Устройство создания сигнала радиопомехи для блокирования абонентских терминалов подвижной связи и систем беспроводного радиодоступа Российский патент 2022 года по МПК H04K3/00 

Техническое решение относится к области радиотехники, а именно к устройству создания искусственных помех.

Из уровня техники известно устройство для блокирования несанкционированных устройств, содержащее формирователь нелинейно изменяющегося напряжения, генератор, управляемый напряжением, полосовой фильтр, усилитель мощности и антенну. В устройство также введены инвертор, компаратор, счетчик импульсов, двухпозиционный переключатель и устройство управления переключателем, первый сигнальный вход двухпозиционного переключателя соединен с выходом генератора, управляемого напряжением, второй сигнальный вход двухпозиционного переключателя соединен с выходом инвертора, а выход двухпозиционного переключателя соединен с входом полосового фильтра, выход которого соединен со входом усилителя мощности, выход которого соединен с входом передающей антенны, при этом переключатель управляется устройством управления, а коэффициент деления счетчика лежит в диапазоне целых чисел от 4 до 32. Патент РФ № 2720698, МПК: F41H 11/12; H04K 3/00; H04B 7/00, опубликован 12.05.2020.

Известно техническое решение, выбранное в качестве ближайшего аналога, представляющее собой устройство для блокирования радиоуправляемых взрывателей, содержащее первый, второй и третий формирователи нелинейно изменяющегося напряжения, первый, второй и третий генераторы, управляемые напряжением, полосовой фильтр, первый и второй инверторы сигналов, усилитель мощности, двухпозиционный переключатель с блоком управления, первый и второй двухвходовые сумматоры сигналов и излучающую антенну. При этом выход первого формирователя нелинейно изменяющегося напряжения соединен с входом второго инвертора сигналов и первым сигнальным входом первого двухвходового сумматора, выход второго формирователя нелинейно изменяющегося напряжения соединен со вторым сигнальным входом первого двухвходового сумматора, выход первого двухвходового сумматора соединен с входом первого генератора, управляемого напряжением, выход первого генератора, управляемого напряжением, соединен с первым сигнальным входом двухпозиционного переключателя и входом первого инвертора сигналов, выход первого инвертора сигналов соединен со вторым сигнальным входом двухпозиционного переключателя, выход второго инвертора соединен с входом второго генератора, управляемого напряжением, выход второго генератора, управляемого напряжением, и выход двухпозиционного переключателя соединены со входами второго двухвходового сумматора, выход второго двухвходового сумматора соединен с первым полосовым фильтром, выход которого соединен с входом усилителя мощности, выход которого соединен с входом передающей антенны, при этом выход третьего формирователя нелинейно изменяющегося напряжения соединен с входом третьего генератора, управляемого напряжением, выход третьего генератора, управляемого напряжением, соединен с входом блока управления двухпозиционным переключателем. Патент РФ № 2732079, МПК H04K 3/00; F41H 11/12, опубликован 11.09.2020.

Отличительными признаками заявляемого решения являются наличие, по меньшей мере, 2 пар генераторов, управляемых напряжением, входы которых соединены с выходом генератора линейно изменяющегося напряжения; выход каждой пары генераторов, управляемых напряжением, соединен с входом сумматора, выход которого соединен с входом полосового фильтра, выход которого соединен с входом усилителя; выход усилителя каждой пары генераторов, управляемых напряжением, соединен с общим сумматором, выход которого соединен с усилителем мощности, при этом каждый генератор, управляемый напряжением, выполнен с возможностью генерирования гармонических колебаний, синхронизированных по времени с колебаниями, генерируемыми остальными генераторами, управляемыми напряжением, и отличающихся по фазе с колебаниями, генерируемыми остальными генераторами, управляемыми напряжением.

Известные устройства создания сигнала радиопомехи не могут обеспечить гарантирование блокирование подавляемых средств в заданном диапазоне частот. Достижение цели сопровождается увеличением мощности помехового сигнала, что приводит к нарушению санитарно-эпидемиологических правил и нормативов при использовании таких устройств на объекте, к существенному влиянию на работу оборудования базовых станций операторов связи, к выходу помехового сигнала за пределы границ объекта.

Технический результат заявляемого технического решения проявляется в улучшении функциональных характеристик устройства.

Учитывая специфику назначения устройства создания сигнала радиопомехи, под улучшением его функциональных характеристик следует понимать, в частности, увеличение вероятности гарантированного радиоподавления без увеличения мощности помехового сигнала.

Известно, что эффективность радиопомех зависит от частотной и временной структуры помехового и полезного сигналов и их энергетического соотношения на входе приемника подавляемого средства.

