МНОГОЧАСТОТНАЯ ВНУТРИФЮЗЕЛЯЖНАЯ СТАНЦИЯ АКТИВНЫХ ПОМЕХ Российский патент 2023 года по МПК G01S7/38 H04K3/00 

Изобретение относится к технике радиоэлектронной борьбы и может использоваться в аппаратуре радиотехнической защиты летательных аппаратов и в комплексах радиоэлектронного подавления.

Известен способ подавления радиоэлектронных средств (РЭС) прицельной по частоте помехой с помощью станции помех с перестраиваемой по частоте узкополосной помехой. Формируемая станцией помех прицельная по частоте узкополосная помеха по своим параметрам согласуется с частотой настройки и шириной полосы пропускания приемника подавляемого РЭС и отличается высокой спектральной плотностью мощности (Палий А.И. Радиоэлектронная борьба. - М.: Воениздат, изд. 2-е, 1989, с. 12-15). Недостаток способа - возможность подавления только одного РЭС, работающего в данном диапазоне волн. Кроме того, не обеспечивается когерентность сигнала помехи относительно принятого сигнала.

Известен патент RU2660469C1 «Станция активных помех», опубликован 06.07.2018, МПК G01S7/38, принятый за прототип. Изобретение относится к области радиоэлектронной борьбы и предназначено для использования в комплексах радиоэлектронного подавления, в частности может использоваться в аппаратуре радиотехнической защиты летательных аппаратов. Эффективность подавления сигналов, имеющих различные виды модуляции и временные расстановки от радиоэлектронных средств с перестройкой по частоте достигается за счет определенного выполнения станции активных помех, а также путем когерентного запоминания и создания прицельных и шумовых активных помех по дальности, скорости и угловым каналам обнаружения. Недостатки прототипа - прототип позволяет решать задачи радиоэлектронной борьбы с использованием бортовых вычислительных систем, но имеет внешнее расположение, что оказывает влияние на полетные качества летательного аппарата, а также обладает невысокой степенью интеграции устройств и систем, входящих в состав бортового радиоэлектронного комплекса самолета.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение эффективности радиолокационного противодействия за счет возможности формирования широкого спектра активных помех, увеличение чувствительности и точности подсистемы радиотехнической разведки.

Для этого многочастотная внутрифюзеляжная станция активных помех, содержит формирователь помех, состоящий из последовательно соединенных генератора пилообразного напряжения, генератора управляемого напряжением, сумматора мощности, ключа, усилителя мощности и направленного ответвителя, а также генератора шума, выход которого соединен со вторым входом сумматора мощности, генератора псевдослучайной последовательности, выход которого соединен со вторым входом ключа, и последовательно соединенные датчик температуры и система защитного отключения, выход которой соединен с входом управления усилителя мощности, а другой вход системы защитного отключения соединен с выходом направленного ответвителя, другой выход которого является выходом формирователя помех, а также антенно-фидерную систему, отличающаяся тем, что введены дополнительно сумматор/разветвитель, второй и третий формирователи помех функционально одинаковые с первым, работающие каждый в своем диапазоне частот, при этом коэффициент перекрытия по частоте каждого формирователя помех одинаков и при одинаковой выходной мощности УМ каждого формирователя помех обеспечивается равномерная плотность мощности помехи по частоте во всем диапазоне рабочих частот, выходы всех формирователей помех через сумматор/разветвитель соединены с антенно-фидерной системой, при этом сумматор/разветвитель выполнен частотно-избирательным.

Кроме того, антенно-фидерная система состоит из нескольких частей, расположенных на внешних сторонах передней, задней, левой и правой сторонах фюзеляжа самолета.

Сумматор/разветвитель в многочастотной внутрифюзеляжной станции активных помех выполнен с возможностью разделения широкополосного сигнала активных помех на отдельные частотные литеры, соответствующие частотным литерам соответствующих частей антенно-фидерной системы.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлена структурная схема многочастотной внутрифюзеляжной станции активных помех (ВФСАП) одного из рабочих диапазонов. Станции активных помех других диапазонов строятся аналогично.

