RU2419991C1

RU2419991C1 - Вертолетный радиоэлектронный комплекс

Info

Publication number: RU2419991C1
Application number: RU2010109547/07A
Authority: RU
Inventors: Виктор Иванович Дикарев (RU); Виктор Иванович Дикарев; Валерий Антонович Шубарев (RU); Валерий Антонович Шубарев; Владимир Александрович Мельников (RU); Владимир Александрович Мельников; Владимир Николаевич Петрушин (RU); Владимир Николаевич Петрушин; Андрей Геннадьевич Скворцов (RU); Андрей Геннадьевич Скворцов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Авангард"
Priority date: 2010-03-15
Filing date: 2010-03-15
Publication date: 2011-05-27

Abstract

Изобретение относится к области радиоэлектроники и позволяет осуществлять дистанционный контроль радиоэлектронных средств (РЭС) (радиолокационные станции, радиолинии связи и управления и др.). Технический результат - повышение эффективности и дальности действия станции радиотехнической разведки путем использования геостационарного ИС3-ретранслятора, дуплексной радиосвязи между бортом вертолета и пунктом контроля, а также построения телеметрического устройства по супергетеродинной схеме. Вертолетный радиоэлектронный комплекс содержит пункт контроля и бортовое оборудование вертолета, состоящее из последовательно включенных антенного устройства (1), приемника (2), анализатора (4) параметров принимаемого сигнала, устройства (5) запоминания и обработки полученной информации, второй вход которого через пеленгаторное устройство (3) соединен с выходом приемника (2), и телеметрическое устройство (6). Приемник (2) содержит первую приемную антенну (7), первый смеситель (12), гетеродины (11 и 23), усилитель (17) первой промежуточной частоты, блок (10) перестройки, линию задержки (21), обнаружитель (20), ключ (22), второй смеситель (24) и усилитель (25) второй промежуточной частоты. Пеленгаторное устройство 3 содержит смесители (13 и 14), двигатель (15), опорный генератор (16), усилители (18 и 19) первой промежуточной частоты, перемножители (26, 27 и 30), узкополосные фильтры (28, 29 и 32), линию задержки (31), фазовый детектор (33), фазометры (34 и 35). Антенное устройство (1) содержит приемные антенны (7, 8, 9), приемопередающую антенну (44) телеметрического устройства. При этом приемная антенна (7) приемника (2) и приемопередающая антенна (44) телеметрического устройства (6) размещены над втулкой винта вертолета, приемные антенны (8 и 9) пеленгаторного устройства (3) размещены на концах лопасти винта вертолета. Телеметрическое устройство (6) содержит первый задающий генератор (36), формирователь (37) аналоговых сообщений, первый аналоговый скремблер 38, первый амплитудный модулятор (39), формирователь (40) дискретных сообщений, первый цифровой скремблер 41, первый фазовый манипулятор (42), усилители (43 и 62) мощности, четвертый (58) и пятый (63) гетеродины, шестой (59) и седьмой (64) смесители, усилитель (60) третьей промежуточной частоты, первый дуплексер (61), второй усилитель (65) четвертой промежуточной частоты, второй амплитудный ограничитель 66, второй синхронный детектор (67), второй аналоговый скремблер (68), второй полосовой фильтр (70), третий фазовый детектор (71) и цифровой скремблер (72). Пункт контроля содержит вторую приемопередающую антенну (45), усилители (46 и 83) высокой частоты, третий гетеродин (47), пятый смеситель (48), первый усилитель (49) четвертой промежуточной частоты, первый амплитудный ограничитель (50), первый синхронный детектор (51), первый аналоговый дескремблер (52), блок (53) регистрации и анализа, четвертый перемножитель (54), первый полосовой фильтр (55), второй фазовый детектор 56, первый цифровой дескремблер (57), источник (73) аналоговых сообщений, второй аналоговый скремблер (74), второй задающий генератор (75), второй амплитудный модулятор (76), источник (77) дискретных сообщений, второй цифровой скремблер (78), второй фазовый манипулятор (79), шестой гетеродин (80), восьмой смеситель (81), усилитель (82) промежуточной частоты, второй дуплексер (84). 5 ил.

Description

Предлагаемый вертолетный радиоэлектронный комплекс относится к области радиоэлектроники и позволяет осуществлять дистанционный контроль радиоэлектронных средств (РЭС) (радиолокационные станции, радиолинии связи и управления и др.).

Известны станции и системы радиоэлектронного контроля излучений РЭС (патенты РФ №№2150178, 2275746, 2313911; патенты США №№3806926, 3891989, 3896439; патент Великобритании №1587357; патент Германии №3346155; патент Франции №2447041; Вакин С.А., Шустов Л.Н. Основы радиопротиводействия и радиотехнической разведки. М.: Сов. радио, 1968, с.382, рис.10.2 и др.).

Из известных станций и систем наиболее близкой к предлагаемому комплексу является «Станция радиотехнической разведки» (патент РФ №2313911, Н04К 1/10, 2006), которая и выбрана в качестве прототипа.

Известная станция радиотехнической разведки содержат антенное устройство, приемник, пеленгаторное устройство, анализатор параметров принимаемого сигнала, устройство запоминания и обработки полученной информации, телеметрическое устройство и пункт контроля. Она обеспечивает повышение достоверности передачи аналоговой и дискретной информации с борта вертолета на пункт контроля путем ее защиты от несанкционированного доступа и использования сложных сигналов с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией (AM - ФМН).

