RU2742039C1 - Method for formation of amplitude-phase-polarization noise and device for implementation thereof - Google Patents

Method for formation of amplitude-phase-polarization noise and device for implementation thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2742039C1
RU2742039C1 RU2019143398A RU2019143398A RU2742039C1 RU 2742039 C1 RU2742039 C1 RU 2742039C1 RU 2019143398 A RU2019143398 A RU 2019143398A RU 2019143398 A RU2019143398 A RU 2019143398A RU 2742039 C1 RU2742039 C1 RU 2742039C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
polarization
noise
phase
amplitude
switch
Prior art date
Application number
RU2019143398A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Николаевич Кренев
Юрий Евгеньевич Боровков
Виктор Сергеевич Набилкин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова"
Priority to RU2019143398A priority Critical patent/RU2742039C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2742039C1 publication Critical patent/RU2742039C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69—Spread spectrum techniques
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04K—SECRET COMMUNICATION; JAMMING OF COMMUNICATION
    • H04K1/00—Secret communication
    • H04K1/02—Secret communication by adding a second signal to make the desired signal unintelligible

Abstract

FIELD: radio equipment.SUBSTANCE: invention relates to radio engineering and can be used to estimate noise immunity of radioelectronic information systems for various purposes, having the possibility of polarization selection, as well as in modern, noise-protected and confidential communication systems, in information protection systems, in control and measurement systems and other radio electronic information systems with the possibility of polarization signal processing. For this purpose, two orthogonal EMF components are formed by two independent processes with random amplitude and phase and subsequent formation of EMF in the far zone by superposition of these components. Random processes in two channels are generated by two physical analogue correlated noise sources with Gaussian amplitude and uniform phase distribution. Result is a two-dimensional random process with a Gaussian distribution. Besides, it is possible to form spatial components from one noise source with adjustment of phase difference between components for realization of linear and elliptical polarization with variable angle of spatial orientation.EFFECT: technical result consists in creation of a signal shaper with random laws of distribution of amplitude, phase and polarization.6 cl, 24 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для оценки параметров помехозащищенности радиоэлектронных информационных систем различного назначения, обладающих возможностью поляризационной селекции, а также в современных, помехозащищенных и конфиденциальных системах связи, в системах защиты информации, в контрольно-измерительных системах и иных радиоэлектронных информационных системах с возможностью поляризационной обработки сигналов.The invention relates to the field of radio engineering and can be used to assess the parameters of noise immunity of electronic information systems for various purposes, with the possibility of polarization selection, as well as in modern, noise-immune and confidential communication systems, in information security systems, in control and measuring systems and other radio-electronic information systems with the possibility of polarization signal processing.

Технический результат заключается в создании формирователя сигнала со случайными законами распределения амплитуды, фазы и поляризации.The technical result consists in creating a signal shaper with random distribution laws of amplitude, phase and polarization.

Известные способы формирования шума позволяют формировать амплитудный, амплитудно-фазовый или фазовый (частотный) случайные процессы. В радиодиапазоне наиболее общим случаем является амплитудно-фазовый шум. При этом электромагнитная волна формируется либо с линейной, либо круговой (эллиптической) поляризацией. Вид поляризации определяется антенной системой.Known methods for generating noise make it possible to form amplitude, amplitude-phase, or phase (frequency) random processes. In the radio frequency range, the most common case is amplitude-phase noise. In this case, an electromagnetic wave is formed with either linear or circular (elliptical) polarization. The type of polarization is determined by the antenna system.

Известны различные способы создания шумовых сигналов (Букингем М. Шумы в электронных приборах и системах. - М.: Мир, 1986), которые используются при проектировании генераторов шума. Известны также технические средства для формирования как аналоговых (Тетерич Н.М. Генераторы шума. - М.: Госэнергоиздат, 1961), так и цифровых (П., Хилл У. Искусство схемотехники: Пер. с англ. - Изд. 2-е. - М.: Издательство БИНОМ. - 2014.) шумовых сигналов.There are various methods of creating noise signals (Buckingham M. Noise in electronic devices and systems. - M .: Mir, 1986), which are used in the design of noise generators. There are also known technical means for the formation of both analog (Teterich N.M. Noise generators. - M .: Gosenergoizdat, 1961) and digital (P., Hill U. The art of circuitry: Per. From English. - Ed. 2 . - M .: Publishing house BINOM. - 2014.) noise signals.

Разработаны цифро-аналоговые генераторы шума на основе N-разрядного регистра сдвига, сумматора по модулю два и дополнительного введения аналогового хаотического генератора (патент RU 2472286 C1, МПК Н03В 29/00, Опубликовано: 10.01.2013).Digital-to-analog noise generators based on an N-bit shift register, an adder modulo two and an additional introduction of an analog chaotic generator have been developed (patent RU 2472286 C1, IPC Н03В 29/00, Published: 10.01.2013).

