RU2722202C1 - Radio interference transmitter to receivers of consumers of global navigation satellite systems - Google Patents

Abstract

FIELD: physics.SUBSTANCE: invention relates to radio engineering and can be used in developing radioelectronic suppression devices for receiving devices of global navigation satellite systems. In the proposed radio interference transmitter, interference generation channels are made in the form of in-series connected modules for calculation of generated noise counts, modules for calculation of readings of the total interference spectrum, storage devices of readings and digital-to-analogue converters.EFFECT: technical result of the invention is generation of interference on multiple carrier frequencies with maximum power at minimum weight and size and power characteristics of equipment due to synthesis in channels of noise generation with given parameters and with required value of peak factor of total signal.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при разработке средств радиоэлектронного подавления приемных устройств потребителей глобальных навигационных спутниковых систем.The invention relates to the field of radio engineering and can be used to develop means of electronic suppression of receiving devices of consumers of global navigation satellite systems.

Известны передатчики радиопомех, содержащие формирователи помех усилители и передающие антенны с соответствующими связями и способные формировать прицельные, заградительные и дезинформирующие радиопомехи, согласованные с особенностями функционирования навигационных спутниковых систем [см., например, патент РФ №2525299, МПК Н04K 3/00, опубл. 10.08.2014 г.; Дятлов А.П., Дятлов П.А., Кульбикаян Б.Х., Радиоэлектронная борьба со спутниковыми радионавигационными системами. - М.: «Радио и связь», 2004, с. 202-206].Known radio interference transmitters containing jammers, amplifiers and transmitting antennas with appropriate connections and capable of generating sighting, obstructing and misinforming radio interference, consistent with the features of the operation of navigation satellite systems [see, for example, RF patent No. 2525299, IPC H04K 3/00, publ. 08/10/2014; Dyatlov A.P., Dyatlov P.A., Kulbikayan B.Kh., Electronic warfare with satellite radio navigation systems. - M.: “Radio and Communications”, 2004, p. 202-206].

Недостаток данных устройств состоит в том, что сформированные на рабочих частотах глобальных навигационных спутниковых систем помехи имеют большой пик - фактор (пик - фактор сигнала равен отношению максимальной мгновенной мощности сигнала к его средней мощности). Дело в том, что помехи приемным устройствам потребителей глобальных навигационных спутниковых систем представляют собой совокупность сигналов на рабочих частотах навигационных спутниковых систем, а поскольку число рабочих частот достаточно велико, то при сложении помех в трактах формирования возникают пики огибающей и, как следствие, это приводит к потерям мощности в усилительных трактах. Усиление сигналов с большим пик - фактором требует увеличения динамического диапазона выходного усилителя мощности (соответственно снижается коэффициент полезного действия передатчика), уменьшается средняя мощность создаваемых помех, и, как следствие, уменьшается эффективность передатчиков помех (малые дальности и ограниченные пространства воздействия помех).The disadvantage of these devices is that the interference generated at the operating frequencies of the global navigation satellite systems has a large peak factor (peak - signal factor is the ratio of the maximum instantaneous signal power to its average power). The fact is that interference with the receiving devices of consumers of global navigation satellite systems is a set of signals at the operating frequencies of navigation satellite systems, and since the number of operating frequencies is quite large, envelope peaks appear when the interference is added to the formation paths and, as a result, this leads to power losses in amplification paths. Signal amplification with a large peak factor requires an increase in the dynamic range of the output power amplifier (the efficiency of the transmitter decreases accordingly), the average power of the generated interference decreases, and, as a result, the efficiency of the interference transmitters decreases (short ranges and limited interference areas).

