Устройство электронного противодействия беспилотным летательным аппаратам - RU178484U1

Чертежи

Описание

Область техники

Полезная модель относится к мобильным устройствам для электронного противодействия беспилотным летательным аппаратам (БПЛА), предназначенным для дистанционного нарушения работы систем управления и геопозиционирования БПЛА с целью предотвращения выполнения последними несанкционированных полетов.

Уровень техники

На мобильных системах направленной постановки помех с целью подавления сигналов управления и геопозиционирования малоразмерных гражданских БПЛА возможно применение антенн следующих типов:

- директорные;

- спиральные;

- полосковые;

- щелевые.

Самыми распространенными являются директорные антенны с пассивными и активными элементами (вибраторами, директорами и рефлектором). Применяемые директорные антенны представляет собой линейную систему параллельных полуволновых электрических вибраторов, конструктивно выполненных из отрезков трубок или прутков проводников. Вибраторы перпендикулярны своей линии расположения, которая совпадает с направлением излучения. Для работы на частотах выше единиц ГГц оптимальный диаметр активного и пассивных элементов директорных антенн не должен превышать 1 мм, что не позволяет создавать жесткие и прочные конструкции, особенно многоэлементные, т.е. узконаправленные и обладающие высоким коэффициентом усиления. Изготовление элементов из трубок или прутков диаметром 5-8 мм позволяет решить проблему жесткости антенны, однако это снижает ее электрические характеристики.

Ближайшим аналогом рассматриваемого решения является устройство электронного противодействия БПЛА, описанное в патенте Тайваня на полезную модель TWM 528037, 01.09.2016. Устройство включает корпус, выполненный в форм-факторе огнестрельного оружия, в котором установлено два генератора частот в виде директорных антен, обеспечивающих подавление сигналов GPS и канала управления БПЛА на рабочей частоте 2,4 ГГц. В корпусе также размещен контроллер, блок питания и охлаждающие вентиляторы. Директорные антенны содержат центральный стержень, на котором размещен набор проводящих элементов (вибраторов) в виде выступающих рамок прямоугольной формы.

Недостатком указанного аналога является то, что конструкция антенны не позволяет формируемому шумовому сигналу проходить через небольшие преграды (например, листву и т.д.), что снижает эффективность работы устройства. При этом конфигурация антенны не обеспечивает прочность и жесткость конструкции, а также стабильность электрических характеристик.

Раскрытие сущности полезной модели

Задачей заявленной полезной модели является создание устройства для формирования помех работы систем управления и геопозиционирования БПЛА, обладающего высокой эффективностью и надежностью.

Технический результат полезной модели заключается в повышении проникающей способности шумового сигнала при воздействии на системы БПЛА без создания существенных помех гражданской инфраструктуре связи.

Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство электронного противодействия беспилотным летательным аппаратам включает корпус, установленные на корпусе первую директорную антенну для формирования направленного электромагнитного поля, обеспечивающего создание помех в канале управления БПЛА, и вторую директорную антенну для формирования направленного электромагнитного поля, обеспечивающего создание помех в канале геопозиционирования БПЛА, и размещенный в корпусе блок питания. При этом первая и вторая директорные антенны выполнены с дисковыми проводящими элементами, при этом в корпусе размещен первый генераторный узел канала подавления сигналов управления, связанный через первый усилитель мощности с первой директорной антенной, обеспечивающей создание помех в канале управления БПЛА, а также второй генераторный узел канала подавления сигналов геопозиционирования, связанный через второй усилитель мощности со второй директорной антенной, обеспечивающего создание помех в канале геопозиционирования БПЛА, а источник питания связан с генераторными узлами и усилителями мощности.

Кроме того, согласно частным вариантам реализации полезной модели:

- на корпусе размещен спусковой крючок, механически связанный с кнопкой активации устройства;

- корпус выполнен в форм-факторе ручного огнестрельного оружия;

- на корпусе установлена планка Вивера;

блок питания включает аккумулятор и преобразователь-стабилизатор питающего напряжения;

- в корпусе выполнен разъем для подключения зарядного устройства к аккумулятору блока питания;

- каждый из первого и второго генераторного узлов включают генератор, управляемый напряжением, и синтезатор помехи;

- первый генераторный узел выполнен с возможностью формирования широкополосного шумового сигнала в полосе 2,4-2,5 ГГц.

- второй генераторный узел выполнен с возможностью формирования широкополосного шумового сигнала в полосе 1,5-1,65 ГГц.

Основным отличием заявленной полезной модели от ближайшего аналога является применение директорных антенн с дисковыми элементами (вибраторами, директорами и рефлектором).

Применение в конструкции антенны типа волновой канал дисковых элементов позволяет генерировать электромагнитное поле как с линейной, так и с круговой (или эллиптической) поляризацией сигнала, в отличии от антенн традиционных, имеющих линейные или рамочные элементы, которые способны генерировать только линейную поляризацию, или спиральных, у которых она только круговая. Круговая поляризация имеет гораздо большую проникающую способность (например, сквозь листву, являющейся довольно серьезной преградой распространения радиоволн СВЧ диапазона), а значит более эффективна при применении в реальных условиях (в условиях плотной городской застройки).

