RU2691382C1

RU2691382C1 - Radio interference transmitter

Info

Publication number: RU2691382C1
Application number: RU2018119808A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Николаевич Донских; Александр Анатольевич Болкунов; Василий Федорович Ивойлов; Павел Дмитриевич Мурзинов; Михаил Федорович Пашук; Александр Павлович Саркисьян; Александр Васильевич Юрьев
Original assignee: АО "Научно-технический центр радиоэлектронной борьбы"
Priority date: 2018-05-29
Filing date: 2018-05-29
Publication date: 2019-06-13

Abstract

FIELD: radio engineering; electronics.SUBSTANCE: invention relates to radio electronic warfare and can be used to create deliberate interference to radio electronic devices of various functional purpose. In the radio interference transmitter, interference generation channels are made in the form of serially connected modules for calculating samples of generated noise, devices for storing samples of generated interference and digital-to-analogue converters, which provides the required phase shift without using phase changers.EFFECT: broader functional capabilities of a radio interference transmitter for managing available resources over space, owing to synthesis in channels for generating coherent interference with given initial phases and implementing an antenna array from transmission antennae of amplification, filtration and interference channels.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области радиоэлектронной борьбы и может быть использовано для создания преднамеренных помех радиоэлектронным средствам различного функционального назначения.The invention relates to the field of electronic warfare and can be used to create intentional interference with radio electronic means of various functional purposes.

Известны передатчики радиопомех, содержащие формирователи помех (источники шума, модуляторы, цифровые устройства воспроизведения сигналов), усилители и антенны (однолучевые, переключаемые многолучевые, фазированные антенные решетки) [см., например, Перунов Ю.М., Фомичев К.И., Юдин Л.М., Радиоэлектронное подавление информационных каналов систем управления оружием. Под ред. Ю.М. Перунова. -М.: «Радиотехника», 2003, с. 76-108].Radio interference transmitters are known that contain interference drivers (noise sources, modulators, digital signal reproducing devices), amplifiers and antennas (single-beam, switched multipath, phased antenna arrays) [see, for example, Perunov Yu.M., Fomichev KI, Yudin LM, Radio-electronic suppression of information channels of weapon control systems. Ed. Yu.M. Perunova. -M.: Radio Engineering, 2003, p. 76-108].

Недостатком известных передатчиков является ограниченные функциональные возможности по управлению имеющимися ресурсами передатчиков по частоте, спектру и пространству, которые, во многом, определяются конкретными техническими решениями передатчиков.A disadvantage of the known transmitters is the limited functionality for managing the available transmitter resources in frequency, spectrum and space, which, in many respects, are determined by specific technical solutions of the transmitters.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является многоканальный передатчик радиопомех, содержащий модуль управления и контроля, генератор опорной частоты, N - каналов формирования помех, коммутатор, K - каналов усиления, фильтрации и излучения помех [см., например, патент RU №2479919, C1, МПК Н04В 1/04, опубл. 20.04.2013 г.]. Многоканальный передатчик радиопомех обеспечивает широкие «функциональные возможности по постановке рациональных, с максимально достижимой ситуационной эффективностью, определяемой реальным результатом технически исправных каналов усиления, фильтрации, излучения помеховых сигналов и снижении уровня нежелательных в аспекте электромагнитной совместимости радиоизлучений».The closest in technical essence to the claimed invention is a multichannel radio interference transmitter, containing a control and monitoring module, a reference frequency generator, N - interference generation channels, a switch, K - amplification, filtering and interference emission channels [see, for example, RU patent No. 2479919 , C1, IPC NVB 1/04, publ. 04/20/2013]. The multichannel radio interference transmitter provides wide "functionality for setting rational, with the maximum achievable situational efficiency, determined by the real result of technically sound channels of amplification, filtering, emission of interference signals and reduction of radio emission undesirable in the aspect of electromagnetic compatibility."