Постоянно идет улучшение известных устройств, расширение полосы генерируемого шума, уменьшение габаритов устройства, уменьшение веса устройства и расширение функциональных возможностей устройства (патент RU 52639 U1, МПК G01R 29/26, Опубликовано: 10.04.2006), а также увеличение числа независимых каналов (патент RU 56746 U1, МПК Н03В 29/00, Опубликовано: 10.09.2006).The known devices are constantly being improved, the band of generated noise is being expanded, the dimensions of the device are reduced, the weight of the device is reduced and the functionality of the device is expanded (patent RU 52639 U1, IPC G01R 29/26, Published: 10.04.2006), as well as an increase in the number of independent channels (patent RU 56746 U1, IPC Н03В 29/00, Published: 10.09.2006).

Недостатком описанных методов является невозможность управления поляризацией излучаемого шума.The disadvantage of the described methods is the impossibility of controlling the polarization of the emitted noise.

Наиболее близким к описываемому способу техническим решением является постановщик помех, позволяющий формировать любой тип поляризации (патент RU 2690664 C1, МПК H04K 3/00, Опубликовано: 05.06.2019). Недостатками указанного метода является невозможность применения для формирования шума аналоговые источники, из-за чего имеется возможность генерации только псевдослучайных последовательностей, а также ограниченность диапазона частот частотой дискретизации АЦП, следствием чего является сложность формирования шума в диапазоне СВЧ.The closest technical solution to the described method is a jammer that allows you to form any type of polarization (patent RU 2690664 C1, IPC H04K 3/00, Published: 05.06.2019). The disadvantages of this method are the impossibility of using analog sources for noise generation, which makes it possible to generate only pseudo-random sequences, as well as the limited frequency range of the ADC sampling frequency, which results in the complexity of noise generation in the microwave range.

Техническим результатом является реализация способа формирования шума с произвольной поляризацией, расширение частотного диапазона применения такого шума и возможность применения в качестве первичного источника любых известных генераторов.The technical result is the implementation of a method for generating noise with arbitrary polarization, expanding the frequency range of such noise and the possibility of using any known generators as a primary source.

Указанный технический результат достигается путем формирования двух ортогональных компонент ЭМП двумя независимыми процессами со случайной амплитудой и фазой и последующим формированием ЭМП в дальней зоне путем суперпозиции этих компонент. Случайные процессы в двух каналах формируются двумя физическими аналоговыми некоррелированными источниками шума с гауссовской амплитудой и равномерным распределением фазы. Результатом служит двумерный случайный процесс с гауссовским распределением. Помимо этого имеется возможность формирования пространственных компонент от одного источника шума с регулировкой разности фаз между компонентами. Это позволяет реализовать линейную и эллиптическую поляризации с изменяемым углом пространственной ориентации. Предлагаемый способ позволяет дополнительно к амплитудно-фазовому случайному процессу добавить случайную во времени ориентацию вектора поляризации и, тем самым, получить амплитудно-фазо-поляризационный шум.The specified technical result is achieved by the formation of two orthogonal components of the EMF by two independent processes with a random amplitude and phase and the subsequent formation of the EMF in the far zone by superposition of these components. The random processes in the two channels are generated by two physical analog uncorrelated noise sources with Gaussian amplitude and uniform phase distribution. The result is a two-dimensional random process with a Gaussian distribution. In addition, it is possible to generate spatial components from a single noise source with adjustable phase difference between the components. This makes it possible to realize linear and elliptical polarization with a variable angle of spatial orientation. The proposed method makes it possible, in addition to the amplitude-phase random process, to add a random orientation of the polarization vector in time and thereby obtain the amplitude-phase-polarization noise.

Сущность изобретения заключается в том, что в качестве излучателя используется биортогональная антенна, на ортогональные составляющие которых подается сигнал как от двух некоррелированных аналоговых источников шума с гауссовской амплитудой и равномерным распределением фазы, так и от одного источника шума. За счет встроенных фазовращателей регулируется разность фаз между каналами. В результате пространственной суперпозиции формируется сигнал с линейной, эллиптической и изменяющейся по равномерному закону случайного распределения пространственной поляризацией.The essence of the invention lies in the fact that a biorthogonal antenna is used as a radiator, the orthogonal components of which are fed a signal from both two uncorrelated analog noise sources with Gaussian amplitude and uniform phase distribution, and from one noise source. The built-in phase shifters regulate the phase difference between the channels. As a result of spatial superposition, a signal is formed with linear, elliptical and spatial polarization varying according to a uniform law of random distribution.

