Корреляционный способ оценки эффективности экранирования сооружений Советский патент 1991 года по МПК G12B17/00 G12B17/02 G01R33/00 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при определении эффективности защитных свойств любых экранированных сооружений, предназначенных для отработки высокопотенциальных радиоэлектронных средств и систем.

Цель изобретения - расширение диапазона использования, повышение достоверности и точности оценки эффективности экранирования сооружений и упрощение технологии.

На чертеже изображена структурная схема, иллюстрирующая корреляционный способ оценки эффективности экранирования сооружений.

Способ осуществляют следующим образом.

Генератор 1 шумоподобного сигнала (ШПС) вырабатывает, например, псевдослучайный сигнал типа М-последовательности, база которого намного больше единицы, и излучает его антенной 2 в направлении проверяемой области экрана 3, антенна 4 принимает проникающий через экран 3 сигнал и подает его на вход корреляционного приемника 5, который реализует оптимальный метод приема псевдослучайного сигнала типа М-последовательности и производит измерение его уровня.

Отношение измеренного уровня сигнала (Ei или Пч) без влияния экрана к уровню сигнала (Еа или Па) с учетом поглощающих свойств экранированного сооружения (при равных расстояниях между приемной и передающей антеннами), выраженное в децибелах, показывает коэффициент экранирования Эг.

3i 20lg|i илиЭ| 101д-,

Е2N2

где EI и Еа - значения эффективности, выраженные в единицах напряженности электромагнитного поля;

П1 и Па - значения интенсивности, выраженные в единицах плотности потока мощности.

Использование в качестве носителя при оценке эффективности экранирования сооружений (ШПС) и оптимальных методов обработки позволяет получить значительный выигрыш отношения сигнал-помеха на выходе приемного устройства по сравнению с применением простых сигналов и неоптимальных методов его приема. Коррелятор дает выигрыш в отношении сигнал-помеха в 2 раз (по напряжению) при использовании простого сигнала. Выигрыш при применении ШПС, база которых намного больше единицы Bs Ts Afs 1, по сравнению с

0

5

0

5

простыми сигналами, база которых равна единице, возрастает в MDS раз, где Ts - длительность сигнала; A fs - ширина его спектра.

Дополнительный выигрыш при применении оптимальных методов обработки обусловлен наличием информации о принимаемом сигнале. В корреляционном приемнике сведения о сигнале образуются путем воспроизведения его копии.

Таким образом, применением ШПС и оптимальных методов обработки позволяет получить выигрыш в отношении сигнал-помеха в V2 5s раз, т.е. на такую величину возрастает возможность увеличения энергии сигнала на выходе приемника при оценке эффективности экранирования корреляционным способом по сравнению с традиционным методом.

Использование ШПС позволяет производить измерения коэффициента экранирования, практически любой величины без увеличения мощности самого генератора, а путем введения частотной Afs или временной Ts избыточности ШПС и соответствует;

Чвых Рвх. 2 БЗ ,

где QBX и двых. - отношение сигнал-помеха соответственно на входе и выходе корреляционного приемника.

Применение ШПС позволяет исключить или значительно уменьшить действие внешних помех в оцениваемом диапазоне частот и обеспечить прием сигнала с высокой достоверностью. Действие любой помехи, сформированной по любому закону, определяется только средней (за продолжительность сигнала Ts) мощностью в пределах полосы частот сигнала и ослабляется в 5s раз. Отношение сигнала (пикового значения) и помехи (среднеквадратичного значения) определяется выражением:

Рвых -

где S - пиковая мощность сигнала;

Рп - средняя мощность помехи в полосе 2 Afs.

Действие импульсных и узкополосных помех (при некоторых потерях в энергии сигнала при его приеме на фоне флюктуаци- онных помех) можно уменьшить, применяя схемы с ограничением. При этом уменьшение сигнала пропорционально множителю

Ts Ти п

Ts где Ти п - длительность импульсной помехи;

Ts - длительность сигнала.

Ослабления сигналоподобной помехи (помехи, повторяющей сигнал) можно добиться при обеспечении условий ортогональности сигнала и помехи. Поскольку ШПС обладает квазиортогональностью при сдвиге по задержке или свойством сжатия и высокой разрешающей способностью, то сигналоподобная помеха ослабляется, если ее мощность примерно в Bs/10 раз больше мощности полезного сигнала или если при наложении помехи и сигнала имеет место совпадение основных выбросов с точно- стью по задержке Ts/Бз и частоте Afs/Bs при соизмеримости мощности помехи и полезного сигнала. Ортогональность сигналов достигается за счет выбора полиномов ШПС или изменением базы сигна- па за счет выбора длительности элемента гэ и длительности сигнала Ts. Поэтому переход к ШПС позволяет получить высокую помехоустойчивость системы измерений и обеспечить высокую достоверность приема сигнала.