Известная станция радиотехнической разведки обеспечивает только симплексную радиосвязь между бортом вертолета и пунктом контроля, что снижает эффективность ее использования. Кроме того, телеметрическое устройство станции основано на использовании приемника прямого усиления, что ограничивает дальность его действия.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности и дальности действия станции радиотехнической разведки путем использования геостационарного ИСЗ-ретранслятора, дуплексной радиосвязи между бортом вертолета и пунктом контроля, а также построения телеметрического устройства по супергетеродинной схеме.

Поставленная задача решается тем, что вертолетный радиоэлектронный комплекс, содержащий в соответствии с ближайшим аналогом последовательно включенные антенное устройство, приемник, анализатор параметров принимаемого сигнала, устройство запоминания и обработки полученной информации, второй вход которого соединен с выходом пеленгаторного устройства, и телеметрическое устройство, а также пункт контроля, при этом приемник выполнен в виде последовательно включенных первой приемной антенны, первого смесителя, второй вход которого через первый гетеродин соединен с выходом блока перестройки, усилителя первой промежуточной частоты, обнаружителя, второй вход которого через первую линию задержки соединен с его выходом, ключа, второй вход которого соединен с выходом усилителя первой промежуточной частоты, второго смесителя, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, и усилителя второй промежуточной частоты, выход которого является выходом приемника, управляющий вход блока перестройки соединен с выходом обнаружителя, пеленгаторное устройство выполнено в виде двух пеленгаторных каналов, каждый из которых состоит из последовательно включенных приемной антенны, смесителя, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, усилителя первой промежуточной частоты, перемножителя, второй вход которого соединен с выходом усилителя второй промежуточной частоты, и узкополосного фильтра, к выходу первого узкополосного фильтра последовательно подключены третий перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго узкополосного фильтра, третий узкополосный фильтр и первый фазометр, к выходу второго узкополосного фильтра последовательно подключены вторая линия задержки, первый фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом второго узкополосного фильтра, и второй фазометр, вторые входы фазометров соединены с выходом опорного генератора, а выходы подключены к устройству запоминания и обработки полученной информации, антенное устройство содержит три приемные антенны и одну приемопередающую антенну телеметрического устройства, приемная антенна приемника и приемопередающая антенна телеметрического устройства размещены над втулкой винта вертолета, приемные антенны пеленгаторного устройства размещены на концах лопастей несущего винта вертолета, двигатель кинематически связан с винтом вертолета и опорным генератором, телеметрическое устройство выполнено в виде последовательно подключенных к первому выходу устройства запоминания и обработки полученной информации формирователя аналоговых сообщений, первого аналогового скремблера, первого амплитудного модулятора, второй вход которого соединен с выходом первого задающего генератора, и первого фазового манипулятора, последовательно подключенных ко второму выходу устройства запоминания и обработки полученной информации формирователя дискретных сообщений и первого цифрового скремблера, выход которого соединен со вторым входом первого фазового манипулятора, телеметрическое устройство содержит также первый усилитель мощности и приемопередающую антенну, пункт контроля выполнен в виде последовательно включенных первого усилителя высокой частоты, пятого смесителя, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина, первого усилителя четвертой промежуточной частоты, первого амплитудного ограничителя, первого синхронного детектора, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя четвертой промежуточной частоты, первого аналогового дескремблера и блока регистрации и анализа, второй вход которого соединен с выходом первого цифрового дескремблера, к выходу первого амплитудного ограничителя подключен четвертый перемножитель, отличается от ближайшего аналога тем, что телеметрическое устройство снабжено четвертым и пятым гетеродинами, шестым и седьмым смесителями, усилителем третьей промежуточной частоты, первым дуплексером, вторым усилителем мощности, вторым усилителем четвертой промежуточной частоты, вторым амплитудным ограничителем, вторым синхронным детектором, вторым аналоговым дескремблером, пятым перемножителем, вторым полосовым фильтром, третьим фазовым детектором и вторым цифровым дескремблером, причем к выходу первого фазового манипулятора последовательно подключены шестой смеситель, второй вход которого соединен с выходом четвертого гетеродина, усилитель третьей промежуточной частоты, первый усилитель мощности, первый дуплексер, вход - выход которого связан с первой приемопередающей антенной, второй усилитель мощности, седьмой смеситель, второй вход которого соединен с выходом пятого гетеродина, второй усилитель четвертой промежуточной частоты, второй амплитудный ограничитель, второй синхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя четвертой промежуточной частоты, и второй аналоговый дескремблер, выход которого соединен с четвертым входом устройства запоминания и обработки полученной информации, к выходу второго амплитудного ограничителя последовательно подключены пятый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом четвертого гетеродина, второй полосовой фильтр, третий фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом пятого гетеродина, и второй цифровой дескремблер, выход которого соединен с пятым входом устройства запоминания и обработки полученной информации, пункт контроля снабжен первым полосовым фильтром, вторым фазовым детектором, источником аналоговых сообщений, вторым аналоговым скремблером, вторым задающим генератором, вторым амплитудным модулятором, источником цифровых сообщений, вторым цифровым скремблером, вторым фазовым манипулятором, восьмым смесителем, шестым гетеродином, усилителем промежуточной частоты, вторым усилителем высокой частоты и вторым дуплексером, причем к выходу шестого гетеродина последовательно подключены четвертый перемножитель, первый полосовой фильтр и второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина, а выход подключен к входу первого цифрового дескремблера, к выходу источника аналоговых сообщений последовательно подключены второй аналоговый скремблер, второй амплитудный модулятор, второй вход которого соединен с выходом второго задающего генератора, второй фазовый манипулятор, второй вход которого через второй цифровой скремблер соединен с выходом источника дискретных сообщений, восьмой смеситель, второй вход которого соединен с выходом шестого гетеродина, усилитель промежуточной частоты, второй усилитель высокой частоты и второй дуплексер, вход - выход которого связан со второй приемопередающей антенной, а выход соединен с входом первого усилителя высокой частоты.

