Модуль управления параметрами помехового сигнала Российский патент 2025 года по МПК H04K3/00 G01S7/38 G01S7/495 

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к устройствам двойного назначения для создания преднамеренных радиопомех, и может быть использовано в составе систем радиоэлектронной борьбы (РЭБ) для избирательного радиоподавления систем радиосвязи и радиолокации, в том числе для противодействия беспилотным летательным и наземным аппаратам, управляемым по каналам радиосвязи.

Известно устройство радиоподавления каналов связи по пат. РФ №2229198, МПК H04K 3/00, опубл. 20.05.2004 г. Оно содержит приемный и передающий тракты, причем приемный тракт включает антенну, входной фильтр, СВЧ-усилитель, первый аттенюатор, а передающий тракт содержит передающую антенну, первый и второй СВЧ-усилители, первый и второй полосовые фильтры, второй аттенюатор, фильтр нижних частот и усилитель промежуточной частоты с соответствующими связями. Устройство обеспечивает создание эффективных помех группе пользователей сотовой системы связи, номера которых неизвестны, находящихся в ограниченном, но известном районе.

Область применения известного аналога ограничивается сотовыми системами связи. В отсутствие информации о рабочем диапазоне частот средств связи с ППРЧ, законе смены частот и возможности взаимной синхронизации аналог не работоспособен.

Известно устройство создания заградительных помех, содержащее приемное устройство, анализатор спектра, блок управления, усилитель мощности и передатчик помех (см. Палий А.И. Радиоэлектронная борьба. - М.: Воениздат, 1989. - С. 47-51). Реализация заградительной помехи усложняет электромагнитную совместимость в районе радиоподавления.

Известно также устройство радиоподавления радиолиний с перестройкой частоты (см. пат. РФ №2334360, МПК H04K 3/00, G01S 7/495, опубл. 20.09.2008 г.). Оно содержит последовательно соединенные первую антенную систему, многоканальное радиоприемное устройство, блок аналого-цифровых преобразователей и селектор сигналов, блок управления, первый и второй блоки пространственно-временной обработки, последовательно соединенные блок управления, передатчик помех и вторую антенную систему, причем группа информационных выходов селектора сигналов соединена с группами информационных входов первого и второго блоков пространственно-временной обработки, группы информационных выходов которых соединены с первой и второй группами информационных входов блока управления соответственно, а группа входов передатчика помех объединена с группами входов управления первого и второго блоков пространственно-временной обработки.

Известное устройство обладает относительно низкой эффективностью. Устройство обеспечивает подавление радиосети (радионаправления) только в момент работы одного из выбранных абонентов. Излучения других источников этой сети не подавляются из-за отличий в пространственных, временных и энергетических параметрах.

Настоящее изобретение направлено на устранение недостатков известных устройств и создание средства управления параметрами помехового сигнала для эффективного подавления различных источников излучения в широком частотном диапазоне с гибким управлением параметрами помехового сигнала в реальном времени.

Указанные цели достигаются в предлагаемом модуле управления параметрами помехового сигнала, который содержит блок формирования помех, выполненный с возможностью генерации помеховых сигналов в заданном частотном диапазоне, а также адаптивной настройки параметров помехи в режиме реального времени, тракт формирования и усиления сигнала помехи, включающий в себя малошумный предусилитель и выходной усилитель, антенную систему, обеспечивающую по меньшей мере излучение помехового сигнала, полученного на выходе тракта формирования и усиления сигнала помехи, блок системы связи для передачи и приема управляющих сигналов от внешних устройств и на внешние устройства, а также передачи и приема сигналов между блоками модуля, блок управления, обеспечивающий возможность приема команд управления, формирования управляющих воздействий и передачи их по меньшей мере в блок формирования помех и/или блок системы связи, а также средство управления антенной системой, шину данных, обеспечивающую передачу данных между блоками устройства, а также блок питания, обеспечивающий преобразование входного напряжения в стабилизированное напряжение питания блоков модуля.

В предпочтительном случае блок формирования помех выполнен с возможностью генерации помеховых сигналов в диапазоне частоты от 10 МГц до 13 ГГц.

Блок формирования помех может быть выполнен с возможностью генерирования помех, выбранных из группы: шумовые, импульсные, периодические помехи, реплики сигналов с изменяемыми параметрами, в том числе частоты, фазы, амплитуды, модуляции, помехи, синхронизированные с сигналами подавляемых систем, нелинейные помехи.

Блок формирования помех может быть выполнен с возможностью генерирования помех с модуляцией, выбранной в зависимости от типа подавляемого сигнала из группы: амплитудная модуляция, частотная модуляция, фазовая модуляция, двоичная фазовая манипуляция, квадратурная фазовая манипуляция, ортогональное частотное мультиплексирование.

