RU2658591C1 - Adaptive radio data transmission line of decameter radio wave band - Google Patents

Adaptive radio data transmission line of decameter radio wave band Download PDF

Info

Publication number
RU2658591C1
RU2658591C1 RU2017130597A RU2017130597A RU2658591C1 RU 2658591 C1 RU2658591 C1 RU 2658591C1 RU 2017130597 A RU2017130597 A RU 2017130597A RU 2017130597 A RU2017130597 A RU 2017130597A RU 2658591 C1 RU2658591 C1 RU 2658591C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radio
signal
inputs
input
digital
Prior art date
Application number
RU2017130597A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Викторович Дубровин
Дмитрий Викторович Никишов
Виктор Васильевич Никишов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ОКБ "Эланор"
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 Общество с ограниченной ответственностью "ОКБ "Эланор" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ОКБ "Эланор"
Priority to RU2017130597A priority Critical patent/RU2658591C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2658591C1 publication Critical patent/RU2658591C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S13/90Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08CTRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C19/00Electric signal transmission systems
    • G08C19/16Electric signal transmission systems in which transmission is by pulses
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08CTRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C23/00Non-electrical signal transmission systems, e.g. optical systems
    • G08C23/06Non-electrical signal transmission systems, e.g. optical systems through light guides, e.g. optical fibres
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/24Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering and communications.
SUBSTANCE: invention relates to radio engineering. Technical result is achieved by means of an adaptive radio data transmission line of decameter radio range containing N reception phased antenna arrays (PAA), first and second analog-to-digital converter, computer, low-noise amplifier, first and second multi-channel synchronous quadrature receivers, first and second information processing channels, control unit, beamformer, radio modem unit, fiber optic communication line, PAA-transmitting output signal generating device, local data transmission system.
EFFECT: technical result consists in providing data transmission of the decameter radio wave band.
4 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники и может найти применение в адаптивных системах радиосвязи для передачи данных о местоположении в трехмерном пространстве источника радиоизлучения (ИРИ), размещенного на летательном аппарате (ЛА) (самолет, вертолет и т.п.), за счет приема и последующей обработки электромагнитных волн, порожденных этим ИРИ.The invention relates to the field of radio engineering and can find application in adaptive radio communication systems for transmitting location data in three-dimensional space of a radio emission source (IRI) located on an aircraft (aircraft) (airplane, helicopter, etc.), due to reception and subsequent processing electromagnetic waves generated by this IRI.

Изобретение используется для решения технической задачи, состоящей в передаче данных декаметрового диапазона радиоволн (ДКМВ) по определению координат летательного аппарата в целях наблюдения за ним и контроля его движения наземными службами, а также в целях его навигационного сопровождения. Технический результат достигается введением адаптации обработки сигнала к изменениям помеховой обстановки, уменьшением потерь информации при приеме и повышением помехозащищенности рассматриваемой радиолинии.The invention is used to solve a technical problem, which consists in transmitting decameter range of radio waves (DKMV) data to determine the coordinates of an aircraft in order to monitor it and control its movement by ground services, as well as for its navigation support. The technical result is achieved by introducing adaptation of the signal processing to changes in the noise environment, reducing information loss during reception and increasing the noise immunity of the considered radio link.

Адаптивная радиолиния передачи данных декаметрового диапазона радиоволн предназначена для передачи информации, используя принцип пространственно-временного способа формирования направления связи с автоматическим выбором оптимального направления на источник сигнала, который представляет собой сложную сигнально-кодовую конструкцию.The adaptive radio data line of the decameter range of radio waves is intended to transmit information using the principle of the spatio-temporal method of forming the direction of communication with automatic selection of the optimal direction to the signal source, which is a complex signal-code construction.

Известно большое количество изобретений, использующих для передачи информации псевдослучайную перестройку радиочастоты (ППРЧ).A large number of inventions are known that use pseudo-random radio frequency tuning (RF frequency) to transmit information.

Известен способ передачи информации для использования в системах связи, функционирующих в условиях неопределенных помех, описанный в [1], в котором повышение помехоустойчивости радиолинии в условиях воздействия нестационарных помех достигается при наличии долговременного неоднородного качества отдельных частотных каналов.There is a method of transmitting information for use in communication systems operating in conditions of uncertain interference, described in [1], in which the increase in noise immunity of a radio line under the influence of unsteady interference is achieved in the presence of long-term heterogeneous quality of individual frequency channels.