Ввиду того, что применение ШПС и корреляционной обработки позволяет получить выигрыш в отношении сигнал-помеха н а выходе приемника по сравнению с его входом в базу Bs раз при использовании когерентного опорного сигнала, то повышается достоверность приема и точность измерений. Это обусловлено тем, что опорный сигнал не подвержен воздействию внешних помех, а поэтому помеха слабо влияет на амплитуду функции корреляции. Так, при использовании относительного метода обработки сигнала выигрыш эквивалентен

половине базы сигнала -.прис/п 1,а

при с/п 1 выигрыш пропорционален MDS Применение ШПС позволяет проводить

оценку эффективности экранирования даже фрагментов сооружений, т.е. оценивать качество работ в ходе строительства или ремонта сооружений. Размеры фрагментов определяют исходя из разрешающих способностей сигнала, т.е. разделением лучей, имеющих небольшую разницу в задержке. Это достигается выбором базы ШПС и обеспечением такого сжатия ШПС, при котором ширина основного выброса меньше, чем минимальная задержка гл между лучами проходящего через элемент экранирования и огибающего конструкцию сооружения. Лучи разделяются при условии

Бз 2Т/тл ,

где т/1 - задержка между приходящими сигналами.

Практически все радиоэлектронные станции (РЭС) и системы работают с сигна

0 5 0

5

0

5

0

5

0

5

лами сложной структуры и занимают определенный диапазон частот при функционировании. В то же время проверка защитных свойств сооружений при их обработке проводится, как правило, на одной из фиксированных частот, что не дает реальной картины о защитных свойствах сооружения при работе с импульсными сигналами и изменении частотного диапазона. Применение ШПС позволяет избавиться от этого недостатка, так как можно проводить оценку эффективности экранирования в диапазоне частот или в диапазоне работы станции (системы). Полоса частот, занимаемая системой с простым сигналом, равна Afnp.cnr. in, а для систем с ШПС определяется следующим выражением:

А чипе 2 - , э

где гэ - длительность элемента сигнала ШПС.

Полосу частот при оценке эффективности экранирования можно рассчитать исходя из диапазона (несущей частоты) частот и

5s параметров сигнала РЭС Af 2- . Тогда

оценка эффективности экранирования соответствует реальной действительности, т.е. области частот, занимаемой РЭС при функционировании.

Эффективность изобретения определяется тем, что решается задача измерения коэффициента экранирования сооружений и их элементов (фильтров, дверей, запредельных воздуховодов и др.), эффективность экранирования которых свыше 100 дБ, при этом увеличение количества элементов не приводит к существенному увеличению времени на их аттестацию, не усложняется организация работ в связи с многократностью перемещения аппаратуры, т.е. снижается количество специалистов, занятых в данных работах. В результате снижается время проведения работ и их стоимость.

Резко увеличивается достоверность приема сигнала и точность измерений и, следовательно, достоверность оценки эффективности экранирования.

Применение простых сигналов не позволяет проводить оценку эффективности экранирования сразу во всем диапазоне частот работы системы, а только поэтапно, что, в конечном счете, приводит к увеличению времени работ, которое зависит от количества переходов с одной частоты на другую, привязки к сигналу, определения его достоверности и др. Простые сигналы позволяют проводить работы только в замкнутом объеме, т.е. после окончания строительства или ремонта сооружений, что ведет к затягиванию сроков по вводу в эксплуатацию объектов.

Таким образом, применение шумопо- добных сигналов и оптимальных методов обработки при оценке эффективности экранирования сооружений позволяет сократить время на проведение работ в 10-103 раз.Л s

Ki - коэффициент снижения трудоемкости за счет применения ШПС и оптимальных методов обработки (уменьшает количество измерений сложных элементов, дает однозначность измерений), KI 3-5 раз; К2 - коэффициент снижения времени за счет достоверности приема сигнала, повышения помехоустойчивости системы, Ка 2-3 раза; Кз - коэффициент снижения времени, связанного с организацией измерений (перено- сом и установкой аппаратуры, ее настройкой и др.), Кз 2,5-3,0 раза; М - коэффициент снижения времени работ за счет оценки эффективности фрагментов сооружений (в ходе строительства или ремон- та), т.е. сокращения сроков простоя сооружения, связанных с его аттестацией. К зависит от объема работ и определяется объемом сооружения, Kg - коэффициент

экономии времени за счет оценки диапазона частот, определяется из выражения

К5

Afujnc

6 Тн(прсиг)

Формула изобретения Корреляционный способ оценки эффективности экранирования сооружений, пре- имуществено, для высокопотенциальных радиоэлектронных средств и систем, включающий генерирование электромагнитного сигнала в направлении проверяемой области, прием полученного сигнала и его последующую оценку путем измерения величины коэффициента экранирования, отличающийся тем, что. с целью расширения диапазона использования, повышения достоверности и точности оценки эффективности экранирования сооружений и упрощения технологии, генерирование электромагнитного сигнала в направлении проверяемой области осуществляют генератором шумоподобного сигнала типа М- последовательности, база которого намного больше единицы, и антенной, а прием и последующую оценку полученного сигнала осуществляют с помощью корреляционного приемника.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при определении эффективности защитных свойств любых экранированных сооружений, предназначенных для отработки высо- копотенциальных радиоэлектронных средств и систем. Цель изобретения - расширение диапазона использования, повышение достоверности и точности оценки эффективности экранирования сооружений и упрощение технологии. Устройство, реализующее способ, содержит генератор 1 шумоподобного сигнала, излучаемого антенной 2 в направлении проверяемой области экрана 3. Антенна 4 принимает сигнал, проникающий через экран 3, и подает его на вход корреляционного приемника 5. который реализует оптимальный метод приема псевдослучайного сигнала типа М-последо- вательности и производит измерение его уровня. 1 ил. iё О CJ о 00 ел ю

Редактор В.Петраш

Техред М.Моргентал

Заказ 817Тираж 316Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Корректор С.Шевкун