RU2187206C1

RU2187206C1 - Method for suppressing ground laser communication line

Info

Publication number: RU2187206C1
Application number: RU2001110217A
Authority: RU
Inventors: М.Ф. Авраменко; А.Н. Мартьянов; В.Г. Таценко; В.А. Шляпников
Original assignee: Военная академия Ракетных войск стратегического назначения им. Петра Великого
Priority date: 2001-04-17
Filing date: 2001-04-17
Publication date: 2002-08-10

Abstract

FIELD: communications engineering; suppressing enemy's ground communication line. SUBSTANCE: proposed method involves irradiation of supporting structure section mounting transceiver module of ground laser communication line by electromagnetic rays, section to be irradiated, irradiation time, power and wavelength of electromagnetic radiation being chosen so that optical axes of transceiver modules of mentioned communication line were maladjusted due to thermal deformation of supporting structure section under effect of electromagnetic radiation. Electromagnetic radiation source effectively functions within large area and not only within field of vision of enemy's line receiver. EFFECT: enlarged coverage zone of electromagnetic radiation source for suppressing enemy's ground laser communication line. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области лазерной связи и может быть использовано для подавления наземной лазерной линии связи (НЛЛС) противника. The invention relates to the field of laser communication and can be used to suppress the terrestrial laser communication line (NLL) of the enemy.

Наиболее близким но технической сущности к настоящему способу подавления наземной лазерной линии связи является способ подавления оптико-электронного прибора (ОЭП), заключающийся в облучении электромагнитным излучением (ЭМИ) элемента ОЭП, причем ЭМИ облучают приемную антенну ОЭП, длина волны облучающего ЭМИ совпадает с рабочей длиной волны ОЭП, а источник облучающего ЭМИ находится в поле зрения приемника ОЭП [1]. The closest but technical essence to the present method of suppressing a ground-based laser communication line is a method of suppressing an optoelectronic device (OED), which consists in irradiating an OEP element with electromagnetic radiation (EMP), wherein the EMP irradiates the receiving antenna of the OEP, the wavelength of the irradiating EMR coincides with the working length EPI waves, and the source of the irradiating EMP is in the field of view of the EPI receiver [1].

Недостатком прототипа является то, что для реализации этого способа подавления применительно к наземной лазерной линии связи требуется поместить источник облучающего ЭМИ в поле зрения приемника НЛЛС. Что не всегда возможно в силу малых размеров (менее 30 угловых минут [2]) поля зрения приемника НЛЛС и особенностей применения НЛЛС, например, при установке приемопередающих модулей НЛЛС на крышах отдельно стоящих зданий. The disadvantage of the prototype is that to implement this method of suppression in relation to a ground-based laser communication line, it is necessary to place the source of the irradiating EMR in the field of view of the NLLS receiver. This is not always possible due to the small size (less than 30 arc minutes [2]) of the field of view of the NLLS receiver and the features of the use of NLLS, for example, when installing NLLS transceiver modules on the roofs of detached buildings.

Для устранения отмеченных недостатков в способе подавления НЛЛС, заключающемся в облучении электромагнитным излучением (ЭМИ) элемента НЛЛС, ЭМИ облучают участок опоры, на которой установлен приемопередающий модуль НЛЛС, причем облучаемый участок, время облучения, мощность и длину волны облучающего ЭМИ выбирают такими, чтобы за счет термодеформации опоры от воздействия облучающего ЭМИ достичь разъюстировки оптических осей приемопередающих модулей НЛЛС. To eliminate the noted drawbacks in the method of suppressing NLLS, which consists in irradiating the NLLS element with electromagnetic radiation (EMP), the EMP irradiates a portion of the support on which the NLLS transceiver module is installed, and the irradiated portion, the exposure time, the power and wavelength of the irradiating EMR are selected so that due to the thermal deformation of the support from the effect of the irradiating EMR, to achieve an alignment of the optical axes of the NLLS transceiver modules.

