 2.7.2, а первый вход соединен с выходом управляемого генератора ПСП 2.6.5, второй вход соединен с выходом УПЧ 2.2.

Амплитудный детектор 2.7.2, выход которого соединен с входом динамического запоминающего устройства 2.7.1, а вход соединен с выходом согласованного фильтра 2.7.3.

Динамическое запоминающее устройство 2.7.1, выход которого соединен с первым входом генератора копии компенсируемого напряжения 2.9, а вход соединен с выходом амплитудного детектора 2.7.2.

Амплитудный детектор выходного сигнала УПЧ 2.8.3, выход которого соединен с первым входом амплитудного дискриминатора 2.8.2, а вход соединен с выходом УПЧ 2.2.

Амплитудный дискриминатор 2.8.2, выход которого соединен с входом контурного фильтра 2.8.1, а первый вход соединен с выходом амплитудного детектора выходного сигнала УПЧ 2.8.3, второй вход соединен с выходом амплитудного детектора синтезированного сигнала 2.8.6.

Контурный фильтр 2.8.1, выход которого соединен с входом усилителя низкой частоты 2.8.4, а вход соединен с выходом амплитудного дискриминатора 2.8.2.

Усилитель низкой частоты 2.8.4, выход которого соединен с первым входом управляемого аттенюатора 2.8.5, а вход соединен с выходом контурного фильтра 2.8.1.

Управляемый аттенюатор 2.8.5, выход которого соединен с входом амплитудного детектора синтезированного сигнала 2.8.6, с вторым входом вычитателя В, а первый вход соединен с выходом усилителя низкой частоты 2.8.4, второй вход соединен с выходом генератора копии компенсируемого напряжения 2.9.

Амплитудный детектор синтезированного сигнала 2.8.6, выход которого соединен с вторым входом амплитудного дискриминатора 2.8.2, а вход соединен с выходом управляемого аттенюатора 2.8.5.

Генератор копии компенсируемого напряжения 2.9, выход которого соединен с входом управляемого аттенюатора 2.8.5, а первый вход соединен с выходом динамического запоминающего устройства 2.7.1, второй вход соединен с выходом управляемого генератора ПСП 2.6.5, третий вход соединен с выходом управляемого генератора ПЧ 2.5.1.

Вычитатель В, выход которого соединен с первым входом восстанавливающего смесителя 2.10, а первый вход соединен с выходом УПЧ 2.2, а второй вход соединен с выходом управляемого аттенюатора 2.8.5.

Восстанавливающий смеситель 2.10, выход которого соединен с входом приемника НАП 3, первый вход соединен с выходом вычитателя В, а второй вход соединен с выходом местного гетеродина 2.4.

Перечисленные элементы компенсатора радиопомех 2 работают следующим образом.

Аддитивная смесь навигационных сигналов и преднамеренной помехи, пройдя антенный усилитель 1, поступает на первый вход понижающего смесителя 2.1.

Управляемый генератор ПЧ 2.5.1 и местный гетеродин 2.4 вырабатывают гармонические сигналы, подаваемые соответственно на первый и второй входы смесителя гармонических сигналов 2.3. Смеситель гармонических сигналов 2.3 вырабатывает гармонический сигнал на частоте, равной сумме частот гармонических сигналов на выходе управляемого генератора ПЧ 2.5.1 и местного гетеродина 2.4. Понижающий смеситель 2.1 понижает частоту принятого сигнала с высокой до промежуточной. Выходное напряжение понижающего смесителя 2.1 поступает на вход усилителя промежуточной частоты 2.2.

Напряжение местного гетеродина 2.4 поступает также на второй вход восстанавливающего смесителя 2.10 для восстановления несущих частот принятых сигналов.

На первый вход умножителя У поступает выходное напряжение усилителя промежуточной частоты 2.2 и на второй вход - выходное напряжение управляемого генератора ПСП 2.6.5. В результате умножения происходит снятие фазовой манипуляции сигнала, подаваемого с выхода умножителя на второй вход фазового дискриминатора 2.5.4. На первый вход фазового дискриминатора 2.5.4 подается выходное напряжение управляемого генератора ПЧ 2.5.1.

Выходное напряжение фазового дискриминатора 2.5.4 подается на вход контурного фильтра 2.5.3 и с выхода контурного фильтра - на вход усилителя низкой частоты 2.5.2. Выходное напряжение усилителя низкой частоты 2.5.2 подается на вход управляемого генератора ПЧ 2.5.1.

