Вертолётный радиоэлектронный комплекс - RU2600333C2

Чертежи

Описание

Предлагаемый вертолетный радиоэлектронный комплекс относится к области радиоэлектроники и позволяет осуществлять дистанционный контроль источников радиоизлучений (ИРИ).

Известны станции и системы радиоэлектронного контроля источников радиоизлучений (патенты РФ №№2.150.178, 2.275.746, 2.313.911, 2.419.991; патенты США №№3.806.926, 3.891.989, 3.896.439, 5.841.872; патент Великобритании №1.587.357; патент Германии №3.346.155; патент Франции №2.447.041; Вакин С.А., Шустов Л.Н. Основы радиопротиводействия и радиотехнической разведки. М.: Сов. Радио, 1968, с. 382, рис. 10.2 и другие).

Из известных станций и систем наиболее близким к предлагаемому является «Вертолетный радиоэлектронный комплекс» (патент РФ №2.419.991, Н04К 1/00, 2010) который и выбран в качестве прототипа.

Известный комплекс обеспечивает повышение эффективности и дальности действия. Это достигается использованием геостационарного или находящегося на низкой круговой орбите ИСЗ-ретранслятора, дуплексной радиосвязи между вертолетом и пунктом контроля на двух частотах ω₁, ω₂ и построением телеметрического устройства по супергетеродинной схеме.

Бортовое оборудование вертолета и оборудование пункта контроля содержат приемники, построенные по супергетеродинной схеме, в которых одно и то же значение первой ω_пр1 и четвертой ω_пр4 промежуточных частот может быть получено в результате приема сигналов на двух частотах ω_с и ω_з1, ω₁ и ω_з2, ω₂ и ω_з3, т.е.:

ω_пр1=ω_с-ω_Г1 и ω_пр1=ω_Г1-ω_з1,

ω_пр4=ω₁-ω_Г4 и ω_пр4=ω_Г4-ω_з2,

ω_пр4=ω_Г5-ω₂ и ω_пр4=ω_з3-ω_Г5.

Следовательно, если частоты настройки ω_с, ω₁ и ω₂ принять за основные каналы приема, то наряду с ними будут иметь место зеркальные каналы приема, частоты ω_з1, ω_з2 и ω_з3 которые отличаются от частот ω_с, ω₁ и ω₂ на 2ω_пр1 и 2ω_пр4 и расположены симметрично (зеркально) относительно частот ω_Г1, ω_Г4 и ω_Г5 гетеродинов (фиг. 5, 6). Преобразование по зеркальным каналам приема происходит с тем же коэффициентом преобразования К_пр, что и по основным каналам. Поэтому они наиболее существенно влияют на избирательность и помехоустойчивость приемников.

Кроме зеркальных каналов существуют и другие дополнительные (комбинационные) каналы приема. В общем виде любой комбинационный канал приема имеет место при выполнении условий:

ω_пр1=|±mω_ki±nω_Г1|,

ω_пр4=|±mω_kj±nω_Г4|,

ω_пр4=|±mω_kj±nω_Г5|,

где ω_kj - частота i-го комбинационного канала приема;

ω_kj - частота j-го комбинационного канала приема;

m, n, j, i - целые положительные числа.

Наиболее вредными комбинационными каналами приема являются каналы, образующиеся при взаимодействии первой гармоники частот сигналов с гармониками частот гетеродинов малого порядка (второй, третьей и т.д.), так как чувствительность приемников по этим каналам близка к чувствительности основных каналов. Так, шести комбинационным каналам при m=1 и n=2 соответствуют частоты:

ω_к1=2ω_Г1-ω_пр1, ω_к2=2ω_Г1+ω_пр1,

ω_к3=2ω_Г4-ω_пр4, ω_к4=2ω_Г4+_ωпр4,

ω_к5=2ω_Г5-ω_пр4, ω_к6=2ω_Г5+ω_пр4.

Наличие ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальным и комбинационным каналам, приводит к снижению помехоустойчивости и достоверности приема сигналов источников радиоизлучений и обмена аналоговой и дискретной информацией между вертолетом и пунктом контроля.

Технической задачей изобретения является повышение помехоустойчивости и достоверности приема сигналов источников радиоизлучений и обмена аналоговой и дискретной информацией между вертолетом и пунктом контроля путем подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным каналам.

