Устройство для блокирования радиовзрывателей
Владельцы патента RU 2293348:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт прикладных проблем" (ФГУП "ГосНИИПП") (RU)
Изобретение относится к технике создания искусственных помех и может быть использовано для подавления сигналов управления приемных устройств радиовзрывателей, запуск которых производится с помощью связных радиостанций. Достигаемый технический результат - увеличение радиуса блокирования радиовзрывателей. Результат обеспечивается за счет постановки прицельной импульсной помехи, которая формируется с учетом априорных данных о структуре сигнала DTMF, используемого для передачи команд на запуск радиовзрывателя, и измеренной частоте передачи команды запуска радиовзрывателя. Устройство для блокирования радиовзрывателей содержит один или N частотных каналов подавления, каждый из которых содержит приемопередающую антенну 2, антенный коммутатор 3, передатчик помехи 4 и блок обнаружения сигнала 5, а также блок формирования помехи 6, содержащий блок ввода параметров помехи 7, блок формирования последовательности слотов 8, блок выбора свободного слота 9, блок памяти подавляемых частот 10, блок формирования команд управления (ФКУ) передачей 11 и блок ФКУ приема 12. Увеличение радиуса блокирования. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к технике создания искусственных помех, в частности к устройствам подавления линий радиосвязи, и может быть использовано преимущественно для подавления (блокирования) DTMF сигналов управления приемных устройств радиовзрывателей, запуск которых осуществляется с помощью связных радиостанций.
Известны устройства для блокирования радиовзрывателей, использующие излучение широкополосной помехи (RU 2131645 С1, МПК 6 H 04 K 3/00, F 41 H 11/12, 1999; RU 2110036 С1, МПК 6 F 41 H 11/12, 1998; RU 2100752 С1, МПК 6 F 41 H 11/12, 1997; RU 2108677 С1, МПК 6 Н 04 К 3/00, 1998). Большая ширина спектра помехи приводит к малой спектральной плотности излучаемой мощности и, как следствие, к малым радиусам блокирования радиовзрывателей.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для блокирования радиовзрывателей (Палий А.И. Радиоэлектронная борьба. - М.: Военное издательство, 1989. - С.34-36). Устройство-прототип включает в себя один или несколько (N) частотных каналов подавления, каждый из которых содержит приемо-передающую антенну, связанную двусторонней связью с антенным коммутатором, блок обнаружения сигнала, блок управления и передатчик помехи. При малых длительностях сообщения из-за значительных аппаратных задержек устройство обеспечивает формирование только непрерывных помех, что приводит к неоправданным энергетическим затратам.
Задача, на решение которой направлено данное изобретение, заключается в обеспечении блокирования сигналов управления приемных устройств радиовзрывателей с учетом особенностей штатных систем селективного вызова, построенные на основе DTMF сигналов.
Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, заключается в увеличении радиуса блокирования радиовзрывателей.
Увеличение радиуса блокирования радиовзрывателей обеспечивается за счет постановки прицельной импульсной помехи, которая формируется с учетом априорной информации о структуре сигнала DTMF, используемого для передачи команд на запуск радиовзрывателя, и измеренной частоте передачи команды запуска.
Поставленная задача с достижением упомянутого выше технического результата решается тем, что в устройство для блокирования радиовзрывателей, содержащее один или несколько (N) частотных каналов подавления, каждый из которых содержит приемо-передающую антенну, связанную двусторонней связью с антенным коммутатором, второй вход которого подключен к выходу передатчика помехи, а второй выход соединен с первым входом блок обнаружения сигнала, первым входом частотного канала подавления является вход передатчика помехи, вторым входом - вход управления (третий вход) антенного коммутатора и второй вход блока обнаружения сигнала, выход которого является выходом частотного канала подавления, введен блок формирования помехи, содержащий последовательно соединенные блок ввода параметров помехи, блок формирования последовательности слотов и блок выбора свободного слота, блок памяти подавляемых частот, блок формирования команд управления (ФКУ) передачей и блок ФКУ приема, при этом выход блока памяти подавляемых частот соединен с третьим входом блока выбора свободного слота и с первым входом блока ФКУ передачей, первый вход блока памяти подавляемых частот соединен с вторым входом блока выбора свободного слота и является входом блока формирования помехи, к которому подключены выходы N частотных каналов подавления, выход блока ФКУ передачей соединен с вторым входом блока памяти подавляемых частот, с четвертым входом блока выбора свободного слота и является первым выходом блока формирования помехи, который соединен с первыми входами N частотных каналов подавления, выход блока выбора свободного слота соединен с вторым входом блока ФКУ передачей и с входом блока ФКУ приема, выход которого является вторым выходом блока формирования помехи, который соединен с вторыми входами N частотных каналов подавления.