Выходное напряжение усилителя промежуточной частоты 2.2 подается также на второй вход синхронного детектора 2.6.3. На первый вход синхронного детектора 2.6.3 подается выходное напряжение управляемого генератора ПЧ 2.5.1. На выходе синхронного детектора 2.6.3 образуются импульсы псевдослучайной последовательности, модулирующей помеховый сигнал. Эти импульсы подаются на второй вход дискриминатора задержки 2.6.2. На первый вход дискриминатора задержки 2.6.2 подается выходное напряжение управляемого генератора ПСП 2.6.5.

Выходное напряжение дискриминатора задержки 2.6.2 подается на вход контурного фильтра 2.6.1 и с выхода контурного фильтра 2.6.1 - на вход усилителя низкой частоты 2.6.4. Выходное напряжение усилителя низкой частоты 2.6.4 подается на вход управляемого генератора ПСП 2.6.5.

На второй вход согласованного фильтра 2.7.3 поступает выходное напряжение УПЧ 2.2, а на первый вход - выходное напряжение управляемого генератора ПСП 2.6.5. На выходе согласованного фильтра 2.7.3 образуются импульсы помехового сигнала, которые подаются на амплитудный детектор 2.7.2. Выходное напряжение амплитудного детектора поступает на вход динамического запоминающего устройства 2.7.1.

Согласованный фильтр 2.7.3, амплитудный детектор 2.7.2 и динамическое запоминающее устройство 2.7.1 предназначены для выделения и хранения огибающей импульсов компенсируемого напряжения. Основное требование к этой цепи - сохранение без искажения огибающей импульсов компенсируемого напряжения.

На вход амплитудного детектора выходного сигнала УПЧ 2.8.3 поступает выходное напряжение усилителя промежуточной частоты 2.2. Выходное напряжение амплитудного детектора выходного сигнала УПЧ 2.8.3 поступает на первый вход амплитудного дискриминатора 2.8.2. На второй вход амплитудного дискриминатора 2.8.2 поступает выходное напряжение амплитудного детектора 2.8.6. Выходное напряжение амплитудного дискриминатора 2.8.2 поступает на вход контурного фильтра 2.8.1. Выходной сигнал контурного фильтра 2.8.1 поступает на усилитель низкой частоты 2.8.4. Выходной сигнал усилителя низкой частоты 2.8.4 поступает на первый вход управляемого аттенюатора 2.8.5.

На первый, второй и третий входы генератора копии компенсируемого напряжения 2.9 поступают выходные напряжения динамического запоминающего устройства 2.7.1, управляемого генератора ПСП 2.6.5 и управляемого генератора ПЧ 2.5.1 соответственно. Генератор 2.9 формирует копию компенсируемого сигнала, которая поступает на вход управляемого аттенюатора 2.8.5. Выходной сигнал управляемого аттенюатора 2.8.5 поступает на вход амплитудного детектора синтезированного сигнала 2.8.6 и на второй вход вычитающего устройства В. Кроме того, на вход вычитающего устройства В поступает выходное напряжение усилителя промежуточной частоты 2.2.

На выходе вычитающего устройства В образуется разность между принятым сигналом на выходе усилителя промежуточной частоты 2.2 и его копией на выходе аттенюатора 2.8.5. Эта разность поступает на первый вход восстанавливающего смесителя 2.10. Кроме того, на второй вход восстанавливающего смесителя 2.10 поступает выходное напряжение местного гетеродина 2.4. Восстанавливающий смеситель 2.10 восстанавливает несущие частоты навигационных сигналов, очищенные от преднамеренной помехи, и передает их на приемник НАП 3.

Изобретение относится к устройству, обеспечивающему электромагнитную совместимость работающих на совпадающих частотах отечественной радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) и отечественного средства создания преднамеренных радиопомех. Достигаемый технический результат - обеспечение электромагнитной совместимости (ЭМС) отечественной навигационной аппаратуры потребителя (НАП) глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) с отечественными передатчиками радиопомех без снижения эффективности радиоподавления НАП ГНСС противника. Указанный результат достигается посредством компенсации радиопомех в отечественной радиоэлектронной аппаратуре с использованием скрытой от противника информации о тонкой структуре помехового сигнала и невозможности компенсации радиопомех в радиоэлектронной аппаратуре противника в отсутствие скрытой информации. Компенсатор радиопомех размещается между антенным усилителем и приемником НАП и состоит из понижающего смесителя, усилителя промежуточной частоты, смесителя гармонического сигнала, местного гетеродина, умножителя, контура фазовой автоматической подстройки частоты, контура автоматического слежения за задержкой, контура выделения и хранения огибающих импульсов компенсируемого напряжения, контура автоматического сопровождения амплитуды сигнала, генератора копии компенсируемого напряжения, вычитающего устройства и восстанавливающего смесителя, выполненных и соединенных между собой определенным образом. 1 ил.

