Способ определения частоты и устройство для его реализации

Способ и устройство могут быть использованы для определения несущей частоты и других параметров сигналов с амплитудной модуляцией, принимаемых в заданном диапазоне частот, и создания на этой частоте прицельной шумовой помехи для подавления радиоэлектронного средства (РЭС). Устройство содержит первую и вторую приемные антенны. Первую и вторую входные цепи. Блок поиска, первый и второй усилители высокой частоты. Гетеродин, первый и второй смесители, первый и второй усилители промежуточной частоты. Первый и второй детекторы. Видеоусилитель, устройство формирования частотной развертки, ЭЛТ. Формирователь видеоимпульса, три ключа, генератор промежуточной частоты, перемножитель, фильтр суммарной частоты. Амплитудный модулятор, генератор шума, усилитель мощности, передающую антенну, блок деления, пороговый блок, амплитудный ограничитель, синхронный детектор, блок регистрации, первый и второй блоки управления диаграммой направленности. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей способа и устройства путем определения других параметров принимаемого АМ-сигнала и направления на разведуемое РЭС и формирования ретранслированной шумовой помехи, прицельной по направлению на РЭС. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

 

Предлагаемый способ и устройство относятся к области радиоэлектроники и могут быть использованы для определения несущей частоты и других параметров сигналов с амплитудной модуляцией (AM), принимаемых в заданном диапазоне частот, и создания на этой частоте прицельной шумовой помехи для подавления радиоэлектронного средства (РЭС).

Известны способы определения частоты и устройства для их реализации (авт.свид. СССР №№524138, 620907, 868614, 1000930, 1012152, 1180804, 1187095, 1272266, 1290192, 1354124; патенты РФ №№2124216, 2230330, 2280257; патент США №4443801; Вакин С.А., Шустов Л.Н. Основы радиопротиводействия и радиотехнической разведки. М.: Сов. радио, 1968, с.386-396, рис.10.3 и другие).

Из известных способов и устройств наиболее близкими к предлагаемым являются "Способ определения частоты и устройство для его реализации" (патент РФ №2280257, G01R 23/00, 2005), которые и выбраны в качестве прототипов.

Указанные способ и устройство обеспечивают определение только несущей частоты принимаемого АМ-сигнала и позволяют формировать на этой частоте шумовую помеху для подавления радиоэлектронного средства.

Однако известные способ и устройство не позволяют определять другие параметры принимаемого АМ-сигнала и направление на радиоэлектронное средство, а также формировать ретранслированную шумовую помеху, прицельную по направлению на радиоэлектронное средство.

Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей способа и устройства путем определения других параметров принимаемого АМ-сигнала и направления на РЭС, а также формирование ретранслированной шумовой помехи, прицельной по направлению на РЭС.

Поставленная задача решается тем, что способ определения частоты, основанный, в соответствии с ближайшим аналогом, на поиске сигналов в заданном диапазоне частот путем перестройки супергетеродинного приемника, формировании частотной развертки на экране электронно-лучевой трубки, преобразовании по частоте принимаемого сигнала, усилении его по напряжению, детектировании и подаче на вертикально-отклоняющиеся пластины трубки, в результате на экране образуется импульс, по положению которого на частотной развертке определяют несущую частоту принимаемого сигнала, при этом в режиме захвата формируют одиночный видеоимпульс, приостанавливают перестройку супергетеродинного приемника на время, равное длительности видеоимпульса, формируют напряжение промежуточной частоты, перемножают его с напряжением гетеродина, выделяют напряжение суммарной частоты, модулируют его по амплитуде шумами, усиливают по мощности и излучают в эфир, отличается от ближайшего аналога тем, что в супергетеродинном приемнике используют второй канал, в котором принимаемый сигнал с амплитудной модуляцией также преобразуют по частоте, усиливают по напряжению и детектируют, продетектированный сигнал первого канала делят на продектированный сигнал второго канала, напряжение, пропорциональное частному от указанного деления, сравниваются с пороговым напряжением, при этом приемную антенну первого канала выбирают с круговой диаграммой направленности, приемную антенну второго канала выбирают с кардиоидной диаграммой направленности, передающую антенну выбирают с узкой диаграммой направленности, приемную антенну с кардиоидной диаграммой направленности и передающую антенну вращают до совмещения нулевого провала кардиоидной диаграммы направленности и максимума диаграммы направленности передающей антенны с направлением прихода сигналов, формируют максимальное напряжение, пропорциональное частному от деления продетектированных сигналов, в случае его превышения порогового напряжения устанавливают режим захвата, при котором также приостанавливают вращение указанных антенн на время, равное длительности видеоимпульса, ограничивают по амплитуде принимаемый в первом канале АМ-сигнал на промежуточной частоте, используют его в качестве опорного напряжения для синхронного детектирования АМ-сигнала на промежуточной частоте, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное модулирующей функции амплитудной модуляции, и регистрируют его.