Поставленная задача решается также тем, что блок обнаружения сигнала содержит последовательно соединенные усилитель высокой частоты (УВЧ), смеситель, к второму входу которого подключен управляемый синтезатор частоты гетеродина, усилитель промежуточной частоты (УПЧ) и обнаружитель сигнала, при этом первым и вторым входами блока обнаружения сигнала являются вход УВЧ и вход управляемого синтезатора частоты гетеродина соответственно, а выходом - выход обнаружителя сигнала.
Кроме того, передатчик помехи содержит последовательно соединенные управляемый синтезатор частоты передатчика и усилитель мощности, выход которого является выходом передатчика помехи, а вход усилителя мощности соединен с входом управляемого синтезатора частоты передатчика и является входом передатчика помехи.
Устройство содержит первый, второй и третий частотные каналы подавления в диапазоне частот 26-28 МГц, 136-174 МГц и 400-470 МГц соответственно.
УПЧ первого частотного канала подавления выполнен одноканальным, а УПЧ второго и третьего частотного каналов подавления выполнены восьмиканальными с парциальными полосами пропускания, равными 25 кГц.
Изобретение иллюстрируется чертежами, на которых изображено:
на фиг.1 - структурная электрическая схема заявляемого устройства;
на фиг.2 - структурная электрическая схема частотного канала подавления;
на фиг.3 - временная диаграмма работы заявляемого устройства;
на фиг.4 - экспериментальные зависимости радиуса блокирования от радиуса запуска радиовзрывателей.
Устройство для блокирования радиовзрывателей содержит несколько (от одного до N) частотных каналов 1 подавления, каждый из которых содержит (см. фиг.2) приемо-передающую антенну 2, связанную двусторонней связью с антенным коммутатором 3, второй вход которого подключен к выходу передатчика 4 помехи, а второй выход соединен с первым входом блока 5 обнаружения сигнала. Первым входом частотного канала 1 подавления является вход передатчика 4 помехи, вторым входом - вход управления (третий вход) антенного коммутатора 3 и второй вход блока 5 обнаружения сигнала, выход которого является выходом частотного канала 1 подавления.
Блок 6 формирования помехи содержит (см. фиг.1) последовательно соединенные блок 7 памяти параметров помехи, блок 8 формирования последовательности слотов и блок 9 выбора свободного слота, блок 10 памяти подавляемых частот, блок 11 формирования команд управления (ФКУ) передачей и блок 12 ФКУ приема. Выход блока 10 памяти подавляемых частот соединен с третьим входом блока 9 выбора свободного слота и с первым входом блока 11 ФКУ передачей. Первый вход блока 10 памяти подавляемых частот соединен с вторым входом блока 9 выбора свободного слота и является входом блока 6 формирования помехи, к которому подключены выходы N частотных каналов 1 подавления. Выход блока 11 ФКУ передачей соединен с вторым входом блока 10 памяти подавляемых частот, с четвертым входом блока 9 выбора свободного слота и является первым выходом блока 6 формирования помехи, который соединен с первыми входами N частотных каналов подавления. Выход блока 9 выбора свободного слота соединен с вторым входом блока 11 ФКУ передачей и входом блока 12 ФКУ приема, выход которого является вторым выходом блока 6 формирования помехи, который соединен с вторыми входами N частотных каналов 1 подавления.
Передатчик 4 помехи содержит последовательно соединенные управляемый синтезатор 4-1 частоты передатчика и усилитель 4-2 мощности, выход которого является выходом передатчика 4 помехи, а второй вход усилителя 4-2 мощности соединен с входом управляемого синтезатора 4-1 частоты передатчика и является входом передатчика 4 помехи.
Блок 5 обнаружения сигнала содержит последовательно соединенные усилитель 5-1 высокой частоты (УВЧ), смеситель 5-2, к второму входу которого подключен управляемый синтезатор 5-3 частоты гетеродина, усилитель 5-4 промежуточной частоты (УПЧ) и обнаружитель 5-5 сигнала, при этом первым и вторым входами блока 5 обнаружения сигнала являются вход УВЧ 5-1 и вход управляемого синтезатора 5-3 частоты приемника соответственно, а выходом - выход обнаружителя 5-5 сигнала.
Для передачи и приема команд запуска радиовзрывателей широко используют входящие в состав большинства из связных радиостанций штатные системы селективного вызова, построенные на основе DTMF сигналов. DTMF сигналы используются для передачи по аналоговым цепям цифровых сигналов, соответствующих знакам стандартной телефонной клавиатуры. Для кодирования знака используется пара одновременно передаваемых звуковых частот, которые передаются в течение 50 мс. Последующие знаки разделяются паузой 50 мс. Таким образом, полное время передачи одного знака составляет 100 мс. Эти величины не являются стандартизованными, но используются в подавляющем большинстве случаев.
