Устройство имитации источников радиоизлучения с произвольными видами сигналов Российский патент 2024 года по МПК G01S7/38 G01S7/40 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в средствах радиомониторинга, радиопомех, имитации сигналов, а также аналогичных средствах и системах, в которых осуществляется обнаружение радиосигналов источников радиоизлучения (ИРИ) в условиях шумов неизвестной интенсивности и формирование сигналов, идентичных обнаруживаемых с целью бескомпромантного блокирования их ИРИ или имитации работы ИРИ с произвольными видами сигналов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату (прототип) является устройство - адаптивный двухпороговый обнаружитель сигналов цифрового панорамного приемника модульного типа [патент РФ №2524551, H04B 1/10, 2014], содержащий основной канал обнаружения, включающий последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь (АЦП), первый и второй квадратурные фазовые детекторы (КФД), косинусно-синусный генератор (КСГ), первый и второй интеграторы, первый и второй квадратичные детекторы (КД), сумматор и первое пороговое устройство (ПУ), при этом объединенные первые входы первого и второго КФД соединены с выходом АЦП первый вход которого является входом устройства, вторые входы первого и второго КФД соединены, соответственно, с выходами квадратурных составляющих (синусной и косинусной) опорной частоты КСГ и входом блока формирования частоты дискретизации, выход которого соединен со вторым входом АЦП, выходы первого и второго КФД соединены с входами первого и второго интеграторов, соответственно, выходы первого и второго интеграторов соединены, соответственно, с входами первого и второго КД, выходы которых подключены к первому и второму входам сумматора, соответственно, выход которого соединен с объединенными первыми входами блока вычитания и первого ПУ, соответственно, дополнительный канал обнаружения, состоящий из последовательно соединенных третьего КД и третьего интегратора, при этом вход дополнительного канала соединен с объединенными входами первого и второго КФД и выходом АЦП, а выход соединен со вторым входом блока вычитания, выход которого подключен ко второму входу первого ПУ, последовательно соединенные регистр хранения заданных значений вероятности обнаружения сигнала и блока вычисления нижнего уровня порога обнаружения, последовательно соединенные регистр хранения коэффициента достоверности и блока вычисления верхнего уровня порога обнаружения, переключатель, второе ПУ, индикатор и программируемый интерфейс, вход которого подключен к шине управления панорамного радиоприемника; первый и второй выходы программируемого интерфейса подключены к регистру хранения заданных значений вероятности обнаружения сигнала и регистру хранения коэффициента достоверности, соответственно, третий выход программируемого интерфейса соединен с индикатором, первый вход переключателя подключен к выходу первого ПУ, второй и третий входы переключателя соединены, соответственно, с выходами блоков вычисления нижнего и верхнего уровней порога обнаружения, выход переключателя соединен со вторым входом второго ПУ, первый вход которого подключен к выходу третьего интегратора, выход второго ПУ является выходом устройства.

Недостатком устройства является отсутствие функциональной возможности записи обнаруживаемых сигналов и их переизлучения с целью бескомпромантного блокирования их ИРИ или имитации работы ИРИ с произвольными видами сигналов.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей устройства прототипа за счет записи низкочастотных (НЧ) синфазной и квадратурной составляющих обнаруживаемого сигнала ИРИ и переизлучения записанного сигнала в направлении ИРИ путем определения направления на ИРИ по максимальному уровню сигнала на основе использования приемной направленной логопериодической антенны (ЛПА) с опорно-поворотным устройством (ОПУ) и передающей направленной ЛПА с ОПУ, синхронно управляемым с ОПУ приемной антенны, что позволит передавать корреспонденту циклически одну и ту же информацию, тем самым осуществляя бескомпромантное блокирование работы этой линии связи или управления, или осуществлять имитацию работы ИРИ с произвольными видами сигналов.

