RU2386159C2 - Clock synchronisation system - Google Patents

Clock synchronisation system Download PDF

Info

Publication number
RU2386159C2
RU2386159C2 RU2007133847/28A RU2007133847A RU2386159C2 RU 2386159 C2 RU2386159 C2 RU 2386159C2 RU 2007133847/28 A RU2007133847/28 A RU 2007133847/28A RU 2007133847 A RU2007133847 A RU 2007133847A RU 2386159 C2 RU2386159 C2 RU 2386159C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
phase
frequency
series
Prior art date
Application number
RU2007133847/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007133847A (en
Inventor
Александр Васильевич Ипатов (RU)
Александр Васильевич Ипатов
Виктор Иванович Дикарев (RU)
Виктор Иванович Дикарев
Борис Васильевич Койнаш (RU)
Борис Васильевич Койнаш
Андрей Михайлович Финкельштейн (RU)
Андрей Михайлович Финкельштейн
Валерий Павлович Новиков (RU)
Валерий Павлович Новиков
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации
Институт Прикладной Астрономии Российской Академии Наук
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 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации, Институт Прикладной Астрономии Российской Академии Наук filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации
Priority to RU2007133847/28A priority Critical patent/RU2386159C2/en
Publication of RU2007133847A publication Critical patent/RU2007133847A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2386159C2 publication Critical patent/RU2386159C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention can be used in radio interferometry with very long bases, in universal time and frequency service, as well as for exchanging confidential discrete and analogue information between ground stations which are far apart using a geostationary artificial earth satellite transponder and protection of the said information from unauthorised access. The clock synchronisation system has an artificial earth satellite transponder, first and second ground stations, each of which has a time and frequency standard, first and second heterodynes, a transceiving antenna, a duplexer, a first power amplifier, a first mixer, a first intermediate frequency amplifier, a first clipper, a first memory unit, a correlator, a pseudonoise generator, a switch, a second mixer, a second intermediate frequency amplifier, a second power amplifier, a second clipper, a second memory unit, a selector, first and second amplitude limiters, first, second and third synchronous detectors, an analogue descrambler, a multiplier, band-pass filter, first, second and third phase detectors, a digital descrambler, first and second +30° phase changers, first and second -30° phase changers, first, second, third and fourth subtracting units, first and second +90° phase changers. The pseudonoise generator has a high-frequency driving oscillator, a discrete message source, a digital scrambler, a phase manipulator, an analogue message source, an analogue scrambler, an amplitude modulator and a band-pass amplifier. The selector has a phase doubler, first and second spectral width measuring devices, a comparator unit, a threshold unit and a switch. The analogue scrambler, which uses a frequency inversion technique, has a clock generator, a divider - shaper, a band-pass filter, a balanced modulator, an analogue switch, an adder and a low-pass filter.
EFFECT: increased noise-immunity and reliability of exchanging confidential information between ground stations through suppression of narrow-band interference.
10 dwg

Description

Предлагаемая система относится к технике связи и может быть использована в радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами, в службе единого времени и частоты, а также для обмена конфиденциальной дискретной и аналоговой информацией между наземными пунктами, разнесенными на большие расстояния, с использованием геостационарного ИС3-ретранслятора и защитой указанной информации от несанкционированного доступа.The proposed system relates to communication technology and can be used in radio interferometry with ultra-long bases, in the service of a single time and frequency, as well as for the exchange of confidential discrete and analog information between ground points spaced over long distances, using a geostationary IC3 repeater and protecting this information from unauthorized access.

Известны устройства синхронизации часов (авт.свид. СССР №№591.799, 614.416, 970.300, 1.180.835, 1.244.632, 1.278.800; патенты РФ №№2.001.423, 2.003.157, 2.040.035, 2.177.167; B.C. Губанов, А.М. Финкелштейн, П.А. Фридман. Введение в радиоастрономию. - М., 1983).There are known devices for clock synchronization (autosw. USSR No. 591.799, 614.416, 970.300, 1.180.835, 1.244.632, 1.278.800; RF patents No. 2.001.423, 2.003.157, 2.040.035, 2.177.167; BC Gubanov, A. M. Finkelstein, P. A. Friedman, Introduction to Radio Astronomy (Moscow, 1983).

Из известных устройств наиболее близким к предлагаемой системе является «Устройство синхронизации часов» (патент РФ №2.177.167, G04С 11/02, 2000), которое и выбрано в качестве прототипа.Of the known devices, the closest to the proposed system is the "Clock Synchronization Device" (RF patent No. 2.177.167, G04C 11/02, 2000), which is selected as a prototype.

Указанное устройство обеспечивает сличение шкал времени, разнесенных на большое расстояние, и основано на использовании дуплексного метода связи между наземными пунктами через геостационарный ИСЗ-ретранслятор.The specified device provides a comparison of time scales spaced over a long distance, and is based on the use of the duplex method of communication between ground points through a geostationary satellite repeater.

Основное достоинство дуплексного метода связи состоит в том, что в нем исключается длина трассы прохождения сигнала. Поэтому его точность в основном зависит от параметров бортового ретранслятора, типа используемого сигнала и техники измерения временных интервалов.The main advantage of the duplex communication method is that it eliminates the length of the signal path. Therefore, its accuracy mainly depends on the parameters of the onboard transponder, the type of signal used, and the technique for measuring time intervals.

Известное устройство также позволяет осуществлять обмен конфиденциальной аналоговой и дискретной информацией между наземными пунктами с защитой от несанкционированного доступа и использованием двух частот f1, f2 и сложных сигналов с комбинированной фазовой манипуляцией и амплитудной модуляцией (ФМн-АМ).The known device also allows the exchange of confidential analog and discrete information between ground stations with protection against unauthorized access and the use of two frequencies f 1 , f 2 and complex signals with combined phase shift keying and amplitude modulation (FMN-AM).

Указанные сигналы являются широкополосными, ширина их спектра Δfc определяется длительностью τЭ элементарных посылок (Δfc=1/τЭ) и составляет десятки мегагерц.These signals are broadband, the width of their spectrum Δf c is determined by the duration τ E of elementary packages (Δf c = 1 / τ E ) and amounts to tens of megahertz.

Вследствие широкой полосы частот, используемых сложных ФМн-АМ-сигналов, в нее попадает множество узкополосных помех. Поэтому отсутствие в устройстве помехоподавляющих блоков резко снижает помехоустойчивость и достоверность обмена конфиденциальной информацией между наземными пунктами, размещенными на большие расстояния.Due to the wide frequency band used by complex PSK-AM signals, a lot of narrow-band interference gets into it. Therefore, the absence of noise suppressing blocks in the device sharply reduces the noise immunity and reliability of the exchange of confidential information between ground points located over long distances.

Технической задачей изобретения является повышение помехоустойчивости и достоверности обмена конфиденциальной информацией между наземными пунктами, разнесенными на большие расстояния, путем подавления узкополосных помех.An object of the invention is to increase the noise immunity and reliability of the exchange of confidential information between ground points spaced over long distances by suppressing narrow-band interference.