Кроме того, антенны данного типа обеспечивают хорошую стабильность геометрии и, как следствие, электрических характеристик, возможностью эксплуатации без радиопрозрачных защитных укрытий, а также простую схему согласования с фидерным устройством и выходным каскадом усилителя мощности. При этом антенны с дисковыми элементами имеют высокую прочность, жесткость, надежность и ремонтопригодность, не требуют настройки и легко поддаются модернизации.

В рассматриваемом устройстве предусмотрено две директорные антенны, каждая из которых соединена с отдельным генераторным узлом через усилитель мощности с обеспечением формирования двух каналов для создания комплексной помехи функционирования БПЛА.

Таким образом, конструктивные особенности рассматриваемого устройства обеспечивают возможность эффективного направленного воздействия электромагнитного излучения на системы БПЛА без создания существенных помех гражданской инфраструктуре связи.

Описанные частные случаи реализации конструкции также направлены на повышение эффективности воздействия устройства, однако они не являются единственно возможными вариантами воплощения полезной модели. При этом следует отметить, что технический результат полезной модели будет достигаться и без применения указанных дополнительных особенностей.

Краткое описание чертежей

Конструкция заявленного переходника поясняется чертежами, где:

на фиг. 1 показан общий вид заявленного устройства;

на фиг. 2 показан общий вид устройства со снятой левой половиной корпуса;

на фиг. 3 показан вид устройства справа;

на фиг. 4 показана конструкция первой антенны;

на фиг. 5 показана конструкция второй антенны

на фиг. 6 показана блок-схема узлов заявленного устройства.

Конструктивные элементы устройства обозначены на чертежах следующими позициями:

1 - Корпус,

2 - Левая половина корпуса,

3 - Правая половина корпуса

4 - Винтовое соединение частей корпуса,

5 - Первая директорная антенна для подавления сигналов управления,

6 - Вторая директорная антенна подавления сигналов геопозиционирования,

7 - Винты фиксации антенн,

8 - Дисковые элементы антенн,

9 - Первое фидерное устройство,

10 - Второе фидерное устройство,

11 - Планка Вивера

12 - Канал подавления сигналов управления БПЛА,

13 - Канал подавления сигналов геопозиционирования БПЛА,

14 - Первый генераторный узел,

15 - Первый усилитель мощности,

16 - Второй генераторный узел,

17 - Второй усилитель можности,

18 - Генератор управляемый напряжением (ГУН),

19 - Синтезатор помехи,

20 - Спусковой крючок,

21 - Кнопка активации устройства,

22 - Предохранительный выключатель,

23 - Блок питания,

24 - Аккумуляторная батарея,

25 - Преобразователь-стабилизатор питающего напряжения,

26 - Разъем для подключения зарядного устройства,

27 - Лазерный целеуказатель,

28 - Лазер,

29 - Драйвер питания лазера,

30 - Аккумулятор лазера

31 - Зарядное устройство

Осуществление полезной модели

Для удобства эксплуатации устройство, предпочтительно, выполнено в форм-факторе ручного огнестрельного оружия (см. фиг. 1).

Устройство имеет корпус (1), состоящий из двух половин (частей): левой (2) и правой (3), скрепляемых между собой винтовыми соединениями (4) и имеющими внутренние полости для размещения электронных узлов.

В передней части корпуса (1) установлено две директорные антенны (5) и (6), закрепленные на корпусе (1) посредством установочных винтов (7) и выступающие за его габариты. Антенны (5) и (6) размещены, по существу параллельно друг другу на некотором расстоянии.

Первая директорная антенна (5) предназначена для формирования направленного электромагнитного поля с характеристиками, достаточными для создания помех в канале управления БПЛА. Вторая директорная антенна (6) служит для создания направленного электромагнитного поля с характеристиками, достаточными для создания помех в канале геопозиционирования БПЛА.

Директорные антенны (5) и (6) имеют пассивные дисковые элементы (8) из листового электропроводящего материала толщиной 0,5-2 мм. Антенны (5) и (6) могут иметь любое количество пассивных дисковых элементов (8) (директоров) в зависимости от требований к усилению и диаграмме направленности. В частности, первая директорная антенна (5) может содержать 17 дисковых элементов, а вторая антенна (6) - 9 элементов.

Данное количество пассивных элементов (8) антенн обеспечивает достижение усиления первой антенны (5) в 15,3 dBi и второй антенны (6) в 11,2 dBi при ширине диаграммы направленности, позволяющей блокировать полет БПЛА на дистанциях до 500 метров без создания существенных помех существующей гражданской инфраструктуре связи.

Первая (5) и вторая (6) антенна снабжены также первым (9) и вторым (10) фидерными устройствами, соответственно, для подведения энергии радиочастотного сигнала к антеннам.

На верхней поверхности корпуса может быть установлена планка Вивера (Weaver rail) (11), на которой могут размещаться любые оружейные системы прицеливания и целеуказания, обладающие монтажными креплениями данного стандарта. В частности, может быть установлен лазерный целеуказатель (27). Также на данную планку возможна установка дополнительного оборудования, например лазеров, тактических осветителей, дополнительных антенн и т.д.