Сравнительный анализ с прототипом показал, что заявленное техническое решение отличается тем, что ЭМИ облучают участок опоры, на которой установлен приемопередающий модуль НЛЛС, причем облучаемый участок, время облучения, мощность и длину волны облучающего ЭМИ выбирают такими, чтобы за счет термодеформации опоры от воздействия облучающего ЭМИ достичь разъюстировки оптических осей приемопередающих модулей НЛЛС. Это позволяет расширить зону размещения источника облучающего ЭМИ (не только в поле зрения приемника НЛЛС), из которой возможно подавить НЛЛС противника. A comparative analysis with the prototype showed that the claimed technical solution is characterized in that the EMP irradiates the portion of the support on which the NLLS transceiver module is installed, and the irradiated portion, the exposure time, power and wavelength of the irradiating EMR are selected so that due to thermal deformation of the support from exposure to irradiating EMR to achieve misalignment of the optical axes of the NLLS transceiver modules. This allows you to expand the area of the source of the irradiating EMR (not only in the field of view of the NLLS receiver), from which it is possible to suppress the NLLS of the enemy.

Таким образом, совокупность введенных в способ операций и их связей позволила расширить зону размещения источника облучающего ЭМИ (не только в поле зрения приемника НЛЛС), из которой возможно подавить НЛЛС противника, что было практически невозможно при использовании прототипа. Следовательно, техническое решение соответствует критерию "новизна". Кроме того, так как требуемый технический результат достигается всей вновь введенной совокупностью существенных признаков, которая в известной патентной и научно-технической литературе не обнаружена на дату подачи заявки, изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень". Thus, the combination of operations and their connections introduced into the method allowed expanding the area of the source of the irradiating EMR source (not only in the field of view of the NLLS receiver), from which it was possible to suppress the enemy NLLS, which was almost impossible when using the prototype. Therefore, the technical solution meets the criterion of "novelty." In addition, since the required technical result is achieved by the entire newly introduced set of essential features, which are not found in the well-known patent and scientific literature at the filing date of the application, the invention meets the criterion of "inventive step".

Сущность настоящего способа будет понятна из рассмотрения фигуры чертежа устройства, на котором реализуется указанный способ, где 1 - лазер, 2 - устройство формирования излучения, 3 - устройство наведения, 4 - тепловизор, 5 - блок обработки, 6 - опора приемопередающего модуля НЛЛС. The essence of the present method will be clear from a consideration of the figure of the device on which the said method is implemented, where 1 is a laser, 2 is a radiation generating device, 3 is a pointing device, 4 is a thermal imager, 5 is a processing unit, 6 is a support for the NLLS transceiver module.

Устройство, реализующее предлагаемый в качестве изобретения способ, содержит лазер 1, устройство формирования излучения 2, устройство наведения 3, тепловизор 4 и блок обработки 5, причем лазер 1 связан оптически с устройством формирования излучения 2 и через устройство формирования излучения 2 с устройством наведения 3, блок обработки 5 связан электрически с лазером 1 и тепловизором 4. A device that implements the proposed method as an invention comprises a laser 1, a radiation generating device 2, a pointing device 3, a thermal imager 4 and a processing unit 5, the laser 1 being connected optically to a radiation generating device 2 and through a radiation generating device 2 to a pointing device 3, the processing unit 5 is electrically connected to the laser 1 and the thermal imager 4.

Рассмотрим работу устройства, реализующего предлагаемый способ на примере подавления НЛЛС, имеющей типовые (усредненные) характеристики. Согласно [2] , угол расходимости излучения передатчика составляет у разных моделей НЛЛС от 2 до 30 угловых минут, а угловые размеры поля зрения приемника от 5 до 30 угловых минут. Пусть рассматриваемая НЛЛС имеет поле зрения приемника 15 угловых минут и расходимость излучения передатчика 15 угловых минут. Опора приемопередающего модуля НЛЛС представляет собой вертикально установленную металлическую трубу, длиной 1 м, диаметром равным 0,1 м и толщиной стенки 2 мм. Два приемопередающих модуля обеспечивают дуплексную передачу информации между двумя точками. Оптические оси этих приемопередающих модулей съюстированы относительно оптической оси НЛЛС. Consider the operation of a device that implements the proposed method by the example of suppressing NLLS, which has typical (averaged) characteristics. According to [2], the divergence angle of the radiation of the transmitter for different NLLS models is from 2 to 30 arc minutes, and the angular dimensions of the field of view of the receiver are from 5 to 30 arc minutes. Let the considered NLLS have a field of view of the receiver of 15 angular minutes and a divergence of the radiation of the transmitter of 15 angular minutes. The support of the NLLS transceiver module is a vertically mounted metal pipe with a length of 1 m, a diameter of 0.1 m and a wall thickness of 2 mm. Two transceiver modules provide duplex transmission of information between two points. The optical axes of these transceiver modules are aligned relative to the optical axis of the NLL.