Недостатком известного многоканального передатчика радиопомех является низкий уровень функциональных возможностей по управлению имеющимися ресурсами по пространству, так как синтезируемые в каналах формирования помехи являются независимыми (некогерентными) и передающие антенны каждого канала усиления, фильтрации и излучения помех формируют независимые диаграммы направленности. В известном многоканальном передатчике радиопомех (МРП) в каждый канал усиления, фильтрации и излучения помехового сигнала «введен разветвитель, выполняющий функцию реализации схемы подачи помехового сигнала на излучающий элемент передающей антенны, образующих решетку с фазированными сдвигами, обеспечивающими синтез ситуационно-оптимальный направленности передающей антенны каждого канала и МПР в целом» [см. патент RU №2479919, С1, МПК Н04В 1/04, опубл. 20.04.2013 г.]. То есть передающие антенны каждого канала усиления, фильтрации и излучения обеспечивают направленность излучения лишь применительно к каждому конкретному каналу, а в совокупности каналы усиления, фильтрации и излучения реализуют направленность излучений МПР в целом, но не обеспечивают синтез направленности излучения (синфазное излучение, как фазированной антенной решетки) одновременно всех или нескольких каналов усиления, фильтрации и излучения помехового сигнала.A disadvantage of the known multi-channel radio interference transmitter is the low level of functionality for managing the available resources in space, since the signals synthesized in the formation channels are independent (incoherent) and the transmitting antennas of each channel of amplification, filtering and emission of interference form independent radiation patterns. In a well-known multichannel transmitter of radio interference (MCI), a splitter was introduced into each channel for amplifying, filtering and radiating an interfering signal. channel and MPR in general "[see RU patent No. 2479919, C1, IPC NV04 1/04, publ. 04/20/2013]. That is, the transmitting antennas of each channel of amplification, filtering and radiation provide the radiation directivity only for each specific channel, and in the aggregate the amplification, filtering and radiation channels realize the directivity of the MNR emissions in general, but do not provide the synthesis of radiation directivity (common-mode radiation, like a phased antenna). lattice) at the same time all or several channels of amplification, filtering and emission of an interfering signal.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей передатчика радиопомех по управлению имеющимися ресурсами по пространству, за счет синтеза в каналах формирования когерентных помех с заданными начальными фазами и реализации антенной решетки из передающих антенн каналов усиления, фильтрации и излучения помех и тем самым повышение направленности излучения и эффективности передатчика.The technical result of the invention is to expand the functionality of the transmitter radio interference to manage the available resources in space, due to the synthesis in the channels of the formation of coherent interference with predetermined initial phases and the implementation of the antenna array from transmitting antennas of the amplification channels, filtering and radiation of interference and thereby increasing the radiation directivity and efficiency transmitter.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном многоканальном передатчике радиопомех, содержащем модуль управления и контроля, генератор опорной частоты, N - каналов формирования помех, коммутатор, K - каналов усиления, фильтрации и излучения помех, при этом N выходов модуля управления и контроля подключены к входам каналов формирования помех, выходы которых через коммутатор подключены к входам каналов усиления, фильтрации и излучения помех, N+1 выход модуля управления и контроля подключен к N+1 входу коммутатора, а выход генератора опорной частоты подключен к входу модуля управления и контроля и к вторым входам K - каналов усиления, фильтрации и излучения помех, согласно изобретению, каналы формирования помех выполнены в виде последовательно соединенных модулей расчета отсчетов формируемой помехи, устройств хранения отсчетов формируемой помехи и цифро-аналоговых преобразователей, при этом к вторым входам устройств хранения отсчетов формируемой помехи подключен выход генератора опорной частоты.This technical result is achieved by the fact that in a well-known multi-channel radio interference transmitter containing a control and monitoring module, a reference frequency generator, N - interference generation channels, a switch, K - amplification, filtering and emission noise channels, the N outputs of the control and monitoring module are connected to the inputs of channels of formation of noise, the outputs of which through the switch are connected to the inputs of the channels of amplification, filtering and radiation of interference, the N + 1 output of the control and monitoring module is connected to the N + 1 input of the switch, and the output is the reference frequency oscillator is connected to the input of the control and monitoring module and to the second inputs of K - channels of amplification, filtering and emission of noise, according to the invention; the noise generation channels are made in the form of serially connected modules for calculating samples of generated interference, storage devices for samples of generated interference and digital-analogue converters, while the output of the reference frequency generator is connected to the second inputs of the devices for storing samples of the generated interference.