Поставленная задача решается тем, что устройство для определения частоты, содержащее, согласно ближайшему аналогу, первый канал приема, включающий последовательно соединенные первую приемную антенну, первую входную цепь, первый усилитель высокой частоты, первый смеситель, второй вход которого соединен с первым выходом гетеродина, первый усилитель промежуточной частоты и первый детектор, последовательно включенные видеоусилитель и вертикально-отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки, горизонтально-отклоняющие пластины которой соединены с выходом устройства формирования частотной развертки, последовательно включенные формирователь видеоимпульса, первый ключ, второй вход которого соединен с вторым выходом гетеродина, перемножитель, второй вход которого соединен с выходом генератора промежуточной частоты, фильтр суммарной частоты, амплитудный модулятор, второй вход которого соединен с выходом генератора шума, и усилитель мощности, при этом управляющие входы первой входной цепи, первого усилителя высокой частоты, гетеродина и устройства формирования частотной развертки соединены с соответствующими выходами блока поиска, управляющий вход которого соединен с выходом формирователя видеоимпульса, отличается от ближайшего аналога тем, что оно снабжено двумя блоками управления, диаграммой направленности, вторым и третьим ключами, амплитудным ограничителем, синхронным детектором, блоком деления, пороговым блоком и вторым каналом приема, состоящим из последовательно включенных второй приемной антенны с кардиоидной диаграммой направленности, первого блока управления диаграммой направленности, второй входной цепи, второго усилителя высокой частоты, второго смесителя, второй вход которого соединен с третьим выходом гетеродина, второго усилителя промежуточной частоты и второго детектора, причем к выходу первого детектора последовательно подключены блок деления, второй вход которого соединен с входом формирователя видеоимпульса, выходы первого детектора и формирователя видеоимпульса через второй ключ подключены к входу видеоусилителя, к входу первого усилителя промежуточной частоты последовательно подключены третий ключ, второй вход которого соединен с выходом формирователя видеоимпульса, амплитудный ограничитель, синхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом третьего ключа, и блок регистрации, к выходу усилителя мощности последовательно подключены второй блок управления диаграммой направленности и передающая антенна с узкой диаграммой направленности, управляющие входы второй входной цепи и второго усилителя высокой частоты соединены с соответствующими выходами блока поиска, управляющие входы первого и второго блоков управления диаграммой направленности соединены с выходом формирователя видеоимпульса.

Структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ, представлена на фиг.1. Диаграммы направленности приемных антенн 1.1 и 1.2 и передающей антенны 20 показаны на фиг.2. Временная и частотная диаграммы, поясняющие работу устройства, изображены на фиг.3 и 4.

Устройство содержит два канала приема, первый из которых состоит из последовательно включенных первой приемной антенны 1.1 с круговой диаграммой направленности, первой входной цепи 2.1, первого усилителя 4.1 высокой частоты, первого смесителя 6.1, второй вход которого соединен с первым выходом гетеродина 5, первого усилителя 7.1 промежуточной частоты и первого детектора 8.1, второй канал приема состоит из последовательно включенных второй приемной антенны 1.2 с кардиоидной диаграммой направленности, первого блока 28 управления диаграммой направленности второй входной цепи 2.2, второго усилителя 4.2 высокой частоты, второго смесителя 6.2, второй вход которого соединен с третьим выходом гетеродина 5, второго усилителя 7.2 промежуточной частоты и второго детектора 8.2. К выходу первого детектора 8.1 последовательно подключены второй ключ 23, второй вход которого соединен с выходом формирователя 12 видеоимпульса, видеоусилитель 9 и вертикально-отклоняющиеся пластины ЭЛТ 11, горизонтально-отклоняющие пластины которой соединены с выходом устройства 10 формирования частотной развертки. К выходу первого детектора 8.1 последовательно включены блок 21 деления, пороговый блок 22, формирователь 12 видеоимпульса, первый ключ 13, второй вход которого соединен с вторым выходом гетеродина 5, перемножитель 15, второй вход которого соединен с выходом генератора 14 промежуточной частоты, фильтр 16 суммарной частоты, амплитудный модулятор 17, второй вход которого соединен с выходом генератора 18 шума, усилитель 19 мощности, второй блок 29 управления диаграммой направленности и передающая антенна 20 с узкой диаграммой направленности. К выходу первого усилителя 7.1 промежуточной частоты последовательно подключены третий ключ 24, второй вход которого соединен с выходом формирователя 12 видеоимпульса, амплитудный ограничитель 25, синхронный детектор 26, второй вход которого соединен с выходом третьего ключа 24, и блок 27 регистрации. Управляющие входы первой 2.1 и второй 2.2 входной цепи, первого 4.1 и второго 4.2 усилителей высокой частоты, гетеродина 5 и устройства 10 формирования частотной развертки соединены с соответствующими выходами блока поиска, управляющий вход которого соединен с выходом формирователя 12 видеоимпульса. Управляющие входы первого 28 и второго 29 блоков управления диаграммой направленности соединены с выходом формирователя 12 видеоимпульса.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом.