Формирование случайного во времени положения вектора поляризации при одновременных случайных процессах по амплитуде и фазе осуществляется на основе суперпозиции двух ортогональных по поляризации линейно поляризованных электромагнитных полей со случайными, в общем случае независимыми, процессами изменения амплитуды и фазы. Аналитически результирующий процесс определяется выражением:The formation of a random in time position of the polarization vector with simultaneous random processes in amplitude and phase is carried out on the basis of a superposition of two linearly polarized electromagnetic fields orthogonal in polarization with random, generally independent, processes of amplitude and phase change. Analytically, the resulting process is determined by the expression:

Figure 00000001
Figure 00000001

где

Figure 00000002
и
Figure 00000003
- вертикальная и горизонтальная пространственные компоненты электромагнитного поля,
Figure 00000004
и
Figure 00000005
- антенный фактор, R - расстояние от излучающей антенной системы, uB(t) и ur(t) - сигналы, подаваемые на вертикальную и горизонтальную компоненты антенной системы, определяемые как:Where
Figure 00000002
and
Figure 00000003
- vertical and horizontal spatial components of the electromagnetic field,
Figure 00000004
and
Figure 00000005
is the antenna factor, R is the distance from the radiating antenna system, u B (t) and u r (t) are the signals supplied to the vertical and horizontal components of the antenna system, defined as:

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

где k1 и k2 - коэффициенты передачи радиолиний,

Figure 00000008
и
Figure 00000009
- амплитуды некоррелированных случайных процессов,
Figure 00000010
и
Figure 00000011
- фазы случайных процессов, ωt - несущая частота, ϕ1 и ϕ2 - начальные фазы несущих.where k 1 and k 2 are the transmission coefficients of radio links,
Figure 00000008
and
Figure 00000009
- the amplitudes of uncorrelated random processes,
Figure 00000010
and
Figure 00000011
- phases of random processes, ωt - carrier frequency, ϕ 1 and ϕ 2 - initial phases of carriers.

Формирование ортогональных линейно поляризованных электромагнитных полей осуществляется антенной системой, в простейшем случае представляющей собой два идентичных независимых ортогональных диполя с общим фазовым центром, в качестве примера на Фиг. 1 и Фиг. 2 схематично изображены случайные электромагнитные поля, формируемые каждым из ортогональных диполей с вертикальной (Ев) и горизонтальной (Ег) поляризациями соответственно, а на Фиг. 3 - результирующее электромагнитное поле такой антенной системы в дальней зоне, соответствующее выражению (1).The formation of orthogonal linearly polarized electromagnetic fields is carried out by an antenna system, in the simplest case representing two identical independent orthogonal dipoles with a common phase center, as an example in FIG. 1 and FIG. 2 schematically depicts random electromagnetic fields generated by each of the orthogonal dipoles with vertical (E c ) and horizontal (E g ) polarizations, respectively, and FIG. 3 - the resulting electromagnetic field of such an antenna system in the far zone, corresponding to expression (1).

Устройство содержит последовательно соединенные генератор несущей частоты 1, разветвитель 2, управляемый фазовращатель 3 смеситель 5. Второй выход разветвителя 2 через управляемый фазовращатель 4 соединен с первым входом смесителя 6. Первый источник шума 7, через последовательно соединенные ключ 8, разветвитель 9, управляемый усилитель 10 подключен ко второму входу смесителя 5. Второй источник шума 11, через последовательно соединенные ключ 12, коммутатор 13, управляемый усилитель 14 подключен к второму входу смесителя 6. Второй выход разветвителя 9 подключен ко второму входу коммутатора 13. Выходы смесителей 5 и 6 через полосовые фильтры 15, 16 и усилители 17, 18 соответственно подключаются к ортогональным элементам антенной системы 19. Первый, второй, третий и четвертый выходы схемы управления 20 подключены к входам управления управляемых фазовращателей 3 и 4, управляемых усилителей 10 и 14, ключа 8 и коммутатора 13. Вход схемы управления 20 является входом управления устройством.The device contains a series-connected carrier frequency generator 1, a splitter 2, a controlled phase shifter 3, a mixer 5. The second output of a splitter 2 through a controlled phase shifter 4 is connected to the first input of a mixer 6. The first noise source 7, through a series-connected switch 8, a splitter 9, a controlled amplifier 10 is connected to the second input of the mixer 5. The second noise source 11, through the series-connected switch 12, the switch 13, the controlled amplifier 14 is connected to the second input of the mixer 6. The second output of the splitter 9 is connected to the second input of the switch 13. The outputs of the mixers 5 and 6 through bandpass filters 15, 16 and amplifiers 17, 18, respectively, are connected to the orthogonal elements of the antenna system 19. The first, second, third and fourth outputs of the control circuit 20 are connected to the control inputs of controlled phase shifters 3 and 4, controlled amplifiers 10 and 14, switch 8 and switch 13. The input of the control circuit 20 is a device control input.