Известен также способ передачи информации по патенту [2], в котором рассматривается способ ППРЧ, предусматривающий использование псевдослучайных последовательностей, для того чтобы изменять значение рабочей частоты, формируемой по псевдослучайному закону, в псевдослучайные моменты времени, гарантированно синхронные для обеих сторон радиолинии.There is also a known method of transmitting information according to the patent [2], which considers the method of frequency hopping, involving the use of pseudo-random sequences in order to change the value of the operating frequency generated by the pseudo-random law at pseudo-random times, guaranteed synchronously for both sides of the radio line.

Недостатком вышеупомянутых способов является отсутствие адаптации сигнала к изменениям помеховой обстановки и повышенная энергетика радиолиний.The disadvantage of the above methods is the lack of adaptation of the signal to changes in the jamming environment and the increased energy of the radio links.

Бортовые радиотехнические средства ЛА при выполнении задач создают активные электромагнитные поля искусственного происхождения в диапазоне частот от 1 МГц до 40 ГГц. Кроме активных полей ЛА создают собственные электромагнитные излучения. Данный спектр излучения может быть использован для решения задачи обнаружения, пеленгации и определения координат ЛА.On-board radio equipment of the aircraft, when performing tasks, create active electromagnetic fields of artificial origin in the frequency range from 1 MHz to 40 GHz. In addition to active fields, aircraft create their own electromagnetic radiation. This emission spectrum can be used to solve the problem of detecting, direction finding and determining the coordinates of an aircraft.

При построении многопозиционного пассивного радара используется разностно-дальномерный метод, основанный на измерении разности хода сигнала от цели до приемных антенн радара. Этот метод позволяет работать с импульсными и непрерывными сигналами, в том числе с шумовыми и шумоподобными.When constructing a multi-position passive radar, the difference-ranging method is used, based on measuring the difference in the signal path from the target to the receiving antennas of the radar. This method allows you to work with pulsed and continuous signals, including noise and noise-like ones.

Принципиальные особенности метода заключаются в синхронном способе приема сигналов от излучающего источника на разнесенных фазированных антенных решетках (ФАР). Высокая точность определения координат ЛА обеспечивается за счет корреляционной обработки сигналов, при которой вид принятого сигнала не имеет значения. Определение координат источника осуществляется по разности прихода сигналов на каждую из ФАР, а сама разность прихода сигнала к одной позиции относительно другой определяется из положения максимума взаимно-корреляционной функции сигналов от этих позиций.The principal features of the method are the synchronous method of receiving signals from a radiating source on spaced phased array antennas (PAR). High accuracy of determining the coordinates of the aircraft is provided due to the correlation signal processing, in which the form of the received signal does not matter. The source coordinates are determined by the difference in the arrival of signals to each of the headlamps, and the difference in the arrival of the signal to one position relative to another is determined from the position of the maximum cross-correlation function of the signals from these positions.

Наиболее близким техническим решением, отвечающим требованиям пассивного обнаружения и пеленгации, является устройство, описанное в статье «Одноэтапное оценивание местоположения источника радиоизлучения пассивной системой, состоящей из узкобазовых подсистем» (ж. Радиотехника и электроника, том 49, №2, 2004 г., стр. 156-170) - прототип.The closest technical solution that meets the requirements of passive detection and direction finding is the device described in the article “One-stage estimation of the location of a radio emission source by a passive system consisting of narrow-base subsystems” (Radio Engineering and Electronics, Volume 49, No. 2, 2004, p. . 156-170) is a prototype.

Данная система содержит N приемных антенн, первый и второй аналого-цифровой преобразователь (АЦП), вычислитель.This system contains N receiving antennas, the first and second analog-to-digital converter (ADC), a computer.

Цель изобретения - построение адаптивной радиолинии передачи данных с использованием способа пространственно-временного формирования направления связи с автоматическим выбором оптимального направления на источник сигнала.The purpose of the invention is the construction of an adaptive radio data line using the method of spatio-temporal formation of the direction of communication with automatic selection of the optimal direction to the signal source.