Сущность изобретения заключается в том, что каналы формирования помех выполнены в виде последовательно соединенных модулей расчета отсчетов формируемой помехи, устройств хранения отсчетов формируемой помехи и цифро-аналоговых преобразователей, при этом к вторым входам устройств хранения отсчетов формируемой помехи подключен выход генератора опорной частоты, за счет этого в каналах формирования синтезируются когерентные помехи с заданными начальными фазами. Выходы каналов формирования помех подключены через коммутатор к соответствующим входам каналов усиления, фильтрации и излучения помех, что обеспечивает реализацию фазированной антенной решетки из передающих антенн каналов усиления, фильтрации и излучения помех и формирование соответствующей диаграммы направленности. При этом обеспечивается увеличение плотности потока мощности помехи в k² раз по сравнению с плотностью потока мощности помехи, создаваемой одним каналом усиления, фильтрации и излучения помех. Здесь k - число каналов усиления, фильтрации и излучения помех, используемых в конкретный момент времени для излучения помехи (k € 1….К). Причем число задействованных каналов формирования помех n (n € 1….N) равно числу каналов усиления, фильтрации и излучения помех к, используемых в конкретный момент времени для излучения помехи. При одновременном формировании нескольких спектров помех m (m=1….N) число каналов усиления, фильтрации и излучения к для каждой из формируемых помех может выбираться в пределах от 1 до К в соответствии с решаемыми задачами.The essence of the invention lies in the fact that the noise generation channels are made in the form of serially connected modules for calculating the counts of the generated interference, the storage devices for the readings of the generated interference and digital-to-analog converters. In the formation channels of this, coherent interference with the given initial phases is synthesized. The outputs of the channels of formation of interference are connected via a switch to the corresponding inputs of the channels of amplification, filtering and emission of interference, which ensures the implementation of a phased antenna array from transmitting antennas of the channels of amplification, filtering and emission of interference and the formation of an appropriate radiation pattern. This ensures an increase in the power flux density of interference by k ² times as compared with the power flux density of the interference created by one channel of amplification, filtering and radiation of interference. Here k is the number of channels of amplification, filtering and emission of interference used at a particular point in time for the emission of interference (k € 1 ... .K). Moreover, the number of interference channels involved n (n € 1 ... .N) is equal to the number of amplification, filtering and emitting channels k used at a particular point in time to emit interference. With the simultaneous formation of several interference spectra m (m = 1 ... .N), the number of amplification, filtering and emission k channels for each generated interference can be selected from 1 to K in accordance with the tasks to be solved.

Этим достигается указанный в изобретении технический результат.This achieves the technical result indicated in the invention.

Структурная схема передатчика радиопомех приведена на фигуре, где обозначено: 1 - модуль управления и контроля, 2 - генератор опорной частоты, 3.1…3.N - каналы формирования помех, 4.1…4.N - модули расчета отсчетов формируемой помехи, 5.1…5.N - устройства хранения отсчетов формируемой помехи, 6.1…6.N - цифро-аналоговые преобразователи, 7 - коммутатор, 8.1…8.K - каналы усиления, фильтрации и излучения помех.The block diagram of the radio interference transmitter is shown in the figure, where: 1 - control and monitoring module, 2 - reference frequency generator, 3.1 ... 3.N - jamming channels, 4.1 ... 4.N - calculation modules of the generated interference, 5.1 ... 5. N - devices for storing samples of generated interference, 6.1 ... 6.N - digital-analog converters, 7 - switch, 8.1 ... 8.K - channels of amplification, filtering and emission of interference.

Назначение элементов схемы ясно из их названия. Все устройства могут быть выполнены с использованием выпускаемых промышленностью радиотехнических элементов. Модули расчета отсчетов формируемой помехи могут быть выполнены на основе отечественных микропроцессорных вычислительных элементов семейства «Эльбрус», например, с использованием микропроцессоров МЦСТ-R500 с архитектурой SPARC [см., например, Ким А.К., Перекатов, В.И., Ермаков С.Г. Микропроцессоры и вычислительные комплексы семейства «Эльбрус». - СПб.: Питер, 2013, с. 68-74]. Устройства хранения отсчетов формируемой помехи могут быть реализованы на основе микросхем памяти, а цифро-аналоговые преобразователи одним из известных технических решений [см., например, Федоркова Б.Г., Телец В.А. Микросхемы ЦАП и АЦП. Функционирование, параметры, применение. - Энергоатомиздат, 1990, с. 48-129].The purpose of the circuit elements is clear from their name. All devices can be made using commercially available radio components. The modules for calculating the counts of generated interference can be made on the basis of domestic microprocessor computing elements of the Elbrus family, for example, using the MCST-R500 microprocessors with the SPARC architecture [see, for example, Kim AK, Perekatov, VI, Ermakov S.G. Microprocessors and computing complexes of the Elbrus family. - SPb .: Peter, 2013, p. 68-74]. Devices for storing samples of generated interference can be implemented on the basis of memory chips, and digital-to-analog converters can be one of the well-known technical solutions [see, for example, Fedorkova B.G., Taurus V.A. IC DAC and ADC. Functioning, parameters, application. - Energoatomizdat, 1990, p. 48-129].