Известны передатчики радиопомех, содержащие несколько каналов формирования помех, усиления и несколько передающих антенн с соответствующими связями и обеспечивающие независимое формирование и усиление помех на всех рабочих частотах глобальных навигационных спутниковых систем [см., например, полезная модель РФ №30054, МПК Н04К 3/00, опубл. 10.06.2003 г.; полезная модель РФ №31891, МПК Н04К 3/00, опубл. 27.08.2003 г.; патент RU №2479919, С1, МПК Н04 В 1/04, опубл. 20.04.2013 г.]. Такие технические решения позволяют исключить недостатки передатчиков радиопомех, связанные с усилением сигналов с большим значением пик - фактора, так как помехи на каждой частоте формируются, усиливаются и излучаются в каждом канале независимо друг от друга.Known radio interference transmitters containing several channels for generating interference, amplification and several transmitting antennas with corresponding communications and providing independent generation and amplification of interference at all operating frequencies of global navigation satellite systems [see, for example, utility model of the Russian Federation No. 30054, IPC Н04К 3/00 publ. 06/10/2003; Utility Model of the Russian Federation No. 31891, IPC N04K 3/00, publ. 08/27/2003; RU patent No. 2479919, C1, IPC Н04 В 1/04, publ. 04/20/2013]. Such technical solutions can eliminate the disadvantages of radio interference transmitters associated with amplification of signals with a large peak factor, since interference at each frequency is generated, amplified and emitted in each channel independently of each other.

Недостаток данных передатчиков радиопомех состоит в том, что требуется применение большого числа однотипных устройств (формирователей, усилителей), соответственно увеличиваются массо-габаритные и энергетические характеристики аппаратуры. Это особенно проблематично при создании радиопомех приемным устройствам потребителей глобальных навигационных спутниковых систем, работающим по сигналам двух и более глобальных навигационных спутниковых систем, каждая из которых использует несколько рабочих частот.The disadvantage of these radio interference transmitters is that it requires the use of a large number of devices of the same type (shapers, amplifiers), and the mass-dimensional and energy characteristics of the equipment increase accordingly. This is especially problematic when creating radio interference to the receivers of consumers of global navigation satellite systems, operating on the signals of two or more global navigation satellite systems, each of which uses several operating frequencies.

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, С1, МПК Н04 В 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…».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 generating channels, a switch, K - amplification, filtering and interference radiation channels [see, for example, patent RU No. 2479919 , C1, IPC Н04 В 1/04, publ. 04/20/2013]. The multichannel radio interference transmitter provides broad “functional capabilities for setting rational, with the highest achievable situational efficiency, determined by the real result of technically sound amplification, filtering, and interference signal emission channels ...”.

Недостатком известного многоканального передатчика радиопомех являются большие массо-габаритные и энергетические характеристики аппаратуры при реализации большого числа каналов для независимого формирования и усиления помех на всех рабочих частотах глобальных навигационных спутниковых систем, либо большие энергетические потери при реализации меньшего числа каналов и одновременном усилении в одном канале помех на нескольких частотах (работа с большим пик - фактором).A disadvantage of the known multichannel radio interference transmitter is the large mass-dimensional and energy characteristics of the equipment when implementing a large number of channels for independent generation and amplification of interference at all operating frequencies of global navigation satellite systems, or large energy losses when implementing a smaller number of channels and at the same time amplifying interference in one channel at several frequencies (work with a large peak factor).

Техническим результатом изобретения является устранение указанных недостатков.The technical result of the invention is the elimination of these disadvantages.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном многоканальном передатчике радиопомех, содержащем модуль управления и контроля, генератор опорной частоты, n (n<N) - каналов формирования помех, коммутатор, k (k<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 формируемых помех, модулей расчета отсчетов суммарного спектра помех, устройств хранения отсчетов и цифро-аналоговых преобразователей, при этом к вторым входам устройств хранения отсчетов подключен выход генератора опорной частоты.The specified technical result is achieved by the fact that in the well-known multichannel radio interference transmitter containing a control and monitoring module, a reference frequency generator, n (n <N) - interference generating channels, a switch, k (k <K) - amplification, filtering and interference radiation channels while n outputs of the control and monitoring module are connected to the inputs of the interference shaping channels, the outputs of which through the switch are connected to inputs of the amplification, filtering and emission channels, n + 1 the output of the control and monitoring module is connected to n + 1 the input of the switch, and the generator output the reference frequency is connected to the input of the control and monitoring module and to the second inputs of k - channels for amplifying, filtering and emitting interference, according to the invention, the interference generating channels are made in the form of series-connected modules for calculating samples of generated interference, modules for calculating samples of the total interference spectrum, storage devices and digital-to-analog converters, while to the second inputs of the storage devices about tschetok connected output of the reference frequency generator.