Поставленная задача решается тем, что вертолетный радиоэлектронный комплекс, содержащий в соответствии с ближайшим аналогом, антенное устройство, пеленгаторное устройство, последовательно включенные приемник, анализатор параметров принимаемого сигнала, устройство запоминания и обработки полученной информации и телеметрическое устройство, а также пункт контроля, при этом приемник выполнен в виде последовательно включенных первой приемной антенны, первого смесителя, второй вход которого через первый гетеродин соединен с выходом блока перестройки и первого усилителя первой промежуточной частоты, последовательно включенных обнаружителя, второй вход которого через первую линию задержки соединен с его выходом, первого ключа, второго смесителя, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, и усилителя второй промежуточной частоты, выход которого является выходом приемника, управляющий вход блока перестройки соединен с выходом обнаружителя, пеленгаторное устройство выполнено в виде двух пеленгаторных каналов, каждый из которых состоит из последовательно включенных приемной антенны, смесителя, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, усилителя первой промежуточной частоты, перемножителя, второй вход которого соединен с выходом усилителя второй промежуточной частоты, и узкополосного фильтра, к выходу первого узкополосного фильтра последовательно подключены третий перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго узкополосного фильтра, третий узкополосный фильтр и первый фазометр, к выходу второго узкополосного фильтра последовательно подключены вторая линия задержки, первый фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом второго узкополосного фильтра, и второй фазометр, вторые входы фазометров соединены с выходом опорного генератора, а выходы подключены к устройству запоминания и обработки полученной информации, антенное устройство содержит три приемные антенны и одну приемопередающую антенну телеметрического устройства, приемная антенна приемника и приемопередающая антенна телеметрического устройства размещены над втулкой винта вертолета, приемные антенны пеленгаторного устройства размещены на концах лопастей несущего винта вертолета, двигатель кинематически связан с винтом вертолета и опорным генератором, телеметрическое устройство выполнено в виде последовательно подключенных к первому выходу устройства запоминания и обработки полученной информации формирователя аналоговых сообщений, первого аналогового скремблера, первого амплитудного модулятора, второй вход которого соединен с выходом первого задающего генератора, и первого фазового манипулятора, последовательно подключенных ко второму выходу устройства запоминания и обработки полученной информации формирователя дискретных сообщений и первого цифрового скремблера, выход которого соединен со вторым входом первого фазового манипулятора, к выходу которого последовательно подключены шестой смеситель, второй вход которого соединен с выходом четвертого гетеродина, усилитель третьей промежуточной частоты, первый усилитель мощности, первый дуплексер, вход-выход которого связан с первой приемо-передающей антенной, второй усилитель мощности, седьмой смеситель, второй вход которого соединен с выходом пятого гетеродина, и второй усилитель четвертой промежуточной частоты, последовательно включенных второго амплитудного ограничителя, второго синхронного детектора и второго аналогового дескремблера, выход которого соединен с четвертым входом устройства запоминания и обработки полученной информации, последовательно подключенных к выходу второго амплитудного ограничителя пятого перемножителя, второй вход которого соединен с выходом четвертого гетеродина, второго полосового фильтра, третьего фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом пятого гетеродина и второго цифрового дескремблера, выход которого соединен с пятым входом устройства запоминания и обработки полученной информации, пункт контроля выполнен в виде последовательно включенных источника аналоговых сообщений, второго аналогового скремблера, второго амплитудного модулятора, второй вход которого соединен с выходом второго задающего генератора, второго фазового манипулятора, второй вход которого через второй цифровой скремблер соединен с выходом источника дискретных сообщений, восьмого смесителя, второй вход которого соединен с выходом шестого гетеродина, усилителя промежуточной частоты, второго усилителя высокой частоты, второго дуплексера, вход-выход которого связан с приемо-передающей антенной, первого усилителя высокой частоты, пятого смесителя, второй вход которого соединен с первым выходом третьего гетеродина, и первого усилителя четвертой промежуточной частоты, последовательно включенных первого амплитудного ограничителя, первого синхронного детектора, первого аналогового дескремблера и блока регистрации и анализа, последовательно подключенных к выходу первого амплитудного ограничителя четвертого перемножителя, второй вход которого соединен с выходом шестого гетеродина, первого полосового фильтра, второго фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина, и первого цифрового дескремблера, выход которого соединен с вторым входом блока регистрации и анализа, два выхода которого соединены со входами источников аналоговых и дискретных сообщений соответственно, отличаются от ближайшего аналога тем, что он снабжен девятым, десятым и одиннадцатым смесителями, четырьмя фазовращателями на +90°, двумя фазовращателями на -90°, четвертым, пятым и шестым узкополосными фильтрами, тремя амплитудными детекторами, четвертым усилителем первой промежуточной частоты, третьим и четвертым усилителями четвертой промежуточной частоты, тремя сумматорами, шестым, седьмым и восьмым перемножителями, вторым, третьим и четвертым ключами, причем ко второму выходу первого гетеродина последовательно подключены первый фазовращатель на +90°, девятый смеситель, второй вход которого соединен с выходом первой приемной антенны, четвертый усилитель первой промежуточной частоты, второй фазовращатель на +90°, первый сумматор, второй вход которого соединен с входом первого усилителя первой промежуточной частоты, шестой перемножитель, второй вход которого соединен с выходом первой приемной антенны, четвертый узкополосный фильтр, первый амплитудный детектор и второй ключ, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора, а выход подключен к первому входу обнаружителя и к второму входу первого ключа, к второму выходу пятого гетеродина последовательно подключены первый фазовращатель на -90°, десятый смеситель, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя мощности, третий усилитель четвертой промежуточной частоты, второй фазовращатель на -90°, второй сумматор, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя четвертой промежуточной частоты, седьмой перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя мощности, пятый узкополосный фильтр, второй амплитудный детектор и третий ключ, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора, а выход подключен к входу второго амплитудного ограничителя и к второму входу второго синхронного детектора, к второму выходу третьего гетеродина последовательно подключены третий фазовращатель на +90°, одиннадцатый смеситель, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя высокой частоты, четвертый усилитель четвертой промежуточной частоты, четвертый фазовращатель на +90°, третий сумматор, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя четвертой промежуточной частоты, восьмой перемножитель, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя высокой частоты, третий амплитудный детектор и четвертый ключ, второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора, а выход подключен к входу первого амплитудного ограничителя и к второму входу первого синхронного детектора.