Передатчик радиопомех работает аналогично прототипу. Отличие заключается в следующем. С модуля управления и контроля 1 на входы n модулей расчета отсчетов формируемой помехи 4.1…4.N (n<N) поступает информация, как и в прототипе, о виде и параметрах формируемой помехи (вид модуляции, необходимая полоса, структура модулирующего сигнала, значение несущей частоты), а также информация о начальной фазе несущей частоты в каждом из n каналов (относительном сдвиге фаз несущей частоты в каждом из n каналов) в соответствии с требуемым направлением излучения помехи. В соответствии с поступившей информацией в каждом из n модулей расчета отсчетов формируемой помехи 4.1…4.N в соответствии с теоремой Котельникова [см., например, Васильев К.К., Глушков В.А., Дормидонтов А.В.,. Нестеренко А.Г. Теория электрической связи: учебное пособие. Под общ. ред. К.К. Васильева. - Ульяновск: УлГТУ, 2008, с. 39-42] вычисляются отсчеты для формируемого вида помехи с учетом значения начальной фазы в каждом канале. Рассчитанные значения отсчетов формируемой помехи переводятся в двоичный вид и передаются с модулей расчета отсчетов формируемой помехи 4.1…4.N в соответствующие устройства хранения отсчетов формируемой помехи 5.1…5.N. В устройствах хранения отсчетов формируемой помехи 5.1…5.N осуществляется последовательная запись и хранение в двоичном коде всех поступивших отсчетов. В дальнейшем происходит последовательное и непрерывное считывание отсчетов в цифро-аналоговые преобразователи 6.1…6.N с частотой дискретизации, формируемой из сигнала опорной частоты и равной частоте, которая использовалась при расчете выборок отсчетов. После завершения первого цикла считывания всех вычисленных отсчетов процесс считывания повторяется необходимое число раз, тем самым достигается непрерывность формирования помехи. После восстанавливающей фильтрации на выходах цифро-аналоговых преобразователей 6.1…6.N формируются помехи в аналоговом виде. Таким образом, в n каналах формирования помех 3.1…3.N синтезируется помеха с заданными параметрами, в том числе в каждом из n каналов с заданным значением начальной фазы несущей частоты. С выходов цифро-аналоговых преобразователей 6.1…6.N через коммутатор 7 сформированные помехи по командам модуля управления и контроля 1 поступают в соответствующие каналы усиления, фильтрации и излучения помех 8.1…8.K. В результате на передающих антеннах каналов усиления, фильтрации и излучения помех k=n реализуется фазовый фронт излучения, соответствующий требуемому пространственному направлению создания помех. При одновременном формировании нескольких спектров помех m передатчик радиопомех работает аналогично. Отличие состоит в том, что каждый спектр помех m синтезируется с заданными параметрами (в том числе с заданными значениями начальной фазы несущей частоты) в n_mканалах формирования помех (n_m € 1….N). Сформированные спектры помех поступают в соответствующие каналы усиления, фильтрации и излучения помех 8.1…8.K. Причем число каналов усиления, фильтрации и излучения для каждой из формируемых помех выбирается в пределах от 1 до K в соответствии с решаемыми задачами. Например, при формировании двух (m=2) спектров помех с равными значениями плотности потока мощности помехи число каналов усиления, фильтрации и излучения для каждой из формируемых помех может быть равно