Сущность изобретения заключается в том, что каналы формирования помех выполнены в виде последовательно соединенных модулей расчета отсчетов формируемой помехи, модулей расчета отсчетов суммарного спектра помех, устройств хранения отсчетов 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 помехи с требуемым уровнем пик-фактора суммарного сигнала. При этом в каналах формирования помех применительно к каждому из назначенных для подавления сигналов вначале синтезируется помеха исходя из заданной эффективности воздействия, аналогично случаю независимого формирования и усиления помех на рабочих частотах глобальных навигационных спутниковых систем. Затем в каждом канале синтезируется с использованием методов нелинейного мультиплексирования такой суммарный спектр, который обеспечивает постоянное мгновенное значение огибающей (требуемый пик-фактор) [см., например, Волошин С.Б., Геворкян А.Г., Ипатов В.П., Филатченков С.В., Шебшаевич Б.В. Методы мультиплексирования сигналов СРНС, передаваемых на общей несущей. Новости навигации. 2009, №4, с. 15-19]. Предлагаемое техническое решение передатчика радиопомех обеспечивает, реализацию помех на рабочих частотах глобальных навигационных спутниковых систем без потерь мощности в усилительных трактах при минимальном числе каналов формирования помех, каналов усиления, фильтрации и излучения.The essence of the invention lies in the fact that the interference generating channels are made in the form of series-connected modules for calculating the samples of the generated interference, modules for calculating the samples of the total interference spectrum, storage devices for samples and digital-to-analog converters, while the generator output is connected to the second inputs of the devices for storing samples of the generated interference reference frequency, due to this, interference channels with the required level of the peak factor of the total signal are synthesized in the formation channels. At the same time, in the channels of interference generation with respect to each of the signals assigned for suppression, the interference is initially synthesized based on the set impact efficiency, similar to the case of independent generation and amplification of interference at the operating frequencies of global navigation satellite systems. Then, in each channel, such a total spectrum is synthesized using nonlinear multiplexing methods that provides a constant instantaneous value of the envelope (the required peak factor) [see, for example, Voloshin SB, Gevorkyan AG, Ipatov VP, Filatchenkov S.V., Shebshaevich B.V. Methods of multiplexing SRNS signals transmitted on a common carrier. Navigation News. 2009, No4, p. 15-19]. The proposed technical solution of the radio interference transmitter ensures the implementation of interference at the operating frequencies of global navigation satellite systems without loss of power in amplification paths with a minimum number of interference channels, amplification, filtering and radiation channels.

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

Структурная схема передатчика радиопомех приемным устройствам потребителей глобальных навигационных спутниковых систем 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 формируемых помех, 5.1…5.n - модули расчета отсчетов суммарного спектра помех, 6.1…6.n - устройства хранения отсчетов, 7.1…7.n - цифро-аналоговые преобразователи, 8 - коммутатор, 9.1…9.n - каналы усиления, фильтрации и излучения помех.The block diagram of the radio noise transmitter to the receivers of consumers of global navigation satellite systems is shown in the figure, where it is indicated: 1 - control and monitoring module, 2 - reference frequency generator, 3.1 ... 3.n - interference generating channels, 4.1 ... 4.n - calculation modules generated interference, 5.1 ... 5.n - modules for calculating samples of the total interference spectrum, 6.1 ... 6.n - storage devices for samples, 7.1 ... 7.n - digital-to-analog converters, 8 - switch, 9.1 ... 9.n - amplification channels, filtering and emitting interference.

Назначение элементов схемы ясно из их названия. Все устройства могут быть выполнены с использованием выпускаемых промышленностью радиотехнических элементов. Модули расчета отсчетов формируемых помех иThe assignment of circuit elements is clear from their name. All devices can be made using commercially available radio elements. Modules for calculating samples of generated interference and