Блок формирования помех может быть выполнен с возможностью генерирования помех на по крайней мере двух или более независимых каналах с индивидуальными настройками параметров, в том числе частоты и/или мощности и/или вида модуляции и/или типа помехи.

Предпочтительно модуль содержит дополнительные интерфейсы для взаимодействия с внешними устройствами и/или средствами радиоэлектронной борьбы с обеспечением возможности удаленного мониторинга, диагностики и обновления программного обеспечения.

В частности, модуль может содержать один или более интерфейсов для связи и взаимодействия с внешними устройствами, выбранные из группы: Ethernet, SPI, I2C, UART, USB, PCIe, RS-485, CAN.

Блок формирования помех в частном случае выполнен с возможностью перехода по сигналу блока управления в режим приемника для анализа радиоэлектронной обстановки, в том числе приема от средства управления антенной системой результатов сканирования заданного диапазона частот, распознавания и классификации выявленных радиоэлектронных средств, а также передачи данных о радиоэлектронной обстановке на вход блока управления и/или через блок системы связи на внешние устройства.

В частном случае антенная система содержит адаптивные фазированные антенные решетки.

Модуль в частном случае дополнительно содержит постоянное запоминающее устройство, подключенное к шине данных, выполненное с возможностью записи и хранения конфигурационных данных, определяющих режим работы, предназначенный для противодействия одному или нескольким подавляемым сигналам.

Блок системы связи предпочтительно выполнен с применением помехоустойчивого кодирования, адаптивного управления мощностью и криптографической защиты передаваемых данных.

Заявленный модуль удаленного управления параметрами помехового сигнала представляет собой многофункциональное и высокоэффективное средство радиоэлектронной борьбы, обеспечивает быструю перестройку параметров помехового сигнала в зависимости от выявленных угроз и оперативное реагирование на динамически меняющуюся радиоэлектронную обстановку, имеет широкий диапазон рабочих частот, гибкость настройки параметров помех, возможность дистанционного управления и компактные размеры.

Это в свою очередь обеспечивает значительное преимущество в современных условиях ведения боевых действий, эффективное решение широкого спектра задач РЭБ - от подавления систем связи и противодействия радиолокационным системам до маскировки объектов и защиты от высокоточного оружия. Заявленный модуль легко адаптируется к различным типам угроз и может быть интегрирован в существующие комплексы РЭБ. В целом, применение данного модуля существенно повышает эффективность радиоэлектронной защиты.

Конструкция модуля по изобретению позволяет генерировать помехи различной модуляции (AM, FM, PSK, QAM) в диапазонах частот, используемых системами связи противника (например, УКВ, КВ, спутниковая связь). Это приводит к снижению отношения сигнал/шум на входе приемника, ухудшению качества связи или полной её потере. Модуль позволяет применять узкополосные помехи для подавления конкретных каналов связи или широкополосных шумовых помех для блокировки всего диапазона. Тактические данные, передаваемые по каналам управления БПЛА (например, команды телеметрии и управления), могут быть блокированы целенаправленно.

Модуль также позволяет генерировать помехи, имитирующие отраженный сигнал радара (ответно-импульсные помехи), или шумовые помехи в рабочем диапазоне частот РЛС. Это затрудняет обнаружение, сопровождение и захват целей. Возможна генерация прицельных помех, синхронизированных с работой РЛС, для максимальной эффективности подавления. Характеристики помехи (длительность импульса, частота повторения, девиация частоты) легко подбираются в зависимости от типа РЛС.

Модуль по изобретению также позволяет создавать ложные цели, генерируя сигналы, имитирующие характеристики реальных объектов (например, ЭПР, скорость, дальность). Это может быть достигнуто путем генерации многочисленных ложных отметок на экране радара противника, что затрудняет выделение истинных целей.

Защита от управляемого оружия в модуле по изобретению достигается за счет генерации помех в диапазонах частот, используемых системами наведения управляемого оружия (ракет, бомб), что нарушает работу головок самонаведения. Могут применяться как активные помехи (генерация собственных сигналов), так и пассивные (отражение или переизлучение сигналов противника).

Модуль по изобретению также может использоваться для имитации различных типов помех при испытаниях собственных радиоэлектронных систем. Это позволяет оценить их устойчивость к воздействию РЭБ противника и оптимизировать параметры работы. В частном случае модуль может выполнять функцию анализатора спектра, сканируя заданный диапазон частот и регистрируя мощность принимаемых сигналов. Это позволяет выявить источники излучения, определить их тип и характеристики (частота, модуляция, мощность).