Поставленная задача решается тем, что система синхронизации часов, содержащая в соответствии с ближайшим аналогом геостационарный ИСЗ-ретранслятор, первый и второй наземные пункты, каждый из которых содержит аналоговый дескремблер, выход которого является вторым выходом системы, цифровой дескремблер, выход которого является третьим выходом системы, последовательно включенные эталон времени и частоты, первый гетеродин, первый смеситель, второй вход которого через последовательно включенные дуплексер и первый усилитель мощности соединен с приемопередающей антенной, усилитель первой промежуточной частоты, селектор, первый амплитудный ограничитель и первый синхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом селектора, последовательно подключенные к выходу первого амплитудного ограничителя первый клиппер, второй вход которого соединен со вторым выходом эталона времени и частоты, первый блок памяти и коррелятор, выход которого является первым выходом системы, последовательно подключенные к первому выходу эталона времени и частоты второй гетеродин, второй смеситель, второй вход которого через переключатель соединен с первым выходом генератора псевдошумового сигнала, усилитель второй промежуточной частоты и второй усилитель мощности, выход которого соединен с входом дуплексера, последовательно подключенные к третьему выходу эталона времени и частоты генератор псевдошумового сигнала, второй амплитудный ограничитель, второй клиппер, второй вход которого соединен со вторым выходом эталона времени и частоты, и второй блок памяти, выход которого соединен со вторым входом коррелятора, последовательно подключенные к выходу первого амплитудного ограничителя перемножитель, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, полосовой фильтр и первый фазовый детектор, второй вход которого соединен со вторым выходом второго гетеродина, отличается от ближайшего аналога тем, что каждый наземный пункт снабжен двумя фазовращателями на +30°, двумя фазовращателями на -30°, двумя фазовращателями на +90°, вторым и третьим синхронными детекторами, вторым и третьим фазовыми детекторами и четырьмя блоками вычитания, причем к выходу первого амплитудного ограничителя последовательно подключены первый фазовращатель на +30°, второй синхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом селектора, первый блок вычитания, первый фазовращатель на +90° и второй блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом первого синхронного детектора, а выход подключен к входу аналогового дескремблера, к выходу первого амплитудного ограничителя последовательно подключены первый фазовращатель на -30° и третий синхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом селектора, а выход подключен к второму входу первого блока вычитания, ко второму выходу второго гетеродина последовательно подключены второй фазовращатель на +30, второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом полосового фильтра, третий блок вычитания, второй фазовращатель на +90° и четвертый блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом первого фазового детектора, а выход подключен к входу цифрового дескремблера, ко второму выходу второго гетеродина последовательно подключены второй фазовращатель на -30° и третий фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом полосового фильтра, а выход подключен ко второму входу третьего блока вычитания.The problem is solved in that the clock synchronization system, containing in accordance with the closest analogue a geostationary satellite repeater, first and second ground stations, each of which contains an analog descrambler, the output of which is the second output of the system, a digital descrambler, the output of which is the third output of the system connected in series with a time and frequency standard, a first local oscillator, a first mixer, the second input of which is connected through a series-connected duplexer and a first power amplifier nen with a transceiver antenna, an amplifier of the first intermediate frequency, a selector, a first amplitude limiter and a first synchronous detector, the second input of which is connected to the output of the selector, the first clipper connected in series to the output of the first amplitude limiter, the second input of which is connected to the second output of the time and frequency standard, the first memory unit and the correlator, the output of which is the first output of the system, connected in series to the first output of the time and frequency standard of the second local oscillator, the second with a mixer, the second input of which is connected via a switch to the first output of the pseudo-noise signal generator, an amplifier of the second intermediate frequency and a second power amplifier, the output of which is connected to the duplexer input, the pseudo-noise signal generator is connected in series to the third output of the time and frequency standard, the second amplitude limiter, the second clipper , the second input of which is connected to the second output of the standard time and frequency, and the second memory block, the output of which is connected to the second input of the correlator, the last A multiplier that is connected to the output of the first amplitude limiter, the second input of which is connected to the output of the first local oscillator, the bandpass filter and the first phase detector, the second input of which is connected to the second output of the second local oscillator, differs from the nearest analogue in that each ground station is equipped with two phase shifters + 30 °, two phase shifters at -30 °, two phase shifters at + 90 °, second and third synchronous detectors, second and third phase detectors and four subtraction units, and to the output The first amplitude limiter is connected in series to the first + 30 ° phase shifter, the second synchronous detector, the second input of which is connected to the selector output, the first subtraction unit, the first + 90 ° phase shifter and the second subtraction unit, the second input of which is connected to the output of the first synchronous detector, and the output is connected to the input of the analog descrambler, the first phase shifter at -30 ° and the third synchronous detector, the second input of which is connected to the output of the villages, are connected in series to the output of the first amplitude limiter ctor, and the output is connected to the second input of the first subtraction unit, the second phase shifter at +30, the second phase detector, the second input of which is connected to the output of the bandpass filter, the third subtraction block, the second phase shifter at + 90 ° and the fourth are connected to the second output of the second local oscillator a subtraction unit, the second input of which is connected to the output of the first phase detector, and the output is connected to the input of the digital descrambler, the second phase shifter at -30 ° and the third are connected in series to the second output of the second local oscillator AZOV detector, a second input coupled to an output of the bandpass filter, and an output connected to the second input of the third subtracter.

На фиг.1, 10 представлена структурная схема предлагаемой системы синхронизации часов; на фиг.2 - геометрическая схема расположения ИСЗ-ретранслятора S и двух наземных пунктов А и Б; на фиг.3 - временная диаграмма дуплексного метода сличения часов; на фиг.4 - частотная диаграмма, поясняющая процесс преобразования частоты синхронизирующего сигнала; на фиг.5 - структурная схема генератора псевдошумового сигнала; на фиг.6 -структурная схема селектора; на фиг.7 - структурная схема аналогового скремблера, использующего метод частотной инверсии; на фиг.8 - представлены спектры входного а) и преобразованного б) сигналов; на фиг.9 - изображены временные диаграммы, поясняющие принцип работы предлагаемой системы синхронизации часов.Figure 1, 10 presents a structural diagram of the proposed clock synchronization system; figure 2 is a geometric arrangement of the satellite-relay S and two ground points A and B; figure 3 is a timing chart of the duplex method of comparing watches; 4 is a frequency diagram explaining a frequency conversion process of a clock signal; figure 5 is a structural diagram of a generator of a pseudo-noise signal; figure 6 is a structural diagram of a selector; Fig.7 is a structural diagram of an analog scrambler using the frequency inversion method; on Fig - presents the spectra of the input a) and converted b) signals; figure 9 - shows a timing diagram explaining the principle of operation of the proposed clock synchronization system.

Система синхронизации часов содержит геостационарный ИС3-ретранслятор S, первый А и второй Б наземные пункты, каждый из которых содержит последовательно включенные эталон 1(1.1) времени и частоты, первый гетеродин 2(2.1), первый смеситель 7(7.1), второй вход которого через последовательно включенные дуплексер 5(5.1) и первый усилитель 6(6.1) мощности соединен с приемопередающей антенной 4(4.1), усилитель 8(8.1) первой промежуточной частоты, селектор 19(19.1), первый амплитудный ограничитель 20(20.1), первый клиппер 9(9.1), второй вход которого соединен со вторым выходом эталона 1(1.1) времени и частоты, первый блок 10(10.1) памяти и коррелятор 11(11.1), выход которого является первым I выходом системы, последовательно подключенные к первому выходу эталона 1(1.1) времени и частоты, второй гетеродин 3(3.1), второй смеситель 14(14.1), второй вход которого через переключатель 13(13.1) соединен с первым выходом генератора 12(12.1) псевдошумового сигнала, усилитель 15(15.1) второй промежуточной частоты и второй усилитель 16(16.1) мощности, выход которого соединен с входом дуплексера 5(5.1), последовательно подключенные к третьему выходу эталона 1(1.1) времени и частоты генератор 12(12.1) псевдошумового сигнала, второй амплитудный ограничитель 21(21.1), второй клиппер 17(17.1), второй вход которого соединен со вторым выходом эталона 1(1.1) времени и частоты, и второй блок 18(18.1) памяти, выход которого соединен со вторым входом коррелятора 11(11.1), последовательно подключенные к выходу первого амплитудного ограничителя 20(20.1) первый фазовращатель 49(49.1) на +30°, второй синхронный детектор 53(53.1), второй вход которого соединен с выходом селектора 19(19.1), первый блок 57(57.1) вычисления, первый фазовращатель 59(59.1) на +90°, второй блок 61(61.1) вычитания, второй вход которого через первый синхронный детектор 22(22.1) соединен с выходом селектора 19(19.1) и первого амплитудного ограничителя 20(20.1), и аналоговый дескремблер 23(23.1), выход которого является вторым II выходом системы, последовательно подключенные к выходу первого амплитудного ограничителя 20(20.1) первый фазовращатель 51(51.1) на -30° и третий синхронный детектор 54(54.1), второй вход которого соединен с выходом селектора 19(19.1), выход подключен к второму входу первого блока 57(57.1) вычитания, последовательно подключенные к выходу первого амплитудного ограничителя перемножитель 24(24.1), второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 2(2.1), полосовой фильтр 25(25.1), первый фазовый детектор 26.(26.1), второй вход которого соединен с вторым выходом второго гетеродина 3(3.1), четвертый блок 62(62.1) вычитания и цифровой дескремблер 27(27.1), выход которого является третьим III выходом системы, последовательно подключенные ко второму выходу второго гетеродина 3(3.1) второй фазовращатель 50(50.1) на +30°, второй фазовый детектор 55(55.1), второй вход которого соединен с выходом полосового фильтра 25(25.1), третий блок 58(58.1) вычитания и второй фазовращатель 60(60.1) на +90°, выход которого соединен со вторым входом четвертого блока 62(62.1) вычитания, последовательно подключенные ко второму выходу второго гетеродина 3(3.1) второй фазовращатель 52(52.1) на -30° и третий фазовый детектор 56(56.1), второй вход которого соединен с выходом полосового фильтра 25(26.1), а выход подключен ко второму входу третьего блока 58(58.1) вычитания.The clock synchronization system contains a geostationary IS3 repeater S, first A and second B ground stations, each of which contains a standard 1 (1.1) time and frequency reference, a first local oscillator 2 (2.1), a first mixer 7 (7.1), the second input of which through series-connected duplexer 5 (5.1) and the first power amplifier 6 (6.1) connected to the transceiver antenna 4 (4.1), the amplifier 8 (8.1) of the first intermediate frequency, selector 19 (19.1), the first amplitude limiter 20 (20.1), the first clipper 9 (9.1), the second input of which is connected to the second output the house of reference 1 (1.1) of time and frequency, the first memory block 10 (10.1) and correlator 11 (11.1), the output of which is the first I output of the system, connected in series to the first output of reference 1 (1.1) of time and frequency, the second local oscillator 3 ( 3.1), a second mixer 14 (14.1), the second input of which is connected via a switch 13 (13.1) to the first output of the pseudo-noise signal generator 12 (12.1), a second intermediate frequency amplifier 15 (15.1) and a second power amplifier 16 (16.1), the output of which connected to the input of duplexer 5 (5.1), connected in series to the third output of the standard 1 (1.1) time and frequency generator 12 (12.1) of the pseudo-noise signal, the second amplitude limiter 21 (21.1), the second clipper 17 (17.1), the second input of which is connected to the second output of the standard 1 (1.1) time and frequency, and the second block 18 (18.1) memory, the output of which is connected to the second input of the correlator 11 (11.1), connected in series to the output of the first amplitude limiter 20 (20.1), the first phase shifter 49 (49.1) + 30 °, the second synchronous detector 53 (53.1), the second input which is connected to the output of the selector 19 (19.1), the first calculation unit 57 (57.1), the first phase shifter 59 (59.1 ) by + 90 °, the second block 61 (61.1) of subtraction, the second input of which through the first synchronous detector 22 (22.1) is connected to the output of the selector 19 (19.1) and the first amplitude limiter 20 (20.1), and an analog descrambler 23 (23.1), the output of which is the second II output of the system, connected in series to the output of the first amplitude limiter 20 (20.1), the first phase shifter 51 (51.1) by -30 ° and the third synchronous detector 54 (54.1), the second input of which is connected to the output of the selector 19 (19.1), the output is connected to the second input of the first subtraction unit 57 (57.1), sequentially connecting the multiplier 24 (24.1), the second input of which is connected to the output of the first local oscillator 2 (2.1), the bandpass filter 25 (25.1), the first phase detector 26. (26.1), the second input of which is connected to the second output of the second local oscillator, 3 (3.1), the fourth block 62 (62.1) of subtraction and digital descrambler 27 (27.1), the output of which is the third III output of the system, connected in series to the second output of the second local oscillator 3 (3.1), the second phase shifter 50 (50.1) by + 30 °, a second phase detector 55 (55.1), the second input of which is connected to the output olos filter 25 (25.1), the third block 58 (58.1) subtraction and the second phase shifter 60 (60.1) + 90 °, the output of which is connected to the second input of the fourth block 62 (62.1) subtraction, connected in series to the second output of the second local oscillator 3 (3.1 ) the second phase shifter 52 (52.1) by -30 ° and the third phase detector 56 (56.1), the second input of which is connected to the output of the bandpass filter 25 (26.1), and the output is connected to the second input of the third block 58 (58.1) of subtraction.