модули расчета отсчетов суммарного спектра помех могут быть выполнены на основе отечественных микропроцессорных вычислительных элементов семейства «Эльбрус», например, с использованием микропроцессоров МЦСТ-Я500 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; патент RU №2628529, С2, МПК H04J 1/00, опубл. 18.08.2017 г. ]. Устройства хранения отсчетов формируемой помехи могут быть реализованы на основе микросхем памяти, а цифро-аналоговые преобразователи одним из известных технических решений [см., Федоркова Б.Г., Телец В. А. Микросхемы ЦАП и АЦП. Функционирование, параметры, применение. - Энергоатомиздат, 1990, с. 48-129]. modules for calculating samples of the total interference spectrum can be performed on the basis of domestic microprocessor-based computing elements of the Elbrus family, for example, using microprocessors MTsST-Y500 with SPARC architecture [see, for example, Kim A.K., Perekatov, V.I., Ermakov S.G. Microprocessors and computing systems of the Elbrus family. - St. Petersburg: Peter, 2013, p. 68-74; RU patent No. 2628529, C2, IPC H04J 1/00, publ. 08/18/2017]. Storage devices for samples of the generated interference can be implemented on the basis of memory microcircuits, and digital-to-analog converters are one of the well-known technical solutions [see, Fedorkova BG, Taurus V. A. Chips of 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 модулей расчета отсчетов формируемой помехи 4.1…4.n поступает информация, как и в прототипе, о виде и параметрах формируемых помех (вид модуляции, необходимая полоса, структура модулирующего сигнала, значение несущей частоты). При этом для каждого из каналов формирования помех 3.1…3.n назначается формирование помех тем сигналам ГНСС, несущие частоты которых близки (или одинаковы), то есть все формируемые помехи, разделяются на группы по принципу близости значений несущей частоты и каждой группе определяется один из каналов формирования помех 3.1…3.n. В соответствии с поступившей информацией в каждом модуле расчета отсчетов формируемых помех 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 всех формируемых радиопомех применительно к каждому из назначенных для подавления сигналов. Затем в модулях расчета отсчетов суммарного спектра помех 5.1…5.n на основе информации из модулей расчета отсчетов формируемых помех 4.1…4.n с использованием методов нелинейного мультиплексирования синтезируется такой суммарный спектр, который обеспечивает постоянные мгновенные значения огибающей (требуемый пик-фактор) в каналах формирования помех [см., например, Волошин С.Б., Геворкян А.Г., Ипатов В.П., Филатченков С.В., Шебшаевич Б.В. Методы мультиплексирования сигналов СРНС, передаваемых на общей несущей. Новости навигации. 2009, №4, с. 15-19; Игнатьев Ф.В., Ипатов В.П. Комбинационные продукты при нелинейном мультиплексировании квадратурных пар бинарных сигналов с произвольным разносом по частоте. Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2011, вып. 6, с. 3-11]. Рассчитанные значения отсчетов формируемой помехи в двоичном виде передаются с модулей расчета отсчетов суммарного спектра помех 5.1…5.n в соответствующие устройства хранения отсчетов 6.1…6.n. В устройствах хранения отсчетов 6.1…6.n осуществляется последовательная запись и хранение в двоичном коде всех поступивших отсчетов. В дальнейшем происходит последовательное и непрерывное считывание отсчетов в цифро-аналоговые преобразователи 7.1…7.n с частотой дискретизации, формируемой из сигнала опорной частоты и равной частоте, которая использовалась при расчете выборок отсчетов. После восстанавливающей фильтрации на выходах цифро-аналоговых преобразователей 7.1…7.n формируются помехи в аналоговом виде. Таким образом, в каналах формирования помех 3.1…3.n синтезируются помехи с заданными параметрами, в том числе в каждом канале с требуемым значением пик-фактора суммарного сигнала. С выходов цифро-аналоговых преобразователей 7.1…7.n через коммутатор 8 сформированные помехи по командам модуля управления и контроля 1 поступают в соответствующие каналы усиления, фильтрации и излучения помех 9.1…9.k. При этом обеспечивается работа усилителей мощности в каналах усиления, фильтрации и излучения 9.1…9.k со значением пик-фактора помехи, обеспечивающим максимальную выходную мощность. Таким образом реализуются помехи на всех рабочих частотах глобальных навигационных спутниковых систем при минимальных массо-габаритных и энергетических характеристиках аппаратуры поскольку даже при назначении двух несущих частот для каждого канала формирования помех 3.1…3.n соответственно уменьшается необходимое число каналов усиления, фильтрации и излучения передатчика радиопомех.The radio interference transmitter works similarly to the prototype. The difference is as follows. From the control and monitoring module 1, the inputs of the modules for calculating the samples of the generated interference 4.1 ... 4.n receive information, as in the prototype, about the type and parameters of the generated interference (type of modulation, necessary band, structure of the modulating signal, value of the carrier frequency). Moreover, for each of the interference generating channels 3.1 ... 3.n, interference generation is assigned to those GNSS signals whose carrier frequencies are close (or identical), that is, all generated interference are divided into groups according to the principle of proximity of the carrier frequency values and each group determines one of interference generation channels 3.1 ... 3.n. In accordance with the information received in each module for calculating the generated interference counts 4.1 ... 4.n in accordance with the Kotelnikov theorem [see, for example, Vasiliev K.K., Glushkov V.A., Dormidontov A.V.,. Nesterenko A.G. Theory of electrical communications: a training manual. Under the total. ed. K.K. Vasilieva. - Ulyanovsk: UlSTU, 2008, p. 39-42] the samples are calculated for all generated interference with respect to each of the assigned to suppress signals. Then, in the modules for calculating the samples of the total interference spectrum 5.1 ... 5.n based on the information from the modules for calculating the samples of the generated interference 4.1 ... 4.n using non-linear multiplexing methods, such a total spectrum is synthesized that provides constant instantaneous envelope values (the required peak factor) in interference generation channels [see, for example, Voloshin SB, Gevorkyan AG, Ipatov VP, Filatchenkov SV, Shebshaevich BV Methods of multiplexing SRNS signals transmitted on a common carrier. Navigation News. 2009, No4, p. 15-19; Ignatiev F.V., Ipatov V.P. Combination products for nonlinear multiplexing of quadrature pairs of binary signals with arbitrary frequency spacing. Proceedings of Russian universities. Radio Electronics 2011, issue 6, p. 3-11]. The calculated values of the samples of the generated interference in binary form are transmitted from the modules for calculating the samples of the total interference spectrum 5.1 ... 5.n to the corresponding storage devices of the samples 6.1 ... 6.n. In the storage devices of samples 6.1 ... 6.n, sequential recording and storing in binary code of all received samples is carried out. Subsequently, the samples are sequentially and continuously read into digital-to-analog converters 7.1 ... 7.n with a sampling frequency generated from the reference frequency signal and equal to the frequency that was used in the calculation of the samples of the samples. After regenerative filtering, the outputs of digital-to-analog converters 7.1 ... 7.n generate interference in the analog form. Thus, in the channels of interference formation 3.1 ... 3.n, interference with the given parameters is synthesized, including in each channel with the required value of the peak factor of the total signal. From the outputs of the digital-to-analog converters 7.1 ... 7.n through the switch 8, the generated noise by the commands of the control and monitoring module 1 enters the corresponding channels of amplification, filtering and emission of interference 9.1 ... 9.k. This ensures the operation of power amplifiers in the channels of amplification, filtering and radiation 9.1 ... 9.k with a peak value of the interference factor, providing maximum output power. Thus, interference is realized at all operating frequencies of global navigation satellite systems with the minimum mass-dimensional and energy characteristics of the equipment, since even with the assignment of two carrier frequencies for each channel of interference formation 3.1 ... 3.n, the necessary number of amplification, filtering and radiation channels of the radio transmitter decreases accordingly .

