Устройство противодействия несанкционированной передаче информации управления несанкционированными устройствами Российский патент 2021 года по МПК H04K3/00 F41H11/12 

Изобретение относится к средствам борьбы с минами и другими взрывоопасными предметами, имеющими радиовзрыватели, и предназначено для защиты от радиоуправляемых взрывных устройств путем блокирования несанкционированной передачи информации управления радиовзрывателями по радиоканалу, а так же может быть использовано для защиты от несанкционированной передачи любой информации по радиоканалу в широком диапазоне заранее неизвестных радиочастот.

Известны устройства защиты, которые могут быть использованы для предотвращения срабатывания радиовзрывателей, например [1], содержащие последовательно соединенные формирователь частот, широкополосный усилитель мощности и широкополосную антенную систему, создающие в широкой полосе частот заградительную помеху в виде усиленного "белого" шума. В этом и подобном ему устройствах мощность излучаемой помехи на каждой конкретной подавляемой частоте мала, поскольку интегральная мощность передатчика "размывается" по всему широкому спектру частот, вследствие чего могут подавляться только очень маломощные несанкционированные передатчики информации.

Известно устройство для блокировки радиовзрывателей, содержащее несколько (n) однотипных модулей, каждый из которых включает в себя последовательно соединенные формирователь частот, усилитель и антенну, при этом все модули одновременно работают в неперекрывающихся поддиапазонах защищаемого диапазона частот [2]. Это известное устройство позволяет излучать высокую мощность в каждом поддиапазоне частот, достаточную для защиты от радиоуправляемых взрывных устройств. Одним из недостатков такого устройства для блокировки радиовзрывателей является повышенная в n раз интегральная мощность излучения, где n - число используемых модулей. Увеличение интегральной мощности передатчика помех нежелательно, как из-за значительного увеличения энергопотребления, габаритов и массы.

Известно устройство для блокирования радиовзрывателей [3] (прототип), содержащее п формирователей частот, коммутатор, генератор псевдослучайной последовательности импульсов, согласующее устройство, включенное между широкополосным усилителем мощности и широкополосной антенной системой, и регулятор характеристик.

Алгоритм работы данного устройства позволяет оперативно адаптировать его к изменению радиочастотной обстановки.

Однако устройство не может обеспечить гарантированную защиту в заданном диапазоне частот, т.к. требует затрат времени для мониторинга радиообстановки и находится в постоянном поиске, режиме принятия решений и блокировании значений изменяющихся частот функционирующих передатчиков.

Задачей настоящего изобретения является увеличение надежности защиты от несанкционированной передачи информации управления радиовзрывателями по радиоканалу в заданном диапазоне защищаемых радиочастот без повышения интегральной выходной мощности устройства, его энергопотребления, габаритов и массы.

Техническим результатом предлагаемого устройства для защиты от радиоуправляемых взрывных устройств является увеличение вероятности гарантированного радиоподавления при той же энергетической плотности помехового сигнала в защищаемом диапазоне, упрощение устройства и повышение его надежности.

Технический результат достигается за счет того, что в устройство противодействия несанкционированной передаче информации управления несанкционированными устройствами, содержащее волновод, источник электромагнитного излучения, введены генератор коротких электрических импульсов, устройство управления генератором коротких электрических импульсов, источник электромагнитного излучения выполнен в виде индуктора, индуктор установлен внутри волновода по его оси с возможностью перемещения посредством механического устройства настраиваемого осевого перемещения индуктора внутри волновода, волновод выполнен в виде буквы «U», состоит из двух прямых участков и двух отводов на 90 градусов, при этом отводы соединены последовательно, а прямые участки подсоединены к их свободным местам, прямые участки расположены параллельно, а расстояние между ними не менее утроенной величины размера толщины сечения прямолинейного участка, индуктор закреплен на диэлектрической оправке, генератор коротких электрических импульсов подключен к индуктору, индуктор выполнен в виде одной или многозаходной спирали с конической огибающей, диаметр навивки последующего витка не более диаметра навивки предыдущего витка на величину двух диаметров навиваемого провода, внутренняя поверхность волновода покрыта радиоотражающим материалом, а волновод имеет прямоугольное или круглое сечение, при этом радиус закругления отводов не менее утроенной величины размера толщины сечения прямолинейного участка, а индуктор может быть выполнен в виде одно или двухзаходной спирали, намотанной на диэлектрическую оправку в виде четырехгранной пирамиды с усеченной вершиной и соотношением сторон основания оправки, соответствующим соотношению сторон прямолинейного участка волновода.