Технический результат достигается тем, что в известное устройство, содержащее основной канал обнаружения, включающий последовательно соединенные АЦП, первый и второй КФД, КСГ, первый и второй интеграторы, первый и второй КД, сумматор и первое ПУ, при этом объединенные первые входы первого и второго КФД соединены с выходом АЦП первый вход которого является входом устройства, вторые входы первого и второго КФД соединены, соответственно, с выходами квадратурных составляющих, синусной и косинусной, опорной частоты КСГ и входом блока формирования частоты дискретизации выход которого соединен со вторым входом АЦП, выходы первого и второго КФД соединены с входами первого и второго интеграторов, соответственно, выходы первого и второго интеграторов соединены, соответственно, с входами первого и второго КД, выходы которых подключены к первому и второму входам первого сумматора, соответственно, выход которого соединен с объединенными первыми входами блока вычитания и первого ПУ, соответственно, дополнительный канал обнаружения, состоящий из последовательно соединенных третьего КД и третьего интегратора, при этом вход дополнительного канала соединен с объединенными входами первого и второго КФД и выходом АЦП, а выход соединен со вторым входом блока вычитания, выход которого подключен ко второму входу первого ПУ, последовательно соединенные регистр хранения заданных значений вероятности обнаружения сигнала и блока вычисления нижнего уровня порога обнаружения, последовательно соединенные регистр хранения коэффициента достоверности и блока вычисления верхнего уровня порога обнаружения, переключатель, второе ПУ, индикатор и программируемый интерфейс, вход которого подключен к шине управления панорамного радиоприемника; первый и второй выходы программируемого интерфейса подключены к регистру хранения заданных значений вероятности обнаружения сигнала и регистру хранения коэффициента достоверности, соответственно, третий выход программируемого интерфейса соединен с индикатором, первый вход переключателя подключен к выходу первого ПУ, второй и третий входы переключателя соединены, соответственно, с выходами блоков вычисления нижнего и верхнего уровней порога обнаружения, выход переключателя соединен со вторым входом второго ПУ, первый вход которого подключен к выходу третьего интегратора, выход второго ПУ является выходом устройства, отличающееся тем, что дополнительно введены последовательно соединенные параллельно включенные первый и второй переключатель, третий регистр хранения, параллельно включенные третий и четвертый КФД, параллельно включенные первый и второй дифференциаторы выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами второго сумматора выход которого соединен с входом цифро-аналогового преобразователя (ЦАП), а выход ЦАП с первым входом передающей ЛПА, второй вход которой соединен с выходом первого ОПУ вход которого соединен с выходом первого блока управления (БУ) при этом выход передающей ЛПА является выходом устройства, при этом вторые входы третьего и четвертого КФД соединены с первым и вторым входами первого КСГ соответственно, а вторые входы первого и второго переключателя объединены и соединены с объединенным вторым входом третьего переключателя, выходом второго ПУ и первым входом второго БУ, первый вход которого соединен с выходом схемы выбора максимума (СВМ) вход которой соединен с выходом третьего переключателя, а первый вход третьего переключателя объединен с выходом первого сумматора и первыми входами блока вычитания и первого ПУ соответственно, при этом первый выход второго БУ соединен с входом первого БУ, а второй его выход соединен с входом второго ОПУ выход которого соединен со вторым входом приемной ЛПА выход которой соединен с входом усилителя мощности, а его выход с входом АЦП, а первый вход приемной ЛПА является входом устройства.

Сущность изобретения заключается в том, что дополнительно введенные последовательно соединенные параллельно включенные первый и второй переключатель, третий регистр хранения, параллельно включенные третий и четвертый КФД, параллельно включенные первый и второй дифференциаторы выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами второго сумматора выход которого соединен с входом ЦАП, а выход ЦАП с первым входом передающей ЛПА, второй вход которой соединен с выходом первого ОПУ вход которого соединен с выходом первого БУ при этом выход передающей ЛПА является выходом устройства, при этом вторые входы третьего и четвертого КФД соединены с первым и вторым входами первого КСГ соответственно, а вторые входы первого и второго переключателя объединены и соединены с объединенным вторым входом третьего переключателя, выходом второго ПУ и первым входом второго БУ, первый вход которого соединен с выходом СВМ вход которой соединен с выходом третьего переключателя, а первый вход третьего переключателя объединен с выходом первого сумматора и первыми входами блока вычитания и первого ПУ соответственно, при этом первый выход второго БУ соединен с входом первого БУ, а второй его выход соединен с входом второго ОПУ выход которого соединен с вторым входом приемной ЛПА выход которой соединен с входом АЦП, а первый вход является входом устройства, обеспечивают запись синфазной и квадратурной составляющих принятого сигнала с последующим переносом его на радиочастоту, преобразовании в аналоговую форму и излучении в направлении ИРИ, чем и достигается технический результат.