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

Использование предлагаемого передатчика радиопомех позволяет осуществлять максимальные функциональные возможности по созданию помех на многих несущих частотах с максимальной мощностью и тем самым обеспечить его максимальную эффективность.Using the proposed radio interference transmitter allows for maximum functionality to create interference at many carrier frequencies with maximum power and thereby ensure its maximum efficiency.

Claims (1)

Передатчик радиопомех приемным устройствам потребителей глобальных навигационных спутниковых систем, 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 формируемых помех, модулей расчета отсчетов суммарного спектра помех, устройств хранения отсчетов и цифроаналоговых преобразователей, при этом к вторым входам устройств хранения отсчетов подключен выход генератора опорной частоты.A radio interference transmitter for receivers of consumers of global navigation satellite systems, comprising a control and monitoring module, a reference frequency generator, n interference generating channels, a switch, k amplification, filtering and interference radiation channels, while n outputs of the control and monitoring module are connected to the inputs of the interference generating channels the outputs of which through the switch are connected to the inputs of the amplification, filtering and interference channels, n + 1 output of the control and monitoring module is connected to 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 inputs of k channels amplification, filtering and emission of interference, characterized in that the interference generation channels are made in the form of series-connected modules for calculating samples of the generated interference, modules for calculating samples of the total interference spectrum, storage devices for samples and digital-to-analog converters, while the output of the samples q reference frequency generator.

Images