Модуль может быть интегрирован в комплексы РЭБ и управляться дистанционно с командного пункта. Это обеспечивает централизованное управление средствами РЭБ и повышает эффективность их применения. Конструкция модуля позволяет выполнить его компактным и мобильным, что в сочетании с низким энергопотреблением модуля позволяет использовать его на различных платформах (наземных, воздушных, морских) без существенного увеличения веса и габаритов системы.

Изобретение поясняется далее более подробно со ссылкой на прилагаемую схему заявленного модуля в частном случае его реализации, на которой обозначены:

БСП - блок питания;

БСС - блок системы связи;

БСУ - блок управления;

БФП - блок формирования помех;

ПУ - предусилитель;

ВУ - выходной усилитель;

СА - средство управления антенной системой.

Ядром модуля является высокопроизводительный блок управления БСУ, который предпочтительно выполнен на базе многоядерного процессора и программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС). Процессор работает под управлением операционной системы реального времени (RTOS) и обеспечивает общее управление работой модуля, выполняет вычисления при анализе радиоэлектронной обстановки, принимает решения о выборе режимов подавления и осуществляет взаимодействие с внешними устройствами. ПЛИС используется для реализации высокоскоростных алгоритмов цифровой обработки сигналов (ЦОС), включая формирование помеховых сигналов, фильтрацию, модуляцию и цифровое предыскажение.

Применение операционной системы реального времени (RTOS) в архитектуре модуля обеспечивает детерминированное время отклика на внешние события и позволяет динамически адаптировать параметры подавления в соответствии с изменениями радиоэлектронной обстановки. RTOS управляет приоритетами задач, обеспечивая высокоприоритетную обработку данных, поступающих от анализатора спектра и системы мониторинга. Это позволяет мгновенно реагировать на появление новых сигналов, изменение частоты или типа модуляции вражеских радиоэлектронных средств. RTOS обеспечивает быстрое переключение между заранее запрограммированными режимами работы или динамическую подстройку параметров подавления, таких как частота, мощность, вид модуляции и диаграмма направленности антенны, на основе анализа спектра в реальном времени. Детерминизм RTOS гарантирует выполнение критически важных операций в строго определенные сроки, что необходимо для эффективного противодействия современным адаптивным системам РЭБ противника.

Формирование помеховых сигналов осуществляется в блоке формирования помех (БФП), который включает в себя программируемый генератор сигналов и блок цифро-аналогового преобразования (ЦАП). Реализация БФП на базе программируемой логической интегральной схемы (FPGA) и процессора цифровой обработки сигналов (DSP), обеспечивает высокую гибкость в генерации помеховых сигналов в широком частотном диапазоне от 10 МГц до 6.5 ГГц.

Архитектура БФП позволяет синтезировать разнообразные типы помех, включая шумовые, импульсные, периодические, а также реплики сигналов с изменяемыми параметрами, такими как частота, фаза, амплитуда и модуляция. Использование FPGA и DSP предоставляет возможность адаптивной настройки параметров помехи в режиме реального времени, что позволяет эффективно противодействовать различным радиоэлектронным системам (РЭС) противника.

БФП способен генерировать как широкополосные помехи для подавления систем связи, так и узкополосные для точечного воздействия на конкретные частотные каналы. Программируемая природа FPGA и DSP обеспечивает возможность быстрой адаптации БФП к новым типам РЭС и тактикам радиоэлектронной борьбы (РЭБ) путем изменения алгоритмов формирования помех без аппаратной модификации. Высокая производительность FPGA/DSP позволяет реализовывать сложные алгоритмы модуляции и формирования сигналов, обеспечивая эффективное подавление современных РЭС с адаптивными методами противодействия помехам.

Блок формирования помех (БФП) поддерживает широкий спектр методов модуляции, позволяя адаптировать характеристики помехового сигнала к специфике подавляемой радиоэлектронной системы. Доступные методы модуляции включают амплитудную модуляцию (AM), частотную модуляцию (FM), фазовую модуляцию (PM), двоичную фазовую манипуляцию (BPSK), квадратурную фазовую манипуляцию (QPSK), ортогональное частотное мультиплексирование (OFDM) и другие.

Выбор конкретного метода модуляции осуществляется с учетом характеристик целевой системы, таких как используемый диапазон частот, тип модуляции полезного сигнала и методы обработки сигнала. Например, для подавления систем с AM модуляцией эффективным может быть применение помехи с AM или шумовой модуляцией. Для систем с BPSK или QPSK модуляцией более эффективными могут оказаться помехи с аналогичными типами модуляции или с использованием OFDM. Гибкость в выборе метода модуляции позволяет оптимизировать параметры помехового сигнала для достижения максимальной эффективности подавления при минимальной затрачиваемой мощности. Кроме того, возможность быстрой смены типа модуляции позволяет адаптироваться к изменениям в работе целевой системы и применять различные тактики радиоэлектронной борьбы.

