RU2203521C2

RU2203521C2 - Radio link interception method

Info

Publication number: RU2203521C2
Application number: RU98122834A
Authority: RU
Inventors: В.Ф. Давыдов; А.Н. Никитин; О.Н. Новоселов; А.А. Щербаков; О.Ю. Маковская
Original assignee: Московский государственный университет леса
Priority date: 1998-12-17
Filing date: 1998-12-17
Publication date: 2003-04-27

Abstract

FIELD: communications engineering; radio intelligence. SUBSTANCE: method involves exposure of self-excited oscillator to external magnetic field in acquisition sweep with the result that self-excited oscillator signal is modulated by external signal. Modulating function of intelligence signal is discriminated while detecting self-excited oscillator signal. Modulating function is recorded after its non-entropic amplification by writing down dynamic changes in interference field of coherent electron beam. EFFECT: provision for intercepting radio messages from points located beyond intercepted link signal paths. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может найти применение при радиоразведке, контроле радиоизлучений, при противодействии иностранным техническим средствам. The invention relates to the field of radio electronics and can find application in radio reconnaissance, monitoring of radio emissions, in countering foreign technical means.

Потенциальные возможности радиоэлектронных средств таковы, что радиоразведка является одной из важнейших составляющих современных разведывательных служб государств. Использование высокопроизводительных ЭВМ в совокупности со специальным программным обеспечением открывает возможности оперативного дешифрирования перехватываемых сообщений. Поэтому в каналах боевого радиоуправления, каналах правительственной связи, космических радиолиниях используют, как правило, остронаправленное излучение. Остронаправленное излучение в пределах охраняемых экстерриторий обеспечивает пространственную недосягаемость трасс радиолиний и их энергетическую скрытность. The potential of electronic equipment is such that radio intelligence is one of the most important components of modern intelligence services of states. The use of high-performance computers in conjunction with special software opens up the possibility of operational interpretation of intercepted messages. Therefore, in the channels of combat radio control, channels of government communications, space radio links, as a rule, highly directional radiation is used. Highly directed radiation within the protected extraterritories provides spatial inaccessibility of the paths of radio lines and their energy secrecy.

Известны методы перехвата радиосообщений путем размещения приемно-регистрирующих устройств на трассах распространения электромагнитных волн или на направлениях излучения боковых лепестков антенн (см., например, С.А. Вакин, Л.Н. Шустов "Основы радиопротиводействия и радиотехнической разведки". М. : Сов. Радио, 1968 г. , рис.10.2 "Блок-схема станции радиотехнической разведки", стр. 382...385 - аналог). Known methods for intercepting radio messages by placing receiving and recording devices on the propagation paths of electromagnetic waves or on the radiation directions of the side lobes of the antennas (see, for example, SA Vakin, LN Shustov "Fundamentals of radio countermeasures and radio intelligence". M.: Sov. Radio, 1968, fig. 10.2 "Block diagram of a radio intelligence station", pp. 382 ... 385 - analogue).

Недостатками аналога являются:
- необходимость размещения приемного устройства в пределах диаграммы направленности передающей антенны разведываемой радиолинии;
- ограничение усиления разведываемого сигнала коэффициентом собственных шумов приемника радиоразведки.The disadvantages of the analogue are:
- the need to place the receiving device within the radiation pattern of the transmitting antenna of the reconnaissable radio line;
- limiting the gain of the reconnaissable signal by the intrinsic noise coefficient of the radio intelligence receiver.

Известно радиоволновое устройство подслушивания (см. , например, Авторское свидетельство СССР 255442, 1986 г. - аналог). В качестве высокочувствительного сенсора в устройстве подслушивания использована автодинная система. Основой автодинной системы является автогенератор, работающий в режиме модуляции генерируемой частоты собственным, отраженным от облучаемого объекта, сигналом. Недостатком аналога является малая дальность действия, не превышающая нескольких сотен метров. A radio wave eavesdropping device is known (see, for example, USSR Author's Certificate 255442, 1986 - analogue). An autodyne system is used as a highly sensitive sensor in the eavesdropping device. The basis of the autodyne system is a self-oscillator operating in the modulation mode of the generated frequency by its own signal reflected from the irradiated object. The disadvantage of the analogue is the short range, not exceeding several hundred meters.