Геометрическая схема расположения вертолета В, пункта контроля ПК и ИСЗ-ретранслятора изображена на фиг. 1. Взаимное расположение приемных антенн 7, 8, 9, приемопередающей антенны 44 на вертолете и источника радиоизлучений (ИРИ) показано на фиг. 2. Структурная схема бортового оборудования вертолетного радиоэлектронного комплекса изображена на фиг. 3. Структурная схема наземного пункта контроля изображена на фиг. 4. Частотные диаграммы, иллюстрирующие преобразование сигналов по частоте, представлены на фиг. 5 и 6.

Бортовое оборудование вертолетного радиоэлектронного комплекса содержит последовательно включенные антенное устройство 1, приемник 2, анализатор 4 параметров принимаемого сигнала, устройство 5 запоминания и обработки полученной информации, второй вход которого соединен с выходом пеленгаторного устройства 3, и телеметрическое устройство 6.

Приемник 2 содержит последовательно включенные приемную антенну 7, первый смеситель 12, второй вход которого через первый гетеродин 11 соединен с выходом блока 10 перестройки, усилитель 17 первой промежуточной частоты, первый сумматор 89, шестой перемножитель 90, второй вход которого соединен с выходом первой приемной антенны 7, четвертый узкополосный фильтр 91, первый амплитудный детектор 92, второй ключ 93, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора 89, обнаружитель 20, второй вход которого через первую линию задержки 21 соединен с его выходом, первый ключ 22, второй вход которого соединен с выходом второго ключа 93, второй смеситель 24, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 23, и усилитель 25 второй промежуточной частоты, выход которого является выходом приемника 2 и подключен к входу анализатора 4 параметров принимаемого сигнала.

Ко второму выходу первого гетеродина 11 последовательно подключены первый фазовращатель 85 на +90°, девятый смеситель 86, второй вход которого соединен с выходом первой приемной антенны 7, четвертый усилитель 87 первой промежуточной частоты и второй фазовращатель 88 на +90°, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора 89.

Пеленгаторное устройство 3 содержит два пеленгаторных канала, каждый из которых содержит последовательно включенные приемную антенну 8 (9), смеситель 13 (14), второй вход которого соединен с выходом гетеродина 11, усилитель 18 (19) первой промежуточной частоты, перемножитель 26 (27), второй вход которого соединен с выходом усилителя 25 второй промежуточной частоты, и узкополосный фильтр 28 (29). При этом к выходу первого узкополосного фильтра 28 последовательно подключены третий перемножитель 30, второй вход которого соединен с выходом второго узкополосного фильтра 29, третий узкополосный фильтр 32 и первый фазометр 34, к выходу второго узкополосного фильтра 29 последовательно подключены вторая линия задержки 31, первый фазовый детектор 33, второй вход которого соединен с выходом второго узкополосного фильтра 29, и второй фазометр 35. Вторые входы фазометров 34 и 35 соединены с выходом опорного генератора 16, а выходы подключены к устройству 5 запоминания и обработки полученной информации.

Антенное устройство 1 содержит три приемные антенны 7, 8, 9 и одну приемопередающую антенну 44 телеметрического устройства, приемная антенна 7 приемника 2 и приемопередающая антенна 44 телеметрического устройства 6 размещены над втулкой винта вертолета, приемные антенны 8 и 9 пеленгаторного устройства 3 размещены на концах лопасти винта вертолета (фиг. 2). Двигатель 15 кинематически связан с винтом вертолета и опорным генератором 16.