Сформированный помеховый сигнал поступает далее в тракт формирования и усиления сигнала помехи, где происходит его усиление до требуемого уровня мощности и подавление внеполосных излучений. Указанный тракт включает в себя малошумящий предусилитель LNA (low noise amplifier) (ПУ), где выполняется его предварительное усиление до уровня, необходимого для эффективного излучения. Затем усиленный сигнал подается на выходной усилитель HPA (high power amplifier) с автоматической регулировкой уровня (ALC - automatic level control) (ВУ), который обеспечивает окончательное усиление сигнала до требуемой мощности.

Предусилитель LNA, размещенный на входном каскаде, усиливает слабые сигналы, минимизируя при этом собственные шумы, что повышает чувствительность системы и обеспечивает эффективную работу с сигналами низкой амплитуды. Выходной усилитель HPA, расположенный на выходном каскаде, обеспечивает необходимую мощность сигнала помехи для достижения требуемой дальности подавления.

ALC поддерживает постоянный уровень выходной мощности независимо от изменений входного сигнала, предотвращая перегрузку усилителя и обеспечивая стабильность параметров помехи. Высокий КПД HPA минимизирует энергопотребление и тепловыделение, что особенно важно для портативных и мобильных систем РЭБ. Совместная работа LNA и HPA с ALC гарантирует высокое качество и необходимую мощность сигнала помехи, обеспечивая эффективное подавление целей на значительном расстоянии.

Многоканальная обработка сигналов в модуле может быть реализована за счет одновременной генерации помех на нескольких независимых каналах (одновременно до 64 каналов) Каждый канал обладает индивидуальными настройками параметров, такими как частота, мощность, вид модуляции и тип помехи, что обеспечивает гибкость в адаптации к различным типам угроз и позволяет формировать комплексные сценарии подавления.

Для повышения эффективности использования аппаратных ресурсов может применяться технология временного мультиплексирования (TDM). TDM позволяет разделять вычислительные мощности БФП и выходного усилителя между несколькими каналами путем быстрого переключения между ними, что минимизирует необходимость в дублировании аппаратных компонентов для каждого канала. Такой подход обеспечивает эффективное использование ресурсов системы при сохранении высокой производительности и гибкости в настройке параметров для каждого независимого канала. Применение TDM в сочетании с индивидуальной настройкой каналов позволяет эффективно противодействовать многочисленным и разнородным угрозам в сложной радиоэлектронной обстановке.

Модуль также включает в себя блок управления антенной системой, которая обеспечивает эффективное излучение помехового сигнала в направлении подавляемых РЭС и обладает высокой направленностью и коэффициентом усиления. В составе антенной системы предпочтительно, но не обязательно, используются адаптивные фазированные антенные решетки (ФАР), позволяющие динамически управлять диаграммой направленности и формировать провалы в направлении своих средств. ФАР построены на основе твердотельных модулей приемопередатчиков, обеспечивающих независимое управление фазой и амплитудой сигнала на каждом излучающем элементе.

Модуль далее включает в себя блок системы связи (БСС), который отвечает за передачу и прием сигналов между различными элементами модуля и с внешними устройствами. Удаленное управление модулем может быть реализовано посредством защищенного канала связи с удаленным пунктом управления. Для обеспечения конфиденциальности и целостности передаваемых данных предпочтительно применяются криптографические методы защиты, такие как шифрование с использованием симметричных или асимметричных алгоритмов, а также механизмы аутентификации и авторизации. Шифрование канала связи защищает передаваемые данные от перехвата, а контроль доступа на основе ролей (RBAC) ограничивает права пользователей, предотвращая нежелательные действия. Эти меры гарантируют безопасную эксплуатацию и защищают от компрометации системы противником. Применение протоколов защищенного соединения, например, IPsec или VPN, создает защищенный туннель для передачи команд управления и данных телеметрии, предотвращая несанкционированный доступ и перехват информации. Такой подход обеспечивает безопасность управления системой и защиту от потенциальных кибератак.

Для приема/передачи данных, в том числе на внешние устройства и от внешних устройств, могут использоваться высокоскоростные интерфейсы, например, USB, PCI, Ethernet, SPI, I2C, UART, стандартные протоколы обмена данными (RS-485, CAN). Это обеспечивает гибкую интеграцию с различными внешними устройствами, позволяет не только подключать стандартные модули, такие как Ethernet и различные типы модемов для обеспечения удаленной передачи данных, но и интегрировать специализированные военные устройства, расширяя функциональные возможности системы.