Поэтому введенные согласно изобретению блоки, в случае обнаружения сигнала ИРИ обеспечивают подачу на входы третьего регистра хранения синфазной и квадратурной составляющих входного процесса в виде аддитивной смеси полезного радиосигнала ИРИ и шума и записи их в нем. При этом осуществляется подача на вход СВМ уровня квадрата огибающей входного процесса в котором осуществляется отслеживание его изменения с одновременным изменением пространственного положения в азимутальной плоскости приемной ЛПА и передающей ЛПА. При определении в СВМ максимального уровня квадрата огибающей фиксируется угловое положение приемной и передающей ЛПА в направлении ИРИ. При этом с выхода третьего регистра хранения синфазная и квадратурная составляющие входного процесса переносятся на радиочастоту и на выходе второго сумматора формируется вещественный сигнал, который преобразуется затем в ЦАП в аналоговую форму и излучается с помощью передающей ЛПА в направлении ИРИ и, тем самым, осуществляется бескомпромантное блокирование работы этой линии связи или управления, или имитация работы ИРИ с произвольными видами сигналов.

На чертеже представлена функциональная схема устройства имитации источников радиоизлучения с произвольными видами сигналов, где введены следующие обозначения: 1.1 - передающая ЛПА, 1.2 - приемная ЛПА; 2.1, 2.2 - первое и второе ОПУ; 3.1, 3.2 - первый и второй БУ; 4 - ЦАП; 5 - усилитель мощности; 6.1, 6.2 - первый и второй сумматоры; 7 - СВМ; 8 - АЦП; 9 - блок формирования частоты дискретизации; 10.1, 10.2 - первый и второй дифференциаторы; 11.1, 11.2, 11.3, 11.4 - первый, второй, третий и четвертый КФД; 12.1, 12.2 - первый и второй КСГ; 13.1, 13.2, 13.3 - первый, второй, третий интеграторы; 14.1, 14.2, 14.3 - первый, второй, третий КД; 15 - блок вычитания; 16.1, 16.2, 16.3, 16.4 - первый, второй, третий и четвертый переключатели; 17.1, 17.2 - первое, второе ПУ; 18.1, 18.2 - первый, второй блоки вычисления уровней порогов; 19.1, 19.2, 19.3 - первый, второй, третий регистр хранения; 20 - программируемый интерфейс; 21 - индикатор.

Назначение элементов устройства ясны из их названия и все элементы могут быть выполнены на основе известных промышленно выпускаемых радиотехнических элементов.

КФД, интеграторы, дифференциаторы, КД, сумматоры, ПУ, блоки вычисления уровней порогов, регистры хранения, СВМ могут быть выполнены на программируемых логических интегральных микросхемах (ПЛИС), цифровых понижающих преобразователях частоты (DDC) и цифровых сигнальных процессорах (DSP) (например, ПЛИС серии FPGA Cyclone III фирмы ALTERA, DSP TS101S фирмы Analog Devices и DDC GC4016).

Первое и второе ОПУ и первый, второй БУ могут быть выполнены на базе типовых поворотных устройств с пультом управления (например, типа G5500).