На фиг. 2 представлена структурная схема частотно-избирательного сумматора/разветвителя (ЧИС/ЧИР).

На фиг. 3 представлен пример многочастотной ВФСАП с технологией активной фазированной антенной решетки (АФАР).

На фиг. 4 - внешний вид приемо-передающего поста ВФСАП.

На фиг. 1, 2, 3 приняты следующие обозначения:

1. Антенно-фидерная система.

2. Генератор шума f₁-f₂ МГц.

2а Генератор шума f₂-f₃ МГц.

2б Генератор шума f₃-f₄ МГц.

3. Генератор пилообразного напряжения f₅ кГц.

4. Генератор, управляемый напряжением f₁-f₂ МГц.

4а Генератор, управляемый напряжением f₂-f₃ МГц.

4б Генератор, управляемый напряжением f₃-f₄ МГц.

5. Сумматор мощности.

6. Генератор псевдослучайной последовательности f₆ кГц.

7. Ключ.

8. Усилитель мощности f₁-f₂ МГц.

8а Усилитель мощности f₂-f₃ МГц.

8б Усилитель мощности f₃-f₄ МГц.

9. Датчик температуры.

10. Направленный ответвитель.

11. Система защитного отключения.

12. Частотно-избирательный сумматор.

13. Частотно-избирательный разветвитель.

14. Модуль режекторных фильтров.

15. Автономная батарея.

16. Вторичный источник питания.

17. Формирователь помех.

18. АФАР переднего обзора, расположенная с левого борта летательного аппарата (ЛА) (f₁-f₄ ГГц).

19. Антенный элемент 1, горизонтальная поляризация (ГП).

20. Антенный элемент 1, вертикальная поляризация (ВП).

21. Антенный элемент 16, ГП.

22. Антенный элемент 16, ВП.

23. Модуль калибровки.

24. Переключатель.

25. Приемный модуль.

26. Передающий модуль.

27. Приемо-передающий модуль 1, ГП.

28. Приемо-передающий модуль 1, ВП.

29. Приемо-передающий модуль 16, ГП.

30. Приемо-передающий модуль 16, ВП.

31. Цифровая диаграммообразующая система.

32. Модуль цифровой обработки сигналов, формирования помех и управления.

33. Оптико-электронный преобразователь.

34. АФАР переднего обзора, расположенная с правого борта ЛА (f₁-f₄ ГГц).

35. АФАР заднего обзора, расположенная с левого борта ЛА (f₁-f₄ ГГц).

36. АФАР заднего обзора, расположенная с правого борта ЛА (f₁-f₄ ГГц).

37. Полосно-пропускающий фильтр (ППФ) f₁-f₂ МГц.

37а. Полосно-пропускающий фильтр (ППФ) f₂-f₃ МГц.

37б. Полосно-пропускающий фильтр (ППФ) f₃-f₄ МГц.

38. Сумматор мощности в ЧИС/ЧИР.

39. Делитель мощности в ЧИС/ЧИР.

40. Полосно-пропускающий фильтр (ППФ) f₇-f₈ МГц.

40а. Полосно-пропускающий фильтр (ППФ) f₉-f₁₀ МГц.

ВФСАП содержит три функционально одинаковых формирователя помех 17, включающих генератор шума 2 (рабочая частота от f₁ до f₂), 2а (рабочая частота от f₂ до f₃), 2б (рабочая частота от f₃ до f₄); генератор пилообразного напряжения 3; генератор, управляемый напряжением, 4 (f₁-f₂), 4а (f₂-f₃), 4б (f₃-f₄); сумматор мощности 5; генератор псевдослучайной последовательности 6 и ключ 7, каждый из которых работает в своем диапазоне частот. Все три формирователя помех обеспечивают ВФСАП полный диапазон рабочих частот. При этом коэффициент перекрытия по частоте формирователя помех одинаков и составляет от 5 до 6, что при одинаковой выходной мощности усилителя мощности каждого формирователя помех обеспечивает равномерную плотность помехи по частоте во всем диапазоне рабочих частот.