Телеметрическое устройство 6 выполнено в виде последовательно подключенных к первому выходу устройства 5 запоминания и обработки полученной информации формирователя 37 аналоговых сообщений первого аналогового скремблера 38. первого амплитудного модулятора 39. второй вход которого соединен с выходом первого задающего генератора 36 и первого фазового манипулятора 42, последовательно подключенных ко второму выходу устройства 5 запоминания и обработки полученной информации формирователя 40 дискретных сообщений и первого цифрового скремблера 41, выход которого соединен со вторым входом первого фазового манипулятора 42, последовательно подключенных к выходу фазового манипулятора 42, шестого смесителя 59, второй вход которого соединен с выходом четвертого гетеродина 58, усилителя 60 третьей промежуточной частоты, первого усилителя 43 мощности, первого дуплексера 61, вход - выход которого связан с первой приемопередающей антенной 44, второго усилителя 62 мощности, седьмого смесителя 64, второй вход которого соединен с выходом пятого гетеродина 63, второго усилителя 65 четвертой промежуточной частоты, второго сумматора 98, седьмого перемножителя 99, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя 62 мощности, пятого узкополосного фильтра 100, второго амплитудного детектора 101, третьего ключа 102, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора 98, второго амплитудного ограничителя 66, второго синхронного детектора 67, второй вход которого соединен с выходом третьего ключа 102, и второго аналогового дескремблера 68, выход которого соединен с четвертым входом устройства 5 запоминания и обработки полученной информации, последовательно подключенных к выходу второго амплитудного ограничителя 66, пятого перемножителя 69, второй вход которого соединен с выходом четвертого гетеродина 58, второго полосового фильтра 70, третьего фазового детектора 71, второй вход которого соединен с выходом пятого гетеродина 63, и второго цифрового дескремблера 72, выход которого соединен с пятым входом устройства 5 запоминания и обработки полученной информации последовательно подключенных ко второму выходу пятого гетеродина 63 первого фазовращателя 94 на -90°, десятого смесителя 95, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя 62 мощности, третьего усилителя 96 четвертой промежуточной частоты, и второго фазовращателя 92 на -90°, выход которого соединен со вторым входом второго сумматора 98.

Пункт контроля выполнен в виде последовательно включенных источника 73 аналоговых сообщений, второго аналогового скремблера 74. второго амплитудного модулятора 76, второй вход которого соединен с выходом второго задающего генератора 75. второго фазового манипулятора 79. второй вход которого через второй цифровой скремблер 78 соединен с выходом источника 77 дискретных сообщений, восьмого смесителя 81. второй вход которого соединен с выходом шестого гетеродина 80, усилителя 82 промежуточной частоты, второго усилителя 83 высокой частоты, второго дуплексера 84. вход - выход которого связан с приемопередающей антенной 45, первого усилителя 46 высокой частоты, пятого смесителя 48 второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина 47, первого усилителя 49 четвертой промежуточной частоты, третьего сумматора 107, восьмого перемножителя 108, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя 46 высокой частоты, шестого узкополосного фильтра 109, третьего амплитудного детектора 110, четвертого ключа 111, второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора 107, первого амплитудного ограничителя 50, первого синхронного детектора 51, второй вход которого соединен с выходом четвертого ключа 111, первого аналогового дескремблера 52 и блока 53 регистрации и анализа, два выхода которого соединены с входами источников аналогового 77 и дискретного 73 сообщений соответственно, последовательно подключенных к выходу первого амплитудного ограничителя 50, четвертого перемножителя 54, второй вход которого соединен с выходом шестого гетеродина 80, первого полосового фильтра 55, второго фазового детектора 56, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина 47, и первого цифрового дескремблера 57, выход которого соединен с вторым входом блока 53 регистрации и анализа.

Вертолетный радиоэлектронный комплекс работает следующим образом.

Наличие вращающегося винта вертолета используется для определения направления на ИРИ с помощью антенного устройства 1, приемные антенны 8 и 9 которого размещены на концах лопастей несущего винта. А приемная антенна 7 и приемопередающая антенна 44 размещены над втулкой винта вертолета (фиг. 2).

Принимаемые антеннами 7-9 сигналы, например, с фазовой манипуляцией (ФМН):

где U₁, U₂, U₃, w_c, φ_c, T_c - амплитуды, несущая частота, начальная фаза и длительность сигналов;

±ΔW - нестабильность несущей частоты сигналов, обусловленная различными дестабилизирующими факторами, в том числе эффектом Допплера;

φ_k(t) - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом;

R - радиус окружности, на которой размещены приемные антенны 8 и 9;

Ω=2πR - скорость вращения приемных антенн 8 и 9 вокруг приемной антенны 7 (скорость вращения винта вертолета);

α - пеленг (азимут) на ИРИ;

поступают на первые входы смесителей 12, 86, и 14. на вторые входы которых подаются напряжения первого гетеродина 11 линейно-изменяющейся частоты

где

Следует отметить, что поиск ФМН - сигналов работающих ИРИ в заданном диапазоне частот д_f, осуществляется с помощью блока 10 перестройки, который периодически с периодом т_п по пилообразному закону изменяет частоту w_г1 гетеродина 11. В качестве блока 10 перестройки может использоваться генератор пилообразного напряжения.

На выходе смесителей 12, 86, 13 и 14 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 17, 87, 18, 19 выделяются напряжения первой промежуточной частоты:

где

Напряжение

Напряжение

где

которое подается на второй вход шестого перемножителя 90, на первый вход которого поступает принимаемый сигнал U₁(t) с выхода первой приемной антенны 7. На выходе перемножителя 90 образуется напряжение

где

которое выделяется четвертым узкополосным фильтром 91, детектируется первым амплитудным детектором 92 и поступает на управляющий вход второго ключа 93, открывая его. В исходном состоянии ключ 93 всегда закрыт. Частота настройки

При обнаружении сигнала ИРИ на выходе обнаружителя 20 появляется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход блока 10 перестройки, выключая его, на управляющий вход ключа 22, открывая его, и на вход линии задержки 21. Ключ 22 в исходном состоянии всегда закрыт. Время задержки линии задержки 21 выбирается таким, чтобы можно было зафиксировать обнаруженный ФМН-сигнал и проанализировать его параметры.