Ближайшим аналогом с заявляемым является способ создания охраняемой радиоволновой зоны радиусом несколько километров вокруг космического аппарата, реагирующей на внешнее электромагнитное поле облучения или на появление в зоне посторонних объектов (см., например, "Устройство сигнализации космического аппарата" Авторское свидетельство СССР 230955, 1985 г. - ближайший аналог). The closest analogue to the claimed one is a method of creating a protected radio wave zone with a radius of several kilometers around a spacecraft that responds to an external electromagnetic radiation field or to the appearance of foreign objects in the zone (see, for example, “Spacecraft Signaling Device” USSR Author's Certificate 230955, 1985 - the closest analogue).

В устройстве ближайшего аналога воздействие внешнего сигнала на автодинную систему внутри некоторой области частот, называемой полосой захвата, характеризуется биениями частот автодина и внешнего электромагнитного поля, что сигнализирует об облучении КА. In the device of the closest analogue, the effect of an external signal on the autodyne system within a certain frequency range, called the capture band, is characterized by beats of the frequencies of the autodyne and an external electromagnetic field, which signals the irradiation of the spacecraft.

Недостатками ближайшего аналога являются:
- малая дальность действия, ограниченная уровнем собственных шумов автодинных систем;
- невозможность непосредственного использования для перехвата радиосообщений.The disadvantages of the closest analogue are:
- short range, limited by the level of intrinsic noise of autodyne systems;
- the inability to directly use to intercept radio communications.

Задача, решаемая данным изобретением, заключается в обеспечении возможности перехвата радиосообщений с точек пространства, находящихся за пределами трасс распространения сигнала перехватываемых радиолиний. The problem solved by this invention is to provide the ability to intercept radio communications from points of space that are outside the propagation paths of the signal of the intercepted radio links.

Поставленная задача решается тем, что в способе перехвата радиолиний, при котором генерируют гармонические колебания автогенератора в режиме затягивания и полосе захвата его частоты внешним сигналом, дополнительно воздействуют электромагнитным полем автогенератора на частотно-избирательный элемент разведываемой радиолинии, выделяют модулирующую функцию разведываемого сигнала из сигнала автогенератора, изменяют начальные условия интерференционного поля когерентного пучка электронов по закону выделенной модулирующей функции, осуществляют регистрацию динамических изменений интерференционного поля когерентного пучка электронов. The problem is solved in that in the method of intercepting radio lines, in which harmonic oscillations of the oscillator are generated in the tightening mode and the frequency capture band of its frequency by an external signal, they additionally act on the frequency-selective element of the reconstructed radio line by the electromagnetic field of the oscillator, select the modulating function of the reconstructed signal from the signal of the oscillator, change the initial conditions of the interference field of a coherent electron beam according to the law of the selected modulating function, fected registration dynamic changes of the interference field of the coherent electron beam.

Вновь введенные операции позволяют реализовать такие новые свойства заявляемого технического решения как:
- выделение скрытой информации и ее безэнтропийное усиление интерференционным полем когерентного пучка электронов, обладающего предельной чувствительностью;
- увеличение дальности разведки;
- возможность разведки под произвольными углами к трассе разведываемой линии.Newly introduced operations allow you to implement such new properties of the proposed technical solution as:
- the allocation of hidden information and its entropy-free amplification by the interference field of a coherent electron beam with extreme sensitivity;
- increase in reconnaissance range;
- the possibility of reconnaissance at arbitrary angles to the route of the reconnaissance line.

Анализ известных технических решений в исследуемой и смежных областях позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, совпадающих с существенными признаками заявляемого технического решения, и о соответствии последнего критерию изобретения "изобретательский уровень". An analysis of the known technical solutions in the studied and related fields allows us to conclude that there are no signs in them that match the essential features of the claimed technical solution, and that the latter criterion of the invention is "inventive step".

Техническая сущность изобретения заключается в следующем. The technical essence of the invention is as follows.

