RU2199824C2 - Method for radio suppression of electronic communication facilities using adaptive antenna arrays - Google Patents
Method for radio suppression of electronic communication facilities using adaptive antenna arrays Download PDFInfo
- Publication number
- RU2199824C2 RU2199824C2 RU2000118403/09A RU2000118403A RU2199824C2 RU 2199824 C2 RU2199824 C2 RU 2199824C2 RU 2000118403/09 A RU2000118403/09 A RU 2000118403/09A RU 2000118403 A RU2000118403 A RU 2000118403A RU 2199824 C2 RU2199824 C2 RU 2199824C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- adaptive antenna
- radio
- interference
- aar
- noise
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиоэлектронной борьбы (РЭБ), а именно радиоподавления (РП) радиоэлектронных средств (РЭС) связи, в которых для повышения помехозащищенности применяются адаптивные антенные решетки (ААР), и может быть использовано в системах и комплексах радиоэлектронного подавления (РЭП), для достижения более высокого подавляющего воздействия энергий электромагнитного излучения на РЭС связи противоборствующей стороны. The invention relates to the field of electronic warfare (EW), namely radio suppression (RP) of radio electronic means (RES) of communication, in which adaptive antenna arrays (AAR) are used to increase noise immunity, and can be used in systems and complexes of electronic suppression (REP), to achieve a higher suppressive effect of the energies of electromagnetic radiation on the communication RES of the opposing side.
В настоящее время для эффективной работы систем радиосвязи, особенно в условиях применения оптимизированных помех и интенсивного РП, изыскиваются различные, принципиально новые научно-технических решения, направленные на повышение помехозащиты, одним из которых является использование адаптивных антенных решеток. At present, for the effective operation of radio communication systems, especially in the conditions of application of optimized interference and intensive RP, various, fundamentally new scientific and technical solutions are being sought to increase noise protection, one of which is the use of adaptive antenna arrays.
Адаптивная антенная решетка - антенная решетка, параметры которой (в первую очередь характеристика направленности) автоматически изменяется таким образом, чтобы обеспечить наилучшие или приближающиеся к наилучшим условиям приема полезного сигнала на фоне изменяющихся внешних воздействий (помех). Adaptive antenna array - an antenna array whose parameters (first of all, directivity) are automatically changed in such a way as to provide the best or nearing the best conditions for receiving a useful signal against the background of changing external influences (interference).
Использование ААР для повышения помехозащиты РЭС связи основано на учете различий в направлениях прихода помех и полезного сигнала. Такие различия в действительности существуют всегда, за исключением ситуаций, когда направления прихода помех и полезного сигнала совпадают. Данные различия обусловливают отличие в амплитудно-фазовом распределении токов помех и полезного сигнала на выходах разнесенных в пространстве антенных элементов (АЭ) ААР. В свою очередь, использование отличий в амплитудно-фазовом распределении токов полезного сигнала и помех позволяет так сформировать диаграмму направленности (ДН) ААР, что в направлении прихода полезного сигнала будет сформирован максимум, а в направлениях прихода помех соответственно минимумы ("нули") ее ДН. The use of AAR to increase the interference immunity of communication RES is based on taking into account differences in the directions of arrival of interference and a useful signal. In reality, such differences always exist, except in situations where the directions of arrival of the interference and the useful signal coincide. These differences cause a difference in the amplitude-phase distribution of the noise currents and the useful signal at the outputs of the antenna elements (AE) of the AAR spaced apart in space. In turn, the use of differences in the amplitude-phase distribution of the currents of the useful signal and interference allows the AAR to be formed in such a way that a maximum is formed in the direction of arrival of the useful signal, and minimums ("zeros") of its DN are correspondingly in the directions of arrival of interference .