Возможно, когда число каналов усиления, фильтрации и излучения для одной из формируемых помех принимается равным 1 (n₁=1), а для второй может быть от 1 до K-1 (n₂=1….K-1).The radio interference transmitter operates similarly to the prototype. The difference is as follows. From the control and monitoring module 1 to the inputs n of the calculation module of the counts of the generated noise 4.1 ... 4.N (n <N) information, as in the prototype, receives information on the type and parameters of the generated noise (modulation type, necessary band, structure of the modulating signal, value carrier frequency), as well as information about the initial phase of the carrier frequency in each of the n channels (relative phase shift of the carrier frequency in each of the n channels) in accordance with the desired direction of emission of interference. In accordance with the information received in each of the n modules for calculating the counts of the generated noise 4.1 ... 4.N in accordance with the Kotelnikov theorem [see, for example, Vasilyev KK, Glushkov VA, Dormidontov A.V.,. Nesterenko A.G. Theory of electrical communication: a textbook. Under total ed. K.K. Vasiliev. - Ulyanovsk: UlSTU, 2008, p. 39-42] the counts are calculated for the type of interference generated, taking into account the value of the initial phase in each channel. The calculated values of the counts of the generated interference are transferred to the binary form and transferred from the calculation modules of the counts of the generated disturbance 4.1 ... 4.N to the corresponding storage devices of the readings of the generated disturbance 5.1 ... 5.N. In devices for storing samples of the generated interference 5.1 ... 5.N, all incoming samples are sequentially recorded and stored in a binary code. Subsequently, sequential and continuous reading of samples into digital-to-analog converters 6.1 ... 6.N takes place with a sampling frequency formed from the reference frequency signal and equal to the frequency used in the calculation of samples of samples. After the completion of the first reading cycle of all calculated samples, the reading process is repeated as many times as necessary, thereby achieving a continuous formation of interference. After regenerative filtering on the outputs of digital-to-analogue converters 6.1 ... 6.N, noise is generated in analog form. Thus, in n channels of noise generation 3.1 ... 3.N, interference with the specified parameters is synthesized, including in each of the n channels with the specified value of the initial phase of the carrier frequency. From the outputs of digital-to-analog converters 6.1 ... 6.N, through switch 7, the generated interference is received by the commands of the control and monitoring module 1 to the appropriate amplification, filtering and emission channels 8.1 ... 8.K. As a result, the transmitting antennas of the amplification, filtering and emission radiation channels k = n realize the phase front of the radiation corresponding to the required spatial direction of interference. With the simultaneous formation of several interference spectra m, the radio interference transmitter works in a similar way. The difference is that each interference spectrum m is synthesized with the specified parameters (including the specified values of the initial phase of the carrier frequency) in the n _m interference generation channels (n _m € 1… .N). The generated interference spectra enter the corresponding amplification, filtering and emission channels 8.1 ... 8.K. Moreover, the number of channels of amplification, filtering and radiation for each of the generated interference is selected from 1 to K in accordance with the tasks to be solved. For example, when generating two (m = 2) interference spectra with equal values of the interference power flux density, the number of amplification, filtering and emission channels for each of the generated interference can be equal to

It is possible when the number of channels of amplification, filtering and radiation for one of the generated interference is assumed to be 1 (n ₁ = 1), and for the second it can be from 1 to K-1 (n ₂ = 1 ... .K-1).

Предлагаемое техническое решение практически применимо, так как для его реализации могут быть использованы типовые радиоэлектронные узлы и устройства.The proposed solution is practically applicable, since for its implementation can be used typical radio-electronic components and devices.

Использование предлагаемого передатчика радиопомех позволяет осуществлять широкие функциональные возможности по управлению имеющимися ресурсами по пространству и тем самым обеспечить его максимальную эффективность.The use of the proposed transmitter radio interference allows for a wide functionality to manage the available resources in space and thereby ensure its maximum efficiency.

Claims

Передатчик радиопомех, содержащий модуль управления и контроля, генератор опорной частоты, N каналов формирования помех, коммутатор, K каналов усиления, фильтрации и излучения помех, при этом N выходов модуля управления и контроля подключены к входам каналов формирования помех, выходы которых через коммутатор подключены к входам каналов усиления, фильтрации и излучения помех, N+1 выход модуля управления и контроля подключен к N+1 входу коммутатора, а выход генератора опорной частоты подключен к входу модуля управления и контроля и к вторым входам K каналов усиления, фильтрации и излучения помех, отличающийся тем, что каналы формирования помех выполнены в виде последовательно соединенных модулей расчета отсчетов формируемой помехи, устройств хранения отсчетов формируемой помехи и цифро-аналоговых преобразователей, при этом к вторым входам устройств хранения отсчетов формируемой помехи подключен выход генератора опорной частоты.A radio interference transmitter containing a control and monitoring module, a reference frequency generator, N interference generation channels, a switch, K amplification channels, filtering and emission of interference, while the N outputs of the control and monitoring module are connected to the inputs of the interference generation channels, the outputs of which through the switch are connected to the channels of amplification, filtering and emission of noise, the N + 1 output of the control and monitoring module is connected to the N + 1 input of the switch, and the output of the reference frequency generator is connected to the input of the control and monitoring module and to the second K channel amplification, filtering and emission of interference, characterized in that the channels of formation of interference made in the form of serially connected modules for calculating samples of generated interference, devices for storing samples of generated interference and digital-to-analog converters, while the second inputs of devices for storage of samples of generated interference are connected reference frequency generator output.