Устройство работает следующим образом: случайный процесс с выхода источника шума 7 через ключ 8 разветвитель 9 и управляемый усилитель 10 поступает на второй вход смесителя 5. Случайный процесс с выхода источника шума 11 через ключ 12, коммутатор 13 и управляемый усилитель 14 поступает на второй вход смесителя 6. Случайные процессы, формируемые источниками шума 7 и 11 статистически не зависимы. На первые входы смесителей 5 и 6 через разветвитель 2 и управляемые фазовращатели 3 и 4 поступает гармоническое колебание от генератора несущей частоты 1. Выходные сигналы смесителей 5 и 6 являются балансно-модулированными случайными процессами. Эти сигналы с выходов смесителей 5 и 6 через фильтры 15 и 16 и усилители 17 и 18 подаются на ортогональные входы антенной системы 19, обеспечивающей формирование в дальней зоне электромагнитного поля с изменяющимся по случайному закону пространственной ориентацией вектора поляризации. Мгновенное значение модуля и угла пространственной ориентации вектора поляризации определяется мгновенными значениями случайных процессов, подаваемых на вторые входы смесителей 5 и 6, которые можно рассматривать как проекции вектора поляризации на ортогональные оси, соответствующие ортогональным входам антенной системы 19, что поясняется фиг. 5.The device works as follows: a random process from the output of the noise source 7 through switch 8, splitter 9 and controlled amplifier 10 is fed to the second input of the mixer 5. The random process from the output of the noise source 11 through switch 12, switch 13 and controlled amplifier 14 is fed to the second input of the mixer 6. Random processes formed by noise sources 7 and 11 are statistically independent. The first inputs of mixers 5 and 6 through a splitter 2 and controlled phase shifters 3 and 4 receive a harmonic oscillation from the carrier frequency generator 1. Output signals of mixers 5 and 6 are balance-modulated random processes. These signals from the outputs of the mixers 5 and 6 through filters 15 and 16 and amplifiers 17 and 18 are fed to the orthogonal inputs of the antenna system 19, which provides the formation of an electromagnetic field in the far zone with a random spatial orientation of the polarization vector. The instantaneous value of the modulus and the angle of the spatial orientation of the polarization vector is determined by the instantaneous values of random processes supplied to the second inputs of the mixers 5 and 6, which can be considered as projections of the polarization vector onto the orthogonal axes corresponding to the orthogonal inputs of the antenna system 19, as illustrated in FIG. five.

Устройство, за счет наличия управляемых элементов (фазовращателей 3 и 4, ключей 8 и 12, коммутатора 13, усилителей 10 и 14) позволяет получать электромагнитные поля различной структуры. Наиболее общим случаем является формирование электромагнитного поля со случайными амплитудой, фазой и ориентацией вектора поляризации. В этом случае ключи 8 и 12 замкнуты, коммутатор 13 подключает источник шума 11 на вход регулируемого усилителя 14. В этом случае, если источники шума 7 и 11 формируют статистически независимые гауссовские процессы, формируемое в дальней зоне антенной системы электромагнитное поле представляет собой, в плоскости нормальной вектору Умова-Пойтинга двухмерный гауссовский шум, иллюстрируемый фигурами 5а-5д. Математическое описание дается формулами (1), (2) и (3) при

Figure 00000012
и
Figure 00000013
- независимых случайных процессах, подчиняющимся закону распределения Рэлея,
Figure 00000014
и
Figure 00000015
- независимых случайных процессах, подчиняющимся равномерному закону распределения, k1=k2 и ϕ1=ϕ2=0. На Фиг. 5А приведен пространственный годограф формируемого амплитудно-фазо-поляризационного шума, проекция которого на плоскость, нормальную вектору Умова-Пойтинга, образуемую ортогональными осями Ев, Ег, приведена на Фиг. 5Б. Законы распределения параметров формируемого шума приведены на Фиг. 5В-5Д.The device, due to the presence of controlled elements (phase shifters 3 and 4, keys 8 and 12, switch 13, amplifiers 10 and 14), allows you to obtain electromagnetic fields of various structures. The most common case is the formation of an electromagnetic field with random amplitude, phase and orientation of the polarization vector. In this case, the keys 8 and 12 are closed, the switch 13 connects the noise source 11 to the input of the adjustable amplifier 14. In this case, if the noise sources 7 and 11 form statistically independent Gaussian processes, the electromagnetic field formed in the far zone of the antenna system is, in the plane normal to the Umov-Poyting vector two-dimensional Gaussian noise, illustrated by Figures 5a-5e. The mathematical description is given by formulas (1), (2) and (3) for
Figure 00000012
and
Figure 00000013
- independent random processes obeying the Rayleigh distribution law,
Figure 00000014
and
Figure 00000015
- independent random processes obeying a uniform distribution law, k 1 = k 2 and ϕ 1 = ϕ 2 = 0. FIG. 5A shows the spatial hodograph of the generated amplitude-phase-polarization noise, the projection of which onto the plane normal to the Umov-Poyting vector formed by the orthogonal axes E c , E g is shown in Fig. 5 B. The distribution laws of the parameters of the generated noise are shown in Fig. 5V-5D.