Устройство имитации источников радиоизлучения с произвольными видами сигналов, содержащее основной канал обнаружения, включающий последовательно соединенные АЦП 8 и первый 11.1 и второй 11.2 КФД, второй КСГ 12.2, первый 13.1 и второй 13.2 интеграторы, первый 14.1 и второй 14.2 КД, первый сумматор 6.1 и первое ПУ 17.1, при этом объединенные первые входы первого 11.1 и второго 11.2 КФД соединены с выходом АЦП 8, вторые входы первого 11.1 и второго 11.2 КФД соединены, соответственно, с выходами квадратурных составляющих, синусной и косинусной, опорной частоты второго КСГ 12.2 и входом блока формирования частоты дискретизации 9 выход которого соединен со вторым входом АЦП 8, выходы первого 11.1 и второго 11.2 КФД соединены с входами первого 13.1 и второго 13.2 интеграторов, соответственно, а их выходы соединены, соответственно, с входами первого 14.1 и второго 14.2 КД, выходы которых подключены к первому и второму входам первого сумматора 6.1, соответственно, выход которого соединен с объединенными первыми входами блока вычитания 15 и первого ПУ 17.1, соответственно, дополнительный канал обнаружения, состоящий из последовательно соединенных третьего КД 14.3 и третьего интегратора 13.3, при этом вход дополнительного канала соединен с объединенными входами первого 11.1 и второго 11.2 КФД и выходом АЦП 8, а выход соединен со вторым входом блока вычитания 15, выход которого подключен ко второму входу первого ПУ 17.1, последовательно соединенные регистр хранения заданных значений вероятности обнаружения сигнала 19.1 и блок вычисления нижнего уровня порога обнаружения 18.1, последовательно соединенные регистр хранения коэффициента достоверности 19.2 и блок вычисления верхнего уровня порога обнаружения 18.2, четвертый переключатель 16.4, второе ПУ 17.2, индикатор 21 и программируемый интерфейс 20, вход которого подключен к шине управления панорамного радиоприемника; первый и второй выходы программируемого интерфейса 20 подключены к регистру хранения заданных значений вероятности обнаружения сигнала 19.1 и регистру хранения коэффициента достоверности 19.2, соответственно, третий выход программируемого интерфейса соединен с индикатором 21, первый вход четвертого переключателя 16.4 подключен к выходу первого ПУ 17.1, второй и третий входы четвертого переключателя 16.4 соединены, соответственно, с выходами блоков вычисления нижнего 18.1 и верхнего 18.2 уровней порога обнаружения, выход четвертого переключателя 16.4 соединен со вторым входом второго ПУ 17.2, первый вход которого подключен к выходу третьего интегратора 13.3, отличающееся тем, что дополнительно введены последовательно соединенные параллельно включенные первый 16.1 и второй 16.2 переключатель, третий регистр хранения 19.3, параллельно включенные третий 11.3 и четвертый 11.4 КФД, параллельно включенные первый 10.1 и второй 10.2 дифференциаторы, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами второго сумматора 6.2, выход которого соединен с входом ЦАП 4, а выход ЦАП 4 с первым входом передающей ЛПА 1.1, второй вход которой соединен с выходом первого ОПУ 2.1, вход которого соединен с выходом первого БУ 3.1, при этом выход передающей ЛПА 1.1 является выходом устройства, при этом вторые входы третьего 11.3 и четвертого 11.4 КФД соединены с первым и вторым выходами первого КСГ 12.1 соответственно, а вторые входы первого 16.1 и второго 16.2 переключателя объединены и соединены с объединенным вторым входом третьего переключателя 16.3, выходом второго ПУ 17.2 и первым входом второго БУ 3.2, второй вход которого соединен с выходом СВМ 7, вход которой соединен с выходом третьего переключателя 16.3, а первый вход третьего переключателя 16.3 объединен с выходом первого сумматора 6.1 и первыми входами блока вычитания 15 и первого ПУ 17.1 соответственно, при этом первый выход второго БУ 3.2 соединен с входом первого БУ 3.1, а второй его выход соединен с входом второго ОПУ 2.2, выход которого соединен с вторым входом приемной ЛПА 1.2, выход которой соединен с входом усилителя мощности 5, а его выход с входом АЦП 8, а первый вход приемной ЛПА 1.2 является входом устройства, при этом выход первого интегратора соединен с первым входом первого переключателя, выход второго интегратора соединен с первым входом второго переключателя, а четвертый выход программируемого интерфейса соединен с третьим регистром хранения.