Вместе с тем, информационное противоборство также требует разработки принципиально новых научно-технических решений способов радиоподавления, применение которых приведет к затруднению, а в конечном итоге и к срыву процесса функционирования РЭС связи, в том числе и РЭС связи, использующих ААР. At the same time, the informational confrontation also requires the development of fundamentally new scientific and technical solutions for radio suppression methods, the use of which will lead to difficulties and, ultimately, to disruption of the functioning of communication RES, including communication RES using AAA.
В настоящее время известны следующие способы РП. Currently known methods of RP.
Способ РП РЭС связи, в общем, и РЭС связи, использующих ААР, в частности, сущность которого описана в книге Палий А.И. Радиоэлектронная борьба. М.: Военное издательство, 1989, стр. 28. Данный способ предусматривает постановку двух и более мерцающих синхронных радиоэлектронных помех с частотами, совпадающими с частотами приема "полезного сигнала" (здесь и далее под термином "полезный сигнал" будем рассматривать только полезный радиосигнал для подавляемого РЭС связи, а радиоэлектронные помехи с частотами, равными частотам приема полезного сигнала, подавляемого РЭС связи, будем именовать помехами) подавляемого РЭС связи. The method of RP communication RES, in general, and communication RES using AAR, in particular, the essence of which is described in the book by A. Paly. Electronic warfare. M .: Military Publishing House, 1989, p. 28. This method involves setting two or more flickering synchronous radioelectronic interference with frequencies coinciding with the frequencies of the reception of the “useful signal” (hereinafter, under the term “useful signal” we will consider only the useful radio signal for of the suppressed communication RES, and radio-electronic interference with frequencies equal to the frequencies of the reception of the useful signal suppressed by the communication RES, we will call the interference) of the suppressed communication RES.
Однако указанный способ имеет недостатки: необходимость 2-х и более станций РЭП, разнесенных на местности, и необходимость синхронизации их работы по времени. However, this method has disadvantages: the need for 2 or more REP stations spaced on the ground, and the need to synchronize their work in time.
Известен также способ радиоподавления РЭС связи, использующих ААР, сущность которого описана в книге Монзинго Р.А., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки. Введение в теорию. М.: Радио и связь, 1986, стр.36. Данный способ предусматривает постановку L пространственно-разнесенных помех, где L > (N-1), здесь N - число антенных элементов (АЭ) в ААР (N-элементная ААР может сформировать N-1 независимо управляемых нулей ДН). There is also known a method of radio suppression of communication RES using AAR, the essence of which is described in the book Monzingo R.A., Miller T.U. Adaptive antenna arrays. Introduction to the theory. M .: Radio and communications, 1986, p. 36. This method involves setting L spatially separated interference, where L> (N-1), here N is the number of antenna elements (AE) in the AAR (N-element AAR can form N-1 independently controlled zeros of the beam).
Однако указанный способ имеет недостаток, а именно необходимость большого числа станций РЭП. Действительно, в случае если для повышения помехозащищенности используется ААР с N=3, то данная ААР способна сформировать два независимых нуля ДН, ориентированных на помехи, а соответственно для радиоподавления РЭС связи, использующего подобную ААР, потребуется минимум три станции РЭП. However, this method has a drawback, namely the need for a large number of REP stations. Indeed, if an AAR with N = 3 is used to increase the noise immunity, then this AAR is capable of generating two independent zeros of interference paths, and, accordingly, for radio suppression of a communication RES using such an AAR, at least three REP stations are required.
Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому способу РП, является способ радиоподавления РЭС связи, в общем, и РЭС связи, использующих ААР, в частности, описанный в книге Палий А.П. Радиоэлектронная борьба. М. : Военное издательство, 1989, стр.51. Данный способ-прототип предусматривает создание помех с мощностью, превышающей мощность полезного сигнала на входе ААР, т.е. отношение мощности помехи, попадающей в полосу пропускания радиоприемника РЭС связи, к мощности полезного сигнала будет превышать некоторое минимально необходимое значение. The closest in its technical essence to the claimed method of RP is the method of radio suppression of communication RES, in general, and communication RES using AAR, in particular, described in the book Paliy A.P. Electronic warfare. M.: Military Publishing House, 1989, p. 51. This prototype method provides for the creation of interference with a power exceeding the power of the useful signal at the input of the AAR, i.e. the ratio of the interference power falling into the passband of the radio receiver of the communication RES to the useful signal power will exceed a certain minimum necessary value.