Модуль также оснащен внутренней высокоскоростной шиной данных совместимой со стандартом PCIe, с поддержкой конфигураций x4, x8 и x16. Эта архитектура обеспечивает гибкость в интеграции дополнительных модулей расширения, позволяя адаптировать систему к специфическим требованиям радиоэлектронной борьбы (РЭБ) и повышать ее эффективность. Модульная конструкция с использованием PCIe гарантирует высокую пропускную способность, необходимую для обработки больших объемов данных в режиме реального времени, и создает возможности для расширения функционала системы путем подключения специализированных устройств, таких как дополнительных анализаторов, модули цифровой обработки сигналов и другие. Таким образом, использование PCIe x4/x8/x16 способствует масштабируемости и адаптивности модуля к динамично меняющимся условиям РЭБ.

Синхронизация работы аппаратной части модуля обеспечивается высокоточным генератором тактовой частоты, являющимся важным компонентом для когерентной обработки сигналов и согласованного функционирования всех подсистем. Высокая стабильность и точность генерируемой тактовой частоты минимизирует временные дрейфы и фазовые рассогласования между модулями, что особенно важно для задач, требующих высокой временной синхронизации, таких как формирование сложных сигналов, пространственно-временная фильтрация, когерентное накопление и анализ сигналов.

Использование высокоточного генератора позволяет достичь требуемых показателей по точности измерения параметров сигналов, эффективности подавления помех и общей производительности системы. Кроме того, стабильность тактовой частоты способствует снижению уровня собственных шумов системы и повышению чувствительности приемных трактов, что в конечном итоге улучшает характеристики модуля в условиях сложной радиоэлектронной обстановки.

Модуль может быть также оснащен системой комплексного мониторинга, обеспечивающей контроль ключевых параметров работы в реальном времени. Система отслеживает такие параметры, как выходная мощность излучаемого сигнала, температура компонентов (подключение, как расширение функций) и напряжение питания.

Данные мониторинга используются для обеспечения стабильной и безопасной работы устройства. Контроль выходной мощности позволяет поддерживать заданный уровень излучения помехи и предотвращает работу за пределами допустимых значений. Мониторинг температуры предотвращает перегрев компонентов, что повышает надежность и продлевает срок службы устройства. Контроль напряжения питания обеспечивает корректную работу всех подсистем модуля. Система мониторинга позволяет своевременно обнаруживать отклонения от нормальных режимов работы и предотвращать возникновение неисправностей, обеспечивая бесперебойную работу модуля в сложных эксплуатационных условиях. Полученные данные могут быть использованы для диагностики и прогнозирования технического состояния модуля.

Блок питания (БСП) выполняет функцию преобразования входного напряжения в стабилизированные напряжения питания, необходимые для корректного функционирования всех блоков модуля по изобретению. БСП обеспечивает гальваническую развязку и фильтрацию входного напряжения, защищая систему от помех и скачков напряжения в питающей сети. Встроенные схемы защиты от перегрузки по току и коротких замыканий предотвращают повреждение компонентов системы в аварийных ситуациях, повышая надежность и долговечность устройства. Стабильное и защищенное электропитание, обеспечиваемое БСП, является критическим фактором для бесперебойной работы модуля в условиях эксплуатации, характерных для систем радиоэлектронной борьбы. Модуль также предпочтительно оснащается стандартными средствами охлаждения.

Модуль опционально может быть также оснащен SSD-накопителем в качестве хранилища конфигурационных данных, что обеспечивает высокую скорость доступа к информации о различных режимах работы и параметрах подавления. Каждый режим работы, предназначенный для противодействия определенному типу вражеских радиоэлектронных систем, может хранится в виде отдельного файла конфигурации, содержащего настройки частоты, мощности, вида модуляции, параметров антенной системы и алгоритмов обработки сигналов. Высокая скорость чтения данных с SSD-накопителя позволит оперативно переключаться между этими режимами в зависимости от текущей радиоэлектронной обстановки.

Это может дополнительно обеспечивать гибкость и адаптивность модуля, позволяя эффективно противодействовать широкому спектру угроз, включая системы связи, радиолокации, навигации и управления. Быстрая загрузка конфигурации минимизирует время реакции на изменение тактической ситуации и повышает эффективность радиоэлектронного подавления. Кроме того, использование SSD повышает надежность хранения данных по сравнению с традиционными жесткими дисками, что особенно важно в условиях эксплуатации в сложной тактической обстановке.

Работа модуля в предпочтительном случае осуществляется следующим образом.

Инициализация системы. При подаче питания (через БСП) блок управления (БСУ) выполняет инициализацию всех функциональных блоков модуля, включая проверку целостности памяти, периферийных устройств и установление необходимых конфигураций. Прошивка микроконтроллера обеспечивает минимальное время загрузки операционной системы реального времени (RTOS) и последующей инициализации функциональных блоков модуля. Этот подход обеспечивает быстрое достижение оперативной готовности системы, что критически важно для получения тактического преимущества в условиях динамично меняющейся обстановки радиоэлектронной борьбы. Минимизация времени развертывания позволяет оперативно реагировать на появление угроз и эффективно выполнять задачи по радиоэлектронному подавлению.