Генератор 12(12.1) псевдошумового сигнала содержит задающий генератор 28 высокой частоты, источник 29 дискретного сообщения, цифровой скремблер 30, фазовый манипулятор 31, источник 32 аналогового сообщения, аналоговый скремблер 33, амплитудный модулятор 34 и полосовой усилитель 35.The pseudo-noise signal generator 12 (12.1) comprises a high-frequency driver 28, a discrete message source 29, a digital scrambler 30, a phase manipulator 31, an analog message source 32, an analog scrambler 33, an amplitude modulator 34 and a band amplifier 35.

Селектор 19(19,1) содержит удвоитель 36 фазы, первый 37 и второй 38 измерители ширины спектра, блок 39 сравнения, пороговый блок 40 и ключ 41.The selector 19 (19.1) comprises a phase doubler 36, a first 37 and a second 38 spectral width meters, a comparison unit 39, a threshold unit 40 and a key 41.

Аналоговый скремблер 33, использующий метод частотной инверсии, содержит тактовый генератор 42, делитель-формирователь 43, полосовой фильтр 44, балансный модулятор 45, аналоговый коммутатор 46, сумматор 47 и фильтр 48 низкой частоты.An analog scrambler 33 using the frequency inversion method comprises a clock 42, a divider-shaper 43, a bandpass filter 44, a balanced modulator 45, an analog switch 46, an adder 47, and a low-pass filter 48.

Система работает следующим образом.The system operates as follows.

На пункте А с помощью генератора 12 формируется псевдошумовой сигнал СВЧ α1 (фиг.3) с комбинированной фазовой манипуляцией (ФМн-АМ). С этой целью напряжение высокой частоты (фиг.9,а):At point A, using a generator 12, a pseudo-noise microwave signal α 1 is formed (Fig. 3) with combined phase shift keying (FMN-AM). To this end, the high-frequency voltage (Fig.9, a):

uc(t)=Uccos(2πfct+φc), 0≤T≤Tc,u c (t) = U c cos (2πf c t + φ c ), 0≤T≤T c ,

где Uc, fc, φc, Tp - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность сигнала;where U c , f c , φ c , Tp - amplitude, carrier frequency, initial phase and signal duration;

с выхода задающего генератора 28 (фиг.5) поступает на первый вход фазового манипулятора 31, на второй вход которого подается модулирующий код M(t) (фиг.9,б) с выхода цифрового скремблера 30. Вход последнего соединен с источником 29 дискретного сообщения.from the output of the master oscillator 28 (Fig. 5) is fed to the first input of the phase manipulator 31, the second input of which is supplied with a modulating code M (t) (Fig. 9, b) from the output of the digital scrambler 30. The input of the latter is connected to a source 29 of a discrete message .

На выходе фазового манипулятора 31 образуется фазоманипулированный (ФМн) сигнал (фиг.9,в):At the output of the phase manipulator 31, a phase-shift (PSK) signal is generated (Fig. 9, c):

u1(t)=Uccos[2πfct+φk(t)+φc], 0≤T≤Tc,u 1 (t) = U c cos [2πf c t + φ k (t) + φ c ], 0≤T≤T c ,

где φk(t)={0,π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодов M(t), причем φk(t)=const при kτ<t<(k+1)τЭ и может изменяться скачком при t=kττЭ, т.е. на границах между элементарными посылками (к=1,…,N);where φ k (t) = {0, π} is the manipulated component of the phase that displays the law of phase manipulation in accordance with the modulating codes M (t), and φ k (t) = const for kτ <t <(k + 1) τ Oe and can change abruptly at t = kττ Oe , i.e. at the boundaries between elementary premises (k = 1, ..., N);

τЭ, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Тcc=Nτэ).τ E , N is the duration and number of chips that make up the signal with a duration of T c (T c = Nτ e ).

Этот сигнал поступает на первый вход амплитудного модулятора 34, на второй вход которого подается модулирующая функция m(t) (фиг.9,г) с выхода аналогового скремблера 33. Вход последнего соединен с источником аналогового сообщения.This signal is fed to the first input of the amplitude modulator 34, to the second input of which a modulating function m (t) is supplied (Fig. 9, d) from the output of the analog scrambler 33. The input of the latter is connected to the source of the analog message.

На выходе амплитудного модулятора 34 образуется псевдошумовой сигнал с комбинированной фазовой манипуляцией и амплитудной модуляцией (ФМн-АМ) (рис.9,д):At the output of the amplitude modulator 34, a pseudo-noise signal is generated with combined phase shift keying and amplitude modulation (FMN-AM) (Fig. 9, e):

u2(t)=Uc[1+m(t)]cos[2πfct+φr(t)+φc,u 2 (t) = U c [1 + m (t)] cos [2πf c t + φ r (t) + φ c ,

где m(t) - модулирующая функция, отражающая закон амплитудной модуляции.where m (t) is the modulating function that reflects the law of amplitude modulation.

Цифровой 30 и аналоговый 33 скремблеры реализуют криптографические методы, которые являются наиболее эффективными методами защиты конфиденциальной дискретной и аналоговой информации.Digital 30 and analog 33 scramblers implement cryptographic methods, which are the most effective methods of protecting confidential discrete and analog information.

Криптографические методы защиты информации - это специальные методы шифрования, кодирования и преобразования информации, в результате которых содержание становится недоступным без предъявления ключа криптограммы и обратного преобразования.Cryptographic methods of information protection are special methods of encrypting, encoding and converting information, as a result of which the content becomes inaccessible without presenting a cryptogram key and reverse transformation.

При цифровом способе закрытия передаваемого сообщения можно условно выделить четыре основные группы:With the digital method of closing the transmitted message, four main groups can be conditionally distinguished:

1) подстановка - символы дискретного сообщения заменяются другими символами в соответствии с заранее определенным правилом;1) substitution - the characters of a discrete message are replaced by other characters in accordance with a predetermined rule;

2) перестановка - символы дискретного сообщения переставляются по некоторому правилу в пределах заданного блока передаваемого дискретного сообщения;2) permutation - the symbols of a discrete message are rearranged according to some rule within a given block of a transmitted discrete message;

3) аналитическое преобразование - шифруемое сообщение преобразуется по некоторому аналитическому правилу;3) analytical conversion - the encrypted message is converted according to some analytical rule;

4) комбинированное преобразование - исходное дискретное сообщение шифруется двумя или большим числом способов шифрования.4) combined conversion - the original discrete message is encrypted with two or more encryption methods.