Частным случаем реализации процесса, описанного формулой (1), является формирование классического шума с линейной вертикальной или горизонтальной поляризацией. При реализации режима излучения шума на вертикальной поляризации ключ 8 замкнут, ключ 12 разомкнут и коммутатор 13 подключает вход с ключа 12 на выход. Сигнал с первого выхода разветвителя 9 через усилитель 10 и смеситель 5 подается на вертикальную составляющую антенной системы. Формируемый в дальней зоне процесс представляет собой вертикально поляризованный случайный процесс с амплитудой

Figure 00000016
подчиняющейся закону распределения Рэлея, и фазой
Figure 00000017
изменяющейся по равномерному закону распределения, определяемой источником 7. Горизонтальная составляющая uг(t)=0.A special case of the implementation of the process described by formula (1) is the formation of classical noise with linear vertical or horizontal polarization. When implementing the mode of noise emission on vertical polarization, the key 8 is closed, the key 12 is open, and the switch 13 connects the input from the key 12 to the output. The signal from the first output of the splitter 9 through amplifier 10 and mixer 5 is fed to the vertical component of the antenna system. The process formed in the far field is a vertically polarized random process with an amplitude
Figure 00000016
obeying the Rayleigh distribution law, and the phase
Figure 00000017
changing according to a uniform distribution law, determined by source 7. The horizontal component u g (t) = 0.

При реализации режима излучения шума на горизонтальной поляризации ключ 8 разомкнут, ключ 13 замкнут, коммутатор 13 подключает сигнал с источника шума 11 на вход управляемого усилителя и через смеситель 6 выводиться на горизонтальную составляющую антенной системы. Статистические характеристики формируемого случайного процесса определяются источником 11. Электромагнитное поле в дальней зоне, сформированное гауссовскими источниками шума с огибающей

Figure 00000018
и фазой
Figure 00000019
проиллюстрировано на Фиг. 6А-6Е. Вертикальная компонента uв(t)=0.When implementing the noise emission mode on horizontal polarization, the key 8 is open, the key 13 is closed, the switch 13 connects the signal from the noise source 11 to the input of the controlled amplifier and through the mixer 6 is output to the horizontal component of the antenna system. The statistical characteristics of the generated random process are determined by source 11. Electromagnetic field in the far zone, formed by Gaussian noise sources with an envelope
Figure 00000018
and phase
Figure 00000019
illustrated in FIG. 6A-6E. The vertical component of u in (t) = 0.

Еще одним случаем является режим с управляемой наклонной поляризацией и коэффициентом эллиптичности. Ключ 12 размыкается, коммутатор 13 замыкает второй вход с разветвителя 9 на управляемый усилитель 13. Ключ 8 замкнут и источник шума 7 через разветвитель 9, управляемые усилители 10, 14, смесители 5 и 6, полосовые фильтры 15 и 16 и усилители 17 и 18 подключается к обоим компонентам антенной системы 19. Эллиптичность вращения поляризации полученного электромагнитного излучения регулируется фазовращателями 3 и 4. Наклон эллипса поляризации регулируется управляемыми усилителями 10 и 14. Закон изменения коэффициента эллиптичности и наклона эллипса поляризации может быть произвольной. Для гауссовского шума при постоянной разности фаз на фазовращателях ϕ1-ϕ2=π/4 и отношении коэффициентов усиления в каналах

Figure 00000020
формируемое электромагнитное поле проиллюстрировано на Фиг. 7А-7Е.Another case is a mode with controlled oblique polarization and ellipticity coefficient. Key 12 opens, switch 13 closes the second input from splitter 9 to controlled amplifier 13. Key 8 is closed and noise source 7 through splitter 9, controlled amplifiers 10, 14, mixers 5 and 6, bandpass filters 15 and 16 and amplifiers 17 and 18 are connected to both components of the antenna system 19. The ellipticity of the polarization rotation of the received electromagnetic radiation is regulated by phase shifters 3 and 4. The polarization ellipse tilt is controlled by the controlled amplifiers 10 and 14. The law of variation of the ellipticity coefficient and the polarization ellipse tilt can be arbitrary. For Gaussian noise with a constant phase difference on the phase shifters ϕ 1 -ϕ 2 = π / 4 and the ratio of the gains in the channels
Figure 00000020
the generated electromagnetic field is illustrated in FIG. 7A-7E.