Радиовзрыватель должен иметь в своем составе радиоприемник (зачастую используют аналогичную радиостанцию) и приемник DTMF сигналов с тем или иным последующим декодирующим устройством. Приемник DTMF сигналов в большинстве случаев реализуется на базе выпускаемых серийно интегральных микросхем, например, МТ8880 фирмы «Zarlinc» Канада.
Экспериментальные исследования принципов функционирования подобных микросхем показали возможность блокирования ее работы с помощью последовательности импульсов длительностью Ти≈4 мс, следующих с периодом Тц≈3-30 мс общей длительностью Тс, примерно равной длительности команды управления (запуска) радиовзрывателя.
Для передачи команды используются, как правило, 4-6 разрядов кода, то есть общая длительность посылки составляет 0,4-0,6 с. Поскольку код не обладает избыточностью, то для его поражения достаточно поражения хотя бы одного разряда. Таким образом, задержка в обнаружении сигнала запуска вплоть до последнего разряда не мешает подавлению сигнала запуска радиовзрывателя.
Приведенные априорные данные о структуре сигнала запуска радиовзрывателя и данные о параметрах сигнала помехи для его подавления положены в основу заявляемого устройства.
Устройство работает следующим образом.
Параметры помехи: длительность импульса Ти, период повторения Тц и длительность сигнала помехи Тс вводятся в блок 7 памяти параметров помехи. Блок 8 формирует последовательность К=Тц/Ти циклически повторяющихся слотов (временных интервалов). Например, при Ти=5,6 мс и Тц=28 мс формируется последовательность из 5 слотов, которая поступает на блок 9 определения свободного слота.
Частотные каналы 1 подавления работают параллельно в различных частотных диапазонах, например в трех частотных диапазонах: диапазоне частот 26-28 МГц, 136-174 МГц и 400-470 МГц, в которых работает большинство из существующих связных радиостанций. Рассмотрим работу частотного канала 1-2 подавления диапазона 136-174 МГц (работа канала диапазона 400-470 МГц аналогична). Входной сигнал с приемопередающей антенны 2 через антенный коммутатор 3 поступает в блок 5 обнаружения сигнала. Для обеспечения поиска по частоте на управляемый синтезатор 5-3 частоты гетеродина поступает команда на сканирование по частоте в течение длительности свободного слота. Скорость сканирования выбирается такой, чтобы обеспечить просмотр всего диапазона при одном свободном слоте за время не более 0,6 с. Для этого УПЧ 5-4 второго 1-2 и третьего 1-3 частотных каналов подавления выполнены восьмиканальными с парциальными полосами пропускания, равными 25 кГц.
Первый частотный канал 1-1 подавления в силу малой ширины его диапазона частот 26-28 МГц позволяет обойтись одним каналом анализа шириной 25 кГц.
Блок 5-5 обнаружения обеспечивает амплитудное детектирование принимаемого сигнала и, в случае превышения сигналом заданного порога (определяемого в основном собственными шумами приемника), фиксирует момент времени обнаружения Тоб, вычисляет несущую частоту принятого сигнала и подает на вход блока 2 формирования помех код частоты f и код Тоб. Положим что в момент времени Tоб=T1 на выходе первого частотного канала 1-1 появился сигнал с частотой f1, а на выходе канала 1-2 в момент времени Тоб=Т1 - сигнал с частотой f2 (Т2 больше T1).
Код частот f1 поступает на первый вход блока 10, где проверяется, есть ли данная частота в памяти. Одновременно в блоке 9 определяется первый свободный после момента времени T1 слот (слот, в котором не излучает ни один из передатчиков 4 помехи). Анализ свободного слота проводится по данным, поступающим на соответствующие входы блока 9:
о сформированной последовательности слотов - от блока 8;
о моменте времени обнаружения сигнала - от частотных каналов подавления 1;
об отсутствии обнаруженной частоты - от блока 10;
о слотах, в которых излучают передатчики 4 помех - от блока 11.
Если частота f1 отсутствует в памяти, то в свободном слоте блоки 11 и 12 формируют команды, поступающие на канал 1-1 в данном слоте и далее циклически с периодом Тц в течение времени Тс:
на управляемый синтезатор 5-3 частоты гетеродина для остановки сканирования частоты;
на запись частоты f1 в блок 10 памяти подавляемых частот;
на управляемый синтезатор 4-1 частоты передатчика для задания частоты f1 передатчику 4 помехи;
на усилитель мощности 4-2 для включения его на время длительности выбранного слота;
на антенный коммутатор 3 для подключения усилителя мощности 4-2 к приемо-передающей антенне и излучения помехи.
Указанные команды поступают к соответствующим блокам по шинам связи, соединяющим блоки устройства, и показанным на фиг.1 и 2.