При аналоговом скремблировании сигнал подвергается следующим преобразованиям:With analog scrambling, the signal undergoes the following transformations:

1) частотная инверсия;1) frequency inversion;

2) частотная перестановка;2) frequency permutation;

3) временная перестановка.3) temporary permutation.

В качестве примера на фиг.7 представлена структурная схема аналогового скремблера, использующего метод частотной инверсии. Устройство состоит из тактового генератора 42, вырабатывающего сигнал частотой 7 кГц, делителя-формирователя 43 несущей 3,5 кГц, аналогового коммутатора 46, балансного модулятора 45, входного полосового фильтра 44, сумматора 47 и фильтра 48 низкой частоты.As an example, Fig. 7 shows a block diagram of an analog scrambler using the frequency inversion method. The device consists of a clock generator 42 that generates a signal with a frequency of 7 kHz, a splitter-shaper 43 of a carrier of 3.5 kHz, an analog switch 46, a balanced modulator 45, an input band-pass filter 44, an adder 47 and a low-pass filter 48.

На фиг.8 представлены спектры входного (а) и преобразованного (б) сигналов, где f0=3500 Гц.On Fig presents the spectra of the input (a) and converted (b) signals, where f 0 = 3500 Hz.

Сформированный сигнал u2(t) поступает на первый вход смесителя 14, на второй вход которого подается напряжение второго гетеродина 3, стабилизированного элементом 1 частоты и времени:The generated signal u 2 (t) is fed to the first input of the mixer 14, the second input of which is supplied with the voltage of the second local oscillator 3, stabilized by element 1 of frequency and time:

uг2(t)=uг2cos(2πfг2t+φг2).u g2 (t) = u g2 cos (2πf g2 t + φ g2 ).

При этом переключатель 13 замкнут, а аналоговый переключатель на пункте Б разомкнут.In this case, the switch 13 is closed, and the analog switch at step B is open.

На выходе смесителя 14 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 15 выделяется напряжение второй промежуточной (суммарной) частоты:At the output of the mixer 14, voltages of combination frequencies are generated. The amplifier 15 is allocated the voltage of the second intermediate (total) frequency:

unp2(t)=Uпp2[1+m(t)]cos[2πfпр2t+φk(t)+φпр], 0≤t≤Tc,u np2 (t) = U p2 [1 + m (t)] cos [2πf pr2 t + φ k (t) + φ pr ], 0≤t≤T c ,

где

Figure 00000001
;Where
Figure 00000001
;

K1 - коэффициент передачи смесителя;K 1 - gear ratio of the mixer;

fпр2=fс+fг2 - вторая промежуточная (суммарная) частота;f CR2 = f s + f g2 - the second intermediate (total) frequency;

φпр2cг2,φ CR2 = φ c + φ g2 ,

которое усиливается в усилителе 16 мощности и излучается через дуплексер 5 и приемопередающую антенну 4 в направлении ИС3-ретранслятора на частоте f1=fпр2.which is amplified in the power amplifier 16 and radiated through the duplexer 5 and the transceiver antenna 4 in the direction of the IS3 repeater at a frequency f 1 = f CR2 .

Вместе с тем, этот же сигнал u2(t) ограничивается по амплитуде в амплитудном ограничителе 21:However, the same signal u 2 (t) is limited in amplitude in the amplitude limiter 21:

u3(t)=U0cos[2πfct+φk(t)+φc], 0≤T≤Tc,u 3 (t) = U 0 cos [2πf c t + φ k (t) + φ c ], 0≤T≤T c ,

где U0 - порог ограничения;where U 0 is the limit threshold;

клиппируется во втором клиппере 17 и записывается в буферный блок 18 памяти. Работа клиппера 17 синхронизируется эталоном 1 частоты и времени.clipped in the second clipper 17 and recorded in the buffer block 18 of the memory. The operation of the clipper 17 is synchronized by the standard 1 frequency and time.

Принятый бортовым приемником геостационарного ИСЗ-ретранслятора сигнал переизлучается обратно на пункты А и Б на частоте f2 с сохранением фазовых соотношений во всей полосе частот сигнала. Диаграмма направленности бортовой антенны геостационарного ИС3-ретранслятора выбирается так, чтобы этот сигнал мог быть принят в обоих пунктах А и Б.The signal received by the on-board receiver of the geostationary satellite repeater is re-emitted to points A and B at a frequency of f 2 while maintaining phase relationships in the entire frequency band of the signal. The directivity pattern of the onboard antenna of the geostationary IS3 repeater is selected so that this signal can be received at both points A and B.

Принятый в пункте А антенной 4.1 ретранслированный геостационарным ИСЗ-ретранслятором сигналSignal received in paragraph A by antenna 4.1 relayed by a geostationary satellite repeater

u4(t)=U4[1+m(t)]cos[2πfпр2t+φk(t)+φпр2],u 4 (t) = U 4 [1 + m (t)] cos [2πf pr2 t + φ k (t) + φ pr2 ],

усиливается первым усилителем 6.1 мощности и поступает на первый вход смесителя 7.1, на второй вход которого подается напряжение uг2(t) гетеродина 2.1.amplified by the first power amplifier 6.1 and fed to the first input of the mixer 7.1, the second input of which is supplied with voltage u g2 (t) of the local oscillator 2.1.

На выходе смесителя 7.1 образуется напряжение комбинационных частот. Усилителем 8.1 выделяется напряжение промежуточной (разностной) частоты:At the output of mixer 7.1, a voltage of combination frequencies is generated. Amplifier 8.1 distinguishes the voltage of the intermediate (differential) frequency:

uпр1(t)=Uпр1[1+m(t)]cos[2πfпр1t+φk(t)+φпр1] 0≤t≤Tc,u CR1 (t) = U CR1 [1 + m (t)] cos [2πf CR1 t + φ k (t) + φ CR1 ] 0≤t≤T c ,

где

Figure 00000002
Where
Figure 00000002

fпp1=fпр2-fг2 - первая промежуточная (разностная) частота; pp1 f = f r2 -f np2 - first intermediate (difference) frequency;

φпр1пp2г2. φ pr1 = φ np2g2 .

Это напряжение поступает на вход селектора 19.1, состоящего из удвоителя 36 фазы, измерителей 37 и 38 ширины спектра, блока 39 сравнения, порогового блока 40 и ключа 41.This voltage is supplied to the input of the selector 19.1, consisting of a phase doubler 36, meters 37 and 38 of the width of the spectrum, block 39 comparison, threshold block 40 and key 41.

При этом на выходе удвоителя 36 фазы, в качестве которого может использоваться перемножитель, на два входа которого подается одно и то же напряжение Uпp1(t), образующее следующее напряжение:At the same time, at the output of the doubler 36 of the phase, which can be used as a multiplier, the two inputs of which are supplied with the same voltage U p1 (t), forming the following voltage:

u5(t)=U5(t)cos(4πfпр1t+2φпр1), 0≤t≤Tc,u 5 (t) = U 5 (t) cos (4πf pr1 t + 2φ pr1 ), 0≤t≤T c ,

где U5(t)=U2пр1[1+m(t)]2.where U 5 (t) = U 2 pr1 [1 + m (t)] 2 .

Так как 2φr(t)={0,2π}, то в указанном напряжении фазовая манипуляция уже отсутствует.Since 2φ r (t) = {0.2π}, phase manipulation is already absent in the indicated voltage.

Ширина спектра ФМн-АМ-сигнала Δfc определяется длительностью τэ элементарных посылок Δfc=1/τэ. Тогда как ширина спектра его второй гармоники определяется длительностью Тс сигнала Δf2=1/Тс, т.е. ширина спектра второй гармоники Δf2 в N раз меньше ширины спектра Δfc входного сигнала Δfc/Δfa=N, где N - количество элементарных посылок (для кода Баркера N=7, для m - последовательности N=1023).The spectrum width of the FMN-AM signal Δf c is determined by the duration τ e of the elementary premises Δf c = 1 / τ e . Whereas the width of the spectrum of its second harmonic is determined by the duration T s of the signal Δf 2 = 1 / T s , i.e. the width of the spectrum of the second harmonic Δf 2 is N times smaller than the width of the spectrum Δf c of the input signal Δf c / Δf a = N, where N is the number of chips (for the Barker code N = 7, for m - the sequence N = 1023).

Следовательно, при удвоении фазы ФМн-АМ-сигнала спектр его "сворачивается" в N раз. Это обстоятельство и позволяет обнаружить сложный сигнал с комбинированной фазовой манипуляцией и амплитудной модуляцией и применять новый вид селекции - структурную селекцию.Therefore, when the phase of the QPSK-AM signal is doubled, its spectrum “folds” N times. This circumstance makes it possible to detect a complex signal with combined phase shift keying and amplitude modulation and apply a new type of selection - structural selection.