Реализуемость данного устройства подтверждена экспериментально. В соответствии со структурной схемой, изображенной на фиг. 4, разработано устройство, где генератором несущей частоты 1 является микросхема ADF5355, разветвителем 2 - NCR-123+, фазовращетелем 3,4 - MAPS-010166, смесителем 5,6 - НМС412, первичными источниками 7,8 - NC506/12, ключ НМС435,. В эксперименте оценивались статистические и поляризационные характеристики формируемого шума. Для этого напротив формирователя устанавливалось устройство записи сигнала, состоящее из антенной направленной системы, принимающей вертикальную и горизонтальную компоненты электромагнитного поля, приемных каналов, двух АЦП и ПЛИС с интерфейсом записи на CD карту. Полученные выборки обрабатывались в пакете программирования Matlab. На Фиг. 8А-8Б приведен пространственный годограф изменения мгновенного положения вектора поляризации для ЭМП с вертикальной поляризацией (8А) и неполяризованного (8Б). На Фиг. 9 приведена гистограмма плотности распределения амплитуд сигнала в каналах, соответствующим ортогональным компонентам ЭМП. Наблюдается соответствие экспериментальных характеристик заявленным.The feasibility of this device has been confirmed experimentally. In accordance with the block diagram shown in FIG. 4, a device has been developed where the carrier frequency generator 1 is the ADF5355 microcircuit, the splitter 2 is NCR-123 +, the 3.4 phase shifter is MAPS-010166, the mixer 5.6 is NMC412, the primary sources 7.8 are NC506 / 12, the key is NMC435 ,. In the experiment, the statistical and polarization characteristics of the generated noise were estimated. For this, opposite the shaper, a signal recording device was installed, consisting of an antenna directional system that receives the vertical and horizontal components of the electromagnetic field, receiving channels, two ADCs and an FPGA with an interface for recording on a CD card. The obtained samples were processed in the Matlab programming package. FIG. 8A-8B show the spatial hodograph of changes in the instantaneous position of the polarization vector for EMF with vertical polarization (8A) and unpolarized (8B). FIG. 9 shows a histogram of the distribution density of signal amplitudes in the channels corresponding to the orthogonal EMF components. The experimental characteristics are in agreement with the declared ones.

Таким образом, заявленный способ действительной позволяет достичь заявленного технического результата.Thus, the claimed method actually allows you to achieve the claimed technical result.

Claims (6)