Технический результат достигается тем, что устройство создания сигнала радиопомехи для блокирования абонентских терминалов подвижной связи и систем беспроводного радиодоступа включает генератор линейно изменяющегося напряжения, генераторы, управляемые напряжением, сумматоры, полосовые фильтры, усилитель мощности, выход которого соединен с передающей антенной, при этом, устройство включает, по меньшей мере, 2 пары генераторов, управляемых напряжением, входы которых соединены с выходом генератора линейно изменяющегося напряжения, выход каждой пары генераторов, управляемых напряжением, соединен с входом сумматора, выход которого соединен с входом полосового фильтра, выход которого соединен с входом усилителя, выход усилителя каждой пары генераторов, управляемых напряжением, соединен с общим сумматором, выход которого соединен с усилителем мощности, при этом каждый генератор, управляемый напряжением выполнен с возможностью генерирования гармонических колебаний, синхронизированных по времени с колебаниями, генерируемыми остальными генераторами, управляемыми напряжением, и отличающихся по фазе с колебаниями, генерируемыми остальными генераторами, управляемыми напряжением.

Для описания сущности технического решения были приняты следующие сокращения:

ГЛИН – генератор линейно изменяющихся напряжений;

ГУН – генератор, управляемый напряжением.

За счет того, что устройство создания сигнала радиопомехи для блокирования абонентских терминалов подвижной связи и систем беспроводного радиодоступа включает, по меньшей мере, 2 пары ГУН, входы которых соединены с выходом ГЛИН, выход каждой пары ГУН соединен с входом сумматора, выход которого соединен с входом полосового фильтра, выход которого соединен с входом усилителя, выход усилителя каждой пары ГУН соединен с общим сумматором, выход которого соединен с усилителем мощности, при этом каждый ГУН выполнен с возможностью генерирования гармонических колебаний, синхронизированных по времени с колебаниями, генерируемыми остальными ГУН, и отличающихся по фазе с колебаниями, генерируемыми остальными ГУН, осуществляется увеличение временного воздействия генерируемой помехи на полезный сигнал пропорционально в n² раз, где n - количество ГУН, используемых для генерирования помехи; увеличивается в n раз спектральная плотность мощности помехового сигнала при неизменной мощности передающих элементов, уменьшении мощности помехового сигнала.

Заявляемое техническое решение далее поясняется с помощью фигур, на которых условно представлен один из возможных вариантов исполнения устройства создания сигнала радиопомехи для блокирования абонентских терминалов подвижной связи и систем беспроводного радиодоступа.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства создания сигнала радиопомехи.

На фиг. 2 представлен вид сигнала на выходе ГЛИН.

На фиг. 3 представлен вид сигнала на выходе первого ГУН.

На фиг. 4 представлен вид сигнала на выходе второго ГУН.

На фиг. 5 представлен вид сигнала на выходе n-го ГУН.

На фиг. 6 представлен вид сигнала на выходе первого сумматора, подключенного к первому и второму ГУН.

На фиг. 7 представлен вид сигнала на выходе второго сумматора, подключенного к n-му ГУН и n-1 ГУН.

На фиг. 8 представлен вид сигнала на выходе общего сумматора.

На фиг. 9 представлен вид сигнала на выходе усилителя мощности.

На фиг. 1. изображено устройство (1) создания сигнала радиопомехи, включающее:

- ГЛИН (2) с выходом (3);

- первый ГУН (4) с выходом (5);

- второй ГУН (6) с выходом (7);

- n-1 ГУН (8) с выходом (9);

- n ГУН (10) с выходом (11);

- первый сумматор (12) с выходом (13);

- второй сумматор (14) с выходом (15);

- первый полосовой фильтр (16) с выходом (17);

- второй полосовой фильтр (18) с выходом (19);

- первый усилитель (20) с выходом (21);

- второй усилитель (22) с выходом (23);

- общий сумматор (24) с выходом (25);

- усилитель мощности (26) с выходом (27);

- передающая антенна (28).

Далее со ссылками на фигуры описана структура устройства (1) создания сигнала радиопомехи.

Устройство (1) создания сигнала радиопомехи включает ГЛИН (2), выход (3) которого соединен с входами ГУН (4), (6), (8), (10).

ГУН (4), (6), (8), (10) выполнены с возможностью генерирования гармонических колебаний, синхронизированных по времени с колебаниями, генерируемыми остальными ГУН (4), (6), (8) или (10), и отличающихся по фазе с колебаниями, генерируемыми остальными ГУН (4), (6), (8) или (10).

Выход (5) первого ГУН (4) и выход (7) второго ГУН (6) соединены с входом первого сумматора (12).