Результат достигается централизованной обработкой сигналов, полученных в результате приема электромагнитных колебаний в точках, размещение которых в пространстве определяется оптимальной группировкой слабонаправленных антенных элементов внутри структурных блоков, реализованных отдельными техническими средствами распределенной радиолинии.The result is achieved by centralized processing of signals obtained as a result of receiving electromagnetic oscillations at points whose placement in space is determined by the optimal grouping of weakly directed antenna elements inside structural units implemented by separate technical means of a distributed radio line.

Поставленная цель достигается тем, что в систему, содержащую N приемных фазированных антенных решеток (ФАР), первый и второй аналого-цифровой преобразователь (АЦП), вычислитель дополнительно введены малошумящий усилитель (МШУ), N входов которого соединены с N приемными ФАР, первый и второй многоканальные синхронные квадратурные приемники (МСКП), входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами малошумящего усилителя, а выходы - с первыми входами первого и второго аналого-цифровых преобразователей, первый и второй каналы обработки информации, первые входы которых соединены с выходами аналого-цифровых преобразователей, а выходы подключены к вычислителю; управляющий контроллер, подключенный по входу к вычислителю, первый выход которого подключен ко второму входу первого многоканального синхронного квадратурного приемника, ко второму входу первого аналого-цифрового преобразователя и ко второму входу первого канала обработки информации, а второй выход - ко второму входу второго многоканального синхронного квадратурного приемника, ко второму входу второго аналого-цифрового преобразователя и ко второму входу второго канала обработки информации; диаграммообразующее устройство (ДОУ), N входов которого соединены с N приемными ФАР; блок радиомодемов, первый вход которого соединен с выходом диаграммообразующего устройства; волоконно-оптическая линия связи, входы которой соединены с выходами блока радиомодемов; устройство формирования выходного сигнала, входы которого соединены с выходами волоконно-оптической линии связи; передающая ФАР, входы которой соединены с выходами устройства формирования выходного сигнала; локальная система передачи данных, подключенная к выходу вычислителя, ко второму входу диаграммообразующего устройства, ко второму и третьему входам блока радиомодемов; специальное программное обеспечение диспетчера связи, соединенное линией связи с локальной сетью передачи данных.This goal is achieved by the fact that in a system containing N receiving phased array antennas (PAR), the first and second analog-to-digital converter (ADC), the computer additionally includes a low noise amplifier (LNA), N inputs of which are connected to N receiving PARs, the first and the second multi-channel synchronous quadrature receivers (MSCP), the inputs of which are connected respectively to the first and second outputs of a low-noise amplifier, and the outputs are connected to the first inputs of the first and second analog-to-digital converters, the first and second channels are abotki information, the first inputs of which are connected to outputs of analog-to-digital converters, and the outputs are connected to the calculator; a control controller connected at the input to the calculator, the first output of which is connected to the second input of the first multi-channel synchronous quadrature receiver, to the second input of the first analog-to-digital converter and to the second input of the first information processing channel, and the second output to the second input of the second multi-channel synchronous quadrature a receiver, to the second input of the second analog-to-digital converter and to the second input of the second information processing channel; diagram-forming device (DOW), N inputs of which are connected to N receiving headlights; a block of radio modems, the first input of which is connected to the output of the beam-forming device; fiber optic communication line, the inputs of which are connected to the outputs of the block of radio modems; a device for generating an output signal, the inputs of which are connected to the outputs of the fiber optic communication line; transmitting HEADLIGHT, the inputs of which are connected to the outputs of the output signal generating device; a local data transmission system connected to the output of the calculator, to the second input of the beam-forming device, to the second and third inputs of the block of radio modems; special communication manager software connected by a communication line to a local data network.

Сравнение с прототипом показывает, что заявляемая система отличается наличием новых блоков и их связями между ними. Таким образом, заявляемая система соответствует критерию «новизна».Comparison with the prototype shows that the inventive system is characterized by the presence of new blocks and their connections between them. Thus, the claimed system meets the criterion of "novelty."

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что перечисленные элементы, используемые в блоках, являются известными, однако их введение в указанной связи с остальными элементами приводит к расширению функциональных возможностей системы.Comparison of the proposed solution with other technical solutions shows that the listed elements used in the blocks are known, however, their introduction in this connection with the other elements leads to the expansion of the functionality of the system.