БСУ проводит самодиагностику, проверяет готовность блока формирования помех (БФП), блока системы связи (БСС) и других компонентов.

В модуле может быть реализована расширенная процедура самодиагностики (POST - Power-On Self-Test), которая включает в себя не только стандартные проверки целостности аппаратных компонентов, таких как ОЗУ, ПЗУ и регистры ввода/вывода, но и глубокую проверку функциональных блоков. Алгоритмы POST осуществляют диагностику с использованием тестовых сигналов и анализа откликов, позволяя выявить скрытые дефекты, которые могут проявиться только в определенных режимах работы. Диагностика включает проверку целостности сигнальных цепей, калибровку ЦАП, тестирование алгоритмов обработки сигналов и контроль параметров выходного сигнала. Результаты POST регистрируются и доступны оператору для анализа.

После успешного завершения инициализации модуль переходит в режим ожидания команд управления.

Прием команд управления. БСУ постоянно отслеживает поступление команд управления от внешних устройств через БСС. Команды могут содержать информацию о необходимости изменения параметров помеховых сигналов, таких как частота, мощность, вид модуляции и др., а также запросы на проведение мониторинга радиоэлектронной обстановки в заданном диапазоне частот.

Обработка команд управления. После приема команды управления (например, от внешнего устройства, с командного пункта через каналы связи и блок системы связи (БСС)) БСУ выполняет ее декодирование и интерпретацию. На основе полученной информации БСУ формирует соответствующие управляющие воздействия для функциональных блоков модуля. Например, при получении команды на изменение параметров помехового сигнала БСУ рассчитывает необходимые настройки для БФП и передает их через внутреннюю шину данных.

Формирование помехового сигнала. Получив управляющие воздействия от БСУ, БФП выполняет формирование помехового сигнала с заданными параметрами. Для этого используются программируемая логическая интегральная схема (ПЛИС) и цифровой сигнальный процессор (ЦСП), которые обеспечивают гибкость в реализации различных алгоритмов формирования помех. ПЛИС конфигурируется в соответствии с выбранным алгоритмом и выполняет генерацию сигнала с требуемыми характеристиками, такими как вид модуляции, частота, фаза и амплитуда. ЦСП осуществляет дополнительную обработку сформированного сигнала, применяя алгоритмы фильтрации, корреляционного анализа и др. Заданный алгоритм может быть определен в конфигурации, сохраненной в постоянном запоминающем устройстве (SSD-накопителе) и извлеченной из него по запросу БСУ.

Усиление и излучение помехового сигнала. Сформированный БФП помеховый сигнал поступает на предусилитель (ПУ), где выполняется его предварительное усиление до уровня, необходимого для эффективного излучения. Затем усиленный сигнал подается на выходной усилитель (ВУ), который обеспечивает окончательное усиление сигнала до требуемой мощности. Усиленный помеховый сигнал через поступает на антенную систему, где происходит его излучение в направлении подавляемых радиоэлектронных средств противника. Параметры излучения, такие как направление и ширина диаграммы направленности, регулируются блоком управления антенной системой, который получает соответствующие команды от БСУ.

Мониторинг радиоэлектронной обстановки. Помимо формирования помеховых сигналов, модуль по изобретению может обеспечивать возможность мониторинга радиоэлектронной обстановки. При получении соответствующей команды от внешнего устройства блок управления БСУ конфигурирует БФП для работы в режиме приемника и сканирует заданный диапазон частот.

Процесс обработки принимаемого радиосигнала в устройстве начинается с антенной системы, которая обеспечивает эффективный прием радиоволн в широком диапазоне частот. Антенная система может в общем случае включать в себя различные типы антенн, оптимизированные для работы в требуемом диапазоне частот. Принятые радиоволны преобразуются антенной в высокочастотные токи, которые затем поступают на вход приемного радиочастотного тракта.

Малошумящий приемный радиочастотный тракт может состоять из малошумящего усилителя (МШУ), который усиливает слабые сигналы, минимизируя при этом собственные шумы, что повышает чувствительность и динамический диапазон приемника. После МШУ сигнал поступает на настраиваемый фильтр, который обеспечивает предварительную фильтрацию сигнала по частоте, подавляя помехи вне полосы пропускания и улучшая избирательность.

Далее сигнал поступает на преобразователь частоты, который переносит сигнал на более низкую частоту, удобную для дальнейшей цифровой обработки. Преобразователь формирует на своих выходах два сигнала - синфазную (I) и квадратурную (Q) составляющие, которые несут информацию об амплитуде и фазе принятого сигнала.