Поиск АМ-сигналов в заданном диапазоне частот Df осуществляется с помощью блока 3 поиска, который по пилообразному закону согласованно изменяет настройку входных цепей 2.1 и 2.2, усилителей 4.1 и 4.2 высокой частоты и гетеродина 5. Одновременно блок 3 поиска управляет устройством 10 формирования частотной разверткой на экране ЭЛТ 11.

Принимаемые АМ-сигналы:

u₁(t)=U₁[1+m(t)]cos(ω_с+ϕ_с),

u₂(t)=U₂[1+m(t)]cos(ω_с+ϕ_с), 0≤t≤T_с,

где U₁, ω_c, ϕ_c, T_c, - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность сигналов;

U₂(t) - огибающая сигнала, обусловленная кардиоидной диаграммой направленности приемной антенны 1.2,

с выхода приемных антенн 1.1 и 1.2 через входные цепи 2.1 и 2.2, усилители 4.1 и 4.2 высокой частоты поступают на первые входы смесителей 6.1 и 6.2, на вторые входы которых подается напряжение гетеродина 5 линейно-изменяющейся частоты

u_Г(t)=U_Гcos(ω_Гt+πγt²+ϕ_Г), 0≤t≤Т_П,

где U_Г, ω_Г, ϕ_Г, Т_П - амплитуда, начальная частота, начальная фаза и период повторения напряжения гетеродина;

- скорость изменения частоты гетеродина -

На выходе смесителей 6.1 и 6.2 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 7.1 и 7.2 выделяются напряжения промежуточной (разностной) частоты:

u_пр1(t)=U_ПР1[1+m(t)]cos(ω_прt-πγt²+ϕ_пр),

u_пр2(t)=U_ПР2[1+m(t)]cos(ω_прt-πγt²+ϕ_пр), 0≤t≤T_c,

где

ω_пр=ω_с-ω_Г - промежуточная частота;

ϕ_пр=ω_с-ω_Г,

которые представляют собой сложные сигналы с комбинированной амплитудной модуляцией и линейной частотной модуляцией (АМ-ЛУМ). Причем линейная частотная модуляция образуется за счет принудительной перестройки гетеродина 5 по пилообразному закону.

Напряжения u_пр1(t) и u_пр2(t) с выходов усилителей 7.1 и 7.2 промежуточной частоты поступают на входы детекторов 8.1 и 8.2 соответственно, которые выделяют их огибающие.

Амплитуда сигнала на выходе детектора 8.1 не зависит от направления прихода входного сигнала из-за кругового вида диаграммы направленности первой приемной антенны 1.1 (фиг.2). Вторая приемная антенна 1.2 имеет кардиоидную диаграмму направленности, вращение которой осуществляется первым блоком 28 управления. Амплитуды входных сигналов с выходов детекторов 8.1 и 8.2 поступают на вход блока 21 деления.

Для осуществления селекции АМ-сигналов по направлению прихода при помощи блоков 28 и 29 управления кардиоидную диаграмму направленности приемной антенны 1.2 и узкую диаграмму направленности передающей антенны 20 вращают до совмещения нулевого провала и максимума диаграмм направленности с направлением прихода сигналов (фиг.2). Амплитуда сигналов с этого направления на выходе второго детектора 8.2 близка к нулю, поэтому на выходе блока 21 деления в этот момент напряжение будет максимальным. Величина порога выставляется так, чтобы пороговый блок 22 срабатывал только от сигналов, приходящих с нулевого направления.