Геометрическая схема расположения вертолета В, пункта контроля ПК и геостационарного ИСЗ-ретранслятора изображена на фиг.1. Взаимное расположение приемных антенн 7, 8, 9 и приемопередающей антенны 44 на вертолете и разведуемого РЭС показано на фиг.2. Структурная схема бортового оборудования вертолетного радиоэлектронного комплекса изображена на фиг.3. Структурная схема наземного пункта контроля изображена на фиг.4. Частотная диаграмма, иллюстрирующая преобразование сигналов по частоте, представлена на фиг.5.

Бортовое оборудование вертолетного радиоэлектронного комплекса содержит последовательно включенные антенное устройство 1, приемник 2, анализатор 4 параметров принимаемого сигнала, устройство 5 запоминания и обработки полученной информации, второй вход которого соединен с выходом пеленгаторного устройства 3, и телеметрическое устройство 6.

Приемник 2 содержит последовательно включенные приемную антенну 7, первый смеситель 12, второй вход которого через первый гетеродин 11 соединен с выходом блока 10 перестройки, усилитель 17 первой промежуточной частоты, обнаружитель 20, второй вход которого через первую линию задержки 21 соединен с его выходом, ключ 22, второй вход которого соединен с выходом усилителя 17 первой промежуточной частоты, второй смеситель 24, второй вход которого соединен с выходом гетеродина 23, и усилитель 25 второй промежуточной частоты, выход которого является выходом приемника 2 и подключен к входу анализатора 4 параметров принимаемого сигнала.

Пеленгаторное устройство 3 содержит два пеленгаторных канала, каждый из которых содержит последовательно включенные приемную антенну 8 (9), смеситель 13 (14), второй вход которого соединен с выходом гетеродина 11, усилитель 18 (19) первой промежуточной частоты, перемножитель 26 (27), второй вход которого соединен с выходом усилителя 25 второй промежуточной частоты, и узкополосный фильтр 28 (29). При этом к выходу первого узкополосного фильтра 28 последовательно подключены третий перемножитель 30, второй вход которого соединен с выходом второго узкополосного фильтра 29, третий узкополосный фильтр 32 и первый фазометр 34, к выходу второго узкополосного фильтра 29 последовательно подключены вторая линия задержки 31, первый фазовый детектор 33, второй вход которого соединен с выходом второго узкополосного фильтра 29, и второй фазометр 35. Вторые входы фазометров 34 и 35 соединены с выходом опорного генератора 16, а выходы подключены к устройству 5 запоминания и обработки полученной информации.

Антенное устройство 1 содержит три приемные антенны 7, 8, 9 и одну приемопередающую антенну 44 телеметрического устройства, приемная антенна 7 приемника 2 и приемопередающая антенна 44 телеметрического устройства 6 размещены над втулкой винта вертолета, приемные антенны 8 и 9 пеленгаторного устройства 3 размещены на концах лопасти винта вертолета (фиг.2). Двигатель 15 кинематически связан с винтом вертолета и опорным генератором 16.

Телеметрическое устройство 6 выполнено в виде последовательно подключенных к первому выходу устройства 5 запоминания и обработки полученной информации формирователя 37 аналоговых сообщений первого аналогового скремблера 38, первого амплитудного модулятора 39, второй вход которого соединен с выходом первого задающего генератора 36 и первого фазового манипулятора 42, последовательно подключенных ко второму выходу устройства 5 запоминания и обработки полученной информации формирователя 40 дискретных сообщений и первого цифрового скремблера 41, выход которого соединен со вторым входом первого фазового манипулятора 42, последовательно подключенных к выходу фазового манипулятора 42, шестого смесителя 59, второй вход которого соединен с выходом четвертого гетеродина 58, усилителя 60 третьей промежуточной частоты, первого усилителя 43 мощности, первого дуплексера 61, вход - выход которого связан с первой приемопередающей антенной 44, второго усилителя 62 мощности, седьмого смесителя 64, второй вход которого соединен с выходом пятого гетеродина 63, второго усилителя 65 четвертой промежуточной частоты, второго амплитудного ограничителя 66, второго синхронного детектора 67, второй вход которого соединен с выходом усилителя 65 четвертой промежуточной частоты, и второго аналогового дескремблера 68, выход которого соединен с четвертым входом устройства 5 запоминания и обработки полученной информации, последовательно подключенных к выходу второго амплитудного ограничителя 66 пятого перемножителя 69, второй вход которого соединен с выходом четвертого гетеродина 58, второго полосового фильтра 70, третьего фазового детектора 71, второй вход которого соединен с выходом пятого гетеродина 63, и второго цифрового дескремблера 72, выход которого соединен с пятым входом устройства 5 запоминания и обработки полученной информации.