Однако указанный способ-прототип имеет недостаток: необходимость создания мощных помех, а соответственно и станции РЭП большой мощности, так как ААР способна создать в направлении прихода помехи "ноль" ДН глубиной 20-25 дБ и более в зависимости от сигнально-помеховой обстановки и характеристик непосредственно самой ААР. However, this prototype method has a drawback: the need to create powerful interference, and, accordingly, a high-power REP station, since the AAR is able to create a “zero” beam with a depth of 20-25 dB or more in the direction of arrival of the interference, depending on the signal-noise environment and characteristics directly to the AAR itself.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка способа РП, обеспечивающего повышение эффективности систем РЭБ, а именно обеспечение более высокого подавляющего воздействия энергией электромагнитного поля на РЭС связи противоборствующей стороны, использующей ААР, в случае, когда частота, направление прихода полезного сигнала, определенное относительно нормали к линии расположения АЭ, местоположение и характеристики непосредственно самой антенной решетки (АР) известны. The problem to which the claimed invention is directed is to develop a RP method that improves the efficiency of electronic warfare systems, namely, provides a higher suppressing effect of electromagnetic field energy on the communication RES of the opposing side using AAR, in the case where the frequency, direction of arrival of the useful signal, defined relative to the normal to the AE location line, the location and characteristics of the antenna array (AR) itself are known.
Поставленная задача решается при помощи предлагаемого способа, заключающегося в создании радиоэлектронной помехи, частота которой равна частоте приема подавляемого РЭС связи, и излучении ее с определенного, характерного для ААР направления. Причем в отличие от известного способа-прототипа мощность помехи на входе адаптивной антенной решетки может не превышать мощность полезного сигнала. The problem is solved using the proposed method, which consists in the creation of electronic interference, the frequency of which is equal to the frequency of reception of the suppressed RES radio communications, and its radiation from a specific direction typical for AAR. Moreover, in contrast to the known prototype method, the interference power at the input of the adaptive antenna array may not exceed the power of the useful signal.
Отличительным признаком предложенного способа РП является выбор направления излучения помехи, что позволяет создать на выходах антенных элементов ААР амплитудно-фазовое распределение токов помехи, идентичное (или близкое к идентичному) амплитудно-фазовому распределению токов подавляемого сигнала (полезного сигнала), а соответственно помеха будет не только принята, но и усилена ААР вместе с полезным сигналом. A distinctive feature of the proposed RP method is the choice of the direction of the interference radiation, which allows you to create the amplitude-phase distribution of the interference currents at the outputs of the antenna elements of the AAR, identical (or close to identical) the amplitude-phase distribution of the currents of the suppressed signal (useful signal), and, accordingly, the interference will not only accepted, but also strengthened by AAR along with a useful signal.
При анализе диаграмм направленности ААР можно увидеть, что при формировании максимума ДН в направлении прихода полезного сигнала адаптивной антенной решеткой будет также сформирован еще как минимум один, назовем его "паразитный", максимум ДН, ориентированный в другом направлении. Причем направление данного "паразитного" максимума жестко связано с направлением максимума ДН ориентированного в направлении прихода полезного сигнала. When analyzing the directional patterns of the AAR, it can be seen that when the maximum of the beam is formed in the direction of arrival of the useful signal by the adaptive antenna array, at least one more will also be formed, let's call it "spurious", the maximum of the beam, oriented in the other direction. Moreover, the direction of this "spurious" maximum is strictly related to the direction of the maximum of the beam oriented in the direction of arrival of the useful signal.