Воздействие внешнего электромагнитного поля с частотой ω_в на автогенератор с частотой ω_o в некоторой полосе частот Δω = ω_в-ω_o, называемой полосой захвата, приводит к изменению генерируемой автогенератором частоты. На начальном этапе процесс захвата характеризуется биениями между частотой внешнего сигнала и автогенератора, а затем, если автогенератор находится в режиме затягивания частоты, наступает синхронизация генерируемых автогенератором колебаний частотой внешнего сигнала

Процесс синхронизации колебаний автогенератора внешним сигналом фиг. 1. В результате сигнал автогенератора оказывается промодулированным внешним сигналом (см., например, "Справочник по радиоэлектронике", т.2 под редакцией А.А. Куликовского, М.: Энергия, 1968 г. "Затягивание частоты автогенераторов", стр.32-34, Рис.12.50).The impact of an external electromagnetic field with frequency ω _in on the oscillator with frequency ω _o in a certain frequency band Δω = ω _in -ω _o , called the capture band, leads to a change in the frequency generated by the oscillator. At the initial stage, the capture process is characterized by beats between the frequency of the external signal and the oscillator, and then, if the oscillator is in the frequency pull mode, synchronization of the oscillations generated by the oscillator with the frequency of the external signal

The process of synchronizing oscillations of the oscillator with an external signal of FIG. 1. As a result, the oscillator signal turns out to be a modulated external signal (see, for example, "Handbook of Radio Electronics", v.2 edited by A.A. Kulikovsky, M .: Energy, 1968 "Pulse Frequency Generators", p. 32 -34, Fig. 12.50).

В промодулированном таким образом сигнале автогенератора содержится вся информация о разведываемом сигнале. Осуществляя детектирование сигнала автогенератора, в месте его излучения, выделяют модулирующую функцию разведываемого сигнала. The oscillator signal modulated in this way contains all the information about the reconnaissance signal. By detecting the signal of the oscillator, in the place of its emission, the modulating function of the reconnaissance signal is isolated.

Однако при слабом внешнем сигнале индекс модуляции сигнала автогенератора, определяемый из соотношения

(где Δf - коэффициент затягивания частоты автогенератора, паспортная характеристика электронного прибора, P_в - мощность внешнего сигнала; P_о - генерируемая автогенератором мощность колебаний), оказывается малым, соизмеримым с уровнем флуктуаций случайного шума. Для извлечения скрытой информации из продетектированного сигнала автогенератора осуществляют безэнтропийное усиление пространственно-временного сигнала посредством интерференционного поля когерентного пучка электронов, обладающего предельной чувствительностью. О возможности безэнтропийного усиления (см. , например, А.К. Ставицкий, А.Н. Никитин "Экспериментальные результаты регистрации квантовых процессов с помощью пространственно-временных сигналов", в книге "На одном языке с природой", С.-Пб.: Интан, 1997 г., стр.61-79).However, with a weak external signal, the modulation index of the oscillator signal, determined from the relation

(where Δf is the drag coefficient of the oscillator frequency, the passport characteristic of the electronic device, P _в is the power of the external signal; P _о is the oscillation power generated by the oscillator), it turns out to be small, comparable with the level of fluctuations of random noise. To extract hidden information from the detected signal of the oscillator, an entropic-free amplification of the spatio-temporal signal is carried out by means of the interference field of a coherent electron beam with extreme sensitivity. On the possibility of non-entropic amplification (see, for example, A.K. Stavitsky, A.N. Nikitin, “Experimental results of recording quantum processes using spatio-temporal signals”, in the book “In the same language with nature,” S.-P. : Intan, 1997, pp. 61-79).

Исходя из вышеприведенного соотношения для индекса модуляции m_f, мощность автогенератора P₀ следует выбирать соизмеримой с уровнем (P_в) разведываемого внешнего сигнала. Кроме того, чем меньше собственная генерируемая мощность P₀, тем ниже уровень собственных шумов. Хорошо синхронизуются автогенераторы с малой добротностью колебательного контура.Based on the above ratio for the modulation index m _f , the power of the oscillator P ₀ should be selected commensurate with the level (P _in ) of the reconnaissed external signal. In addition, the lower the self-generated power P ₀ , the lower the level of intrinsic noise. Autogenerators with a low quality factor of the oscillatory circuit are well synchronized.