При выключении блока 10 перестройки усилителями 17, 87, 18 и 19 выделяются следующие напряжения:

На выходе первого сумматора 89 в этом случае образуется суммарное напряжение

которое с выхода первого сумматора 89 через открытые ключи 93 и 22 поступает на первый вход смесителя 24, на второй вход которого подается напряжение второго гетеродина 23 со стабильной частотой w_г2

На выходе смесителя 24 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 25 выделяется напряжение второй промежуточной частоты

где

w_пр2=w_up1-w_r2; φ_up2=φ_up1-φ_г2,

которое поступает на вход анализатора 4 параметров принимаемого сигнала, где определяются длительность элементарных посылок, из которых составлен ФМН-сигнал, их количество N (Т_с=Nτ_э) и закон фазовой манипуляции.

Напряжение U_пр7(t) с выхода усилителя 25 второй промежуточной частоты одновременно подается на вторые входы перемножителей 26 и 27 пеленгаторных каналов, на первые входы которых поступают напряжения U_пр5(t) и U_пр6(t) с выходов усилителей 18 и 19 первой промежуточной частоты соответственно. На выходах перемножителей 26 и 27 образуются фазомодулированные (ФМ) напряжения на стабильной частоте второго гетеродина 23:

где

которые выделяются узкополосными фильтрами 28 и 29 с частотой настройки w_н2=w_г2.

Знаки «+» и «-» перед величиной

Следовательно, полезная информация о пеленге α переносится на стабильную частоту w_г2 второго гетеродина 23.

Поэтому нестабильность ±Δw несущей частоты, вызванная различными дестабилизирующими факторами, и вид модуляции (манипуляции) принимаемого сигнала ИРИ не влияют на результат пеленгации, тем самым повышается точность определения местоположения ИРИ.

Причем величина, входящая в состав указанных колебаний

Пеленгаторное устройство 3 тем чувствительнее к изменению угла α, чем больше относительный размер измерительной базы

Следовательно, при

Для повышения точности пеленгации ИРИ в горизонтальной (азимутальной) плоскости приемные антенны 8 и 9 размещаются на концах лопастей несущего винта вертолета. Смешение сигналов от двух диаметрально противоположных антенн 8 и 9, находящихся на одинаковом расстоянии R от оси вращения несущего винта, вызывает фазовую модуляцию, получаемую с помощью одной приемной антенны, вращающейся по кругу, радиус R₁ которого в два раза больше (R₁=2R).

Действительно, на выходе перемножителя 30 образуется гармоническое напряжение

u₆(t)=U₆·Cos(Ω-α)t, 0≤t≤Т_с,

где

с индексом фазовой модуляции

которое выделяется узкополосным фильтром 32 и поступает на первый вход фазометра 34, на второй вход которого подается напряжение опорного генератора 16

u₀(t)=U₀·CosΩt.

Фазометр 34 обеспечивает точное, но неоднозначное измерение угловой координаты α.

Для устранения возникающей при этом неоднозначности отсчета угла (X необходимо уменьшить индекс фазовой модуляции без уменьшения отношения

где d₁

На выходе автокоррелятора образуется напряжение

u₇(t)=U₇·Cos(Ω-α)t, 0≤t≤Т_с,

с индексом фазовой модуляции Δφ_m2 которое поступает на первый вход фазометра 35. на второй вход которого поступает напряжение u₀(t) опорного генератора 16. Фазометр 35 обеспечивает грубое, но однозначное измерение угла α.

Минимальное расстояние R₀ от ИРИ до винта вертолета определяется из выражения

F_д(t)≈(U²·t²)/(λ·R₀)=U₇·Cos(Ω-α)t,

где

F_д(t) - допплеровский сдвиг частоты;

U=Ω·R;

λ - длина волны.

Допплеровский сдвиг частоты измеряется в анализаторе 4 параметров принимаемого сигнала, в котором также определяется R₀. Последние фиксируются в устройстве 5 запоминания и обработки полученной информации.

Местоположение ИРИ определяется в устройстве 5 по измеренным значениям α и R₀.

Телеметрическое устройство 6 предназначено для обмена аналоговой и дискретной информацией между вертолетом и пунктом контроля с использованием дуплексной радиосвязи на двух частотах w₁, w₂ и геостационарного ИСЗ-ретранслятора.

С этой целью напряжение высокой частоты

u₈(t)=U₈·Cos(w₀t+φ₀), 0≤t≤T₀,

с выхода первого задающего генератора 36 поступает на первый вход первого амплитудного модулятора 39, на второй вход которого подается модулирующая функция m₁(t) с выхода первого аналогового скремблера 38. Вход последнего через формирователь 37 аналоговых сообщений соединен с первым выходом устройства 5 запоминания и обработки полученной информации. На выходе амплитудного модулятора 39 образуется сигнал с амплитудной модуляцией (AM)

u₉(t)=U₈[1+m₁(t)]·Cos(w₀t+φ₀), 0≤t≤T₀,

где m₁(t) - модулирующая функция, отображающая аналоговые сообщения.