1. Способ формирования амплитудно-фазо-поляризационного шума, заключающийся в формировании двух ортогональных компонент электромагнитного поля двумя независимыми процессами со случайной амплитудой и фазой и последующим формированием электромагнитного поля в дальней зоне путем суперпозиции этих компонент, реализующий линейную и эллиптическую поляризации с изменяемым углом пространственной ориентации путем добавления к амплитудно-фазовому случайному процессу случайной во времени ориентации вектора поляризации, получая амплитудно-фазо-поляризационный шум.1. A method for the formation of amplitude-phase-polarization noise, which consists in the formation of two orthogonal components of the electromagnetic field by two independent processes with random amplitude and phase and the subsequent formation of an electromagnetic field in the far zone by superposition of these components, realizing linear and elliptical polarization with a variable angle of spatial orientation by adding to the amplitude-phase random process a random orientation of the polarization vector in time, obtaining the amplitude-phase-polarization noise. 2. Устройство для формирования амплитудно-фазо-поляризационного шума, содержащее генератор несущей частоты 1, соединенный с разветвителем 2, выход которого соединен с двумя каналами, каждый из которых состоит из последовательно соединенных управляемого фазовращателя 3, (4), смесителя 5, (6), полосового фильтра 15, (16) и усилителя 17, (18), выходы двух каналов соответственно подключены к ортогональным элементам антенной системы 19, последовательно соединенные первый источник шума 7, первый ключ 8, разветвитель 9 и управляемый усилитель 10, выход которого соединен со вторым входом смесителя 5 первого канала, последовательно соединенные второй источник шума 11, ключ 12, коммутатор 13, второй управляемый усилитель 14, выход которого подключен ко второму входу смесителя 6 второго канала, второй выход разветвителя 9 подключен ко второму входу коммутатора 13, выходы схемы управления 20 подключены к входам управления управляемых фазовращателей 3 и 4, управляемых усилителей 10 и 14, ключей 8, 12 и коммутатора 13, вход схемы управления 20 является входом управления устройством.2. A device for generating amplitude-phase-polarization noise, containing a carrier frequency generator 1 connected to a splitter 2, the output of which is connected to two channels, each of which consists of a series-connected controlled phase shifter 3, (4), a mixer 5, (6 ), bandpass filter 15, (16) and amplifier 17, (18), the outputs of the two channels are respectively connected to the orthogonal elements of the antenna system 19, the first noise source 7, the first switch 8, the splitter 9 and the controlled amplifier 10 are connected in series, the output of which is connected with the second input of the mixer 5 of the first channel, the second noise source 11, the switch 12, the switch 13, the second controlled amplifier 14, the output of which is connected to the second input of the mixer 6 of the second channel, the second output of the splitter 9 is connected to the second input of the switch 13, the circuit outputs control 20 are connected to the control inputs of controlled phase shifters 3 and 4, controlled amplifiers 10 and 14, keys 8, 12 and switch 13, the input of the control circuit 20 is the input of the device control. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что формирование в дальней зоне антенной системы 19 электромагнитного поля со случайными амплитудой, фазой и ориентацией вектора поляризации осуществляется при замкнутых ключах 8 и 12 посредством коммутатора 13, который подключает источник шума 11 на вход регулируемого усилителя 14, источники шума 7 и 11 формируют статистически независимые гауссовские процессы.3. The device according to claim 2, characterized in that the formation in the far zone of the antenna system 19 of an electromagnetic field with random amplitude, phase and orientation of the polarization vector is carried out with closed keys 8 and 12 by means of a switch 13, which connects the noise source 11 to the input of an adjustable amplifier 14, noise sources 7 and 11 form statistically independent Gaussian processes. 4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что формирование классического шума с линейной вертикальной поляризацией, осуществляют посредством реализации режима излучения шума на вертикальной поляризации, при которой ключ 8 замкнут, ключ 12 разомкнут и коммутатор 13 подключает вход ключа 12 на свой выход, что исключает прохождение сигнала с выхода второго источника шума 11 на вход усилителя 14, сигнал с первого выхода разветвителя 9 через усилитель 10 и смеситель 5 подается на вертикальную составляющую антенной системы, формируемый в дальней зоне процесс представляет собой вертикально поляризованный случайный процесс с амплитудой
Figure 00000021
подчиняющейся закону распределения Рэлея, и фазой
Figure 00000022
изменяющейся по равномерному закону распределения, определяемому источником 7, при этом горизонтальная составляющая uг(t)=0.4. The device according to claim 2, characterized in that the formation of classical noise with linear vertical polarization is carried out by means of the implementation of the noise emission mode on vertical polarization, in which the key 8 is closed, the key 12 is open and the switch 13 connects the input of the key 12 to its output, which excludes the passage of the signal from the output of the second noise source 11 to the input of the amplifier 14, the signal from the first output of the splitter 9 through the amplifier 10 and mixer 5 is fed to the vertical component of the antenna system, the process formed in the far field is a vertically polarized random process with an amplitude
Figure 00000021
obeying the Rayleigh distribution law, and the phase
Figure 00000022
changing according to a uniform distribution law determined by source 7, while the horizontal component u g (t) = 0. 5. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что формирование классического шума с горизонтальной поляризацией осуществляют посредством реализации режима излучения шума на горизонтальной поляризации, при которой ключ 8 разомкнут, ключ 12 замкнут, коммутатор 13 имеет возможность подключения сигнала с источника шума 11 на вход усилителя 14, с возможностью через смеситель 6 выводиться на горизонтальную составляющую антенной системы 19, при этом статистические характеристики формируемого случайного процесса определяются источником 11.5. The device according to claim 2, characterized in that the formation of classical noise with horizontal polarization is carried out by means of the implementation of the noise emission mode on horizontal polarization, in which the key 8 is open, the key 12 is closed, the switch 13 has the ability to connect the signal from the noise source 11 to the input amplifier 14, with the ability to output through the mixer 6 to the horizontal component of the antenna system 19, while the statistical characteristics of the generated random process are determined by the source 11. 6. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что формирование управляемой наклонной поляризации с коэффициентом эллиптичности осуществляют посредством разомкнутого ключа 12 и замкнутого ключа 8, позволяющих первому источнику шума 7 через разветвитель 9 и замыкающий коммутатор 13 подавать сигнал через усилители 10, 14, смесители 5 и 6, полосовые фильтры 15 и 16 и усилители 17 и 18 к обоим компонентам антенной системы 19, при этом эллиптичность поляризации полученного электромагнитного излучения регулируется фазовращателями 3 и 4, наклон эллипса поляризации регулируется управляемыми усилителями 10 и 14.6. The device according to claim 2, characterized in that the formation of a controlled oblique polarization with an elliptic coefficient is carried out by means of an open key 12 and a closed key 8, allowing the first noise source 7 through a splitter 9 and a closing switch 13 to supply a signal through amplifiers 10, 14, mixers 5 and 6, bandpass filters 15 and 16 and amplifiers 17 and 18 to both components of the antenna system 19, while the ellipticity of the polarization of the received electromagnetic radiation is controlled by phase shifters 3 and 4, the slope of the polarization ellipse is controlled by controlled amplifiers 10 and 14.
RU2019143398A 2019-12-19 2019-12-19 Method for formation of amplitude-phase-polarization noise and device for implementation thereof RU2742039C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019143398A RU2742039C1 (en) 2019-12-19 2019-12-19 Method for formation of amplitude-phase-polarization noise and device for implementation thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019143398A RU2742039C1 (en) 2019-12-19 2019-12-19 Method for formation of amplitude-phase-polarization noise and device for implementation thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2742039C1 true RU2742039C1 (en) 2021-02-02

