Способ дистанционного определения результата поражающего действия электромагнитного излучения на радиоприёмные устройства с помощью зондирующих радиочастотных импульсов Российский патент 2020 года по МПК F41H13/00 G01S13/00 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для дистанционного определения функционального состояния подвергшихся воздействию электромагнитным излучением радиоприемных устройств.

В настоящее время отмечается интенсивное развитие новых средств ведения вооруженной борьбы, основанных на ранее не использовавшихся физических, биологических и других принципах действия и технических решениях. Одним из наиболее перспективных направлений развития вооружений стало создание и развертывание комплексов электромагнитного оружия, предназначенных для поражения разнотипных радиоэлектронных средств. При этом в качестве объектов воздействия могут выступать радиолокационные станции, наземные робототехнические комплексы, беспилотные летательные аппараты, средства высокоточного оружия (ВТО) и т.д.

Вместе с тем современный уровень развития техники не позволяет создавать электромагнитное оружие, способное обеспечить физическое уничтожение целей. Возможным на сегодняшний день является только специфическое деструктивное воздействие на электронные элементы средств и систем. В этом случае в условиях вооруженного противоборства не всегда представляется возможным однозначно определить результаты поражающего действия электромагнитного излучения на облучаемую цель. Например, это может быть ВТО (радиоуправляемая противотанковая ракета, крылатая ракета) на участке траектории движения от пусковой установки до цели. Что касается наземных робототехнических комплексов, то в качестве причины прекращения их движения может выступать как отказ определенных функциональных узлов, так и программно заложенные действия, связанные с особенностями выполняемой тактической задачи.

В связи с этим актуальной становится разработка способа дистанционного определения функционального состояния подвергшегося воздействию электромагнитным излучением радиоэлектронного устройства входящего в состав объекта вооружения, военной и специальной техники (ВВСТ).

При этом очевидно, что наиболее чувствительными к воздействию электромагнитным излучением являются объекты (цели), оснащенные радиоприемными устройствами, в частности их входные каскады, непосредственно связанные с антенно-фидерными трактами.

Известен способ поиска, обнаружения и распознавания электронных устройств с полупроводниковыми элементами несанкционированно установленных на контролируемом объекте [патент РФ на изобретение №2432583]. Он заключается в облучении обследуемого объекта импульсным электромагнитным полем зондирующих сигналов с изменяющейся поочередно частотой в пределах трех диапазонов и одинаковой мощностью излучения. Синхронно с облучением в каждом диапазоне частот осуществляется прием вторых гармоник отраженных сигналов, выделение максимального уровня второй гармоники и установление по нему соответствующей частоты зондирующего сигнала импульсного излучения, по которой судят о наличии на объекте устройства с полупроводниковыми элементами и его рабочем диапазоне частот. Также по направлению ориентации электрической оси антенны зондирующего сигнала определяется зона расположения устройства. Данный способ позволяет осуществлять поиск местонахождения электронного устройства, но не способен определить его функциональное состояние.

Известен способ, реализуемый с помощью устройства дистанционного разминирования [патент РФ на изобретение №2638886]. Он заключается в обнаружении минно-взрывных устройств с металлическими элементами с помощью сверхвысокочастотного (СВЧ) излучения. Кроме того, использование СВЧ излучения обеспечивает дистанционное бесконтактное обезвреживание замаскированных радиоуправляемых взрывных устройств. Недостатком данного способа является его применимость исключительно для поиска и обезвреживания мин с электронными взрывателями и неприспособленность для дистанционного определения функционального состояния обнаруженного радиоэлектронного устройства.

Известен способ диагностики фазированной антенной решетки (ФАР) [патент РФ на изобретение №2695765]. Он основан на измерении диаграммы направленности ФАР радиолокационной станции (РЛС) путем сканирования луча и измерения уровня сигнала на выходе диагностируемого устройства от вынесенного источника при различных угловых положениях луча.

Сканирование луча осуществляют в процессе обзора пространства с помощью РЛС, а в качестве сигнала используют ее зондирующий сигнал, отраженный от одиночного отражателя. Полученную таким образом диаграмму направленности сравнивают с эталонной, полученной от исправной ФАР. В зависимости от их соответствия принимается решение об исправности или неисправности ФАР РЛС.