Ширина спектра Δfc входного ФМн-АМ-сигнала измеряется с помощью измерителя 37, а ширина спектра Δf2 второй его гармоники измеряется с помощью измерителя 38. Напряжения U1 и U2, пропорциональные Δfc и Δf2 соответственно, с выходов измерителей 37 и 38 ширины спектра поступают на два входа блока 39 сравнения. Так как U1>>U2, то на выходе блока 39 сравнения образуется положительный импульс, амплитуда которого превышает пороговое напряжение в пороговом блоке 40. При превышении порогового уровня Uпop в пороговом блоке 40 формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход ключа 41 и открывает его. В исходном состоянии ключ 41 всегда закрыт.The width of the spectrum Δf c of the input QPSK-AM signal is measured using meter 37, and the width of the spectrum Δf 2 of its second harmonic is measured using meter 38. Voltages U 1 and U 2 proportional to Δf c and Δf 2, respectively, from the outputs of meters 37 and 38 spectral widths are fed to two inputs of the comparison unit 39. Since U 1 >> U 2 , a positive pulse is generated at the output of the comparison unit 39, the amplitude of which exceeds the threshold voltage in the threshold block 40. When the threshold level U p is exceeded, a constant voltage is generated in the threshold block 40, which is supplied to the control input of the key 41 and opens it. In the initial state, the key 41 is always closed.

При этом напряжение Uпр1(t) (фиг.9,е) через открытый ключ 41 с выхода усилителя 8.1 промежуточной частоты поступает на вход амплитудного ограничителя 20.1 и на информационный вход первого синхронного детектора 22.1. На выходе амплитудного ограничителя 20.1 образуется напряжение (фиг.9,ж)The voltage U pr1 (t) ( Fig.9 , e) through the public key 41 from the output of the amplifier 8.1 of the intermediate frequency is fed to the input of the amplitude limiter 20.1 and to the information input of the first synchronous detector 22.1. At the output of the amplitude limiter 20.1, a voltage is generated (Fig. 9, g)

u6(t)=U0(t)cos[(2πfпр1t+φk(t)+φпр1], 0≤t≤Tc,u 6 (t) = U 0 (t) cos [(2πf CR1 t + φ k (t) + φ CR1 ], 0≤t≤T c ,

которое представляет собой ФМн-АМ-сигнал и поступает на опорный вход синхронного детектора 22.1 в качестве опорного напряжения на управляющий вход клиппера 9.1 и на первый вход перемножителя 24.1. Работа клиппера 9.1 также синхронизируется тактовой частотой эталона 1.1 частоты и времени. Затем указанное напряжение регистрируется блоком 18.1 памяти.which is an FMN-AM signal and is supplied to the reference input of the synchronous detector 22.1 as a reference voltage to the control input of the clipper 9.1 and to the first input of the multiplier 24.1. The operation of clipper 9.1 is also synchronized with the clock frequency of the standard 1.1 frequency and time. Then, the indicated voltage is recorded by the memory unit 18.1.

На выходе синхронного детектора 22.1 образуется низкочастотное напряжение (фиг.9,з):The output of the synchronous detector 22.1 is formed of a low-frequency voltage (Fig.9, h):

uн1(t)=Uн1[1+m(t)],u н1 (t) = U н1 [1 + m (t)],

где

Figure 00000003
Where
Figure 00000003

К2 - коэффициент передачи синхронного детектора;K 2 is the transfer coefficient of the synchronous detector;

пропорциональное модулирующей функции m(t).proportional to the modulating function m (t).

Это напряжение через блок 61 вычитания поступает на вход аналогового дескремблера 23.1, принцип работы которого соответствует принципу работы аналогового скремблера 33, но имеет противоположный характер. На выходе дескремблера 23.1 (второй выход II системы) образуется исходная информация источника аналогового сообщения.This voltage through the subtraction unit 61 is fed to the input of the analog descrambler 23.1, the principle of operation of which corresponds to the principle of analog scrambler 33, but has the opposite character. At the output of the descrambler 23.1 (second output of the II system), the source information of the analog message source is generated.

На второй вход перемножителя 24.1 подается напряжение uг2(t) гетеродина 22, на его выходе образуется напряжение (фиг.9,и):The voltage u g2 (t) of the local oscillator 22 is supplied to the second input of the multiplier 24.1, a voltage is generated at its output (Fig. 9, and):

u7(t)=U7(t)cos[(2πfг1t+φk(t)+φг1],u 7 (t) = U 7 (t) cos [(2πf g1 t + φ k (t) + φ g1 ],

где

Figure 00000004
;Where
Figure 00000004
;

К3 - коэффициент передачи перемножителя;K 3 - transfer coefficient of the multiplier;

которое представляет собой ФМн-сигнал на стабильной частоте fг1 гетеродина 3.1. Это напряжение выделяется полосовым фильтром 25.1 и поступает на информационный вход фазового детектора 26.1, на опорный вход которого подается напряжение uг1(t) гетеродина 3.1.which is an FMN signal at a stable frequency f g1 local oscillator 3.1. This voltage is allocated by a band-pass filter 25.1 and fed to the information input of the phase detector 26.1, to the reference input of which the voltage u g1 (t) of the local oscillator 3.1 is supplied.

На выходе фазового детектора 26.1 образуется низкочастотное напряжение (фиг.9,к):The output of the phase detector 26.1 is formed of a low-frequency voltage (Fig.9, k):

uн2(t)=Uн2cosφk(t),u n2 (t) = U n2 cosφ k (t),

где

Figure 00000005
;Where
Figure 00000005
;

К4 - коэффициент передачи фазового детектора;To 4 - the transfer coefficient of the phase detector;

пропорциональное модулирующему коду M(t) (фиг.9,б). Это напряжение через блок 62 вычитания поступает на вход цифрового дескремблера 27.1, принцип работы которого соответствует принципу работы цифрового скремблера 30, но имеет противоположный характер. На выходе дескремблера 27.1 (третий выход III системы) образуется исходная информация источника 29 дискретного сообщения.proportional to the modulating code M (t) (Fig.9, b). This voltage is supplied through the subtraction unit 62 to the input of the digital descrambler 27.1, the principle of operation of which corresponds to the principle of operation of the digital scrambler 30, but has the opposite character. The output of the descrambler 27.1 (third output of the III system) is the source information of the source 29 of the discrete message.

Если в эфире действует узкополосная помеха:If there is narrowband interference on the air:

uп1(t)=Uп1cos(2πfп1t+φп1),u p1 (t) = U p1 cos (2πf p1 t + φ p1 ),

частота fп1 которой незначительно отличается от первой промежуточной частотыthe frequency f p1 which is slightly different from the first intermediate frequency

fпp1 принимаемого сигнала:f p1 received signal:

fп1-fпр1=Δf1≤Δfф1,-f f n1 pr1 = Δf 1 ≤Δf F1

где Δfф1 - полоса пропускания синхронных детекторов 22.1, 53.1 и 54.1, то аддитивная смесь принимаемого сигнала u6(t) и узкополосной помехи uп1(t)where Δf f1 is the passband of synchronous detectors 22.1, 53.1 and 54.1, then the additive mixture of the received signal u 6 (t) and narrowband interference u p1 (t)

uΣ1(t)=u5(t)+uп1(t),u Σ1 (t) = u 5 (t) + u п1 (t),

с выхода селектора 19.1 поступает на первые входы синхронных детекторов 22.1, 53.1 и 54.1.from the output of the selector 19.1 goes to the first inputs of synchronous detectors 22.1, 53.1 and 54.1.

Опорное напряжение u6(t) с выхода амплитудного ограничителя 20.1 одновременно поступает на второй вход синхронного детектора 22.1 и на входы фазовращателей 49.1 и 51.1 на +30° и -30°, на выходе которых образуется соответствующее напряжение:The reference voltage u 6 (t) from the output of the amplitude limiter 20.1 is simultaneously supplied to the second input of the synchronous detector 22.1 and to the inputs of the phase shifters 49.1 and 51.1 at + 30 ° and -30 °, at the output of which the corresponding voltage is generated:

u8(t)=U0cos[2πfпр1t+φk(t)+φпр1+30°],u 8 (t) = U 0 cos [2πf pr1 t + φ k (t) + φ pr1 + 30 °],

u9(t)=U0cos[2πfпр1t+φk(t)+φпр1-30°], 0≤t≤Tc,u 9 (t) = U 0 cos [2πf pr1 t + φ k (t) + φ pr1 -30 °], 0≤t≤T c ,

которые подаются на вторые (опорные) входы синхронных детекторов 53.1 и 54.1.which are fed to the second (reference) inputs of synchronous detectors 53.1 and 54.1.