В качестве иллюстрации на фиг.1 представлена полученная путем имитационного моделирования на ЭВМ нормированная диаграмма направленности ААР. При моделировании использовались следующие предположения о характеристиках АР и сигнально-помеховой обстановке: антенная решетка (АР) линейная эквидистантная N= 3, межэлементное расстояние d=λ/2 (λ - длина волны сигнала), АЭ изотропные и невзаимодействующие; несущие частоты сигнала и помех тождественны fc= fn= 300 МГц (λ=1 м); угол прихода помехи (относительно нормали к линии расположения АЭ) θп = 60°; угол прихода полезного сигнала θc = 30°; входное отношение полезный сигнал/шум 10lg(Pc/σ
Как видно из представленного графика помимо максимума ДН ориентированного в направлении прихода сигнала (θc = 30°), ААР формирует еще один максимум, ориентированный в направлении θп = 150°. При постановке помехи по данному направлению она будет принята и усилена ААР одинаково с полезным сигналом, а соответственно РЭС связи будет практически подавлено. Данный эффект объясняется тем, что сигналы, приходящие с указанных направлений (θc = 30°; θп = 150°), будут на выходах АЭ антенной решетки возбуждать токи, одинаковые не только по частоте, но и по фазе, а следовательно, будет отсутствовать возможность их пространственного разделения. В дальнейшем направления прихода сигналов, при приеме которых на выходах АЭ ААР будут возбуждаться токи, одинаковые не только по частоте, но и по фазе, будем называть "когерентными".As can be seen from the presented graph, in addition to the maximum of the ND oriented in the direction of arrival of the signal (θ c = 30 ° ), AAP forms another maximum oriented in the direction of θ n = 150 ° . When interfering in this direction, it will be received and amplified by AAR in the same way as a useful signal, and accordingly, the communication RES will be practically suppressed. This effect is explained by the fact that the signals arriving from the indicated directions (θ c = 30 ° ; θ p = 150 ° ) will at the outputs of the AE of the antenna array excite currents that are identical not only in frequency but also in phase, and therefore will there is no possibility of their spatial separation. In the future, the directions of arrival of signals, upon reception of which currents at the AE AAR outputs will be excited, which are identical not only in frequency but also in phase, will be called "coherent".
В случае, когда частота, направление прихода полезного сигнала, определенное относительно нормали к линии расположения АЭ, местоположение и характеристики непосредственно самой антенной решетки (АР) известны, когерентные направления могут быть однозначно определены. In the case where the frequency, direction of arrival of the useful signal, determined relative to the normal to the line of location of the AE, the location and characteristics of the antenna array itself (AR) are known, coherent directions can be uniquely determined.
Поскольку получить аналитическое выражение для определения "когерентных" направлений, в зависимости от частоты, направлений прихода полезного сигнала, местоположения и характеристик непосредственно самой АР достаточно проблематично, данные направления предлагается получать путем имитационного моделирования на ЭВМ. Since it is quite problematic to obtain an analytical expression for determining "coherent" directions, depending on the frequency, directions of arrival of the useful signal, location and characteristics of the AR itself, these directions are proposed to be obtained by computer simulation.
Заявляемый способ РП осуществляется следующим образом:
1. С использованием априорной информации о частоте, направлении прихода полезного сигнала, местоположении и характеристике АР определяются "когерентные" направления ее ДН.The inventive method of RP is as follows:
1. Using a priori information about the frequency, direction of arrival of the useful signal, location and characteristic of the AR, the "coherent" directions of its beam pattern are determined.
2. Формируется помеха с частотой совпадающей с частотой полезного сигнала. 2. A noise is formed with a frequency coinciding with the frequency of the useful signal.
3. С использованием мобильной базы (автомобильной, вертолетной, самолетной) станция РЭП перемещается в определенное место, откуда и излучается помеха. 3. Using a mobile base (automobile, helicopter, aircraft), the REP station moves to a specific place, from where the interference is emitted.