Это подтверждает соответствие технического решения критерию «существенные отличия».This confirms the conformity of the technical solution to the criterion of "significant differences".

На фиг. 1 представлена общая схема предлагаемой адаптивной радиолинии декаметрового диапазона радиоволн, на фиг. 2 - структура наземной адаптивной радиолинии декаметрового диапазона радиоволн, на фиг. 3 представлена структура узкобазовой подсистемы (УП), на фиг. 4 показано устройство приемной и передающей ФАР, на фиг. 5 представлена структура канала обработки информации, на фиг. 6 представлен блок радиомодема, на фиг. 7 - структура устройства формирования выходного сигнала (УФВС), на фиг. 8 представлена структура квадратурного амплитудно-фазового модулятора, на фиг. 9 представлена структура преобразователя Гильберта, на фиг. 10 дан вариант построения 16-разрядного ЦАП.In FIG. 1 presents a general diagram of the proposed adaptive radio line decameter range of radio waves, in FIG. 2 shows the structure of a terrestrial adaptive radio link of the decameter range of radio waves, FIG. 3 shows the structure of a narrow base subsystem (UP), in FIG. 4 shows the device of the receiving and transmitting HEADLIGHTS, in FIG. 5 shows the structure of the information processing channel; FIG. 6 shows a block of a radio modem, in FIG. 7 shows the structure of an output signal generating apparatus (UVFS), FIG. 8 shows the structure of a quadrature amplitude-phase modulator; FIG. 9 shows the structure of a Hilbert transducer; FIG. 10 gives an option to build a 16-bit DAC.

Наземная адаптивная радиолиния декаметрового диапазона радиоволн включает (фиг. 2):The adaptive terrestrial radio link of the decameter range of radio waves includes (Fig. 2):

- узкобазовую подсистемы (УП) I (фиг. 3) в составе: антенно-фидерная система (АФС) 1-1, малошумящий усилитель (МШУ) 1-2, многоканальный синхронный квадратурный приемник (МСКП) 1-3,4; аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1-5,6; управляющий контролер 1-9, вычислитель 1-10, канал обработки информации 1-7,8, включающий (фиг. 5) фильтры 1-11, обнаружитель 1-12, пеленгатор 1-13, выходной формирователь 1-14;- narrow-base subsystem (UP) I (Fig. 3) consisting of: antenna-feeder system (AFS) 1-1, low-noise amplifier (LNA) 1-2, multi-channel synchronous quadrature receiver (MSC) 1-3,4; analog-to-digital converter (ADC) 1-5.6; control controller 1-9, calculator 1-10, information processing channel 1-7.8, including (Fig. 5) filters 1-11, detector 1-12, direction finder 1-13, output driver 1-14;

- диаграммообразующее устройство (ДОУ) II;- diagram-forming device (DOU) II;

- блок радиомодемов III;- block of radio modems III;

- устройство формирования выходного сигнала (УФВС) IV;- device for the formation of the output signal (UVBC) IV;

- передающую ФАР V;- transmitting HEADLIGHT V;

- специальное программное обеспечение (СПО) диспетчера связи VI;- special software (STR) communication manager VI;

- локальную систему передачи данных (СПД) VII;- local data transmission system (SPD) VII;

- волоконно-оптическую линию связи (ВОЛС) VIII.- fiber optic communication line (FOCL) VIII.

Система работает следующим образом.The system operates as follows.

В современных условиях обеспечения эффективного управления летательными аппаратами (ЛА) важная роль отводится радиотехническим средствам декаметрового диапазона радиоволн (ДКМВ), которые могут работать в сложной помеховой обстановке и условиях распространения радиоволн на большие расстояния.In modern conditions of ensuring effective control of aircraft (LA), an important role is given to radio equipment of the decameter range of radio waves (DKMV), which can operate in difficult jamming conditions and conditions for the propagation of radio waves over long distances.