На выходе синхронных детекторов 22.1, 53.1 и 54.1 в этом случае выделяются следующие напряжения:At the output of synchronous detectors 22.1, 53.1 and 54.1 in this case, the following voltages are distinguished:

uн3(t)=Uн1[1+m(t)]+Uн3cos[2π(fп1-fпр1)t+φп1пр1],u н3 (t) = U н1 [1 + m (t)] + U н3 cos [2π (f п1 -f пр1 ) t + φ п1пр1 ],

uн4(t)=Uн1[1+m(t)]+Uн3cos[2π(fп1-fпр1)t+φп1пр1+30°],u н4 (t) = U н1 [1 + m (t)] + U н3 cos [2π (f п1 -f пр1 ) t + φ п1пр1 + 30 °],

uн5(t)=Uн1[1+m(t)]+Uн3cos[2π(fп1-fпр1)t+φп1пр1-30°]u н5 (t) = U н1 [1 + m (t)] + U н3 cos [2π (f п1 -f пр1 ) t + φ п1пр1 -30 °]

где

Figure 00000006
.Where
Figure 00000006
.

На выходе первого блока 57.1 вычитания образуется следующее разностное напряжение:The output of the first subtraction block 57.1 produces the following differential voltage:

Δuн1(t)=uн4-uн5=Uн3{соs[2π(fп1-fпр1)t+φп1пр1+30°]-cos[2π(fп1-fпр1)t+φпр1-30°]}=Uн3sin[2π(fп1-fпр1)t+φп1пр1].Δu n1 (t) = u n4 -u n5 = U n3 {cos [2π (f n1 -f np1 ) t + φ n1np1 + 30 °] -cos [2π (f n1 -f np1 ) t + φ pr1 -30 °]} = U H3 sin [2π (f n1 pr1 -f) t + φ n1pr1].

Анализ полученного разностного напряжения Δuн1(t) показывает, что оно представляет собой оценку помеховой составляющей, которая отличается от помеховой составляющей в основном канале поворотом по фазе на +90°.The analysis of the obtained differential voltage Δu н1 (t) shows that it is an estimate of the noise component, which differs from the noise component in the main channel by a + 90 ° phase rotation.

Разностное напряжение Δuн1(t) с выхода блока 57.1 вычитания поступает на вход фазовращателя 59.1 на +90°, на выходе которого образуется напряжениеThe differential voltage Δu н1 (t) from the output of the subtraction unit 57.1 is fed to the input of the phase shifter 59.1 by + 90 °, at the output of which a voltage is generated

Δuн2(t)=Uн3cos[2π(fп1-fпр1)t+φп1пр1], H2 Δu (t) = U H3 cos [2π (f n1 pr1 -f) t + φ n1pr1]

которое поступает на второй вход блока 61.1 вычитания. На выходе последнего образуется следующее разностное напряжение:which goes to the second input of the subtraction block 61.1. The output of the latter produces the following differential voltage:

Δuн2(t)=uн3(t)-Δuн2(t)=Uн1[1+m(t)],Δu n2 (t) = u n3 (t) -Δu n2 (t) = U n1 [1 + m (t)],

в котором помеховая составляющая уже отсутствует.in which the interference component is already absent.

Это напряжение поступает на вход амплитудного детектора 23.1.This voltage is fed to the input of the amplitude detector 23.1.

Если в эфире действует узкополосная помехаIf there is narrowband interference on the air

uп2(t)=Uп2cos(2πfп2t+φп2),u p2 (t) = U p2 cos (2πf p2 t + φ p2 ),

частота fп2 которой незначительно отличается от частоты fг1 гетеродина 3.1the frequency f p2 which is slightly different from the frequency f g1 of the local oscillator 3.1

fп2-fг1=Δf2≤Δfф2,f r1 -f n2 = Δf 2 ≤Δf Q2,

где Δfф2 - полоса пропускания фазовых детекторов 26.1, 55.1 и 56.1, то аддитивная смесь принимаемого ФМн-сигнала u7(t) и узкополосной помехи uп2(t)where Δf f2 is the passband of phase detectors 26.1, 55.1 and 56.1, then the additive mixture of the received FMN signal u 7 (t) and narrow-band interference u p2 (t)

uΣ2(t)=u7(t)+uп2(t)u Σ2 (t) = u 7 (t) + u n2 (t)

с выхода полосового фильтра 25.1 поступает на первые входы фазовых детекторов 26.1, 55.1 и 56.1.from the output of the bandpass filter 25.1 goes to the first inputs of the phase detectors 26.1, 55.1 and 56.1.

Напряжение гетеродина 3.1Local oscillator voltage 3.1

uг1(t)=Uг1cos(2πfг1t+φг1)u g1 (t) = U g1 cos (2πf g1 t + φ g1 )

поступает на второй (опорный) вход первого фазового детектора 26.1 и на входы фазовращателей 50.1 и 52.1 на +30° и -30°, на выходе которых образуются соответствующие напряжения:arrives at the second (reference) input of the first phase detector 26.1 and at the inputs of the phase shifters 50.1 and 52.1 at + 30 ° and -30 °, at the output of which the corresponding voltages are formed:

u10(t)=Uг1cos(2πfг1t+φг1+30°),u 10 (t) = U g1 cos (2πf g1 t + φ g1 + 30 °),

u11(t)=Uг1cos(2πfг1t+φг1+30°),u 11 (t) = U g1 cos (2πf g1 t + φ g1 + 30 °),

которые подаются на вторые (опорные) входы фазовых детекторов 55.1 и 56.1.which are fed to the second (reference) inputs of the phase detectors 55.1 and 56.1.

На выходе фазовых детекторов 26.1, 55.1 и 56.1 в этих случаях выделяются следующие низкочастотные напряжения:At the output of the phase detectors 26.1, 55.1 and 56.1 in these cases, the following low-frequency voltages are distinguished:

uн6(t)=Uн2cosφk(t)+Uн4cos[2π(fп1-fг1)t+φп2г1],u н6 (t) = U н2 cosφ k (t) + U н4 cos [2π (f п1 -f г1 ) t + φ п2г1 ],

uн7(t)=Uн2cos[φk(t)+30°]+Uн4cos[2π(fп2-fг1)+φп2г1+30°],u н7 (t) = U н2 cos [φ k (t) + 30 °] + U н4 cos [2π (f n2 -f g1 ) + φ n2g1 + 30 °],

uн8(t)=Uн2cos[φk(t)-30°]+Uн4cos[2π(fп2-fг1.)+φп2г1-30°]u n8 (t) = U n2 cos [φ k (t) -30 °] + U n4 cos [2π (f n2 -f g1 . ) + φ n2g1 -30 °]

где

Figure 00000007
.Where
Figure 00000007
.

На выходе блока 58.1 вычитания образуется следующее разностное напряжение:The output of the subtraction block 58.1 produces the following differential voltage:

Figure 00000008
Figure 00000008

Анализ полученного разностного напряжения Δuн4 показывает, что оно представляет собой оценку помеховой составляющей, которая отличается от помеховой составляющей в основном канале поворотом по фазе на+90.Analysis of the obtained differential voltage Δu n4 shows that it is an estimate of the noise component, which differs from the noise component in the main channel by a + 90 phase rotation.

Разностное напряжение Δuн4 с выхода блока 58.1 вычитания поступает на вход фазовращателя 60.1 на +90°, на выходе которого образуется напряжение:The differential voltage Δu n4 from the output of the subtraction unit 58.1 is fed to the input of the phase shifter 60.1 by + 90 °, at the output of which a voltage is generated:

Δuн5(t)=Uн4sin[2π(fп2-fг1)t+φп2г1+90°]=Uн4cos[2π(fп2-fг1)t+φп2г1],Δu n5 (t) = U n4 sin [2π (f n2 -f g1 ) t + φ n2g1 + 90 °] = U n4 cos [2π (f n2 -f g1 ) t + φ n2g1 ] ,

которое поступает на второй вход блока 62.1 вычитания. На первый вход последнего подается напряжение uн6(t) с выхода фазового детектора 26.1. На выходе блока 62.1 вычитания формируется следующее разностное напряжение:which goes to the second input of the subtraction block 62.1. The first input of the latter is supplied with voltage u n6 (t) from the output of the phase detector 26.1. The following differential voltage is generated at the output of the subtraction block 62.1:

Δuн6(t)=uн6(t)-Δuн5(t)=Uн2cosφk(t),Δu н6 (t) = u н6 (t) -Δu н5 (t) = U н2 cosφ k (t),

в котором помеховая составляющая уже отсутствует.Это напряжение поступает на вход цифрового дескремблера 27.1in which the interference component is already absent. This voltage is supplied to the input of the digital descrambler 27.1

Аналогично аналоговая и дискретная информация с наземного пункта Б передается через геостационарный ИС3-ретранслятор на наземный пункт А на частоте f2.Similarly, analog and discrete information from ground point B is transmitted through a geostationary IS3 repeater to ground point A at a frequency f 2 .