С целью сокращения времени на определение "когерентных" направлений они могут быть определены заранее для различных, наиболее типичных АР, частот и направлений прихода полезного сигнала и сведены в таблицы. In order to reduce the time needed to determine “coherent” directions, they can be determined in advance for various, most typical ARs, frequencies and directions of arrival of a useful signal and are tabulated.
Так, например, проведенный методом имитационного моделирования анализ зависимости ДН линейной, эквидистантной антенной решетки с оптимальным межэлементным расстоянием d=λ/2 (λ - длина волны полезного сигнала) от направления прихода полезного сигнала позволил "когерентные" направления обобщить и свести в таблицу 1. So, for example, an analysis of the dependence of the linear, equidistant antenna array with an optimal inter-element distance d = λ / 2 (λ is the wavelength of the useful signal) on the direction of arrival of the useful signal, made it possible to “generalize” the directions and summarize them in Table 1.
При изменении межэлементного расстояния, введении неэквидистантности или нелинейности размещения АР помимо указанных направлений появляются дополнительные "когерентные" направления, по которым также возможна постановка помех. Так, например, при изменении межэлементного расстояния до величины d= λ помимо направлений представленных в таблице 1 появляются еще как минимум два "паразитных" максимума ДН (когерентных направления). With a change in the distance between the elements, the introduction of non-equidistance or non-linearity of the AR arrangement, in addition to the indicated directions, additional “coherent” directions appear along which interference can also be set. So, for example, when the interelement distance changes to the value d = λ, in addition to the directions presented in Table 1, at least two more “spurious” maximums of the ND (coherent directions) appear.
Проведенный методом имитационного моделирования анализ зависимости ДН ААР с межэлементным расстоянием d=λ от направления прихода полезного сигнала позволил "когерентные" направления обобщить и свести в таблицу 2. The analysis of the dependence of the AAR bottom plate with an interelement distance d = λ on the direction of arrival of the useful signal, carried out by simulation, allowed the “coherent” directions to be generalized and summarized in Table 2.
Детальное сопоставление возможностей заявляемого способа и способа-прототипа РП сигналов было проведено с использованием метода имитационного моделирования, что дополнительно подтверждает возможность его технической реализации. A detailed comparison of the capabilities of the proposed method and the prototype method of RP signals was carried out using the simulation method, which further confirms the possibility of its technical implementation.
В качестве иллюстрации на фиг.2 показана полученная путем имитационного моделирования зависимость отношения сигнал/(помеха+шум) (ОСПШ) на выходе ААР от входного отношения помеха/шум. При моделировании использовались приведенные ранее предположения о характеристиках АР и сигнально-помеховой обстановке, за исключением направления постановки помехи, а именно помеха была поставлена по "паразитному" максимуму ДН (когерентному направлению) θп = 150° (кривая 1). Для сравнения на этом же чертеже кривая 2 показывает зависимость ОСПШ на выходе ААР от входного отношения помеха/шум при постановке помехи с иного, отличного от предложенных в таблице, направления постановки помехи, а именно θп = 60°.As an illustration, Fig. 2 shows the dependence of the signal / (interference + noise) (SINR) relationship at the AAR output on the input noise / noise ratio obtained by simulation. In the simulation, we used the above assumptions about the characteristics of the AR and the signal-noise environment, with the exception of the direction of jamming, namely, the noise was set along the “parasitic” maximum of the beam (coherent direction) θ n = 150 ° (curve 1). For comparison, in the same drawing,
Как видно из приведенных графиков, в случае постановки помехи по так называемому "когерентному" направлению возможно подавление РЭС связи, использующего ААР, одной помехой с относительно небольшим уровнем мощности. As can be seen from the above graphs, in the case of jamming in the so-called "coherent" direction, it is possible to suppress the communication RES using AAR, one interference with a relatively low power level.