Выход (9) n-1 ГУН (8) и выход (11) n-го ГУН (10) соединены с входом второго сумматора (14).

N - общее количество ГУН, используемых в устройстве (1), то есть, n-й ГУН (10) соответствует последнему ГУН (например, 4-му, если в устройстве (1) задействовано 4 ГУН), а n-1 ГУН (8) соответствует предпоследнему ГУН (соответственно, 3-му, если в устройстве (1) задействовано 4 ГУН). Значение n должно быть равно четному числу ГУН.

Выход (13) первого сумматора (12) соединен с входом первого полосового фильтра (16).

Выход (15) второго сумматора (14) соединен с входом второго полосового фильтра (18).

Выход (17) первого полосового фильтра (16) соединен с входом первого усилителя (20).

Выход (21) первого усилителя (20) и выход (23) второго усилителя (22) соединены с входом общего сумматора (24).

Выход (25) общего сумматора (24) соединен с входом усилителя (26) мощности.

Выход усилителя (26) мощности соединен с передающей антенной (28) (антенно-фидерной системой).

Под «вторыми» сумматором (14), полосовым фильтром (18) и усилителем (22) следует понимать сумматор, полосовой фильтр и усилитель, соответствующие второй паре ГУН (если в устройстве задействовано 4 ГУН) или каждой пары ГУН, кроме первой. При этом, сумматоров, полосовых фильтров и усилителей может быть любое количество, соответствующее количеству пар ГУН (n/2).

Устройство (1) создания сигнала радиопомехи работает следующим образом.

ГЛИН (2) формирует повторяющиеся импульсы t₁ или t_n (мкс) со стабильными временными характеристиками, необходимые для радиоподавления требуемого стандарта связи и передачи данных по радиоканалам (Фиг. 2). Для различных стандартов подвижной связи и систем беспроводного радиодоступа t₁, t_n составляет от 30 до 60 мкс. Например, для GSM - 30-40 мкс; 4G, LTE - 30-40 мкс; 3G , WCDMA (UMTS) - 50-60 мкс; IEEE 802.11 (Wi-Fi, Bluetooth) - 50-60 мкс; бортовые приемо-передающих модулей беспилотных летательных аппаратов коммерческого типа - 50-60 мкс; абонентские устройства спутниковых систем подвижной связи - 30-40 мкс; абонентские устройства передачи данных по радиоканалам радионавигационной спутниковой службы - 30-40 мкс.

В ГУН (4), (6), (8), (10) генерируются колебания, частота которых определяется управляющим напряжением (U_упр). В них происходит преобразование величины управляющего напряжения, изменяющегося в диапазоне U_мин-U_макс в номинал выходной частоты в диапазоне F_мин-F_макс, соответствующей полосе частот передачи сигнала от базовой станции к абонентскому терминалу блокируемого стандарта связи.

Управляющим напряжением выставляются значения центра, а также нижнего и верхнего пределов диапазона частот блокируемого стандарта связи (F_ц1, F_1мин, F_1макс соответственно) на первый ГУН (4) (Фиг. 3).

То есть ГУН выставляется на центральную частоту F_ц заданного диапазона подавления F_мин - F_макс с настройкой полосы подавления.

Аналогично управляющим напряжением выставляются значения центра, нижнего и верхнего пределов диапазона частот блокируемого стандарта связи (F_ц2, F_2мин, F_2макс соответственно) на второй ГУН (6) (Фиг. 4).

Управляющим напряжением задаются значения центра, а также нижнего и верхнего пределов диапазона частот блокируемого стандарта связи (F_nц/2, F_n/2мин, F_n/2макс), соответствующие n/2 числу ГУН.

n/2 принято, так как используется четное количество ГУН, а расчет взят для определения F_ц полосы подавления. Каждый усилитель ГУН удваивает количество помеховых гармоник.

Управляющим напряжением выставляются значения центра, а также нижнего и верхнего пределов диапазона частот блокируемого стандарта связи (F_цn, F_nмин, F_nмакс соответственно) на n- й ГУН (10) (Фиг. 5).

При этом, F_2мин = F_1мин = F_n/2мин или F_2мин ≠ F_1мин ≠ F_n/2мин; F_2макс = F_1макс = F_n/2макс или F_2макс ≠ F_1макс ≠ F_n/2макс; F_nц/2= (F_1ц+ ≤ 2 МГц) + ≤ n*2 МГц.

В сумматорах (12) и (14) колебания n/2 числа ГУН суммируются вместе во временном интервале t, при этом φ₁ ≠ φ₂ ≠ φ_n-1 ≠ φ_n, t = t₁ = t₂ = t_n-1 = t_n (фиг. 6,7). Где φ₁, φ₂, φ_n-1, φ_n – колебания первого ГУН (4), второго ГУН (6), n-1 ГУН (8), n-го ГУН (10), во временном интервале, соответственно, t₁, t₂, t_n-1, t_n.