Этот сигнал поступает на первый вход фазового манипулятора 42, на второй вход которого подается модулирующий код M₁(t) с выхода цифрового скремблера 41. Вход последнего через формирователь 40 дискретных сообщений соединен со вторым выходом устройства 5 запоминания и обработки полученной информации. На выходе фазового манипулятора 42 образуется сложный сигнал с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией (АМ-ФМН)

u₁₀(t)=U₈[1+m₁(t)]·[w₀t+φ_k1(t)+φ₀], 0≤t≤T₀,

где φ_k1={0,π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии модулирующим кодом М₁(t).

Аналоговый 38 и цифровой 41 скремблеры реализуют криптографические методы, которые являются эффективными методами защиты конфиденциальных аналоговых и дискретных сообщений.

Сформированный АМ-ФМН - сигнал u₁₀(t) поступает на первый вход шестого смесителя 59, на второй вход которого подается напряжение четвертого гетеродина 58

u_г4(t)=U_г4·Cos(w_г4t+φ_г4).

На выходе смесителя 59 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 60 выделяется напряжение третьей промежуточной частоты

u_up8(t)=U_пр8[1+m₁(t)]·Cos[w_up3t+φ_k1(t)+φ_up3], 0≤t≤Т₀,

где

w_up3=w₀+w_г4 - третья промежуточная (суммарная) частота;

φ_up3=φ₀+φ_г4.

Это напряжение после усиления в усилителе 43 мощности через дуплексер 61 поступает в приемопередающую антенну 44, излучается ею в эфир на частоте w₁=w_г5, улавливается и переизлучается геостационарным ИЗС-ретранслятором, а затем улавливается приемопередающей антенной 45 пункта контроля и через дуплексер 84 и усилитель 46 высокой частоты поступает на первые входы пятого 48 и одиннадцатого 104 смесителей, на вторые входы которых подаются напряжение третьего гетеродина 47:

На выходах смесителей 48 и 104 образуются напряжения комбинированных частот. Усилителями 49 и 105 выделяются напряжения четвертой промежуточной (разностной) частоты:

где

Напряжение

Напряжения

где

которое подается на второй вход восьмого перемножителя 108, на первый вход которого поступает принимаемый сигнал

U₁₉(t)=U₁₉[1+m₁(t)]·cos(ω_Г4+φ_Г4),

где

которое выделяется узкополосным фильтром 109, детектируется амплитудным детектором 110 и поступает на управляющий вход ключа 111, открывая его. В исходном состоянии ключ 111 всегда закрыт. Частота настройки

u₁₁(t)=U_огр·Cos[w_up4t+φ_k1(t)+φ_up9], 0≤t≤Т₀,

где U_огр - порог ограничения.

Это напряжение представляет собой сигнал с фазовой манипуляцией (ФМН) и поступает на второй (опорный) вход синхронного детектора 51, на первый (информационный) вход которого подается напряжение U_Σ3(t).

На выходе синхронного детектора 51 образуется низкочастотное напряжение

u_н1(t)=U_н1[1+m₁(t)], 0≤t≤T_0,

где

пропорциональное модулирующей функции m₁(t).

Это напряжение поступает на вход аналогового дескремблера 52, принцип работы которого соответствует принципу работы аналогового скремблера 38, но имеет противоположный характер. На выходе аналогового дескремблера 52 образуется исходное аналоговое сообщение формирователя 37, которое фиксируется в блоке 53 регистрации и анализа.

ФМН-сигнал u₁₁(t) с выхода амплитудного ограничителя 50 одновременно поступает на первый вход четвертого перемножителя 54, на второй вход которого подается напряжение шестого гетеродина 80

u₅(t)=U_r5·Cos[w_г5t+φ_г5]

На выходе перемножителя 54 образуется напряжение u₁₂(t)=U₁₂·Cos[w_г4t-φ_k1(t)+φ_г4],

где

которое выделяется полосовым фильтром 55 и поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 56, на второй (опорный) вход которого подается напряжение u_г4(t) гетеродина 47. На выходе фазового детектора 56 образуется низкочастотное напряжение

U_н2(t)=U_н2·Cosφ_k1(t),

где

пропорциональное модулирующему коду M₁(t). Это напряжение поступает на вход цифрового дескремблера 57, принцип работы которого соответствует принципу работы цифрового скремблера 41, но имеет противоположный характер. На выходе цифрового дескремблера 57 образуется исходное дискретное сообщение формирователя 40, которое фиксируется в блоке 53 регистрации и анализа.

На наземном пункте контроля с помощью задающего генератора 75 формируется гармоническое колебание

u₁₃(t)=U₁₃·Cos(w₀₄t+φ₀), 0≤t≤Т₀,

которое поступает на первый вход амплитудного модулятора 76, на второй вход которого подается модулирующая функция m₂(t) с выхода аналогового скремблера 74. Вход последнего соединен с выходом источника 73 аналоговых сообщений. На выходе амплитудного манипулятора 76 образуется сигнал с амплитудной модуляцией (AM)

u₁₄(t)=U₁₃·[1+m₂(t)]Cos(w₀t+φ₀), 0≤t≤Т₀,

где m₂(t) - модулирующая функция, отображающая аналоговые сообщения.