Составляющие I и Q поступают на входы аналого-цифрового преобразователя (АЦП), который преобразует аналоговый сигнал в цифровую форму с высокой точностью.

Цифровой сигнал далее поступает на вход БФП, который реализует различные алгоритмы обработки в соответствии с текущей задачей с помощью ПЛИС и ЦСП. Может применяться дополнительная фильтрация по частоте и подавление шумов, алгоритмы спектрального анализа, демодуляции сигналов, измерения уровней мощности и др. а также фильтры для обнаружения и выделения сигналов на фоне помех. Кроме того, блок может сжимать данные для уменьшения объема передаваемой информации.

Результаты цифровой обработки сигнала поступают на блок управления БСУ, который анализирует полученные данные, принимает решения о генерации помеховых сигналов, управляет параметрами приемного тракта и БФП, а также взаимодействует с внешними системами.

Корректировка блоком управления БСУ параметров излучаемых помех, адаптированных к изменениям радиоэлектронной обстановки, может заключаться в изменении частоты, мощности, вида модуляции помехового сигнала, а также в переключении между различными алгоритмами формирования помех, предварительно загруженными в БФП. Это позволяет динамически подстраиваться под меняющуюся радиоэлектронную обстановку и обеспечивать эффективное подавление радиоэлектронных средств противника.

Высокая точность и стабильность работы всех блоков устройства обеспечивается системой синхронизации, основанной на высокоточном источнике опорной частоты.

После обработки принятый сигнал и полученная информация о радиоэлектронной обстановке может также передаваться через БСС на внешние устройства отображения и анализа данных, блоки управления средствами радиоэлектронного подавления или вышестоящие пункты управления.

Заявленный модуль сочетает в себе передовые технологии для достижения максимальной эффективности подавления вражеских радиоэлектронных систем. Его преимущество в сравнении с известными аналогами заключается в синергетическом эффекте от интеграции всех функций: адаптивного подавления на основе анализа спектра в реальном времени, гибкой генерации помех с различными видами модуляции, высокоскоростной цифровой передачи данных, удаленного управления с расширенными функциями мониторинга и диагностики, а также высокой надежности и быстродействия, обеспечиваемых RTOS и оптимизированными алгоритмами.

Его широкий диапазон рабочих частот, гибкость настройки параметров помех, возможность дистанционного управления без необходимости физического доступа к аппаратуре и компактные размеры обеспечивают значительное преимущество в современных условиях ведения боевых действий.

Модуль способен эффективно решать широкий спектр задач РЭБ, от подавления систем связи и противодействия радиолокационным системам до маскировки объектов и защиты от высокоточного оружия. Использование программируемой логики (ПЛИС) в Блоке формирования помех обеспечивает высокую гибкость в реализации различных алгоритмов формирования помех. Возможность динамической перестройки параметров помеховых сигналов позволяет адаптироваться к изменениям радиоэлектронной обстановки и оптимизировать эффективность подавления.

Высокая производительность ПЛИС и ЦСП в сочетании с применением специализированных протоколов передачи данных обеспечивает возможность одновременной обработки большого количества радиоканалов в широком диапазоне частот. Это позволяет эффективно противодействовать современным средствам радиосвязи и радиолокации, использующим сложные сигнально-кодовые конструкции и методы расширения спектра.

Возможность реализации специализированных протоколов обмена данными позволяет адаптировать модуль по изобретению к взаимодействию с различными устройствами и системами, включая системы управления, разведки и целеуказания. Это открывает перспективы для создания распределенных систем РЭБ, где множество модулей могут работать согласованно, синхронизируя свои действия и обмениваясь информацией о радиоэлектронной обстановке. Возможность одновременной передачи идентичных сигналов на большое количество модулей позволяет создавать эшелонированную систему защиты на обширной территории.

Синхронизированная работа множества устройств с одинаковыми параметрами увеличивает общую мощность и эффективность подавления помех, обеспечивая надежную защиту от широкого спектра угроз. Такая координация действий повышает гибкость и адаптивность системы РЭБ в целом, позволяя эффективно реагировать на динамически меняющуюся обстановку.