Сигналы генерируемых помех с выхода (13) сумматора (12) и выхода (15) сумматора (14) поступают на входы полосовых фильтров (16) и (18) соответственно, с полосой пропускания ΔF, где осуществляется подавление внеполосных излучений F_ви, причем нижняя и верхняя граница частоты пропускания полосовых фильтров (16) и (18) совпадает с требуемым диапазоном частот радиоподавления (фиг. 6, 7).

В усилителях (20) и (22) сигналы генерируемой помехи усиливаются и с выходов (21) и (23), соответственно, поступают на общий сумматор (24), где происходит их суммирование (фиг. 8). При этом, F_nц=F_nц/2= (F_1ц+ ≤ 2 МГц) + ≤ n*2 МГц; F_мин = F_1мин = F_2мин = F_nмин или F_мин ≠ F_1мин ≠ F_2мин ≠ F_nмин; F_макс = F_1макс = F_2макс = F_nмакс или F_макс ≠ F_1макс ≠ F_2макс ≠ F_nмакс, при φ₁ ≠ φ₂ ≠ φ_n, t = t₁ = t₂ = t_n. В результате суммирования, временное воздействие генерируемой помехи на радиоподавляемый сигнал увеличивается пропорционально в n² раз.

Далее сигнал усиливается до требуемой мощности в усилителе мощности (26) и с его выхода (27) подается в передающую антенну (28) (фиг. 9, где P_ус – мощность усилителя, Р_ум – мощность усилителя мощности).

Заявляемое устройство создания сигнала радиопомехи для блокирования абонентских терминалов подвижной связи и систем беспроводного радиодоступа основано на применении многокомпонентного метода - преднамеренной, аддитивной, многочастотной, прицельно – заградительной, синхронизированной по времени в заданной полосе частот помехи. Устройство характеризуется улучшенными функциональными характеристиками, повышенной эффективностью радиоподавления. Использование заявленного устройства характеризуется возможностью создания n-1 зоны отсутствия помех, для излучений полезных сигналов, возможностью радиоподавления пользователей подвижной радиотелефонной связи и передачи данных по радиоканалам с неизвестными номерами, использующих различные методы радиодоступа, на требуемой для радиоподавления территории в пределах границ объекта.

Представленные фигуры, описание структуры и использования не исчерпывают возможные варианты исполнения и не ограничивают каким-либо образом объем заявляемого технического решения. Возможны иные варианты исполнения и использования в объеме заявляемой формулы.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для создания искусственных помех. Технический результат - увеличение вероятности гарантированного радиоподавления без увеличения мощности помехового сигнала. В устройстве создания сигнала радиопомехи для блокирования абонентских терминалов подвижной связи и систем беспроводного радиодоступа каждый генератор линейно изменяющегося напряжения (ГУН), будучи подключенным к общему ГУН, генерирует гармонические колебания, синхронизированные по времени с колебаниями, генерируемыми остальными ГУН, и отличающиеся по частоте от колебаний, генерируемыми остальными ГУН, в результате чего осуществляется увеличение временного воздействия генерируемой помехи на полезный сигнал пропорционально в n2 раз, где n - количество ГУН, используемых для генерирования помехи, увеличивается в n раз спектральная плотность мощности помехового сигнала при неизменной мощности передающих элементов, уменьшении мощности помехового сигнала. 9 ил.

Устройство создания сигнала радиопомехи для блокирования абонентских терминалов подвижной связи и систем беспроводного радиодоступа, включающее генератор линейно изменяющегося напряжения, генераторы, управляемые напряжением, сумматоры, полосовые фильтры, усилитель мощности, выход которого соединен с передающей антенной, отличающееся тем, что включает, по меньшей мере, две пары генераторов, управляемых напряжением, входы которых соединены с выходом генератора линейно изменяющегося напряжения, выход каждого из генераторов, управляемых напряжением, каждой пары соединен с соответствующим входом сумматора, выход которого соединен с входом полосового фильтра, выход которого соединен с входом усилителя соответствующей пары генераторов, управляемых напряжением, выход каждого из усилителей соответствующей пары генераторов, управляемых напряжением, соединен соответствующим входом общего сумматора, выход которого соединен с усилителем мощности, при этом каждый генератор, управляемый напряжением, выполнен с возможностью генерирования гармонических колебаний, отличающихся по частоте от колебаний, генерируемых остальными генераторами, управляемыми напряжением.