Пункт контроля выполнен в виде последовательно включенных источника 73 аналоговых сообщений, второго аналогового скремблера 74, второго амплитудного модулятора 76, второй вход которого соединен с выходом второго задающего генератора 75, второго фазового манипулятора 79, второй вход которого через второй цифровой скремблер 78 соединен с выходом источника 77 дискретных сообщений, восьмого смесителя 81, второй вход которого соединен с выходом шестого гетеродина 80, усилителя 82 промежуточной частоты, второго усилителя 83 высокой частоты, второго дуплексера 84, вход - выход которого связан с приемопередающей антенной 45, первого усилителя 46 высокой частоты, пятого смесителя 48, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина 47, первого усилителя 49 четвертой промежуточной частоты, первого амплитудного ограничителя 50, первого синхронного детектора 51, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя 49 четвертой промежуточной частоты, первого аналогового дескремблера 52 и блока 53 регистрации и анализа, последовательно подключенных к выходу первого амплитудного ограничителя 50 четвертого перемножителя 54, второй вход которого соединен с выходом шестого гетеродина 80, первого полосового фильтра 55, второго фазового детектора 56, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина 47, и первого цифрового дескремблера 57, выход которого соединен со вторым входом блока 53 регистрации и анализа.

Вертолетный радиоэлектронный комплекс работает следующим образом.

Наличие вращающегося винта вертолета используется для определения направления на излучающую РЭС с помощью антенного устройства 1, приемные антенны 8 и 9 которого размещены на концах лопастей несущего винта. А приемная антенна 7 и приемопередающая антенна 44 размещены над втулкой винта вертолета (фиг.2).

Принимаемые антеннами 7-9 сигналы, например, с фазовой манипуляцией (ФМН):

u₁(t)=U₁·Cos[(W_c±Δw)t+φ_к(t)+(φ_с],

,

где U₁, U₂, U₃, w_c, φ_c, T_c - амплитуды, несущая частота, начальная фаза и длительность сигналов;

±Δw - нестабильность несущей частоты сигналов, обусловленная различными дестабилизирующими факторами, в том числе эффектом Допплера;

φ_к(t) - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом;

R - радиус окружности, на которой размещены приемные антенны 8 и 9;

Ω=2πR - скорость вращения приемных антенн 8 и 9 вокруг приемной антенны 7 (скорость вращения винта вертолета);

α - пеленг (азимут) на излучающую РЭС; поступают на первые входы смесителей 12, 13, и 14, на вторые входы которых подается напряжение первого гетеродина 11 линейно-изменяющейся частоты

u_г1(t)=U_г1·Cos[w_г1t+πγt²+φ_г1], 0≤t≤Т_п,

где

- скорость изменения частоты гетеродина.

Следует отметить, что поиск ФМН-сигналов работающих РЭС в заданном диапазоне частот Д_f осуществляется с помощью блока 10 перестройки, который периодически с периодом Т_п по пилообразному закону изменяет частоту w_г1 гетеродина 11. В качестве блока 10 перестройки может использоваться генератор пилообразного напряжения.

На выходе смесителей 12-14 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 17-19 выделяются напряжения первой промежуточной частоты:

u_up1(t)=U_пр1·Cos[(w_up1±Δw)t+φ_к(t)-πγt²+φ_up1],

где

;

w_up1=w_с-w_г1 - первая промежуточная частота;

φ_upl=φ_c-φ_гl.

Напряжение u_up1(t) с выхода усилителя 17 первой промежуточной частоты поступает на вход обнаружителя 20. При обнаружении сигнала РЭС на выходе обнаружителя 20 появляется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход блока 10 перестройки, выключая его, на управляющий вход ключа 22, открывая его, и на вход линии задержки 21. Ключ 22 в исходном состоянии всегда закрыт.Время задержки τ₃ линии задержки 21 выбирается таким, чтобы можно было зафиксировать обнаруженный ФМН-сигнал и проанализировать его параметры.

При выключении блока 10 перестройки усилителями 17-19 выделяются следующие напряжения:

u_up4(t)=U_пр1·Cos[(w_up1±Δw)t+φ_к(t)+φ_up1],

,

.

Напряжение u_up4(t) с выхода усилителя 17 первой промежуточной частоты через открытый ключ 22 поступает на первый вход смесителя 24, на второй вход которого подается напряжение второго гетеродина 23 со стабильной частотой w_г2

u_г2(t)=U_г2·Cos[(W_г2+2φ_г2].

На выходе смесителя 24 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 25 выделяется напряжение второй промежуточной частоты

u_up7(t)=U_пp7·Cos[(w_up2±Δw)t+φ_k(t)+φ_up2], 0≤t≤T_c,

где

;

w_up2=W_up1-w_г2 - вторая промежуточная частота;

φ_up2=φ_up1-φ_г2,

которое поступает на вход анализатора 4 параметров принимаемого сигнала, где определяются длительность τ_э элементарных посылок, из которых составлен ФМН-сигнал, их количество N (Т_c=N·τ_э) и закон фазовой манипуляции.