Новыми признаками, обеспечивающими достижение технического результата, являются дополнительно введенные генератор коротких электрических импульсов, устройство управления генератором коротких электрических импульсов, источник электромагнитного излучения выполнен в виде индуктора, индуктор установлен внутри волновода по его оси с возможностью перемещения посредством механического устройства настраиваемого осевого перемещения индуктора внутри волновода, волновод выполнен в виде буквы «U», состоит из двух прямых участков и двух отводов на 90 градусов, при этом отводы соединены последовательно, а прямые участки подсоединены к их свободным местам, прямые участки расположены параллельно, а расстояние между ними не менее утроенной величины размера толщины сечения прямолинейного участка, индуктор закреплен на диэлектрической оправке, генератор коротких электрических импульсов подключен к индуктору, индуктор выполнен в виде одной или многозаходной спирали с конической огибающей, диаметр навивки последующего витка не более диаметра навивки предыдущего витка на величину двух диаметров навиваемого провода, внутренняя поверхность волновода покрыта радиоотражающим материалом, а волновод имеет прямоугольное или круглое сечение, при этом радиус закругления отводов не менее утроенной величины размера толщины сечения прямолинейного участка, а индуктор может быть выполнен в виде одно или двухзаходной спирали, намотанной на диэлектрическую оправку в виде четырехгранной пирамиды с усеченной вершиной и соотношением сторон основания оправки, соответствующим соотношению сторон прямолинейного участка волновода.

Такое техническое решение в совокупности с новыми признаками и новыми связями между его элементами и блоками, а также алгоритмом работы обеспечивает:

повышение энергоэффективности устройства, т.к. КПД при преобразовании и передаче ЭМИ в пространство выше, чем у систем использующих усилители,

возможность управления мощностью помехового сигнала и шириной защищаемого диапазона без инструментальной перенастройки устройства в лабораторных условиях,

повышение надежности, уменьшение количества функциональных узлов (отсутствие в полном объеме системы мониторинга, системы анализа радиообстановки),

универсальность подавления всех видов модуляции,

высокой мгновенной энергетической плотностью помехового сигнала по сравнению с прототипами и аналогами,

корректировку и наращивание зоны подавления,

оперативное управление излучаемой мощностью,

уменьшение габаритов, массы и энергопотребления устройства для достижения заданной надежности защиты без увеличения интегральной мощности,

увеличение вероятности гарантированного радиоподавления при той же энергетической плотности помехового сигнала,

упрощение схемотехнического решения, простоту конструкции и удобство монтажа в любых условиях и, как следствие, более низкую стоимость заявленного устройства.

Данное техническое решение направлено на увеличение энергоэффективности устройства при увеличении вероятности гарантированного радиоподавления в защищаемом диапазоне за счет разрушение информационной части подавляемых сигналов, и перегрузки входных трактов, при равной энергетической плотности как и у прототипа в защищаемом диапазоне. Узкая направленность помехового сигнала также обеспечивает увеличении вероятности гарантированного радиоподавления.

На фиг. 1 изображена структурная схема заявляемого устройства, на фиг. 2 - сечение А-А фиг. 1.

Устройство противодействия несанкционированной передаче информации управления несанкционированными устройствами содержит волновод, состоящий из прямолинейных участков 1 и 2, отводов на 90 градусов 3 и 4, соединенных последовательно, и присоединенных к прямым участкам образуя букву U, при этом прямолинейные участки 1 и 2 параллельны друг другу и симметричны, индуктора 5 в качестве источника электромагнитных импульсов (ЭМИ), установленного внутри волновода, а именно прямолинейного участка 1 по его оси, с возможностью перемещения (показано стрелкой на Фиг. 1) посредством механического устройства (на Фигуре не показано) настраиваемого осевого перемещения индуктора 5 внутри прямолинейного участка 1 волновода, генератора 6 коротких электрических импульсов (ЭИ), подключенного к индуктору 5, устройства управления 7, подключенного к генератору 6 коротких ЭИ.

Индуктор может быть закреплен на диэлектрической оправке (на Фиг. 1 не показано). Индуктор выполнен в виде спирали с конической огибающей, диаметр навивки последующего витка не более диаметра навивки предыдущего витка на величину двух диаметров навиваемого провода.

Индуктор может быть выполнен и в виде одно или двузаходной спирали, намотанной на диэлектрическую оправку (корпус) в виде четырехгранной пирамиды с усеченной вершиной и соотношением сторон основания оправки, соответствующим соотношению сторон прямолинейного участка волновода.

Внутренняя поверхность участков 1, 2, 3, 4 волновода покрыта радиоотражающим материалом, а волновод имеет прямоугольное (предпочтительно) или круглое сечение.

Работа заявленного устройства осуществляется следующим образом.

По импульсу с устройства управления 7 расчетной длительности генератор 6 формирует импульсный электрический разряд на индуктор 5. При этом импульсном разряде на индукторе 5 формируется короткий электромагнитный импульс, одна полуволна которого распространяется в прямолинейном участке 1, а вторая - последовательно в отводах 3 и 4, прямолинейном участке 2.

Электромагнитная волна, распространяющаяся в индукторе, возбуждает высокочастотные токи, что в свою очередь приводит к излучению электромагнитных волн в окружающее пространство.

Поскольку прямые участки (плечи) 1 и 2 расположены параллельно друг другу, электромагнитные волны в требуемом диапазоне на требуемом расстоянии от места их выхода складываются, что достигается предварительной настройкой положения индуктора 5 в прямом плече 1.