После безэнтропийного усиления модулирующей функции разведываемого сигнала осуществляют ее регистрацию путем записи динамических изменений интерференционного поля когерентного пучка электронов. After the entropy-free amplification of the modulating function of the signal being scanned, it is recorded by recording dynamic changes in the interference field of a coherent electron beam.

Дальнейшее дешифрирование зарегистрированной информации осуществляют известными методами. Further interpretation of the recorded information is carried out by known methods.

Функциональная схема устройства, реализующего способ перехвата радиолиний, представлена на фиг.2. Устройство содержит следующие элементы: передающую 1 и приемную 2 антенны, образующие трассу 3 разведываемой радиолинии, автодинную излучающую систему 4 в составе СВЧ автогенератора 5 волноводно-фидерного тракта 6, фазовращателя 7, приемо-передающей антенны 8, направленного ответвителя 9, аттенюатора 10, детекторной секции 11, а также политропного усилителя 12 с функциональными пластинами 13, отклоняющими пластинами по координатам (х) 14 и (y) 15. Динамические изменения интерференционного поля когерентного пучка электронов на коллекторных пластинах 16 снимаются с сопротивления нагрузки 17 и регистрируются записывающим устройством 18. Functional diagram of a device that implements a method of intercepting radio links, is presented in figure 2. The device contains the following elements: transmitting 1 and receiving 2 antennas forming the track 3 of the reconnaissable radio line, autodyne emitting system 4 as part of the microwave oscillator 5 of the waveguide-feeder path 6, the phase shifter 7, the transceiver antenna 8, the directional coupler 9, the attenuator 10, the detector section 11, as well as a polytropic amplifier 12 with functional plates 13, deflecting plates at coordinates (x) 14 and (y) 15. Dynamic changes in the interference field of a coherent electron beam on the collector plate x 16 are removed from the load resistance 17 and recorded by the recording device 18.

Динамика взаимодействия элементов состоит в следующем. Обычно стремятся обеспечить согласование сопротивления антенны с волновым сопротивлением волноводного тракта. Коэффициент полезного действия (η) волноводно-фидерного тракта зависит от коэффициента бегущих волн (КБВ) в тракте и выражается зависимостью (см., например, А.Л. Драбкин, В.Л. Зузенко "Антенно-фидерные устройства", М.: Сов. радио, 1964 г., стр.388)

Поскольку реальный КБВ никогда не равен единице и имеют место отражения падающей (принимаемой) волны от неоднородностей волноводно-фидерного тракта, то (в силу принципа взаимности приемной и передающей антенн) имеет место переизлучение части перехватываемой приемной антенной энергии.The dynamics of the interaction of elements is as follows. Usually, they seek to ensure that the antenna impedance matches the wave impedance of the waveguide path. The efficiency (η) of the waveguide-feeder path depends on the traveling wave coefficient (KBV) in the path and is expressed by the dependence (see, for example, A.L. Drabkin, V.L. Zuzenko "Antenna-feeder devices", M .: Soviet Radio, 1964, p. 388)

Since the real KBW is never equal to unity and there are reflections of the incident (received) wave from the inhomogeneities of the waveguide-feeder path, (due to the principle of reciprocity of the receiving and transmitting antennas), part of the intercepted receiving antenna is re-emitted.

Отраженная от неоднородностей тракта волна переизлучается в пространство в соответствии с индикатриссой рассеяния, т.е. диаграммой направленности приемной антенны перехватываемой радиолинии. The wave reflected from the path inhomogeneities is reradiated into space in accordance with the scattering indicatrix, i.e. radiation pattern of the receiving antenna of the intercepted radio link.