Напряжение u_up7(t) с выхода усилителя 25 второй промежуточной частоты одновременно подается на вторые входы перемножителей 26 и 27 пеленгаторных каналов, на первые входы которых поступают напряжения u_up5(t) и u_up6(t) с выходов усилителей 18 и 19 первой промежуточной частоты соответственно. На выходах перемножителей 26 и 27 образуются фазомодулированные (ФМ) напряжения на стабильной частоте W_г2 второго гетеродина 23:

,

, 0≤t≤T_c,

где

;

которые выделяются узкополосными фильтрами 28 и 29 с частотой настройки w_н=w_г2.

Знаки «+» и «-» перед величиной

соответствуют диаметрально противоположным расположениям приемных антенн 8 и 9 на концах лопастей несущего винта вертолета относительно приемной антенны 7, размещенной над втулкой винта вертолета.

Следовательно, полезная информация о пеленге α переносится на стабильную частоту w_г2 второго гетеродина 23. Поэтому нестабильность ±Δw несущей частоты, вызванная различными дестабилизирующими факторами, и вид модуляции (манипуляции) принимаемого сигнала РЭС не влияют на результат пеленгации, тем самым повышается точность определения местоположения РЭС.

Причем величина, входящая в состав указанных колебаний

и называемая индексом фазовой модуляции, характеризует максимальное значение отклонения фазы сигналов, принимаемых вращающимися антеннами 8 и 9 относительно фазы сигналы, а принимаемого неподвижной антенной 7.

Пеленгаторное устройство 3 тем чувствительнее к изменению угла α, чем больше относительный размер измерительной базы

. Однако с ростом

уменьшается значение угловой координаты α, при котором разность фаз превосходит значение 2π, т.е. наступает неоднозначность отсчета угла α.

Следовательно, при

наступает неоднозначность отсчета угла α. Устранение указанной неоднозначности путем уменьшения соотношения обычно себя не оправдывает, так как при этом теряется основное достоинство широкобазовой системы. Кроме того, в диапазоне метровых и особенно дециметровых волн брать малые значения

часто не удается из-за конструктивных соображений.

Для повышения точности пеленгации РЭС в горизонтальной (азимутальной) плоскости приемные антенны 8 и 9 размещаются на концах лопастей несущего винта вертолета. Смешение сигналов от двух диаметрально противоположных антенн 8 и 9, находящихся на одинаковом расстоянии R от оси вращения несущего винта, вызывает фазовую модуляцию, получаемую с помощью одной приемной антенны, вращающейся по кругу, радиус R₁ которого в два раза больше (R₁=2R).

Действительно, на выходе перемножителя 30 образуется гармоническое напряжение

u₆(t)=U₆·Cos(Ω-α)t, 0≤t≤T_c,

где

с индексом фазовой модуляции

,

.

которое выделяется узкополосным фильтром 32 и поступает на первый вход фазометра 34, на второй вход которого подается напряжение опорного генератора 16

u₀(t)=U₀·CosΩt.

Фазометр 34 обеспечивает точное, но неоднозначное измерение угловой координаты α.

Для устранения возникающей при этом неоднозначности отсчета угла α необходимо уменьшить индекс фазовой модуляции без уменьшения отношения

. Это достигается использованием автокоррелятора, состоящего из линии задержки 31 и фазового детектора 33, что эквивалентно уменьшению индекса фазовой модуляции до величины

,

где d₁<R.

На выходе автокоррелятора образуется напряжение

u₇(t)=U₇·Cos(Ω-α)t, 0≤t<Т_c,

с индексом фазовой модуляции Δφ_m2, которое поступает на первый вход фазометра 35, на второй вход которого поступает напряжение u₀(t) опорного генератора 16. Фазометр 35 обеспечивает грубое, но однозначное измерение угла α.

Минимальное расстояние R₀ от РЭС до винта вертолета определяется из выражения

F_д(t)≈(U²·t²)/(λ·R₀),

где F_д(t) - допплеровский сдвиг частоты;

U=Ω·R;

λ - длина волны.

Допплеровский сдвиг частоты измеряется в анализаторе 4 параметров принимаемого сигнала, в котором также определяется R₀. Последние фиксируются в устройстве 5 запоминания и обработки полученной информации. Местоположение РЭС определяется в устройстве 5 по измеренным значениям α и R₀.

Телеметрическое устройство 6 предназначено для обмена аналоговой и дискретной информацией между вертолетом и пунктом контроля с использованием дуплексной радиосвязи на двух частотах w₁, w₂ и геостационарного ИСЗ-ретранслятора.

С этой целью напряжение высокой частоты

u₈(t)=U₈·Cos(w₀t+φ₀), 0≤t<Т_c,

с выхода первого задающего генератора 36 поступает на первый вход первого амплитудного модулятора 39, на второй вход которого подается модулирующая функция m₁(t) с выхода первого аналогового скремблера 38. Вход последнего через формирователь 37 аналоговых сообщений соединен с первым выходом устройства 5 запоминания и обработки полученной информации. На выходе амплитудного модулятора 39 образуется сигнал с амплитудной модуляцией (AM)

u₉(t)=U₈[1+m₁(t)]·Cos(w₀t+φ₀), 0≤t≤T₀,

где m₁(t) - модулирующая функция, отображающая аналоговые сообщения.