В исходном состоянии оптические оси лазера 1, устройства формирования излучения 2, устройства наведения 3 и тепловизора 4 съюстированы и наведены на опору первого приемопередающего модуля НЛЛС 6. In the initial state, the optical axes of the laser 1, the radiation generating device 2, the guidance device 3, and the thermal imager 4 are aligned and directed to the support of the first transceiver module NLLS 6.

Предполагаемое устройство работает следующим образом. Блок обработки выдает команду на включение лазера 1. Лазер 1 излучает ЭМИ, которое попадает в устройство формирования излучения 2. Устройство формирования излучения 2 преобразует излучение лазера 1 в пучок ЭМИ с требуемыми характеристиками (расходимость, дальность фокусировки). Устройство наведения 3 наводит пучок ЭМИ на участок опоры 6 (например, на участок трубы опоры с вертикальным размером L, м). Под действием ЭМИ облучаемый участок опоры нагревается. Тепловизор 4 измеряет температурное поле на поверхности опоры 6. Информация о температурном поле на поверхности опоры 6 поступает в блок обработки 5. В блоке обработки 5 текущее температурное поле поверхности опоры 6 сравнивается с "эталонным". В качестве "эталонного" температурного поля поверхности опоры 6 может выступать, например, поле температур до воздействия с превышением температуры на Т^oС на участке опоры 6 с вертикальной протяженностью L, м. При достижении заданного приращения температуры на облучаемом участке (+Т^oС), блок обработки 5 выдает команду на лазер 1 и выключает его. Нагретый на +Т^oС участок металлической опоры 6 изменяет свои линейные размеры (расширяется), что приводит к термодеформации опоры 6. В результате верхний край опоры, обращенный к источнику облучающего излучения, "приподнимается" относительно противоположного (тыльного) края. Это приводит к смещению оптической оси приемопередающего модуля относительно оптической оси НЛЛС.The proposed device operates as follows. The processing unit issues a command to turn on the laser 1. Laser 1 emits an EMP, which enters the radiation generating device 2. The radiation generating device 2 converts the radiation of laser 1 into an EMP beam with the required characteristics (divergence, focusing range). The guidance device 3 directs the EMP beam to the portion of the support 6 (for example, to the portion of the support pipe with a vertical size L, m). Under the influence of EMR, the irradiated portion of the support is heated. The thermal imager 4 measures the temperature field on the surface of the support 6. Information about the temperature field on the surface of the support 6 is sent to the processing unit 5. In the processing unit 5, the current temperature field of the surface of the support 6 is compared with the “reference”. As a "reference" temperature field of the surface of the support 6 can be, for example, the temperature field before exposure to a temperature rise of T ^o C in the area of the support 6 with a vertical length L, m. When the specified temperature increment in the irradiated area (+ T ^o C ), processing unit 5 issues a command to laser 1 and turns it off. The portion of the metal support 6 heated by + T ^o C changes its linear dimensions (expands), which leads to thermal deformation of the support 6. As a result, the upper edge of the support, facing the source of irradiating radiation, “rises” relative to the opposite (back) edge. This leads to a shift in the optical axis of the transceiver module relative to the optical axis of the NLL.