Указанная совокупность функций обеспечивает модулю беспрецедентную гибкость, адаптивность и эффективность в современных условиях ведения боевых действий.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к устройствам создания преднамеренных радиопомех, и может быть использовано в составе систем радиоэлектронной борьбы (РЭБ) для избирательного радиоподавления систем радиосвязи и радиолокации, в том числе для противодействия беспилотным летательным и наземным аппаратам, управляемым по каналам радиосвязи. Предложен модуль управления параметрами помехового сигнала, содержащий: блок формирования помех для генерации помеховых сигналов в заданном частотном диапазоне, а также адаптивной настройки параметров помехи в режиме реального времени, тракт формирования и усиления сигнала помехи, включающий малошумный предусилитель и выходной усилитель, антенную систему для излучения помехового сигнала, полученного на выходе тракта формирования и усиления сигнала помехи, блок системы связи для передачи и приема управляющих сигналов от внешних устройств и на внешние устройства, а также передачи и приема сигналов между блоками модуля. Модуль также содержит блок управления для приема команд управления, формирования управляющих воздействий и передачи их по меньшей мере в блок формирования помех и/или блок системы связи, а также средство управления антенной системой, шину данных для передачи данных между блоками устройства, блок питания для преобразования входного напряжения в стабилизированное напряжение питания блоков модуля. Техническим результатом является быстрая перестройка параметров помехового сигнала в зависимости от выявленных угроз и оперативное реагирование на динамически меняющуюся радиоэлектронную обстановку, широкий диапазон рабочих частот, гибкость настройки параметров помех, возможность дистанционного управления и компактные размеры. 10 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Модуль управления параметрами помехового сигнала, содержащий

блок формирования помех, выполненный с возможностью генерации помеховых сигналов в заданном частотном диапазоне, а также адаптивной настройки параметров помехи в режиме реального времени,

тракт формирования и усиления сигнала помехи, включающий в себя малошумный предусилитель и выходной усилитель,

антенную систему, обеспечивающую по меньшей мере излучение помехового сигнала, полученного на выходе тракта формирования и усиления сигнала помехи,

блок системы связи для передачи и приема управляющих сигналов от внешних устройств и на внешние устройства, а также передачи и приема сигналов между блоками модуля,

блок управления, обеспечивающий возможность приема команд управления, формирования управляющих воздействий и передачи их по меньшей мере в блок формирования помех и/или блок системы связи, а также средство управления антенной системой,

шину данных, обеспечивающую передачу данных между блоками устройства,

а также блок питания, обеспечивающий преобразование входного напряжения в стабилизированное напряжение питания блоков модуля.

2. Модуль по п.1, отличающийся тем, что блок формирования помех выполнен с возможностью генерации помеховых сигналов в диапазоне частоты от 10 МГц до 13 ГГц.

3. Модуль по п.1, отличающийся тем, что блок формирования помех выполнен с возможностью генерирования помех, выбранных из группы: шумовые, импульсные, периодические помехи, реплики сигналов с изменяемыми параметрами, в том числе частоты, фазы, амплитуды, модуляции, помехи, синхронизированные с сигналами подавляемых систем, нелинейные помехи.

4. Модуль по п.1 или 3, отличающийся тем, что блок формирования помех выполнен с возможностью генерирования помех с модуляцией, выбранной в зависимости от типа подавляемого сигнала из группы: амплитудная модуляция, частотная модуляция, фазовая модуляция, двоичная фазовая манипуляция, квадратурная фазовая манипуляция, ортогональное частотное мультиплексирование.

5. Модуль по п.1, отличающийся тем, что блок формирования помех выполнен с возможностью генерирования помех на по крайней мере двух или более независимых каналах с индивидуальными настройками параметров, в том числе частоты, и/или мощности, и/или вида модуляции, и/или типа помехи.

6. Модуль по п.1, отличающийся тем, что содержит дополнительные интерфейсы для взаимодействия с внешними устройствами и/или средствами радиоэлектронной борьбы с обеспечением возможности удаленного мониторинга, диагностики и обновления программного обеспечения.

7. Модуль по п.1 или 6, отличающийся тем, что он содержит один или более интерфейсов для связи и взаимодействия с внешними устройствами, выбранные из группы: Ethernet, SPI, I2C, UART, USB, PCIe, RS-485, CAN.

8. Модуль по п.1, отличающийся тем, что блок формирования помех выполнен с возможностью перехода по сигналу блока управления в режим приемника для анализа радиоэлектронной обстановки, в том числе приема от средства управления антенной системой результатов сканирования заданного диапазона частот, распознавания и классификации выявленных радиоэлектронных средств, а также передачи данных о радиоэлектронной обстановке на вход блока управления и/или через блок системы связи на внешние устройства.

9. Модуль по п.1, отличающийся тем, что антенная система содержит адаптивные фазированные антенные решетки.

10. Модуль по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит постоянное запоминающее устройство, подключенное к шине данных, выполненное с возможностью записи и хранения конфигурационных данных, определяющих режим работы, предназначенный для противодействия одному или нескольким подавляемым сигналам.

11. Модуль по п.1, отличающийся тем, что блок системы связи выполнен с применением помехоустойчивого кодирования, адаптивного управления мощностью и криптографической защиты передаваемых данных.