Этот сигнал поступает на первый вход фазового манипулятора 42, на второй вход которого подается модулирующий код M₁(t) с выхода цифрового скремблера 41. Вход последнего через формирователь 40 дискретных сообщений соединен со вторым выходом устройства 5 запоминания и обработки полученной информации. На выходе фазового манипулятора 42 образуется сложный сигнал с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией (AM-ФМН)

u₁₀(t)=U₈[1+m₁(t)]·Cos(w₀t+φ_к1(t), 0≤t≤T₀,

где φ_к(t)={0,π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M₁(t).

Аналоговый 38 и цифровой 41 скремблеры реализуют криптографические методы, которые являются эффективными методами защиты конфиденциальных аналоговых и дискретных сообщений.

Сформированный AM-ФМН - сигнал u₁₀(t) поступает на первый вход шестого смесителя 59, на второй вход которого подается напряжение четвертого гетеродина 58

u_г4(t)=U_г4·Cos(W_г4t+φ_г4).

На выходе смесителя 59 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 60 выделяется напряжение третьей промежуточной частоты

U_up8(t)=U_пp8[1+m₁(t)]·Cos[w_uр3t+φ_к1(t)+φ_uр3], 0≤t≤T₀₁,

где

;

w_up3=w₀+w_г4 - третья промежуточная (суммарная) частота;

φ_up3 ⁼φ_0-φ_г4.

Это напряжение после усиления в усилителе 43 мощности через дуплексер 61 поступает в приемопередающую антенну 44, излучается ею в эфир на частоте w₁=w_г5, улавливается и переизлучается геостационарным ИЗС-ретранслятором, а затем улавливается приемопередающей антенной 45 пункта контроля и через дуплексер 84 и усилитель 46 высокой частоты поступает на первый вход пятого смесителя 48, на второй вход которого подается напряжение u_г4(t) третьего гетеродина 47. На выходе смесителя 48 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 49 выделяется напряжение четвертой промежуточной (разностной) частоты

u_up9(t)=U_пp9[1+m₁(t)]·Cos[w_uр4t+φ_к1(t)+φ_uр9],

где

;

w_up4=w_uр3-w_г4 - четвертая промежуточная (суммарная) частота;

φ_up9=φ_up3-φ_г4

которое поступает на вход амплитудного ограничителя 50, на выходе которого образуется напряжение

U₁₁(t)=U_огр·Cos[w_uр4t+φ_к1(t)+φ_uр9], 0≤t≤T₀₁,

где U_огр - порог ограничения.

Это напряжение представляет собой сигнал с фазовой манипуляцией (ФМН) и поступает на второй (опорный) вход синхронного детектора 51, на первый (информационный) вход которого подается напряжение U_пp9(t) с выхода усилителя 49 четвертой промежуточной частоты. На выходе синхронного детектора 51 образуется низкочастотное напряжение

U_н1(t)=U_н1[1+m₁(t)], 0≤t≤T₀,

где

;

пропорциональное модулирующей функции m₁(t).

Это напряжение поступает на вход аналогового дескремблера 52, принцип работы которого соответствует принципу работы аналогового скремблера 38, но имеет противоположный характер. На выходе аналогового дескремблера 52 образуется исходное аналоговое сообщение формирователя 37, которое фиксируется в блоке 53 регистрации и анализа.

ФМН-сигнал u₁₁(t) с выхода амплитудного ограничителя 50 одновременно поступает на первый вход четвертого перемножителя 54, на второй вход которого подается напряжение шестого гетеродина 80

U_г5(t)=U_г5·Cos(w_г5t+φ_г5).

На выходе перемножителя 54 образуется напряжение

u₁₂(t)=U₁₂·Cos[w_r4t-φ_к1(t)+φ_г4],

где

;

которое выделяется полосовым фильтром 55 и поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 56, на второй (опорный) вход которого подается напряжение u_г4(t) гетеродина 47. На выходе фазового детектора 56 образуется низкочастотное напряжение

U_н2(t)=U_н2·Cos·φ_к1(t),

где

;

пропорциональное модулирующему коду M₁(t). Это напряжение поступает на вход цифрового дескремблера 57, принцип работы которого соответствует принципу работы цифрового скремблера 41, но имеет противоположный характер. На выходе цифрового дескремблера 57 образуется исходное дискретное сообщение формирователя 40, которое фиксируется в блоке 53 регистрации и анализа.

На наземном пункте контроля с помощью задающего генератора 75 формируется гармоническое колебание

u₁₃(t)=U₁₃·Cos(w₀t+φ₀), 0≤t≤T₀,

которое поступает на первый вход амплитудного модулятора 76, на второй вход которого подается модулирующая функция m₂(t) с выхода аналогового скремблера 74. Вход последнего соединен с выходом источника 73 аналоговых сообщений. На выходе амплитудного манипулятора 76 образуется сигнал с амплитудной модуляцией (AM)

u_l4(t)=U₁₃[1+m₂(t)]·Cos(w₀t+φ₀) 0≤t≤T₀,

где m₂(t) - модулирующая функция, отображающая аналоговые сообщения.

Этот сигнал поступает на первый вход фазового манипулятора 79, на второй вход которого подается модулирующий код М₂(t) с выхода цифрового скремблера 78. Вход последнего соединен с выходом источника 77 дискретных сообщений. На выходе фазового манипулятора 79 формируется сложный сигнал с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией (AM-ФМН)

u₁₅(t)=U₁₃[1+m₂(t)]·Cos[w₀t+φ_к2(t)+φ₀], 0≤t≤T₀,

где φ_К2(t)={0,π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M₂(t).