Для подавления радиоканала передачи данных и управления (РКПДУ) используется комбинированная заградительная, или прицельная по частоте помеха, состоящая из помеховых сигналов трех типов: белый шум, частотно-свипирующая помеха, модуляция псевдослучайной последовательностью. У такой комбинированной помехи высокая эффективность, выражающаяся в значительно (до нескольких раз) меньшей мощности, требующейся для подавления одного и того же РКПДУ, по сравнению с белым шумом, при прочих равных условиях.

В каждом из трех формирователей помех сформированный белый шум суммируется в сумматоре мощности 5 с частотно-свипирующей помехой, формируемой генератором, управляемым пилообразным напряжением 4, 4а, 46, сформированным генератором пилообразного напряжения 3. Затем помеховый сигнал поступает на ключ 7, который модулирует его псевдослучайной последовательностью, сформированной генератором псевдослучайной последовательности 6.

Результирующий помеховый сигнал усиливается усилителем мощности 8 (f₁-f₂), 8а (f₂-f₃), или 8б (f₃-f₄) до требуемой величины. Усилитель мощности оборудован системой защитного отключения 11, которая обеспечивает его защитное отключение при перегреве, ориентируясь на показания датчика температуры 9, и, при увеличении коэффициента стоячей волны нагрузки выше допустимого, ориентируясь на уровень отраженного от нагрузки сигнала, поступающего от направленного ответвителя 10. Все это позволяет избежать выхода из строя дорогостоящих усилителей мощности.

Сигналы с выходов трех усилителей мощности объединяются в один помеховый сигнал с помощью частотно-избирательного сумматора 12, а затем с помощью частотно-избирательного разветвителя 13, помеховый сигнал делится на частотные литеры, соответствующие частотным литерам антенно-фидерной системы 1. Помеховый сигнал с помощью антенно-фидерной системы излучается в эфир.

Помеха формируется либо во всем диапазоне частот сразу (заградительная помеха), или в ограниченном диапазоне частот путем настройки диапазона перестройки и скорости свипирования генератора, управляемого напряжением, а также частотного диапазона работы генератора шума, по внешнему целеуказанию от аппаратуры радио- и радиотехнической разведки.

Кроме того, в случае необходимости, для формирования частотных «окон прозрачности» в структуру многочастотной ВФСАП будет добавлен модуль перестраиваемых режекторных фильтров 14.

Электропитание многочастотной ВФСАП осуществляется от борта самолета (автономной батареи 15 и вторичного источника питания 16).

Для постановки прицельных по направлению помех в станции активных помех внутрифюзеляжного исполнения может использоваться технология АФАР. Структура такого варианта многочастотной станции активных помех внутрифюзеляжного исполнения представлена на фиг. 3.

Каждая АФАР подсистемы радиопротиводействия состоит из шестнадцати идентичных антенных элементов (на схеме указаны 19, 20. 21, 22). В качестве приемо-передающих антенн АФАР используется биортогоналъный рупор или антенны Вивальди, расположенные ортогонально, обеспечивающие прием сигналов как на горизонтальной поляризации - ГП (АНТГ), так и на вертикальной поляризации - ВП (АНТВ).

Сигналы с входов/выходов АНТГ и АНТВ поступают на модуль калибровки 23, в котором выполняется калибровка с целью достижения идентичности амплитудно-фазовых характеристик шестнадцати каналов АФАР.

Сигналы с входов/выходов модуля калибровки 23 поступают в приемопередающие модули 27-30, где проходят каждый через свою переключающую матрицу на четырех ключах, предназначенную для формирования когерентных и поляризационных помех.

Построение передающего тракта антенного элемента АФАР для сигналов ГП и ВП аналогично построению приемного тракта. Сформированные в модуле цифровой обработки сигналов и формирования помех 32 помеховые сигналы на ГП и ВП поступают на соответствующие входы приемо-передающего модуля АФАР, проходят через фильтры низких частот и усилители постоянного тока, и поступают на входы квадратурных модуляторов, куда поступают от синтезатора частот сигналы гетеродина, которые проводят перенос помехового сигнала на рабочую частоту. Управляемый аттенюатор передающего тракта антенного элемента АФАР обеспечивает регулирование уровня формируемой помехи в широком динамическом диапазоне (фильтры низких частот, усилители, модуляторы, управляемый аттенюатор расположены в передающем модуле, на схеме не указаны).