Облучая антенной 8 автодинной радиолинии приемную антену 2 разведываемой радиолинии по основному, заднему или боковым лепесткам ее диаграммы направленности, достигают взаимодействия разведываемого сигнала с сигналом автогенератора. В результате биений этих сигналов на нелинейном элементе (в СБЧ автогенераторе 5) сигнал автогенератора модулируется внешним сигналом. Часть энергии промодулированных таким образом колебаний автогенератора 5 через направленный ответвитель 9 поступает для детектирования в детекторную секцию 11. Режим детектирования регулируется аттенюатором 10. Для компенсации фазовых сдвигов в волноводном тракте автодинной радиолинии 4 и выбора оптимального режима затягивания частоты СВЧ автогенератора 5 служит фазовращатель 7. К выходу детекторной секции 11 подключена одна из функциональных пластин (x) 14 политронного усилителя 12. Этим обеспечивается пространственная модуляция интерференционного поля когерентного пучка электронов внутри политропа 12. После безэнтропийного усиления сигнал модулирующей функции разведываемого сигнала выделяется на нагрузке 17 и записывается регистрирующим устройством 18. By irradiating the antenna 8 of the autodyne radio line, the receiving antenna 2 of the reconnaissable radio line along the main, rear or side lobes of its radiation pattern, achieve the interaction of the reconnaissance signal with the signal of the oscillator. As a result of the beating of these signals on a nonlinear element (in the SBN oscillator 5), the oscillator signal is modulated by an external signal. A part of the energy of the oscillations of the oscillator 5 thus modulated through the directional coupler 9 is fed to the detector section 11 for detection. The detection mode is regulated by the attenuator 10. To compensate for phase shifts in the waveguide path of the autodyne radio line 4 and select the optimal frequency pull mode for the microwave oscillator 5, use phase shifter 7. K the output of the detector section 11 is connected to one of the functional plates (x) 14 of the polytron amplifier 12. This provides spatial modulation of the interface entsionnogo field coherent beam of electrons inside polytrope bezentropiynogo 12. After amplification, the signal modulating scouting signal functions allocated to the load 17 and the recording unit 18 is recorded.

Все элементы устройства могут быть выполнены на существующей отечественной элементной базе. СВЧ автогенератор может быть выполнен на полупроводниковом диоде Ганна, типа Ф 235 с полосой затягивания Δf=50 МГц при генерируемой мощности единицы мкВт. All elements of the device can be made on the existing domestic element base. The microwave oscillator can be made on a Gunn semiconductor diode, type F 235 with a pull-out band Δf = 50 MHz with a generated power of a unit of µW.

Направленный ответвитель, фазовращатель могут быть выполнены по схеме (см., например, А.Л. Драбкин, В.Л. Зузенко "Антенно-фидерные устройства", М. : Сов. радио, 1964 г., рис.XIX.41, рис.XIX.43, стр.744, 747). The directional coupler, phase shifter can be made according to the scheme (see, for example, A.L. Drabkin, V.L. Zuzenko "Antenna-feeder devices", M.: Sov. Radio, 1964, Fig. XIX.41, Fig. XIX.43, p. 744, 747).

Политронный усилитель выполнен на базе электронно-лучевого прибора ЛФ9П и включен по схеме (см., например, книга А.И. Ставицкий, А.Н. Никитин "Нa одном языке с природой", С.-Пб.: Интан, 1997 г., рис.3. Схема включения политрона с элементом граничных условий, стр.129). The polytron amplifier is based on the LF9P electron-beam device and is turned on according to the scheme (see, for example, the book by A.I. Stavitsky, A.N. Nikitin "In the same language with nature," St. Petersburg: Intan, 1997 ., Fig. 3. Scheme of inclusion of a polytron with an element of boundary conditions, p. 129).

Эффективность устройства зависит от элементной базы, параметров электронных приборов, режима затягивания, соотношения уровня мощностей разведываемого и автодинного сигналов. The effectiveness of the device depends on the element base, the parameters of electronic devices, the tightening mode, the ratio of the power level of the reconnaissance and autodyne signals.

В принципе, не существует потенциальных ограничений на минимальный уровень разведываемого сигнала, поскольку для селектирования используются свойства микромира. In principle, there are no potential restrictions on the minimum level of the signal to be scanned, since the properties of the microworld are used for selection.

Claims

A method of intercepting radio line signals, in which harmonic oscillations of the oscillator are generated in the tightening mode and the frequency capture band of its frequency by an external signal, characterized in that the electromagnetic field of the oscillator acts on the frequency-selective element of the reconstructed radio line, isolate the modulating function of the reconstructed signal from the oscillator signal, affect the interference field of a coherent electron beam of a polytron according to the law of the selected modulating function, register the signal of dynamic changes in the interference field of a coherent electron beam generated at the load.