Аналогичные операции осуществляются на пункте Б. На втором шаге измерений (при передаче сигнала из пункта Б), спустя какое-то время Т после окончания регистрации сигнала, переключатель 13 на пункте А размыкается, а на пункте Б переключатель 13.1 замыкается. В этот момент времени t3Б=t2Б+T генератор 12.1 начинает формировать новый СВЧ-сигнал (сигнал β3), который после соответствующего преобразования фиксируется на пункте Б и излучается в направлении геостационарного ИС3-ретранслятора на частоте f2. Принимаемый ботовым приемником ИС3-ретранслятора сигнал переизлучается обратно на пункты А и Б на частоте f2 с сохранением фазовых соотношений во всей полосе частот сигнала. Ретранслированный сигнал принимается в обоих пунктах, преобразуется в напряжение низкой частоты и регистрируется в моменты времени tА4 и tВ4 соответственно (сигнал α4, β4). На этом заканчивается единичное измерение дуплексного метода. Затем в перерыве между актами измерений пары сигналов α1, α2 и α3, α41, β2 и β3, β4) подвергаются корреляционной обработке в корреляторе 11(11.1).Similar operations are carried out at point B. At the second measurement step (when transmitting a signal from point B), after some time T after the end of signal registration, switch 13 at point A opens, and at step B, switch 13.1 closes. At this point in time t 3 B = t 2 B + T, the generator 12.1 begins to generate a new microwave signal (signal β 3 ), which, after appropriate conversion, is fixed at point B and is emitted in the direction of the geostationary IC3 repeater at a frequency f 2 . The signal received by the receiver of the IS3 transponder is re-emitted back to points A and B at a frequency f 2 while maintaining phase relationships in the entire frequency band of the signal. The relay signal is received at both points, converted to a low frequency voltage and recorded at time t A 4 and t B 4, respectively (signal α 4 , β 4 ). This ends the single measurement of the duplex method. Then, in the interval between the measurement acts, pairs of signals α 1 , α 2 and α 3 , α 41 , β 2 and β 3 , β 4 ) are subjected to correlation processing in correlator 11 (11.1).

Корреляционной обработкой двух пар зарегистрированных сигналов в перерыве между актами измерений в корреляторах 1.19 и 2.19 определяют следующие временные задержки:The correlation processing of two pairs of registered signals in the interval between the measurement events in the correlators 1.19 and 2.19 determines the following time delays:

Figure 00000009
Figure 00000009

Figure 00000010
Figure 00000010

Figure 00000011
Figure 00000011

Figure 00000012
Figure 00000012

соответствующие им частоты интерференции Fi(i=1, 2, 3,4), которые определяют производные этих задержек:the corresponding interference frequencies Fi (i = 1, 2, 3,4), which determine the derivatives of these delays:

Figure 00000013
,
Figure 00000013
,

где

Figure 00000014
,Where
Figure 00000014
,

aj, bj(j>1, 2, 3)- время распространения сигнала между ИСЗ и пунктами А и Б соответственно;a j , b j (j> 1, 2, 3) - signal propagation time between the satellite and points A and B, respectively;

tA, tB - время задержки сигналов в излучающей аппаратуре обоих пунктов;t A , t B - signal delay time in the radiating equipment of both points;

τA, τB - задержки сигналов в приемо-регистрирующей аппаратуре;τ A , τ B - signal delays in the receiving and recording equipment;

ΔS - задержка сигналов в бортовой аппаратуре ИС3-ретранслятора;ΔS is the signal delay in the on-board equipment of the IS3 repeater;

Δt=t1B-t1A - искомая разность показании часов в один и тот же физический момент.Δt = t 1 B -t 1 A is the desired difference in the clock reading at the same physical moment.

Полагая aj и bj линейными функциями с производными

Figure 00000015
,Assuming a j and b j linear functions with derivatives
Figure 00000015
,

Figure 00000016
, из первых двух уравнений получим:
Figure 00000016
, from the first two equations we get:

Figure 00000017
Figure 00000017

Figure 00000018
Figure 00000018

Figure 00000019
Figure 00000019

где

Figure 00000020
Where
Figure 00000020

Figure 00000021
Figure 00000021

Δ'А,Б, Δ''А,Б - задержки сигналов в атмосфере на частоте f1 и f2 соответственно;Δ ' A, B , Δ'' A, B - signal delays in the atmosphere at a frequency f 1 and f 2, respectively;

v - релятивистская поправка (эффект Саньяка);v - relativistic correction (Sagnac effect);

ω - угловая скорость вращения Земли;ω is the angular velocity of the Earth;

с - скорость света;c is the speed of light;

D - площадь четырехугольника O'A'S'Б', образуемого в экваториальнойD is the area of the quadrilateral O'A'S'B ', formed in the equatorial

плоскости центром масс Земли, проекциями пунктов А, Б иplanes by the center of mass of the Earth, projections of points A, B and

ИС3- ретранслятора.IS3-repeater.

Поправку у на подвижность ИС3-ретранслятора во время единичного измерения проще всего свести к нулю соответствующим выбором свободного параметра Θ:The correction y for the mobility of the IS3 repeater during a single measurement is most easily reduced to zero by the appropriate choice of the free parameter Θ:

Figure 00000022
Figure 00000022

который следует в начале измерений рассчитывать по приближенным эфемеридным данным, а затем уточнить по результатам текущих измерений.which should be calculated at the beginning of measurements by approximate ephemeris data, and then clarified by the results of current measurements.

Что касается поправки δ аппаратурные задержки, то ее можно найти путем калибровки по методу «нулевой базы». Атмосферная поправка ε также учитывается.As for the correction δ, hardware delays, it can be found by calibration using the “zero base” method. The atmospheric correction ε is also taken into account.

В пунктах А и Б аппаратура работает одинаково, только порядок шагов в них обратный. Для вычисления разности показаний часов Δt достаточно обменяться между пунктами полученными цифровыми данными, что можно делать по каналам спутниковой связи через тот же геостационарный ИС3-ретранслятор, как это было показано выше.In points A and B, the equipment works the same way, only the order of steps in them is the opposite. To calculate the difference of the clock readings Δt, it is enough to exchange the received digital data between the points, which can be done via satellite channels through the same geostationary IC3 repeater, as shown above.

Предлагаемая система обеспечивает не только синхронизацию удаленных шкал времени, но и обмен конфиденциальной дискретной и аналоговой информацией между удаленными наземными пунктами и ее защиту от несанкционированного доступа.The proposed system provides not only synchronization of remote time scales, but also the exchange of confidential discrete and analog information between remote ground stations and its protection against unauthorized access.

При этом защита указанной информации имеет три уровня: энергетический, структурный и криптографический.Moreover, the protection of this information has three levels: energy, structural, and cryptographic.

Энергетический и структурный уровни обеспечиваются применением сложных сигналов с комбинированной фазовой манипуляцией и амплитудной модуляцией, которые обладают высокой энергетической и структурной скрытностью.The energy and structural levels are ensured by the use of complex signals with combined phase shift keying and amplitude modulation, which have high energy and structural secrecy.

Энергетическая скрытность данных сигналов обусловлена их высокой сжимаемостью во времени или по спектру при оптимальной обработке, что позволяет снизить мгновенную излучаемую мощность. Вследствие этого используемый сложный сигнал в точке приема может оказаться замаскированным шумами. Причем энергия сложного сигнала отнюдь не мала, она просто распределена по частотно-временной области так, что в каждой точке этой области мощность сигнала меньше мощности шумов и помех.The energy secrecy of these signals is due to their high compressibility in time or in the spectrum with optimal processing, which reduces the instantaneous radiated power. As a result, the complex signal used at the receiving point may be masked by noise. Moreover, the energy of a complex signal is by no means small, it is simply distributed over the time-frequency domain so that at each point in this region the signal power is less than the power of noise and interference.

Структурная скрытность сложных сигналов с комбинированной фазовой манипуляцией и амплитудной модуляцией обусловлена большим разнообразием их форм и значительными диапазонами изменений параметров, что затрудняет оптимальную или хотя бы квазиоптимальную обработку сложных сигналов априорно неизвестной структуры с целью повышения чувствительности приемника.The structural secrecy of complex signals with combined phase shift keying and amplitude modulation is due to the wide variety of their shapes and significant ranges of parameter changes, which makes it difficult to optimize or at least quasi-optimal processing of complex signals of an a priori unknown structure in order to increase the sensitivity of the receiver.

Сложные сигналы с комбинированной фазовой манипуляцией и амплитудной модуляцией открывают новые возможности в технике передачи сообщений на одной несущей частоте и их защиты от несанкционированного доступа. Указанные сигналы позволяют применять новый вид селекции - структурную селекцию. Это значит, что появляется новая возможность выделять сложные сигналы среди других сигналов и помех, действующих в одной и той же полосе частот и в одни и те же промежутки времени. Данная возможность реализуется сверткой спектра сложных сигналов.Complex signals with combined phase shift keying and amplitude modulation open up new possibilities in the technique of transmitting messages on a single carrier frequency and protecting them from unauthorized access. These signals allow the use of a new type of selection - structural selection. This means that there is a new opportunity to distinguish complex signals from other signals and interference operating in the same frequency band and at the same time intervals. This feature is realized by convolution of the spectrum of complex signals.