Получены практические решения в построении низкоэнергетической радиолинии передачи данных, способной противостоять узкополосным помехам и частотно-избирательным затуханиям, вызванным многолучевым характером распространения, временным рассеяниям, и устранять межсимвольную интерференцию, кроме того, обеспечивать радиосвязь с динамическими источниками сигнала и их высокой относительной радиальной скоростью.Practical solutions have been obtained in constructing a low-energy radio data line capable of withstanding narrow-band interference and frequency selective attenuation caused by multipath propagation, time scattering, and eliminating intersymbol interference, in addition, providing radio communication with dynamic signal sources and their high relative radial speed.

Наземная адаптивная радиолиния передачи данных декаметрового диапазона радиоволн (фиг. 2) имеет несколько информационных каналов обмена информацией, среди которых могут быть выделенные каналы связи, резервные каналы связи УКВ и резервные каналы связи ДКМВ.The terrestrial adaptive radio data line of the decameter range of radio waves (Fig. 2) has several information channels for the exchange of information, among which there may be dedicated communication channels, redundant VHF communication channels and redundant DKMV communication channels.

Каналы связи с летательными аппаратами (ЛА) между наземной адаптивной радиолинией передачи данных декаметрового диапазона радиоволн и ЛА на расстояниях вне прямой видимости возможно организовать только через ДКМВ радиосредства, работающие на принципе распространения радиоволн ДКМВ диапазона с отражением от ионосферы Земли (фиг. 1). Между наземной радиолинией и ЛА возможна организация канала обмена данными в дуплексном и полудуплексном режиме, при которых возможна односторонняя передача и прием данных.Communication channels with aircraft (LA) between the ground adaptive radio transmission line for decameter range of radio waves and aircraft at distances out of direct visibility can be arranged only through DKMV radio facilities operating on the principle of propagation of DKMV radio waves with reflection from the Earth’s ionosphere (Fig. 1). Between the terrestrial radio link and the aircraft, it is possible to organize a data exchange channel in duplex and half duplex mode, in which one-way data transmission and reception is possible.

На борту ЛА для организации канала передачи информации установлен Терминал Связи KB (ТС-КВ), который построен по принципу оконечного оборудования адаптивной радиолинии передачи данных в бортовом исполнении.On board the aircraft, to establish an information transmission channel, the KB Communication Terminal (TS-KV) is installed, which is built on the principle of terminal equipment for an on-board adaptive radio data transmission line.

Адаптивная радиолиния (АР) выполняет контроль частотного диапазона или контроль назначенных частот связи ЛА при выполнении полетного задания.The adaptive radio link (AR) performs frequency range control or control of the designated aircraft communication frequencies when performing a flight mission.

Во время выхода бортовых радиосредств на передачу происходит пеленгация этого передатчика и АР определяет его угловые характеристики α, β относительно точки размещения фазированной антенной решетки (фиг. 4) пеленгационного устройства (фиг. 5) из состава АР.During the output of the onboard radio means to the transmission, direction finding of this transmitter takes place and the AR determines its angular characteristics α, β relative to the location point of the phased array (Fig. 4) of the direction finding device (Fig. 5) from the composition of the AR.

Так как передатчик размещается на борту летательного аппарата, то координаты источника излучения являются и координатами этого ЛА.Since the transmitter is located on board the aircraft, the coordinates of the radiation source are also the coordinates of this aircraft.

Значения пеленга и угла места (α, β) привязываются к временной шкале и вместе с полученными измерениями фиксируются в формуляре цели первичной базы данных в составе специального программного обеспечения (СПО) диспетчера связи VI АР.The values of the bearing and elevation angle (α, β) are attached to the timeline and, together with the measurements obtained, are recorded in the primary database goal form as part of special software (STR) of the communication manager of the VI AR.

После формирования полного кадра контроля формуляров цели они передаются по внутренней локальной сети в специальное программное обеспечение вторичной базы данных.After the formation of a complete control frame of the target forms, they are transferred via the internal local network to the special software of the secondary database.

Вторичная база данных предназначена для хранения информации о формулярах целей.A secondary database is intended for storing information on goal forms.

На основании информации из вторичных баз данных специальное программное обеспечение решает задачу определения координат всех контролируемых ЛА.Based on information from secondary databases, special software solves the problem of determining the coordinates of all controlled aircraft.

Координата дальности может определяться или уточняться расчетным методом по алгоритму расчета дальности с использованием высоты ионосферного слоя, триангуляционным способом и разностно-дальномерным методом с использованием уточняющих поправок первых двух методов.The range coordinate can be determined or refined by the calculation method according to the range calculation algorithm using the height of the ionospheric layer, the triangulation method and the differential-ranging method using the refinement corrections of the first two methods.