Компенсатор радиопомех для обеспечения электромагнитной совместимости отечественной навигационной аппаратуры потребителя глобальных навигационных спутниковых систем (НАП ГНСС) с отечественным средством радиоподавления НАП противника при работе на совпадающих частотах, размещенный между выходом антенного усилителя и входом приемника навигационной аппаратуры потребителя, состоящий из понижающего смесителя, усилителя промежуточной частоты (УПЧ), смесителя гармонического сигнала, местного гетеродина, умножителя У, генератора копии компенсируемого напряжения, вычитающего устройства В, восстанавливающего смесителя, контура фазовой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ), содержащего управляемый генератор промежуточной частоты (ПЧ), усилитель низкой частоты, контурный фильтр, фазовый дискриминатор, контура автоматического слежения за задержкой (АСЗ), содержащего контурный фильтр, дискриминатор задержки, синхронный детектор, усилитель низкой частоты, управляемый генератор псевдослучайной последовательности (ПСП), контура выделения и хранения огибающих импульсов компенсируемого напряжения, содержащего динамическое запоминающее устройство, амплитудный детектор, согласованный фильтр, контура автоматического сопровождения амплитуды сигнала (АСАС), содержащего контурный фильтр, амплитудный дискриминатор, амплитудный детектор выходного сигнала УПЧ, усилитель низкой частоты, управляемый аттенюатор, амплитудный детектор синтезированного сигнала, которые осуществляют связь между собой; понижающий смеситель, выход которого соединен с входом УПЧ, а первый вход соединен с выходом антенного усилителя; УПЧ, выход которого соединен с первым входом умножителя У, с вторым входом синхронного детектора, с вторым входом согласованного фильтра, с входом амплитудного детектора выходного сигнала УПЧ, с первым входом вычитателя В; смеситель гармонического сигнала, выход которого соединен с вторым входом понижающего смесителя, а первый вход соединен с выходом управляемого генератора, второй вход соединен с выходом местного гетеродина; местный гетеродин, выход которого соединен с вторым входом смесителя гармонического сигнала, с вторым входом восстанавливающего смесителя; умножитель У, выход которого соединен с вторым входом фазового дискриминатора; управляемый генератор ПЧ, выход которого соединен с первым входом смесителя гармонического сигнала, с третьим входом генератора копии компенсируемого напряжения, с первым входом фазового дискриминатора, первым входом синхронного детектора; усилитель низкой частоты контура ФАПЧ, выход которого соединен с входом управляемого генератора ПЧ; контурный фильтр контура ФАПЧ, выход которого соединен с входом усилителя низкой частоты контура ФАПЧ; фазовый дискриминатор, выход которого соединен с входом контурного фильтра контура ФАПЧ; синхронный детектор, выход которого соединен с вторым входом дискриминатора задержки; дискриминатор задержки, выход которого соединен с входом контурного фильтра контура АСЗ; контурный фильтр контура АСЗ, выход которого соединен с входом усилителя низкой частоты контура АСЗ; усилитель низкой частоты контура АСЗ, выход которого соединен с входом управляемого генератора ПСП; управляемый генератор ПСП, выход которого соединен с первым входом дискриминатора задержки, с вторым входом умножителя У, с вторым входом генератора копии компенсируемого напряжения, с первым входом согласованного фильтра; согласованный фильтр, выход которого соединен с входом амплитудного детектора; амплитудный детектор, выход которого соединен с входом динамического запоминающего устройства; динамическое запоминающее устройство, выход которого соединен с первым входом генератора копии компенсируемого напряжения; амплитудный детектор выходного сигнала УПЧ, выход которого соединен с первым входом амплитудного дискриминатора; амплитудный дискриминатор, выход которого соединен с входом контурного фильтра контура АСАС; контурный фильтр контура АСАС, выход которого соединен с входом усилителя низкой частоты контура АСАС; усилитель низкой частоты контура АСАС, выход которого соединен с первым входом управляемого аттенюатора; управляемый аттенюатор, выход которого соединен с входом амплитудного детектора синтезированного сигнала, с вторым входом вычитателя В; амплитудный детектор синтезированного сигнала, выход которого соединен со вторым входом амплитудного дискриминатора; генератор копии компенсируемого напряжения, выход которого соединен с входом управляемого аттенюатора; вычитатель В, выход которого соединен с первым входом восстанавливающего смесителя; восстанавливающий смеситель, выход которого соединен с входом приемника НАП.