При срабатывании порогового блока 22 формирователь 12 формирует одиночный видеоимпульс длительностью Т_И (фиг.3) и супергетеродинный приемник переходит в режим захвата. Сформированный видеоимпульс поступает на управляющий вход блока 3 поиска и перестройка супергетеродинного приемника приостанавливается на время Т_И, на управляющие входы блоков 28 и 29 управления и вращения диаграмм направленности антенн 1.2 и 20 приостанавливается также на время Т_И. Этот же видеоимпульс поступает на управляющие входы ключей 13, 23 и 24, открывая их. Ключи 13, 23 и 24 в исходном состоянии всегда закрыты.

При этом продетектированный сигнал с выхода детектора 8.1 через открытый ключ 23 и видеоусилитель 9 поступает на вертикально-отклоняющие пластины ЭЛТ 11, в результате чего на экране образуется короткий импульс (частотная метка), положение которого на частотной развертке определяет несущую частоту ω_с принимаемого АМ-сигнала.

Следует отметить, что в режиме поиска для обеспечения высокой вероятности перехвата сигнала скорость γ перестройки гетеродина 5 выбирается достаточно медленной, чтобы перехват мог быть осуществлен за один цикл перестройки частоты гетеродина.

В режиме захвата на выходе усилителя 7.1 промежуточной частоты образуется напряжение

u_пр3(t)=U_ПР1[1+m(t)]cos(ω_прt+ϕ_пр),0≤t≤T_c,

которое через открытый ключ 24 поступает на первый (информационный) вход синхронного детектора 26 и на вход амплитудного ограничителя 25. На выходе последнего образуется гармоническое колебание

u₃(t)=U₀cos(ω_прt+ϕ_пр), 0≤t≤T_c,

где U₀ - порог ограничения, которое используется в качестве опорного напряжения и подается на второй (опорный) вход синхронного детектора 26. В результате синхронного детектирования на выходе синхронного детектора образуется низкочастотное напряжение

u_H(t)=U_H[1+m(t)],

где

пропорциональное модулирующей функции m(t). Это напряжение регистрируется в блоке 27 регистрации, что позволяет определить закон амплитудной модуляции и другие параметры принимаемого АМ-сигнала.

Напряжение гетеродина 5

u_Г1(t)=U_Гcos(ω_Гt+ϕ_Г)

с второго выхода через открытый ключ 13 поступает на первый вход перемножителя 15, на второй вход которого подается напряжение промежуточной частоты с выхода генератора 14

u_пр(t)=U_ПРcos(ω_прt+ϕ_пр).

На выходе перемножителя 15 образуется следующее напряжение

где

Из этого напряжения фильтром 16 суммарной частоты выделяется напряжение суммарной частоты (фиг.4)

0≤t≤T_с

которое поступает на первый вход амплитудного модулятора 17. На второй вход амплитудного модулятора 17 подается напряжение шумов с выхода генератора 18 шумов. На выходе амплитудного модулятора 17 образуется амплитудно-модулированный сигнал (AM) сигнал

u₅(t)=U₄[1+m_ш(t)]cos(ω_сt+ϕ_с), 0≤t≤Т_с,

где m_ш(t) - модулирующая функция шумов,

который после усиления в усилителе 19 мощности излучается передающей антенной 20 в направлении РЭС в качестве прицельной ретранслированной шумовой помехи для радиоэлектронного подавления РЭС.

По истечении времени Т_И вращение антенн 1.2 и 20, перестройка супергетеродинного приемника и поиск АМ-сигналов РЭС в заданном диапазоне частот Df продолжается. При обнаружении следующего АМ-сигнала РЭС работа устройства проходит аналогичным образом.

В зависимости от вида модуляции сигналов РЭС модулятор 17 может выполнять функции амплитудного, частотного или фазового модулятора (манипулятора).

Таким образом, предлагаемые способ и устройство по сравнению с прототипами обеспечивают не только определение несущей частоты разведуемого РЭС и формирование шумовой помехи, но и определять другие параметры принимаемого сигнала и направление на разведуемое РЭС, а также прицельно направлять шумовую ретранслируемую помеху на разведуемую РЭС для более эффективного его радиоэлектронного подавления.

Основное достоинство передатчика прицельных по частоте и направлению маскирующих помех, реализующего предлагаемый способ, заключается в его способности концентрировать всю мощность в узкой полосе частот и в узкой диаграмме направленности, в связи с чем такой передатчик способен осуществить эффективное радиоэлектронное подавление связных приемников или приемников РЛС на больших расстояниях, чем это может обеспечить передатчик шумовых заградительных помех.