Этот сигнал поступает на первый вход смесителя 81, на второй вход которого подается напряжение U_г5(t) гетеродина 80. На выходе смесителя 81 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 82 выделяется напряжение промежуточной частоты

u_up(t)=U_пр[1+m₂(t)]·Cos[w_upt-φ_к2(t)+φ_up], 0≤t≤T₀,

где

;

w_up=w_r4-w₀ промежуточная частота;

φ_up=φ_г4-φ₀.

Это напряжение после усиления в усилителе 83 высокой частоты через дуплексер 84 поступает в приемопередающую антенну 45, излучается ею в эфир на частоте w₂=w_up, улавливается геостационарным ИСЗ-ретранслятором, а затем принимается приемопередающей антенной 44, установленной на вертолете, и через дуплексер 61 и усилитель 62 мощности поступает на первый вход смесителя 64, на второй вход которого подается напряжение U_г5(t) гетеродина 63. На выходе смесителя 64 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 65 выделяется напряжение четвертой промежуточной частоты

u_up10(t)=U_пр10[1+m₂(t)]·Cos[w_up4t-φ_к2(t)+φ_up10],

где

;

w_up4=w_г5-w₂ - четвертая промежуточная частота;

φ_up10=φ_г5-φ_up;

которое поступает на вход амплитудного ограничителя 66. На выходе последнего образуется сигнал

u₁₆(t)=U_огр·Cos[w_up4t+φ_к2(t)+φ_пр10], 0≤t≤T₀,

где U_огр - порог ограничения;

который поступает на второй (опорный) вход синхронного детектора 67, на первый (информационный) вход которого подается напряжение U_up10(t) с выхода усилителя 65 четвертой промежуточной частоты. На выходе синхронного детектора 67 образуется низкочастотное напряжение

u_н3(t)=U_н3[1+m₂(t)],

где

;

пропорциональное модулирующей функции m₂(t).

Это напряжение поступает на вход аналогового дескремблера 68, принцип работы которого соответствует принципу работы аналогового скремблера 74, но имеет противоположный характер. На выходе аналогового дескремблера 68 образуется исходное аналоговое сообщение источника 73, которое фиксируется устройством 5 запоминания и обработки полученной информации.

ФМН - сигнал u₁₆(t) с выхода амплитудного ограничителя 66 одновременно поступает на первый вход перемножителя 69, на второй вход которого подается напряжение U_г4(t) гетеродина 58. На выходе перемножителя 69 образуется напряжение

u₁₇(t)=U₁₇·Cos[W_г5t+φ_к2(t)+φ_г5], 0≤t≤T₀

где

;

которое выделяется полосовым фильтром 70 и поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 71, на второй (опорный) вход которого подается напряжение U_г5(t) гетеродина 63. На выходе фазового детектора 71 образуется низкочастотное напряжение

U_н4(t)=U_н4·Cos·φ_к2(t),

где

;

пропорциональное модулирующему коду М₂(t). Это напряжение поступает на вход цифрового дескремблера 72, принцип работы которого соответствует принципу работы цифрового скремблера 78, но имеет противоположный характер. На выходе цифрового дескремблера 72 образуется исходное дискретное сообщение источника 77, которое фиксируется устройством 5 запоминания и обработки полученной информации.

По истечении времени τ₃ постоянное напряжение с выхода линии задержки 21 поступает на управляющий вход обнаружителя 20 и сбрасывает его содержимое на нулевое значение. При этом ключ 22 закрывается, а блок 10 перестройки включается, т.к. они переводятся в свои исходные состояния.

При обнаружении сигнала следующей РЭС работа вертолетного радиоэлектронного комплекса происходит аналогичным образом.

Таким образом, предлагаемый вертолетный радиоэлектронный комплекс по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает повышение эффективности и дальности действия. Это достигается использованием геостационарного ИС3-ретранслятора, дуплексной радиосвязи между вертолетом и пунктом контроля на двух частотах W₁, W₂ и построением телеметрического устройства по супергетеродинной схеме.

Для повышения достоверности обмена аналоговой и дискретной информацией между вертолетом и пунктом контроля используются сложные сигналы с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией и защита передаваемой информации от несанкционированного доступа.

При этом защита указанной информации имеет три уровня: криптографический, энергетический и структурный.

Криптографический уровень обеспечивается специальными методами шифрования, кодирования и преобразования конфиденциальных аналоговых и дискретных сообщений, в результате которых их содержание становится недоступным без предъявления ключа криптограммы и обратного преобразования.

Энергетический и структурный уровни обеспечиваются применением сложных сигналов с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией, которые обладают высокой энергетической и структурной скрытностью.

Энергетическая скрытность данных сигналов обусловлена их высокой снижаемостью 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 и помехами. Причем энергия сложного AM-ФМН-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.

Структурная скрытность сложных сигналов с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией 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.

Сложные AM-ФМН - сигналы открывают новые возможности в технике передачи аналоговых и дискретных 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 AM-ФМН-сигналы среда других сигналов и помех, действующих в одни и те же промежутки времени. Данная возможность реализуется сверткой спектра сложных сигналов.