Оценочные расчеты, проведенные с использованием [3,4], показывают, что излучение непрерывного CO₂ лазера (лазер 1) мощностью 1000 Вт, при диаметре выходного зеркала устройства формирования излучения 2 равном 0,2 м, способно на расстоянии 1000 м прогреть на Т=+25^oС участок металлической трубы - опоры 6 с толщиной стенки 2 мм и вертикальным размером L=1 м за 2 мин. При этом смещение оптической оси приемопередающего модуля относительно оптической оси НЛЛС (за счет термодеформации нагретой опоры) при взаимном рассогласовании оптических осей воздействующего ЭМИ и НЛЛС в 20 угловых градусов составит порядка 10 угловых минут. В результате чего излучение передатчика приемопередающего модуля НЛЛС, опора которого была подвергнута воздействию ЭМИ, не попадет на приемную антенну второго приемопередающего модуля НЛЛС. А передатчик второго модуля НЛЛС окажется не в поле зрения приемника первого приемопередающего модуля НЛЛС. Отметим, что в рассмотренном устройстве ухудшение соотношения Сигнал/Шум на входе приемников двух приемопередающих модулей образующих НЛЛС произошло за счет уменьшения мощности сигнального излучения. А в устройствах, реализующих способ-прототип, ухудшение соотношения Сигнал/Шум происходит на входе одного (облучаемого ЭМИ) приемника за счет увеличения мощности шумового излучения.Evaluation calculations performed using [3,4] show that the radiation of a continuous CO ₂ laser (laser 1) with a power of 1000 W, with the diameter of the output mirror of the radiation-forming device 2 equal to 0.2 m, can heat at a distance of 1000 m at T = + 25 ^o С a section of a metal pipe - supports 6 with a wall thickness of 2 mm and a vertical size of L = 1 m in 2 min. In this case, the shift of the optical axis of the transceiver module relative to the optical axis of the NLLS (due to thermal deformation of the heated support) with the mutual mismatch of the optical axes of the acting EMR and NLLS of 20 angular degrees will be about 10 angular minutes. As a result, the radiation of the transmitter of the NLLS transceiver module, the support of which was subjected to EMR, will not fall on the receiving antenna of the second NLLS transceiver module. And the transmitter of the second NLLS module will not be in the field of view of the receiver of the first NLLS transceiver module. Note that in the considered device, the deterioration of the Signal / Noise ratio at the input of the receivers of two transceiver modules forming NLLS occurred due to a decrease in the signal radiation power. And in devices that implement the prototype method, the deterioration of the Signal / Noise ratio occurs at the input of one (irradiated by electromagnetic radiation) receiver due to an increase in the power of noise radiation.

Таким образом, подавление НЛЛС противника проведено источником облучающего ЭМИ, расположенным вне поля зрения приемника НЛЛС. Thus, the suppression of enemy NLLS was carried out by a source of irradiating EMR located outside the field of view of the NLLS receiver.

При остывании нагретого участка цикл подавления может быть повторен. When the heated area cools down, the suppression cycle can be repeated.

Источники информации
1. Разумовский И.Т. Оптика в военном деле. - М.: ДОСААФ, 1988.-205с.Sources of information
1. Razumovsky I.T. Optics in the military. - M.: DOSAAF, 1988.-205p.

2. Смирнов В. Цифровые маяки коммуникаций/ CompuTerra Onlane, 232, 10 февраля 1998г. 2. Smirnov V. Digital beacons of communications / CompuTerra Onlane, 232, February 10, 1998.

3. Ф. Крейт, У. Блэк. Основы теплопередачи /Пер. с англ. - М.: Мир, 1983 г. 3. F. Creight, W. Black. Basics of heat transfer / Per. from English - M .: Mir, 1983

4. Физические величины: Справочник/ Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 1232 с. 4. Physical quantities: Reference book / Ed. I.S. Grigoryeva, E.Z. Meilikhova. - M .: Energoatomizdat, 1991 .-- 1232 p.

Claims

A method of suppressing a terrestrial laser communication line (NLL), which consists in irradiating with electromagnetic radiation (EMP) an NLL element, characterized in that the EMR irradiates a portion of the support on which the NLLS transceiver module is installed, wherein the irradiated portion, the irradiation time, the power and wavelength of the irradiating EMR chosen so that due to thermal deformation of the support from the action of the irradiating EMR to achieve alignment of the optical axes of the transceiver modules NLLS.