Тем самым функциональные возможности способа и устройства расширены.

1. Способ определения частоты, основанный на поиске сигналов в заданном диапазоне частот путем перестройки супергетеродинного приемника, формирования частотной развертки на экране электроннолучевой трубки, преобразовании по частоте принимаемого сигнала, усилении его по напряжению, детектировании и подаче на вертикально отклоняющие пластины трубки, в результате на экране образуется импульс, по положению которого на частотной развертке определяют несущую частоту принимаемого сигнала, при этом в режиме захвата формируется одиночный видеоимпульс, приостанавливают перестройку супергетеродинного приемника на время, равное длительности видеоимпульса, формируют напряжение промежуточной частоты, перемножают его с напряжением гетеродина, выделяют напряжение суммарной частоты, модулируют его по амплитуде шумами, усиливают по мощности и излучают в эфир, отличающийся тем, что в супергетеродинном приемнике используют второй канал, в котором принимаемый сигнал с амплитудной модуляцией также преобразуют по частоте, усиливают по напряжению и детектируют, продетектированный сигнал первого канала делят на продетектированный сигнал второго канала, напряжение, пропорциональное частному от указанного деления, сравнивают с пороговым напряжением, при этом приемную антенну первого канала выбирают с круговой диаграммой направленности, приемную антенну второго канала выбирают с кардиоидной диаграммой направленности, передающую антенну выбирают с узкой диаграммой направленности, приемную антенну с кардиоидной диаграммой направленности и передающую антенну вращают до совмещения нулевого провала кардиоидной диаграммы направленности и максимума диаграммы направленности передающей антенны с направлением прихода сигналов, формируют максимальное напряжение, пропорциональное частному от деления продетектированных сигналов, в случае его превышения порогового напряжения устанавливают режим захвата, при котором также приостанавливают вращение указанных антенн на время, равное длительности видеоимпульса, ограничивают по амплитуде принимаемый в первом канале АМ-сигнал на промежуточной частоте, используют его в качестве опорного напряжения для синхронного детектирования АМ-сигнала на промежуточной частоте, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное модулирующей функции амплитудной модуляции и регистрируют его.

2. Устройство для определения частоты, содержащее первый канал приема, включающий последовательно соединенные первую приемную антенну, первую входную цепь, первый усилитель высокой частоты, первый смеситель, второй вход которого соединен с первым выходом гетеродина, первый усилитель промежуточной частоты и первый детектор, последовательно включенные видеоусилитель и вертикально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки, горизонтально отклоняющие пластины которой соединены с выходом устройства формирования частотной развертки, последовательно включенные формирователь видеоимпульса, первый ключ, второй вход которого соединен с вторым выходом гетеродина, перемножитель, второй вход которого соединен с выходом генератора промежуточной частоты, фильтр суммарной частоты, амплитудный модулятор, второй вход которого соединен с выходом генератора шума, и усилитель мощности, при этом управляющие входы первой входной цепи, первого усилителя высокой частоты, гетеродина и устройства формирования частотной развертки соединены с соответствующими выходами блока поиска, управляющий вход которого соединен с выходом формирователя видеоимпульса, отличающееся тем, что оно снабжено двумя блоками управления диаграммой направленности, вторым и третьим ключами, амплитудным ограничителем, синхронным детектором и вторым каналом приема, состоящим из последовательно включенных второй приемной антенны с кардиоидной диаграммой направленности первого блока управления диаграммой направленности, второй входной цепи, второго усилителя высокой частоты, второго смесителя, второй вход которого соединен с третьим выходом гетеродина, второго усилителя промежуточной частоты и второго детектора, причем к выходу первого детектора последовательно подключены блок деления, второй вход которого соединен с выходом второго детектора, и пороговый блок, выход которого соединен с входом формирователя видеоимпульса, выходы первого детектора и формирователя видеоимпульса через второй ключ подключены к входу видеоусилителя, к выходу первого усилителя промежуточной частоты последовательно подключены третий ключ, второй вход которого соединен с выходом формирователя видеоимпульса, амплитудный ограничитель, синхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом третьего ключа, и блок регистрации, к выходу усилителя мощности последовательно подключены второй блок управления диаграммой направленности и передающая антенна с узкой диаграммой направленности, управляющие входы второй входной цепи и второго усилителя промежуточной частоты соединены с соответствующими выходами блока поиска, управляющие входы первого и второго блоков управления диаграммой направленности соединены с выходом формирователя видеоимпульса.