Криптографический уровень обеспечивается специальными методами шифрования, кодирования и преобразования конфиденциальной дискретной и аналоговой информации, в результате которых ее содержание становится недоступным без предъявления ключа криптограммы и обратного преобразования.The cryptographic level is provided by special methods of encrypting, encoding and converting confidential discrete and analog information, as a result of which its content becomes inaccessible without presenting the cryptogram key and reverse conversion.

Таким образом, предлагаемая система синхронизации часов по сравнению с прототипом обеспечивает повышение помехоустойчивости и достоверности обмена конфиденциальной дискретной и аналоговой информацией между наземными пунктами, разнесенными на большие расстояния, с использованием геостационарного ИС3-ретранслятора и защитой указанной информации от несанкционированного доступа. Это достигается подавлением узкополосных помех фазокомпенсационным методом.Thus, the proposed clock synchronization system in comparison with the prototype provides increased noise immunity and reliability of the exchange of confidential discrete and analog information between ground points spaced over long distances, using a geostationary IS3 repeater and protecting this information from unauthorized access. This is achieved by suppressing narrow-band interference by the phase-compensation method.

Claims (1)

Система синхронизации часов, содержащая геостационарный ИСЗ-ретранслятор, первый и второй наземные пункты, каждый из которых содержит аналоговый дескремблер, выход которого является вторым выходом системы, цифровой дескремблер, выход которого является третьим выходом системы, последовательно включенные эталон времени и частоты, первый гетеродин, первый смеситель, второй вход которого через последовательно включенные дуплексер и первый усилитель мощности соединен с приемопередающей антенной, усилитель первой промежуточной частоты, селектор, первый амплитудный ограничитель и первый синхронный детектор, второй вход соединен с выходом селектора, последовательно подключенные к выходу первого амплитудного ограничителя первый клиппер, второй вход которого соединен со вторым выходом эталона времени и частоты, первый блок памяти и коррелятор, выход которого является первым выходом системы, последовательно подключенные к первому выходу эталона времени и частоты второй гетеродин, второй смеситель, второй вход которого через переключатель соединен с первым выходом генератора псевдошумового сигнала, усилитель второй промежуточной частоты и второй усилитель мощности, выход которого соединен с входом дуплексера, последовательно подключенные к третьему выходу эталона времени и частоты генератор псевдошумового сигнала, второй амплитудный ограничитель, второй клиппер, второй вход которого соединен со вторым выходом эталона времени и частоты, и второй блок памяти, выход которого соединен со вторым входом коррелятора, последовательно подключенные к выходу первого амплитудного ограничителя перемножитель, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, полосовой фильтр и первый фазовый детектор, второй вход которого соединен со вторым выходом второго гетеродина, отличающаяся тем, что каждый наземный пункт снабжен двумя фазовращателями на +30°, двумя фазовращателями на -30°, двумя фазовращателями на +90°, вторым и третьим синхронными детекторами, вторым и третьим фазовыми детекторами и четырьмя блоками вычитания, причем к выходу первого амплитудного ограничителя последовательно подключены первый фазовращатель на +30°, второй синхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом селектора, первый блок вычитания, первый фазовращатель на +90° и второй блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом первого синхронного детектора, а выход подключен к входу аналогового дескремблера, к выходу первого амплитудного ограничителя последовательно подключены первый фазовращатель на -30° и третий синхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом селектора, а выход подключен к второму входу первого блока вычитания, ко второму выходу второго гетеродина последовательно подключены второй фазовращатель на +30°, второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом полосового фильтра, третий блок вычитания, второй фазовращатель на +90° и четвертый блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом первого фазового детектора, а выход подключен к входу цифрового дескремблера, ко второму выходу второго гетеродина последовательно подключены второй фазовращатель на -30° и третий фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом полосового фильтра, а выход подключен к второму входу третьего блока вычитания. A clock synchronization system containing a geostationary satellite repeater, first and second ground stations, each of which contains an analog descrambler, the output of which is the second output of the system, a digital descrambler, the output of which is the third output of the system, a time and frequency reference connected in series, the first local oscillator, a first mixer, the second input of which is connected through a series-connected duplexer and a first power amplifier to a transceiver antenna, an amplifier of a first intermediate frequency, the selector, the first amplitude limiter and the first synchronous detector, the second input is connected to the output of the selector, the first clipper is connected in series to the output of the first amplitude limiter, the second input of which is connected to the second output of the time and frequency standard, the first memory unit and the correlator, the output of which is the first output systems connected in series to the first output of the time and frequency standard, a second local oscillator, a second mixer, the second input of which is connected via a switch to the first output of the generator a pseudo-noise signal torus, a second intermediate frequency amplifier and a second power amplifier, the output of which is connected to the duplexer input, a pseudo-noise signal generator, a second amplitude limiter, a second clipper, the second input of which is connected to the second output of the time standard, and connected in series to the third output of the time and frequency reference frequency, and a second memory unit, the output of which is connected to the second input of the correlator, connected to the output of the first amplitude limiter multiplier, the second input of which is connected to the output of the first local oscillator, a bandpass filter and the first phase detector, the second input of which is connected to the second output of the second local oscillator, characterized in that each ground station is equipped with two phase shifters + 30 °, two phase shifters -30 °, two phase shifters + 90 °, the second and third synchronous detectors, the second and third phase detectors and four subtraction units, and the first phase shifter + 30 °, the second sync are connected in series to the output of the first amplitude limiter a detector, the second input of which is connected to the output of the selector, the first subtraction unit, the first phase shifter + 90 ° and the second subtraction unit, the second input of which is connected to the output of the first synchronous detector, and the output is connected to the input of the analog descrambler, to the output of the first amplitude limiter in series connected the first phase shifter at -30 ° and the third synchronous detector, the second input of which is connected to the output of the selector, and the output is connected to the second input of the first subtraction unit, to the second output of the second local oscillator the second phase shifter + 30 °, the second phase detector, the second input of which is connected to the output of the bandpass filter, the third subtraction unit, the second phase shifter + 90 ° and the fourth subtraction unit, the second input of which is connected to the output of the first phase detector, and the output is connected to the input of the digital descrambler, to the second output of the second local oscillator, a second phase shifter of -30 ° and a third phase detector are connected in series, the second input of which is connected to the output of the bandpass filter, and the output is connected to the second mu input of the third block of subtraction.
RU2007133847/28A 2007-09-10 2007-09-10 Clock synchronisation system RU2386159C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007133847/28A RU2386159C2 (en) 2007-09-10 2007-09-10 Clock synchronisation system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007133847/28A RU2386159C2 (en) 2007-09-10 2007-09-10 Clock synchronisation system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007133847A RU2007133847A (en) 2009-03-20
RU2386159C2 true RU2386159C2 (en) 2010-04-10

Family

ID=40544812

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007133847/28A RU2386159C2 (en) 2007-09-10 2007-09-10 Clock synchronisation system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2386159C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2528405C1 (en) * 2013-02-26 2014-09-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной астрономии Российской академии наук Clock synchronisation method and device therefor
RU2622511C1 (en) * 2016-02-08 2017-06-16 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной астрономии Российской академии наук Method of clock synchronization and device for its implementation

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2528405C1 (en) * 2013-02-26 2014-09-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной астрономии Российской академии наук Clock synchronisation method and device therefor
RU2622511C1 (en) * 2016-02-08 2017-06-16 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной астрономии Российской академии наук Method of clock synchronization and device for its implementation

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007133847A (en) 2009-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2144987T3 (en) SYNCHRONIZATION SYSTEM FOR ORTOGONAL CODE AND EXTENDED SPECTRUM CDMA COMMUNICATION METHOD.
US6133876A (en) System and method for position determination by impulse radio
RU2386159C2 (en) Clock synchronisation system
RU2389054C1 (en) Method for collation of time scales and device for its implementation
RU2535653C1 (en) Clock synchronisation method and device therefor
RU2292574C1 (en) Method of clock synchronization
RU2439643C1 (en) Method of clock synchronisation and device for its realisation
Seto et al. Sub-GHz two-way ranging based on phase detection for remote keyless entry systems
RU2623718C1 (en) Time transmission signals modem through the satellite communication duplex channel
RU2177167C2 (en) Device for synchronization of clocks
RU2419991C1 (en) Helicopter radio-electronic complex
RU2310221C1 (en) Device for synchronizing clock
RU2329608C1 (en) Coherent radio line
RU2447598C1 (en) Coherent radio line
Shirude et al. Range estimation using direct sequence spread spectrum
Zeng Generic signal synchronisation algorithm for passive global navigation satellite system‐based synthetic aperture radar
RU2583894C2 (en) Clock synchronisation method and device therefor
RU2286026C1 (en) Coherent radio line
RU2619094C1 (en) Method of clock synchronization and device for its implementation
RU2539914C1 (en) Clock synchronisation method and device therefor
RU2735923C1 (en) Coherent radio link
RU2299832C1 (en) Man-overboard detection system
RU2324957C1 (en) Automated system of emergency and ecological monitoring of regional environment
RU2613865C2 (en) Clock synchronisation method and device therefor
RU2507555C2 (en) Method of calibrating time scale

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090911