Устройство имитации источников радиоизлучения с произвольными видами сигналов работает аналогично прототипу, за некоторым исключением.

В случае принятия решения об обнаружении сигнала на выходе второго ПУ 17.2 формируется сигнал логической единицы, который одновременно поступает на вторые входы первого 16.1, второго 16.2 и третьего 16.3 переключателей, а также на первый вход второго БУ 3.2 в качестве разрешающего сигнала для подачи синфазной и квадратурной составляющих входного процесса с выходов первого 13.1 и второго 13.2 интеграторов на соответствующие входы третьего регистра хранения 19.3 для их записи, а также для подачи уровня квадрата огибающей входного процесса на вход СВМ 7 для определения максимального ее уровня в зависимости от изменения углового положения приемной ЛПА 1.2 в азимутальной плоскости, поворот которой начинается по команде с первого выхода второго БУ 3.2 в момент прихода разрешающего сигнала с выхода второго ПУ 17.2. Одновременно с этим со второго выхода второго БУ 3.2 на вход первого БУ 3.1 подается сигнал логической единицы по которому первый БУ 3.1 подает команду на первое ОПУ 2.1 на синхронный поворот передающей ЛПА 1.1. После достижения максимального уровня квадрата огибающей на выходе СВМ 7 формируется сигнал логического нуля, который подается на второй вход второго БУ 3.2, а с его второго выхода сигнал логического нуля подается на вход первого БУ 3.1 и процесс поворота приемной ЛПА 1.2 и передающей ЛПА 1.1 останавливается. Таким образом, обе ЛПА ориентированы в направлении на ИРИ. После этого, с четвертого выхода программируемого интерфейса 20 на соответствующий вход третьего регистра хранения 19.3 подается команда на считывание синфазной и квадратурной составляющих и подачу их на первые входы третьего 11.3 и четвертого 11.4 КФД для формирования вещественного сигнала на радиочастоте на выходе второго сумматора 6.2. С выхода второго сумматора 6.2 сформированный вещественный сигнал (копия принятого) поступает на вход ЦАП 4, где преобразуется в аналоговую форму и подается на соответствующий вход передающей ЛПА 1.1 для излучения в эфир, чем и достигается заявленный результат.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в средствах радиомониторинга, радиопомех, имитации сигналов, а также аналогичных средствах и системах, в которых осуществляется обнаружение радиосигналов источников радиоизлучения (ИРИ) в условиях шумов неизвестной интенсивности и формирование сигналов, идентичных обнаруживаемых с целью бескомпромантного блокирования их ИРИ или имитации работы ИРИ с произвольными видами сигналов. Техническим результатом изобретения является возможность записи синфазной и квадратурной составляющих принятого сигнала с последующим переносом его на радиочастоту, преобразования в аналоговую форму и излучения в направлении источников радиоизлучения (ИРИ), что позволит передавать корреспонденту циклически одну и ту же информацию, тем самым осуществляя бескомпромантное блокирование работы этой линии связи или управления, или осуществлять имитацию работы ИРИ с произвольными видами сигналов. Устройство имитации источников радиоизлучения с произвольными видами сигналов дополнительно содержит первый, второй и третий переключатели, третий регистр хранения, третий и четвертый квадратурные фазовые детекторы, первый и второй дифференциаторы, второй сумматор, цифро-аналоговый преобразователь, передающую и приемную логопериодические антенны, первое и второе опорно-поворотные устройства, первый и второй блоки управления, первый косинусно-синусный генератор, схему выбора максимума, усилитель мощности. Выход передающей логопериодической антенны является выходом устройства. Первый вход приемной логопериодической антенны является входом устройства. 1 ил.