Тем самым обеспечивается постановка импульсной помехи приемному устройству радиовзрывателя на частоте работы передатчика запуска f1.
При наличии в блоке 10 ранее запомненной частоты f1 дается разрешение на продолжение сканирования частоты данного канала в свободном слоте. При последующих циклах сканирования при обнаружении сигнала на этой же частоте помеха не ставится, что значительно повышает быстродействие устройства. При пропадании такого сигнала его частота стирается из памяти блока 10.
При обнаружении помехи на частоте f2 работа устройства происходит в той же последовательности.
Импульсный режим работы позволяет производить дальнейший анализ эфира и обнаружение сигналов в блоках 5 в моменты выключения передатчиков 4 помехи, что видно на фиг.3, на которой приведена временная диаграмма работы устройства для пяти временных слотов.
В первом слоте, например, работает передатчик 4 помехи канала 1-1 на частоте f1, в третьем - передатчик 4 помехи канала 1-2 на частоте f2, в остальных слотах ведется сканирование по частоте в блоках 5 обнаружения всех каналов. Таким образом, видно, что устройство не прекращает анализ эфира в момент постановки помехи, то есть может практически одновременно ставить до пяти помех на разных частотах одного или разных диапазонов.
Заявляемое устройство практически не препятствует работе связных радиостанций, находящихся в зоне подавления, поскольку при любом включении постороннего передатчика устройство включает на его частоте в начале передачи короткую, длительностью около одной секунды, пачку помех, которая не оказывает заметного воздействия на ведение разговора.
На фиг.4 приведены сравнительные результаты экспериментальной проверки радиуса блокирования командной линии запуска радиовзрывателя на базе двух радиостанций ТК-278 с помощью заявляемого устройства (линия 1) и постановщика широкополосных заградительных помех (линия 2). Отношение K=Rб/Rз, где Rб и Rз - радиус блокирования и радиус запуска радиовзрывателя соответственно, для заявляемого устройства равно 0,7 по сравнению с 0,12 для существующего постановщика широкополосных заградительных помех, что свидетельствует о значительном превосходстве заявляемого устройства.
1. Устройство для блокирования радиовзрывателей, содержащее один или N частотных каналов подавления, каждый из которых содержит приемопередающую антенну, связанную двухсторонней связью с антенным коммутатором, второй вход которого подключен к выходу передатчика помехи, а второй выход соединен с первым входом блока обнаружения сигнала, первым входом частотного канала подавления является вход передатчика помехи, вторым входом - вход управления антенного коммутатора и второй вход блока обнаружения сигнала, выход которого является выходом частотного канала подавления, отличающееся тем, что введен блок формирования помехи, содержащий последовательно соединенные блок ввода параметров помехи, блок формирования последовательности слотов и блок выбора свободного слота, блок памяти подавляемых частот, блок формирования команд управления (ФКУ) передачей и блок ФКУ приема, при этом выход блока памяти подавляемых частот соединен с третьим входом блока выбора свободного слота и с первым входом блока ФКУ передачей, первый вход блока памяти подавляемых частот соединен с вторым входом блока выбора свободного слота и является входом блока формирования помехи, к которому подключены выходы N частотных каналов подавления, выход блока ФКУ передачей соединен с вторым входом блока памяти подавляемых частот, с четвертым входом блока выбора свободного слота и является первым выходом блока формирования помехи, который соединен с первыми входами N частотных каналов подавления, выход блока выбора свободного слота соединен с вторым входом блока ФКУ передачей и с входом блока ФКУ приема, выход которого является вторым выходом блока формирования помехи, который соединен с вторыми входами N частотных каналов подавления.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок обнаружения сигнала содержит последовательно соединенные усилитель высокой частоты (УВЧ), смеситель, к второму входу которого подключен управляемый синтезатор частоты гетеродина, усилитель промежуточной частоты (УПЧ) и обнаружитель сигнала, при этом первым и вторым входами блока обнаружения сигнала являются вход УВЧ и вход управляемого синтезатора частоты гетеродина соответственно, а выходом - выход обнаружителя сигнала.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что передатчик помехи содержит последовательно соединенные управляемый синтезатор частоты передатчика и усилитель мощности, выход которого является выходом передатчика помехи, а вход усилителя мощности соединен с входом управляемого синтезатора частоты передатчика и является входом передатчика помехи.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит первый, второй и третий частотные каналы подавления в диапазоне частот 26-28 МГц, 136-174 МГц и 400-470 МГц соответственно.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что УПЧ первого частотного канала подавления выполнен одноканальным, а УПЧ второго и третьего частотного каналов подавления выполнены восьмиканальными, с парциальными полосами пропускания, равными 25 кГц.