При этом изменяя электрические параметры импульса формируют ЭМИ различной формы, а следовательно, и с различными спектральными составляющими. При проектировании следует стремиться, чтобы при реализации разрядный импульс по форме приближался к дельта-импульсу.

Устройство управления обеспечивает требуемую частоту генерации последовательности электромагнитных импульсов, их амплитуду, а также скважность (или собственно длительность единичного импульса).

Параметры переходного процесса разряда зависят от реактивных параметров составляющих ее элементов. Изменяя электрические характеристики импульса генератора - изменяют форму генерируемого ЭМИ, а, следовательно, и спектр генерируемых в пространство гармонических составляющих ЭМИ. Количество спектральных составляющих и их мощность зависят от формы разрядного электромагнитного импульса.

Устройство позволяет оперативно изменять мощность излучаемого ЭМИ, варьировать спектр мощности как в части расширения диапазона, так и изменения плотности спектральных составляющих, варьировать частоту подачи импульсов ЭМИ.

Выбор значений длительностей и формы импульса обусловлен желаемым диапазоном защищаемых частот.

Таким образом, данная система, обеспечивающая последовательность управляемых разрядов с изменяемыми электрическими характеристиками на индуктор в процессе защиты заданного диапазона частот позволяет повысить вероятность радиоподавления, а за счет новой совокупности признаков, и алгоритма взаимодействия узлов, соответствующих заявленным признакам, обеспечивает упрощение устройства, снижение его массогабаритных показателей, при общем повышении эффективности радиоподавления.

С уменьшением длительности фронта воздействующего поля усиливается проникновение электромагнитных полей через неоднородности в корпусах и увеличиваются амплитуды наведенных токов и напряжений на выходах антенно-фидерных устройств, кабелей и проводов, расположенных вне экранов, что приводит к подавлению несанкционированных каналов передачи информации.

Данное устройство позволяет направить максимальное количество электромагнитной энергии в зону защиты по сравнению с аналогами, а также суммировать с получением максимальных значений электромагнитные потоки излучения.

Обеспечение регулирования уровня излучения производится управлением параметрами импульсного воздействия на индуктор. Устранение потерь электромагнитной энергии достигается за счет наличия второго прямого плеча.

Устройство может устанавливаться на автомобильной технике, снабжаться поворотными устройствами для ориентации в горизонтальной и вертикальной плоскости.

Источники информации

1. Ивлиев С., Майстренко Н. и др. Поиск и обезвреживание взрывных устройств. - М.: Фонд "За экономическую безопасность", 1996.

2. Петренко E.Г., Линок А.А., Якубчик А.Ю. Устройство для блокирования радиовзрывателей, патент N 2100752 от 22.11.96, МКИ F41H 11/12, опубл. БИ N 36, ч. 11, 1997, с. 391.

3. Батталов A.M., Гордон О.И., Коноплев В.А., Однопалов И.А. Устройство для блокирования радиовзрывателей патент N 2131645 от 1998-05-26, МКИ F41H 11/12, H04K 3/00.

Устройство противодействия несанкционированной передаче информации управления несанкционированными устройствами содержит волновод, индуктор в качестве источника электромагнитных импульсов (ЭМИ), механическое устройство настраиваемого осевого перемещения индуктора, генератор коротких электрических импульсов (ЭИ), устройство управления. Волновод выполнен в виде буквы U. Технический результат – увеличение вероятности гарантированного радиоподавления при той же энергетической плотности помехового сигнала в защищаемом диапазоне, упрощение устройства и повышение его надежности. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство противодействия несанкционированной передаче информации управления несанкционированными устройствами, содержащее волновод, источник электромагнитного излучения, отличающееся тем, что в него введены генератор коротких электрических импульсов, устройство управления генератором коротких электрических импульсов, источник электромагнитного излучения выполнен в виде индуктора, индуктор установлен внутри волновода по его оси с возможностью перемещения посредством механического устройства настраиваемого осевого перемещения индуктора внутри волновода, волновод выполнен в виде буквы «U», состоит из двух прямых участков и двух отводов на 90 градусов, при этом отводы соединены последовательно, а прямые участки подсоединены к их свободным местам, прямые участки расположены параллельно, а расстояние между ними не менее утроенной величины размера толщины сечения прямолинейного участка, индуктор закреплен на диэлектрической оправке, генератор коротких электрических импульсов подключен к индуктору, индуктор выполнен в виде одной или многозаходной спирали с конической огибающей, диаметр навивки последующего витка не более диаметра навивки предыдущего витка на величину двух диаметров навиваемого провода, внутренняя поверхность волновода покрыта радиоотражающим материалом, а волновод имеет прямоугольное или круглое сечение, при этом радиус закругления отводов не менее утроенной величины размера толщины сечения прямолинейного участка.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что индуктор может быть выполнен в виде одно- или двузаходной спирали, намотанной на диэлектрическую оправку в виде четырехгранной пирамиды с усеченной вершиной и соотношением сторон основания оправки, соответствующим соотношению сторон прямолинейного участка волновода.