Устройство имитации источников радиоизлучения с произвольными видами сигналов, содержащее основной канал обнаружения, включающий последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь и первый и второй квадратурные фазовые детекторы, косинусно-синусный генератор, первый и второй интеграторы, первый и второй квадратичные детекторы, первый сумматор и первое пороговое устройство, при этом объединенные первые входы первого и второго квадратурных фазовых детекторов соединены с выходом аналого-цифрового преобразователя, вторые входы первого и второго квадратурных фазовых детекторов соединены, соответственно, с выходами квадратурных составляющих, синусной и косинусной, опорной частоты косинусно-синусного генератора и входом блока формирования частоты дискретизации, выход которого соединен со вторым входом аналого-цифрового преобразователя, выходы первого и второго квадратурных фазовых детекторов соединены с входами первого и второго интеграторов, соответственно, а их выходы соединены, соответственно, с входами первого и второго квадратичных детекторов, выходы которых подключены к первому и второму входам первого сумматора, соответственно, выход которого соединен с объединенными первыми входами блока вычитания и первого порогового устройства, соответственно, дополнительный канал обнаружения, состоящий из последовательно соединенных третьего квадратичного детектора и третьего интегратора, при этом вход дополнительного канала соединен с объединенными входами первого и второго квадратурных фазовых детекторов и выходом аналого-цифрового преобразователя, а выход соединен со вторым входом блока вычитания, выход которого подключен ко второму входу первого порогового устройства, последовательно соединенные регистр хранения заданных значений вероятности обнаружения сигнала и блок вычисления нижнего уровня порога обнаружения, последовательно соединенные регистр хранения коэффициента достоверности и блок вычисления верхнего уровня порога обнаружения, четвертый переключатель, второе пороговое устройство, индикатор и программируемый интерфейс, вход которого подключен к шине управления панорамного радиоприемника, первый и второй выходы программируемого интерфейса подключены к регистру хранения заданных значений вероятности обнаружения сигнала и регистру хранения коэффициента достоверности, соответственно, третий выход программируемого интерфейса соединен с индикатором, первый вход четвертого переключателя подключен к выходу первого порогового устройства, второй и третий входы четвертого переключателя соединены, соответственно, с выходами блоков вычисления нижнего и верхнего уровней порога обнаружения, выход четвертого переключателя соединен со вторым входом второго порогового устройства, первый вход которого подключен к выходу третьего интегратора, отличающееся тем, что дополнительно введены последовательно соединенные параллельно включенные первый и второй переключатель, третий регистр хранения, параллельно включенные третий и четвертый квадратурные фазовые детекторы, параллельно включенные первый и второй дифференциаторы, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами второго сумматора, выход которого соединен с входом цифроаналогового преобразователя, а выход цифроаналогового преобразователя с первым входом передающей логопериодической антенны, второй вход которой соединен с выходом первого опорно-поворотного устройства, вход которого соединен с выходом первого блока управления, при этом выход передающей логопериодической антенны является выходом устройства, при этом вторые входы третьего и четвертого квадратурных фазовых детекторов соединены с первым и вторым выходами первого косинусно-синусного генератора соответственно, а вторые входы первого и второго переключателя объединены и соединены с объединенным вторым входом третьего переключателя, выходом второго порогового устройства и первым входом второго блока управления, второй вход которого соединен с выходом схемы выбора максимума, вход которой соединен с выходом третьего переключателя, а первый вход третьего переключателя объединен с выходом первого сумматора и первыми входами блока вычитания и первого порогового устройства соответственно, при этом первый выход второго блока управления соединен с входом первого блока управления, а второй его выход соединен с входом второго опорно-поворотного устройства, выход которого соединен с вторым входом приемной логопериодической антенны, выход которой соединен с входом усилителя мощности, а его выход с входом аналого-цифрового преобразователя, а первый вход приемной логопериодической антенны является входом устройства, при этом выход первого интегратора соединен с первым входом первого переключателя, выход второго интегратора соединен с первым входом второго переключателя, а четвертый выход программируемого интерфейса соединен с третьим регистром хранения.