К информации вторичной базы данных на АР имеет доступ СПО диспетчера связи VI (фиг. 2) для построения динамических траекторий перемещения ЛА в пространстве. Визуализация динамической информации может осуществляться на мониторе технологического рабочего места оператора или на специальном информационном демонстраторе.The information of the secondary database on the AR has access to the STR of the communication manager VI (Fig. 2) for constructing dynamic trajectories of aircraft movement in space. Dynamic information can be visualized on the monitor of the operator’s technological workplace or on a special informational demonstrator.

Алгоритмы функционирования АРAlgorithms for the functioning of AR

Исходным состоянием оборудования АР является дежурный режим, при котором оборудование, размещенное на стационарных объектах, находится в выключенном состоянии.The initial state of the equipment of the AR is the standby mode, in which the equipment located at stationary objects is in the off state.

Оборудование ФАР на прием и на передачу, которое вынесено из объектов управления на различное расстояние, находится под телеметрическим управлением и технической охраной специальных средств АР от несанкционированного доступа и антивандального вмешательства.PAR equipment for reception and transmission, which is removed from the control objects at different distances, is under telemetry control and technical protection of special means of the Republic of Azerbaijan from unauthorized access and vandalism.

Для обеспечения постоянного контроля текущего состояния ФАР оборудование технической охраны включено в работу постоянно и размещается в зоне быстрого реагирования или физической охраны.To ensure constant monitoring of the current state of the PAR, technical security equipment is constantly included in operation and is located in the quick response or physical security zone.

Перевод оборудования АР из исходного состояния (дежурный режим) в рабочее состояние выполняется после подачи питающих напряжений на оборудование.Transfer of AR equipment from the initial state (standby mode) to the operating state is performed after supplying voltage to the equipment.

При этом включение оборудования ФАР на передачу, которое вынесено до нескольких км от места размещения основного оборудования АР, управляется по телеметрическим каналам.In this case, the inclusion of the PAR light equipment for transmission, which is carried out up to several kilometers from the location of the main equipment of the AR, is controlled via telemetry channels.

По этим каналам в СПО диспетчера связи VI (фиг. 2) поступает информация о состоянии температуры модуля усилителя мощности (УМ 1-64) (фиг. 7) и при ее отклонении от заданных величин от технической нормы выполняется включение подогрева или охлаждения устройств съема теплового потока усилителя (радиатора УМ).Through these channels, the information on the temperature state of the power amplifier module (UM 1-64) (Fig. 7) is received in the STR of the communication manager VI (Fig. 2) and, when it deviates from the set values from the technical norm, the heating or cooling thermal switching devices are turned on flow amplifier (radiator UM).

После завершения цикла внутреннего самоконтроля оборудования АР и получения положительного результата выполняется инициализация режимов работы АР по сохраненным настроечным параметрам предыдущих сеансов работы АР.After completion of the cycle of internal self-monitoring of the equipment of the AR and obtaining a positive result, the operating modes of the AR are initialized according to the saved training parameters of the previous sessions of the AR.

При первичном включении оборудования АР происходит многофазовая полуавтоматическая настройка оборудования и настройка его в режим постоянного автоматического функционирования.When the equipment of the AR is turned on for the first time, a multi-phase semi-automatic adjustment of the equipment and its adjustment to the mode of continuous automatic operation occurs.

Алгоритм установления связи по служебным каналам предусматривает фазу поиска оптимальных вертикальных углов прихода радиоволны на приемную ФАР.The algorithm for establishing communication over service channels provides for the phase of searching for optimal vertical angles of arrival of the radio wave at the receiving headlamp.

Для этого один из каналов АР переводится в режим передачи тестового сигнала (ТС) по известной временной диаграмме и выполняется режим вызова корреспондента на связь для проверки параметров канала связи на вызывной частоте, которая задается расчетным методом или по выданным разрешенным частотам связи.To do this, one of the AR channels is transferred to the test signal (TS) transmission mode according to the known time diagram and the correspondent is called for communication to check the parameters of the communication channel at the calling frequency, which is set by the calculation method or by the allowed allowed communication frequencies.