Claims

Вертолетный радиоэлектронный комплекс, содержащий последовательно включенные антенное устройство, приемник, анализатор параметров принимаемого сигнала, устройство запоминания и обработки полученной информации, второй вход которого соединен с выходом пеленгаторного устройства, и телеметрическое устройство, а также пункт контроля, при этом приемник выполнен в виде последовательно включенных первой приемной антенны, первого смесителя, второй вход которого через первый гетеродин соединен с выходом блока перестройки, усилителя первой промежуточной частоты, обнаружителя, второй вход которого через первую линию задержки соединен с его выходом, ключа, второй вход которого соединен с выходом усилителя первой промежуточной частоты, второго смесителя, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, и усилителя второй промежуточной частоты, выход которого является выходом приемника и подключен к входу анализатора принимаемого сигнала, управляющий вход блока перестройки соединен с выходом обнаружителя, пеленгаторное устройство выполнено в виде двух пеленгаторных каналов, каждый из которых состоит из последовательно включенных приемной антенны, смесителя, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, усилителя первой промежуточной частоты, перемножителя, второй вход которого соединен с выходом усилителя второй промежуточной частоты, и узкополосного фильтра, к выходу первого узкополосного фильтра последовательно подключены третий перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго узкополосного фильтра, третий узкополосный фильтр и первый фазометр, к выходу второго узкополосного фильтра последовательно подключены вторая линия задержки, первый фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом второго узкополосного фильтра, и второй фазометр, вторые входы фазометров соединены с выходом опорного генератора, а выходы подключены к устройству запоминания и обработки полученной информации, антенное устройство содержит три приемные антенны и одну приемопередающую антенну телеметрического устройства, приемная антенна приемника и приемопередающая антенна телеметрического устройства размещены над втулкой винта вертолета, приемные антенны пеленгаторного устройства размещены на концах лопастей несущего винта вертолета, двигатель кинематически связан с винтом вертолета и опорным генератором, телеметрическое устройство выполнено в виде последовательно подключенных к первому выходу устройства запоминания и обработки полученной информации формирователя аналоговых сообщений, первого аналогового скремблера, первого амплитудного модулятора, второй вход которого соединен с выходом первого задающего генератора, и первого фазового манипулятора, последовательно подключенных ко второму выходу устройства запоминания и обработки полученной информации формирователя дискретных сообщений и первого цифрового скремблера, выход которого соединен со вторым входом первого фазового манипулятора, телеметрическое устройство содержит также первый усилитель мощности и приемопередающую антенну, пункт контроля выполнен в виде последовательно включенных первого усилителя высокой частоты, пятого смесителя, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина, первого усилителя четвертой промежуточной частоты, первого амплитудного ограничителя, первого синхронного детектора, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя четвертой промежуточной частоты, первого аналогового дескремблера и блока регистрации и анализа, второй вход которого соединен с выходом первого цифрового дескремблера, к выходу первого амплитудного ограничителя подключен четвертый перемножитель, отличающийся тем, что телеметрическое устройство снабжено четвертым и пятым гетеродинами, шестым и седьмым смесителями, усилителем третьей промежуточной частоты, первым дуплексером, вторым усилителем мощности, вторым усилителем четвертой промежуточной частоты, вторым амплитудным ограничителем, вторым синхронным детектором, вторым аналоговым дескремблером, пятым перемножителем, вторым полосовым фильтром, третьим фазовым детектором и вторым цифровым дескремблером, причем к выходу первого фазового манипулятора последовательно подключены шестой смеситель, второй вход которого соединен с выходом четвертого гетеродина, усилитель третьей промежуточной частоты, первый усилитель мощности, первый дуплексер, вход-выход которого связан с первой приемопередающей антенной, второй усилитель мощности, седьмой смеситель, второй вход которого соединен с выходом пятого гетеродина, второй усилитель четвертой промежуточной частоты, второй амплитудный ограничитель, второй синхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя четвертой промежуточной частоты, и второй аналоговый дескремблер, выход которого соединен с четвертым входом устройства запоминания и обработки полученной информации, к выходу второго амплитудного ограничителя последовательно подключены пятый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом четвертого гетеродина, второй полосовой фильтр, третий фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом пятого гетеродина, и второй цифровой дескремблер, выход которого соединен с пятым входом устройства запоминания и обработки полученной информации, пункт контроля снабжен первым полосовым фильтром, вторым фазовым детектором, источником аналоговых сообщений, вторым аналоговым скремблером, вторым задающим генератором, вторым амплитудным модулятором, источником цифровых сообщений, вторым цифровым скремблером, вторым фазовым манипулятором, восьмым смесителем, шестым гетеродином, усилителем промежуточной частоты, вторым усилителем высокой частоты и вторым дуплексером, причем к выходу шестого гетеродина последовательно подключены четвертый перемножитель, первый полосовой фильтр и второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина, а выход подключен к выходу первого цифрового дескремблера, к выходу источника аналоговых сообщений последовательно подключены второй аналоговый скремблер, второй амплитудный модулятор, второй вход которого соединен с выходом второго задающего генератора, второй фазовый манипулятор, второй вход которого через второй цифровой скремблер соединен с выходом источника дискретных сообщений, восьмой смеситель, второй вход которого соединен с выходом шестого гетеродина, усилитель промежуточной частоты, второй усилитель высокой частоты и второй дуплексер, вход-выход которого связан со второй приемопередающей антенной, а выход соединен с входом первого усилителя высокой частоты.