Этот сигнал поступает на первый вход фазового манипулятора 79, на второй вход которого подается модулирующий код M₂(t) с выхода цифрового скремблера 78. Вход последнего соединен с выходом источника 77 дискретных сообщений. На выходе фазового манипулятора 79 формируется сложный сигнал с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией (АМ-ФМН)

u₁₅(t)=U₁₃·[1+m₂(t)]Cos(w₀t+φ_к2(t)+φ₀), 0≤t≤Т₀,

где φ_k2={0,π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M₂(t).

Этот сигнал поступает на первый вход смесителя 81, на второй вход которого подается напряжение u₅(t) гетеродина 80. На выходе смесителя 81 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 82 выделяется напряжение промежуточной частоты

где

w_up=w_г4-w₀ - промежуточная частота;

φ_up=φ_г4-φ₀.

Это напряжение после усиления в усилителе 83 высокой частоты через дуплексер 84 поступает в приемопередающую антенну 45, излучается ею в эфир на частоте w₂=w_up, улавливается геостационарным ИСЗ-ретранслятором, а затем принимается приемопередающей антенной 44, установленной на вертолете, через дуплексер 61 и усилитель 62 мощности поступает

На первые входы седьмого 64 и десятого 95 смесителей, на вторые входы которых подаются напряжения пятого гетеродина 63:

На выходах смесителей 64 и 95 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 65 и 96 выделяются напряжения четвертой промежуточной частоты:

где

Напряжение

Напряжение

где

которое поступает на вход амплитудного ограничителя 66. На выходе последнего образуется сигнал

u₁₆(t)=U_огр·Cos[w_up4t-φ_k2(t)+φ_пр10], 0≤t≤Т₀,

где U_огр - порог ограничения;

который поступает на второй (опорный) вход синхронного детектора 67, на первый (информационный) вход которого подается напряжение U_Σ4(t). На выходе синхронного детектора 67 образуется низкочастотное напряжение

u_н3(t)=U_н3·[1+m₂(t)],

где

пропорциональное модулирующей функции m₂(t).

Это напряжение поступает на вход аналогового дескремблера 68, принцип работы которого соответствует принципу работы аналогового скремблера 74, но имеет противоположный характер. На выходе аналогового дескремблера 68 образуется исходное аналоговое сообщение источника 73, которое фиксируется устройством 5 запоминания и обработки полученной информации.

ФМН - сигнал u₁₆(t) с выхода амплитудного ограничителя 66 одновременно поступает на первый вход перемножителя 69, на второй вход которого подается напряжение U_г4(t) гетеродина 58. На выходе перемножителя 69 образуется напряжение

u₁₇(t)=U₁₇·Cos[w_г5t+φ_k2(t)+φ_г5], 0≤t≤Т₀,

где

которое выделяется полосовым фильтром 70 и поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 71, на второй (опорный) вход которого подается напряжение U_г5(t) гетеродина 63. На выходе фазового детектора 71 образуется низкочастотное напряжение

u_н4(t)=U_н4·Cosφ_k2(t),

где

пропорциональное модулирующему коду M₂(t). Это напряжение поступает на вход цифрового дескремблера 72, принцип работы которого соответствует принципу работы цифрового скремблера 78, но имеет противоположный характер. На выходе цифрового дескремблера 72 образуется исходное дискретное сообщение источника 77, которое фиксируется устройством 5 запоминания и обработки полученной информации.

По истечении времени τ₃ постоянное напряжение с выхода линии задержки 21 поступает на управляющий вход обнаружителя 20 и сбрасывает его содержимое на нулевое значение. При этом ключ 22 закрывается, а блок 10 перестройки включается, т.к. они переводятся в свои исходные состояния.

При обнаружении сигнала следующего ИРИ работа вертолетного радиоэлектронного комплекса происходит аналогичным образом.

Описанная выше работа вертолетного радиоэлектронного комплекса соответствует случаю приема полезных сигналов по основным каналам на частотах ω_с, ω₁ и ω₂ (фиг. 5, 6).

Если ложный сигнал (помеха) принимается по первому зеркальному каналу на частоте

то усилителями 12 и 87 выделяются следующие напряжения первой промежуточной частоты:

где

Напряжение

Напряжения

Следовательно, ложный сигнал (помеха)

По аналогичной причине подавляется и ложный сигнал (помеха), принимаемый по первому комбинационному каналу на частоте

Если ложный сигнал (помеха) принимается по второму комбинационному каналу на частоте

то усилителями 17 и 87 первой промежуточной частоты выделяются следующие напряжения:

где

Напряжение

Напряжение

где

которое подается на второй вход перемножителя 90, на первый вход которого поступает принимаемый ложный сигнал (помеха)

где

которое не попадает в полосу пропускания узкополосного фильтра 91, частота настройки ω_н1 которого выбирается равной частоте

Следовательно, ложный сигнал (помеха) принимаемый по второму комбинационному каналу на частоте ω_к2, подавляется методом узкополосной фильтрации с использованием «внутреннего кольца», состоящего из перемножителя 90, узкополосного фильтра 91, амплитудного детектора 92 и ключа 93.