Оборудование АР измеряет отношение сигнал/шум в настроенных каналах связи и выдает эти значения в СПО диспетчера связи, где происходит накапливание измерительной информации для принятия оптимального режима ведения связи.The AR equipment measures the signal-to-noise ratio in the configured communication channels and provides these values to the STR of the communication manager, where the accumulation of measurement information takes place to adopt the optimal communication mode.

Для пространственного управления виртуальным центром диаграммы направленности на прием узкополосное пеленгационное устройство 1-13 (фиг. 4) выполняет постоянный мониторинг угловых параметров источника принимаемого сигнала и вырабатывает сигналы рассогласования по азимуту и углу места, которые поступают через локальную СПД VII в СПО диспетчера связи VI.For spatial control of the virtual center of the radiation pattern, the narrow-band direction finding device 1-13 (Fig. 4) constantly monitors the angular parameters of the source of the received signal and generates mismatch signals in azimuth and elevation, which are received through the local SPD VII in the STR of the communication manager VI.

СПО диспетчера связи VI управляет оборудованием диаграммообразования передающей стороной АР таким образом, чтобы в реальном времени были применены оптимальные значения угловых величин.Open source software of communication manager VI controls the equipment of beam forming by the transmitting side of the AR in such a way that optimal angular values are applied in real time.

Кроме этого, СПО диспетчера связи VI выполняет настройку технического оборудования на назначенные частоты связи всех связных устройств АР и выдает на сопровождение в узкополосный пеленгатор 1-13 (фиг. 5) значения частот для контроля, сопровождения и список разрешенных и запасных частот связи с возможной их оперативной заменой в обозначенном диапазоне работы технических средств.In addition, the STR of the communication manager VI performs tuning of the technical equipment to the designated communication frequencies of all communication devices of the AR and provides for accompaniment to the narrow-band direction finder 1-13 (Fig. 5) the frequency values for monitoring, tracking and a list of allowed and spare communication frequencies with their possible operational replacement in the designated range of technical equipment.

Схема построения цифрового обмена информацией предусматривает возможность постоянного резервирования каналов передачи данных для обеспечения бесперебойной работы АР.The scheme for constructing digital information exchange provides for the possibility of constant reservation of data transmission channels to ensure uninterrupted operation of the AR.

Радиомодем и линейное высокочастотное оборудование канала связи управляется от СПО диспетчера связи VI.The radio modem and linear high-frequency equipment of the communication channel are controlled from the STR of the communication manager VI.

В силу принципа построения обмена в сети каждый из 4-х радиомодемов постоянно слушает направление связи и ожидает вызывного сигнала от вызывающей стороны.Due to the principle of building an exchange in the network, each of the 4 radio modems constantly listens to the direction of communication and expects a ringing signal from the calling party.

После получения вызывного сигнала радиомодем автоматически формирует цифровой канал связи в заданном направлении для передачи информации диспетчеру связи или назначенному порту приема информации в локальной вычислительной сети передачи данных.After receiving a ringing signal, the radio modem automatically generates a digital communication channel in a given direction for transmitting information to the communication manager or to the designated port for receiving information in the local computer data network.

Взаимодействие и передача данных между радиомодемом и локальной сетью осуществляется по протоколу TCP/IP в сети Ethernet.The interaction and data transfer between the radio modem and the local network is carried out via the TCP / IP protocol in the Ethernet network.

Кроме каналов передачи цифровых данных на радиомодемах, в состав оборудования введен дополнительный канал передачи данных, который обеспечивает СПО диспетчера связи VI информацией о состоянии каналов связи и среды передачи радиосигналов на основании работы специального режима радиомодема - измерение частотных характеристик радиоканала.In addition to digital data transmission channels on radio modems, an additional data transmission channel was introduced into the equipment, which provides the communication manager VI with information on the status of communication channels and the transmission medium of radio signals based on the operation of a special mode of the radio modem - measuring the frequency characteristics of the radio channel.