Данное преимущество заявляемого способа подавления радиолиний, использующих ААР, будет способствовать повышению эффективности систем РЭБ. This advantage of the proposed method of suppressing radio lines using AAR, will increase the efficiency of electronic warfare systems.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000118403/09A RU2199824C2 (en) | 2000-07-10 | 2000-07-10 | Method for radio suppression of electronic communication facilities using adaptive antenna arrays |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000118403/09A RU2199824C2 (en) | 2000-07-10 | 2000-07-10 | Method for radio suppression of electronic communication facilities using adaptive antenna arrays |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2000118403A RU2000118403A (en) | 2002-06-27 |
RU2199824C2 true RU2199824C2 (en) | 2003-02-27 |
Family
ID=20237675
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000118403/09A RU2199824C2 (en) | 2000-07-10 | 2000-07-10 | Method for radio suppression of electronic communication facilities using adaptive antenna arrays |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2199824C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2541886C2 (en) * | 2012-06-09 | 2015-02-20 | Открытое акционерное общество "Таганрогский научно-исследовательский институт связи" (ОАО "ТНИИС") | System for electronic jamming of radio communication system |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2486537C2 (en) * | 2011-08-03 | 2013-06-27 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Apparatus for distorting radar image of object |
RU2486538C2 (en) * | 2011-08-08 | 2013-06-27 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Apparatus for distorting radar image of object |
-
2000
- 2000-07-10 RU RU2000118403/09A patent/RU2199824C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ПАЛИЙ А.П. Радиоэлектронная борьба. - М.: Военное издательство, 1989, с.51. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2541886C2 (en) * | 2012-06-09 | 2015-02-20 | Открытое акционерное общество "Таганрогский научно-исследовательский институт связи" (ОАО "ТНИИС") | System for electronic jamming of radio communication system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Hussain | Principles of space-time array processing for ultrawide-band impulse radar and radio communications | |
CN1273461A (en) | Systm and method for preventing receiver disturbed | |
KR101015933B1 (en) | Undulating transmit patterns to support signal separation at a receiver | |
Norklit et al. | Mobile radio environments and adaptive arrays | |
Sharma et al. | 3D beamforming for spectral coexistence of satellite and terrestrial networks | |
Swales et al. | Multi-beam adaptive base-station antennas for cellular land mobile radio systems | |
Gaydos et al. | Experimental demonstration of a software-defined-radio adaptive beamformer | |
Shaddad et al. | Channel estimation for intelligent reflecting surface in 6G wireless network via deep learning technique | |
RU2199824C2 (en) | Method for radio suppression of electronic communication facilities using adaptive antenna arrays | |
Oluwole et al. | Features and futures of smart antennas for wireless communications: a technical review | |
Nakaya et al. | Model-based/waveform hybrid coding for videotelephone images | |
Chatterjee et al. | Using platform motion for improved spatial filtering in distributed antenna arrays | |
Okorogu et al. | Design and simulation of a low cost digital beamforming (DBF) receiver for wireless communication | |
Okkonen | Uniform linear adaptive antenna array beamforming implementation with a wireless open-access research platform | |
Li et al. | Sparse MIMO for ISAC: New Opportunities and Challenges | |
RU2330356C1 (en) | Method of interference suppression while receiving electromagnetic circularly polarised wave by antenna array of identically oriented radiators | |
Nayeri et al. | A comparison of digital beamforming and power minimization adaptive nulling algorithms using a software defined radio antenna array | |
Zhang et al. | IRS Architecture and Hardware Design | |
Senapati et al. | Performance of smart antenna under different fading conditions | |
Ding et al. | New fast multi‐user beam training scheme based on compressed sensing theory for millimetre‐wave communication | |
Bhattacharyya et al. | Multiobjective Distributed Array Beamforming in the Near Field Using Wireless Syntonization | |
Alssarn et al. | Adaptive Beamforming for Smart Antenna System Using Planar Antenna Array | |
Loadman et al. | A study of retrodirective array performance in the presence of multipath | |
Sun et al. | Adaptive Anti-Jamming Beamforming Based on Time-Modulated Programmable Metasurface | |
Imam Rahmani et al. | Design an Efficient Communication Routing of Smart Antenna Using Optimized Algorithm |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040711 |