Если ложный сигнал (помеха) принимается по второму зеркальному каналу на частоте

то усилителями 49 и 105 четвертой промежуточной частоты выделяются напряжения:

где

Напряжение

Напряжения

По аналогичной причине подавляется и ложный сигнал (помеха), принимаемый по третьему комбинационному каналу на частоте ω_к3.

Если ложный сигнал (помеха) принимается по четвертому комбинационному каналу на частоте ω_к4 (фиг. 6)

то усилителями 49 и 105 выделяются следующие напряжения:

где

Напряжение

Напряжения

где

которое подается на второй вход перемножителя 108, на первый вход которого поступает принимаемый ложный сигнал (помеха)

где

которое не попадает в полосу пропускания узкополосного фильтра 109, частота настройки

Следовательно, ложный сигнал (помеха)

Если ложный сигнал (помеха) принимается по третьему зеркальному каналу на частоте

то усилителями 65 и 96 четвертой промежуточной частоты выделяются напряжения:

где

Напряжение

Напряжения

По аналогичной причине подавляется и ложный сигнал (помеха), принимаемый по шестому комбинационному каналу на частоте ω_к6.

Если ложный сигнал (помеха) принимается по пятому комбинационному каналу на частоте ω_к5 (фиг. 6)

то усилителями 65 и 96 четвертой промежуточной частоты выделяются напряжения:

где

Напряжение

Напряжения

где

которое подается на второй вход перемножителя 99, на первый вход которого поступает принимаемый ложный сигнал (помеха)

где

которое не попадает в полосу пропускания узкополосного фильтра 100, частота настройки ω_н4 которого выбирается равной частоте ω_Г5 гетеродина 63 (

Следовательно, ложный сигнал (помеха) принимаемый по пятому комбинационному каналу на частоте

Для повышения достоверности обмена аналоговой и дискретной информацией между вертолетом и пунктом контроля используются сложные сигналы с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией и защита передаваемой информации от несанкционированного доступа.

При этом защита указанной информации имеет три уровня: криптографический, энергетический и структурный.

Криптографический уровень обеспечивается специальными методами шифрования, кодирования и преобразования конфиденциальных аналоговых и дискретных сообщений, в результате которых их содержание становится недоступным без предъявления ключа криптограммы и обратного преобразования.

Энергетический и структурный уровни обеспечиваются применением сложных сигналов с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией, которые обладают высокой энергетической и структурной скрытностью.

Энергетическая скрытность данных сигналов обусловлена их высокой снижаемостью во времени или по спектру при оптимальной обработке, что позволяет снизить мгновенную излучаемую мощность. Вследствие этого используемый сложный сигнал в точке приема может оказаться замаскированным шумами и помехами. Причем энергия сложного АМ-ФМН-сигнала отнюдь не мала, она просто распределена по частотно-временной области так, что в каждой точке этой области мощность сигнала меньше мощности шумов и помех.

Структурная скрытность сложных сигналов с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией обусловлена большим разнообразием их форм и значительными диапазонами изменений параметров, что затрудняет оптимальную или хотя бы квазиоптимальную обработку сложных сигналов априорно неизвестной структуры с целью повышения чувствительности приемника.

Сложные АМ-ФМН - сигналы открывают новые возможности в технике передачи аналоговых и дискретных сообщений на одной несущей частоте и их защиты от несанкционированного доступа. Указанные сигналы позволяют применять новый вид селекции - структурную селекцию. Это значит, что появляется новая возможность выделять сложные АМ-ФМН-сигналы среда других сигналов и помех, действующих в одни и те же промежутки времени. Данная возможность реализуется сверткой спектра сложных сигналов.

Таким образом, предлагаемый вертолетный радиоэлектронный комплекс по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает повышение помехоустойчивости и достоверности приема сигналов источников радиоизлучений и обмена аналоговой и дискретной информацией между вертолетом и пунктом контроля. Это достигается путем подавления ложных сигналов помех, принимаемых по зеркальным и комбинационным каналам, фазокомпенсационным методом и методом узкополосной фильтрации.

Реферат

Изобретение относится к области радиоэлектроники и позволяет осуществлять дистанционный контроль источников радиоизлучений (ИРИ). Достигаемый технический результат - повышение помехоустойчивости и достоверности приема сигналов источников радиоизлучений и обмена аналоговой и дискретной информацией между вертолетом и пунктом контроля путем подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным каналам. Указанный результат достигается за счет того, что вертолетный радиоэлектронный комплекс содержит антенное устройство, приемник, пеленгаторное устройство, анализатор параметров принимаемого сигнала, устройство запоминания и обработки полученной информации и телеметрическое устройство, определенным образом выполненные и соединенные между собой. 6 ил.

Формула