В корпусе (1) размещаются электронные компоненты устройства, образующие канал (12) подавления сигналов управления и канал (13) подавления сигналов геопозиционирования БПЛА.

Канал (12) подавления сигналов управления содержит первый генераторный узел (14), формирующий широкополосный шумовой сигнал в полосе 2,4-2,5 ГГц, и соединенный с генератором (14) первый усилитель мощности (15), который подключен к первому фидерному устройству (9) первой антенны (5). Мощность первого усилителя (15) должна быть не менее 2 Вт для блокирования БПЛА на дистанциях до 50 метров и не менее 20 Вт при необходимости блокировать БПЛА на дистанциях до 500 метров.

Канал (13) подавления сигналов геопозиционирования БПЛА включает второй генераторный узел (16), формирующий широкополосный шумовой сигнал в полосе 1,5-1,65 ГГц, и соединенный с генератором второй усилитель мощности (17), который подключен ко второму фидерному устройству (10) второй антенны (6). Мощность второго усилителя (17) должна быть не менее 1 Вт для блокирования БПЛА на дистанциях до 50 метров и не менее 5 Вт - при необходимости блокирования БПЛА на дистанциях до 500 метров.

Каждый из указанных генераторных узлов (14) и (16) содержит генератор управляемый напряжением (ГУН) (18) и синтезатор помехи (19).

Активация каналов (12) и (13) подавления систем управления и геопозиционирования БПЛА выполняется с помощью размещенного на корпусе (1) спускового крючка (20), имеющего механическую связь с электрической кнопкой (21) без фиксации. При этом на корпусе (1) может быть расположен предохранительный выключатель (22).

В корпусе (1) также размещен блок питания устройства (23), который включает аккумуляторную батарею (24), а также по меньшей мере один преобразователь-стабилизатор питающего напряжения (25).

В устройстве может быть применена литий-полимерная аккумуляторная батарея (24), собранная из 4, 5 или 6 ячеек с напряжением 3,7 В каждая. Импульсный преобразователь-стабилизатор питающего напряжения (25) обеспечивает стабильное напряжение питания всех электронных узлов устройства, независимо от снижающегося со временем напряжения на аккумуляторной батарее. Применение импульсных преобразователей-стабилизаторов (25) позволяет питать усилители мощности как напряжением ниже, так и выше напряжения, вырабатываемой аккумуляторной батареей, что в ряде случаев может быть необходимым, особенно в случае применения усилителей мощностью 20 Вт.

Заряд батареи (24) осуществляется посредством подключения внешнего зарядного устройства (31) через много контактный разъем (26). Каждая ячейка аккумуляторной батареи подключается к своему контакту, что позволяет осуществлять балансировку аккумуляторной батареи в процессе ее зарядки, а также проводить диагностику состояния аккумуляторной батареи на предмет обнаружения дефектных или преждевременно износившихся ячеек.

Устанавливаемый на планку Вивера (11) лазерный целеуказатель (27) может включать лазер (28) мощностью 0,5-5 Вт и длиной волны излучения 520 нм, драйвер питания (29) лазера и аккумулятор (30).

При работе с устройством пользователь направляет антенны (5) и (6) на БПЛА и нажимает спусковой крючок (20), который посредством кнопки (21) приводит в действие электронные компоненты устройства. В генераторных узлах (14) и (16) формируются шумовые сигналы, которые через усилители мощности (15) и (17) из согласующие фидерные устройства (9) и (10) поступают на точки питания директорных антенн (5) и (6). Антенны транслируют сигналы в направлении БПЛА, что приводит к нарушению работы систем управления и геопозиционирования.

Реферат

Полезная модель относится к мобильным устройствам для электронного противодействия беспилотным летательным аппаратам (БПЛА), предназначенным для дистанционного нарушения работы систем управления и геопозиционирования БПЛА с целью предотвращения выполнения последними несанкционированных полетов. Устройство содержит корпус (1), установленные на корпусе первую директорную антенну (5) для формирования направленного электромагнитного поля, обеспечивающего создание помех в канале управления БПЛА, и вторую директорную антенну (6) для формирования направленного электромагнитного поля, обеспечивающего создание помех в канале геопозиционирования БПЛА, и размещенный в корпусе блок питания (23). Первая (5) и вторая (6) директорные антенны выполнены с дисковыми элементами (8) из электропроводящего материала. При этом в корпусе (1) размещен первый генераторный узел (14) канала (12) подавления сигналов управления, связанный через первый усилитель мощности (15) с первой директорной антенной (5), а также второй генераторный узел (16) канала (13) подавления сигналов геопозиционирования, связанный через второй усилитель мощности (17) со второй директорной антенной (6). Блок питания (23) связан с генераторными узлами (14, 16) и усилителями мощности (15, 17). Технический результат - повышение проникающей способности шумового сигнала при воздействии на системы БПЛА без создания существенных помех гражданской инфраструктуре связи. 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

Формула