Система управления в режиме единого времени осуществляет информационный обмен с бортовой радиолокационной станцией самолета (БРЛС), а именно: противодействие РЭС, технические параметры РЭС, типы РЭС, получает навигационные данные и т.д.

Для передачи помехового СВЧ сигнала в антенную систему, являющуюся частью АФАР БРЛС, с целью осуществления его излучения с повышенной мощностью в диапазоне АФАР БРЛС используются оптоэлектронные преобразователи 23.

Станция активных помех состоит из четырех (при работе вкруговую по азимуту и в секторе ±45° по углу места), или шести (при работе вкруговую по азимуту и по углу места) идентичных приемо-передающих постов, представляющих собой сверхширокополосные шестнадцатиэлементные биортогональные АФАР с цифровым диаграммообразованием. Внешний вид приемо-передающего поста станции активных помех представлен на фиг. 4. Станция активных помех других частотных диапазонов может строиться аналогично.

ВФСАП, интегрированная с аппаратурой радио- и радиотехнической разведки в БРЛС, может использовать в качестве базы как БРЛС с АФАР с неподвижной апертурой, так и БРЛС на основе фазированной антенной решетки с антенным полотном на поворотной платформе.

Изобретение относится к технике радиоэлектронной борьбы и может использоваться в аппаратуре радиотехнической защиты летательных аппаратов и в комплексах радиоэлектронного подавления. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности радиолокационного противодействия за счет возможности формирования широкого спектра активных помех, увеличение чувствительности и точности подсистемы радиотехнической разведки. Многочастотная внутрифюзеляжная станция активных помех содержит дополнительно сумматор/разветвитель, второй и третий формирователи помех, функционально одинаковые с первым. Формирователи помех работают каждый в своем диапазоне частот. Коэффициент перекрытия по частоте каждого формирователя помех одинаков. При одинаковой выходной мощности усилителя мощности каждого формирователя помех обеспечивается равномерная плотность мощности помехи по частоте во всем диапазоне рабочих частот. Выходы всех формирователей помех через сумматор/разветвитель соединены с антенно-фидерной системой. Сумматор/разветвитель выполнен частотно-избирательным. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Многочастотная внутрифюзеляжная станция активных помех, содержащая формирователь помех, состоящий из последовательно соединенных генератора пилообразного напряжения, генератора, управляемого напряжением, сумматора мощности, ключа, усилителя мощности (УМ) и направленного ответвителя, а также генератора шума, выход которого соединен со вторым входом сумматора мощности, генератора псевдослучайной последовательности, выход которого соединен со вторым входом ключа, и последовательно соединенные датчик температуры и систему защитного отключения, выход которой соединен с входом управления усилителя мощности, а другой вход системы защитного отключения соединен с выходом направленного ответвителя, другой выход которого является выходом формирователя помех, а также антенно-фидерную систему, отличающаяся тем, что введены дополнительно сумматор/разветвитель, второй и третий формирователи помех, функционально одинаковые с первым, работающие каждый в своем диапазоне частот, при этом коэффициент перекрытия по частоте каждого формирователя помех одинаков и при одинаковой выходной мощности УМ каждого формирователя помех обеспечивается равномерная плотность мощности помехи по частоте во всем диапазоне рабочих частот, выходы всех формирователей помех через сумматор/разветвитель соединены с антенно-фидерной системой, при этом сумматор/разветвитель выполнен частотно-избирательным.

2. Станция по п. 1, отличающаяся тем, что антенно-фидерная система состоит из нескольких частей, расположенных на внешних сторонах передней и задней, левой и правой сторонах фюзеляжа самолета.

3. Станция по п. 2, отличающаяся тем, что сумматор/разветвитель выполнен с возможностью разделения широкополосного сигнала активных помех на отдельные частотные литеры, соответствующие частотным литерам соответствующих частей антенно-фидерной системы.