Указанный способ выбран в качестве прототипа.

Его главным недостатком является то, что он предназначен исключительно для дистанционной диагностики работоспособности источника электромагнитного излучения и не позволяет определять функциональное состояние облучаемого объекта.

Технический результат, на решение которого направлено изобретение заключается в дистанционном определении работоспособности радиоприемного устройства после облучения его поражающим электромагнитным излучением.

Достижение технического результата обеспечивается тем, что в заявляемом способе дистанционное определение результата воздействия электромагнитным излучением на радиоприемные устройства осуществляется облучением заведомо работоспособного радиоприемного устройства зондирующими радиочастотными импульсами - не менее чем одним зондирующим радиочастотным импульсом до воздействия электромагнитным излучением и не менее чем одним зондирующим радиочастотным импульсом после воздействия электромагнитным излучением, осуществляют прием отраженных зондирующих сигналов и измерение их амплитуд, при этом временные и энергетические параметры зондирующих радиочастотных импульсов до и после воздействия электромагнитным излучением задают полностью идентичными, а длины волн зондирующих радиочастотных импульсов выбирают в диапазоне рабочих частот радиоприемного устройства, сравнивают амплитуды отраженных зондирующих радиочастотных импульсов и по результатам сравнения делают вывод о результате поражающего действия электромагнитного излучения.

Известно, что поле рассеяния антенн, нагруженных на согласованную нагрузку и облучаемых внешним источником, является существенным демаскирующим фактором радиосистемы как в режиме работы, так и в режиме "молчания" [Аль-Рифаи Абдульмуин Эффективная площадь рассеяния вибраторных антенн в широкой полосе частот // Доклады Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники, 2007, №2(18), с. 59-63]. В этом случае в линии «антенна-нагрузка» будет распространяться бегущая волна [Теоретические основы электротехники. Версия 1.0 [Электронный ресурс]: конспект лекций/ Иванова С.Г. ИПК СФУ, Красноярск, www.studmed.ru, 2008]. Важным является тот факт, что выход из строя каких-либо функциональных узлов нагрузки (например, полупроводниковых элементов интегрированных в печатную плату) неизбежно приведет к ее рассогласованию, следствием чего станет распространение в линии «антенна-нагрузка», облучаемой внешним источником, стоячей волны [Теоретические основы электротехники. Версия 1.0 [Электронный ресурс]: конспект лекций / Иванова С.Г. ИПК СФУ, Красноярск, www.studmed.ru, 2008].

Таким образом, при согласованной нагрузке большая часть энергии зондирующего радиочастотного импульса будет затухать в ней, а при рассогласованной нагрузке отразится от радиоприемного устройства, так как наибольшие значения коэффициент отражения принимает в режимах короткого замыкания и холостого хода [Иванова С.Г. Теоретические основы электротехники. Версия 1.0 [электронный ресурс]: конспект лекций / ИПК СФУ, Красноярск, www. studmed.ru, 2008; Семенов А.А. Теория электромагнитных волн. М.: Издательство Московского университета, 1968].

При этом качество согласования антенны с линией передачи определяется коэффициентом стоячей волны, который представляет собой отношение наибольшего значения амплитуды напряженности поля стоячей волны в линии передачи к наименьшему [ГОСТ 18238-72]. Отсюда следует, что в качестве ключевого параметра отраженного зондирующего радиочастотного импульса в данном случае выступает его амплитуда.

Указанный подход позволяет рассматривать зондирующий радиочастотный импульс, отраженный от заведомо исправного радиоприемного устройства (согласованной антенны), как эталонный. Сравнение его амплитуды с амплитудой импульса отраженного от подвергшегося воздействию электромагнитным излучением объекта (цели) позволяет определить функциональное состояние последнего, так как амплитуда радиочастотного импульса, отраженного от радиоприемного устройства с рассогласованной нагрузкой будет превышать амплитуду эталонного импульса. При равенстве амплитуд отраженных сигналов можно сделать вывод о том, что устройство, подвергшееся поражающему действию электромагнитным излучением, сохранило свою работоспособность.