Family

ID=74554334

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019143398A RU2742039C1 (en) 2019-12-19 2019-12-19 Method for formation of amplitude-phase-polarization noise and device for implementation thereof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2742039C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4475208A (en) * 1982-01-18 1984-10-02 Ricketts James A Wired spread spectrum data communication system
RU52639U1 (en) * 2005-08-29 2006-04-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный московский завод "Салют" NOISE GENERATION DEVICE
RU56746U1 (en) * 2006-04-24 2006-09-10 ФГУП "Калугаприбор" SYSTEM FOR FORMING NOISE SIGNALS WITH NOISE GENERATOR
US7786815B2 (en) * 2005-02-01 2010-08-31 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for generation of noise signal
RU2421923C1 (en) * 2010-02-10 2011-06-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского" Method of hidden transfer of information with variable characteristics of noise generator
RU2472286C1 (en) * 2011-08-19 2013-01-10 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Саратовский Государственный Университет Имени Н.Г. Чернышевского" Digital generator of chaotic signal
RU2690664C1 (en) * 2018-09-03 2019-06-05 Акционерное общество "Научно-технический центр радиоэлектронной борьбы" Interference transmitter

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4475208A (en) * 1982-01-18 1984-10-02 Ricketts James A Wired spread spectrum data communication system
US7786815B2 (en) * 2005-02-01 2010-08-31 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for generation of noise signal
RU52639U1 (en) * 2005-08-29 2006-04-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный московский завод "Салют" NOISE GENERATION DEVICE
RU56746U1 (en) * 2006-04-24 2006-09-10 ФГУП "Калугаприбор" SYSTEM FOR FORMING NOISE SIGNALS WITH NOISE GENERATOR
RU2421923C1 (en) * 2010-02-10 2011-06-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского" Method of hidden transfer of information with variable characteristics of noise generator
RU2472286C1 (en) * 2011-08-19 2013-01-10 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Саратовский Государственный Университет Имени Н.Г. Чернышевского" Digital generator of chaotic signal
RU2690664C1 (en) * 2018-09-03 2019-06-05 Акционерное общество "Научно-технический центр радиоэлектронной борьбы" Interference transmitter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhu et al. Directional modulation based on 4-D antenna arrays
Hu et al. Robust synthesis method for secure directional modulation with imperfect direction angle
RU2141706C1 (en) Method and device for adaptive spatial filtering of signals
Daly et al. Demonstration of directional modulation using a phased array
US10224627B2 (en) Electronically scanned antenna arrays with reconfigurable performance
Hong et al. RF directional modulation technique using a switched antenna array for physical layer secure communication applications
Hong et al. Programmable weight phased-array transmission for secure millimeter-wave wireless communication
JP6264204B2 (en) Communication apparatus and phase adjustment method
Karavaev et al. An experimental communication scheme based on chaotic time-delay system with switched delay
Zhang et al. Phased-array transmission for secure mmWave wireless communication via polygon construction
Ding et al. Developments in directional modulation technology
RU2742039C1 (en) Method for formation of amplitude-phase-polarization noise and device for implementation thereof
RU2316899C1 (en) Method for creating retranslated interferences
Ding et al. Analog/digital hybrid delay-locked-loop for K/Ka band satellite retrodirective arrays
Gaydos et al. Adaptive beamforming in high-interference environments using a software-defined radio array
Ding et al. Improved physical layer secure wireless communications using a directional modulation enhanced retrodirective array
Shattil et al. Array control systems for multicarrier protocols using a frequency-shifted feedback cavity
Apostolov et al. Efficient three-element binomial array antenna
Jie et al. Two-ray multipath propagation of MIMO-based OAM radio communications
Ding et al. Experiment of digital directional modulation transmitters
Galati et al. On Phase folding in random phase/frequency modulation for noise radar
JP6398629B2 (en) Generation of pseudo-random frequency signals
RU2690664C1 (en) Interference transmitter
RU2301483C1 (en) Method for suppressing randomly polarized interference in receiving circular-polarization electromagnetic wave by adaptive antenna array
Wu et al. Ultra narrow band transmission system with orbital angular momentum