Реализацию патентуемого способа демонстрирует следующий пример. Известно, что пользовательская аппаратура (в данном случае оборудование, установленное на ОВВСТ) систем глобального позиционирования является беззапросной, то есть предназначенной исключительно для приема сигнала. Сами радиоприемные устройства современных систем глобального позиционирования включают в себя широкополосную антенну с диапазоном рабочих частот от 1,1 ГГц до 1,67 ГГц [патент РФ на изобретение №2543521]. Исходя из этого, зондирующие радиочастотные импульсы, используемые для определения функционального состояния указанных устройств, также должны лежать в обозначенных границах.

Обнаруженный объект-цель, оснащенный заведомо исправным радиоприемным устройством системы глобального позиционирования, облучается зондирующим радиочастотным импульсом, лежащем в диапазоне частот от 1,1 ГГц до 1,67 ГГц, и осуществляется прием отраженного от радиоприемного устройства сигнала, который в дальнейшем будет восприниматься как эталонный. Следующим этапом является силовое поражающее воздействие на объект (цель) электромагнитным излучением. Завершающий этап представляет собой повторное облучение объекта (цели) зондирующим радиочастотным импульсом, полностью идентичным первоначальному зондирующему импульсу, с приемом отраженного сигнала. Определение функционального состояния облученного радиоприемного устройства системы глобального позиционирования осуществляется путем сравнения амплитуды отраженного сигнала, полученного на завершающем этапе, с амплитудой эталонного сигнала. Равенство амплитуд говорит о сохранении радиоприемным устройством работоспособного состояния, превышение амплитуды отраженного сигнала, полученного на завершающем этапе, над амплитудой эталонного сигнала, говорит о выходе его из строя.

Таким образом, заявленный технический результат достигается сравнением амплитуд зондирующих сигналов, отраженных от поражаемого радиоприемного устройства до воздействия электромагнитным излучением и после него.

Изобретение относится к способу дистанционного определения результата действия электромагнитного излучения на радиоприемные устройства с помощью зондирующих радиочастотных импульсов. Для осуществления способа облучают заведомо работоспособное радиоприемное устройство зондирующими радиочастотными импульсами, осуществляют облучение не менее чем одним зондирующим радиочастотным импульсом до воздействия электромагнитного излучения и не менее чем одним зондирующим радиочастотным импульсом после воздействия электромагнитного излучения, осуществляют прием отраженных зондирующих сигналов и измерение их амплитуд, при этом временные и энергетические параметры зондирующих радиочастотных импульсов до и после воздействия электромагнитным излучением задают полностью идентичными, а длины волн зондирующих радиочастотных импульсов выбирают в диапазоне рабочих частот радиоприемного устройства, сравнивают амплитуды отраженных зондирующих радиочастотных импульсов и по результатам сравнения делают вывод о результате поражающего действия электромагнитного излучения. Обеспечивается возможность дистанционного определения работоспособности радиоприемного устройства после облучения его поражающим электромагнитным излучением.

Способ дистанционного определения результата действия электромагнитного излучения на радиоприемные устройства с помощью зондирующих радиочастотных импульсов, заключающийся в облучении заведомо работоспособного радиоприемного устройства зондирующими радиочастотными импульсами, отличающийся тем, что осуществляют облучение не менее чем одним зондирующим радиочастотным импульсом до воздействия электромагнитным излучением и не менее чем одним зондирующим радиочастотным импульсом после воздействия электромагнитным излучением, осуществляют прием отраженных зондирующих сигналов и измерение их амплитуд, при этом временные и энергетические параметры зондирующих радиочастотных импульсов до и после воздействия электромагнитным излучением задают полностью идентичными, а длины волн зондирующих радиочастотных импульсов выбирают в диапазоне рабочих частот радиоприемного устройства, сравнивают амплитуды отраженных зондирующих радиочастотных импульсов и по результатам сравнения делают вывод о результате поражающего действия электромагнитного излучения.