Этот режим позволяет оценить состояние среды прохождения радиоволн декаметрового диапазона с оценкой амплитудно-частотной и фазочастотной характеристики канала и энергетической характеристики в виде соотношения сигнал/шум в рабочей полосе частот связи на частотах волнового расписания, выданного для функционирования радиолинии.This mode allows you to assess the state of the decameter range of radio waves with an estimate of the amplitude-frequency and phase-frequency characteristics of the channel and energy characteristics in the form of a signal-to-noise ratio in the working band of communication frequencies at the frequencies of the wave schedule issued for the operation of the radio line.

Для случая оперативного технического увеличения пропускной способности радиолинии в определенном направлении связи предназначен дополнительный резервный канал цифровой радиолинии связи в УКВ диапазоне, который может использоваться и для ведения связи по дополнительному радионаправлению с подобным оборудованием и структурой сигнально-кодовой конструкции служебной цифровой радиолинии.For the case of operational technical increase in the capacity of a radio link in a certain direction of communication, an additional backup channel of a digital radio link in the VHF band is intended, which can also be used for communicating via an additional radio direction with similar equipment and the structure of the signal-code structure of a service digital radio line.

Информационные цифровые потоки вторичной базы данных преобразовываются в выходные потоки данных визуализации процессов работы оборудования АР.Information digital streams of the secondary database are converted into output streams of data visualizing the processes of work of the equipment of the AR.

Модуль управления АР позволяет формировать цифровую траекторию отсчетов координат в виде интерактивного отображения траектории полета летательного аппарата.The AR control module allows you to generate a digital trajectory of coordinate samples in the form of an interactive display of the flight path of the aircraft.

При построении АР возможно присутствие мешающих сигналов на приемную ФАР в составе узкобазовой подсистемы I от передающей ФАР V (фиг. 2), что будет снижать минимальный уровень принимаемого радиосигнала в точке приема и существенно влиять на электромагнитную обстановку в районе установки передающей ФАР.When constructing an AR, the presence of interfering signals to the receiving headlamp as part of a narrow-base subsystem I from the transmitting headlamp V (Fig. 2) is possible, which will reduce the minimum level of the received radio signal at the receiving point and significantly affect the electromagnetic environment in the installation area of the transmitting headlamp.

Для исключения взаимного влияния радиосредств целесообразно обеспечить разнесение приемной и передающей ФАР на оптимальное расстояние.To eliminate the mutual influence of radio, it is advisable to ensure the separation of the receiving and transmitting headlamps at an optimal distance.

Величина этого расстояния существенно влияет на длину радиокабеля от места установки синтезатора рабочего сигнала и усилителя мощности под антенным элементом передающей ФАР V.The magnitude of this distance significantly affects the length of the radio cable from the installation site of the synthesizer of the working signal and the power amplifier under the antenna element of the transmitting headlight V.

Предлагается решение для выполнения фиксированного разноса по оптическим каналам передачи цифровой информации на большие удаления, что позволит иметь свободу выбора решений и возможность использования уже имеющейся инфраструктуры оптических линий связи.A solution is proposed for performing fixed spacing on optical channels for transmitting digital information at large distances, which will allow one to have freedom of choice of solutions and the ability to use the existing infrastructure of optical communication lines.

Суть решения состоит в переносе спектра рабочих сигналов блока радиомодемов III (фиг. 2, 6) на частоты оптического диапазона и его транспортировки по оптическому каналу на большие расстояния с последующим доведением упакованной информации о рабочем сигнале, амплитудой и фазой парциального канала формирования суммирования мощности излучения в заданном направлении пространства и передачи управляющих сигналов на формирователи несущей частоты с телеметрическим контролем состояния усилителя мощности. Групповое формирование сигнала на передачу выполняется в цифровом виде от 8-и синтезаторов несущей частоты связи с последующим переносом группового спектра в аналоговый вид для усиления по мощности.The essence of the solution is to transfer the spectrum of the working signals of the block of radio modems III (Fig. 2, 6) to the frequencies of the optical range and transport it over the optical channel over long distances, followed by bringing the packed information about the working signal, the amplitude and phase of the partial channel of forming the summing radiation power into a given direction of space and transmission of control signals to the carrier frequency formers with telemetric monitoring of the state of the power amplifier. The group formation of a signal for transmission is carried out in digital form from 8 synthesizers of the carrier frequency of the communication with the subsequent transfer of the group spectrum to the analog form for amplification in power.

Для исключения температурной и токовой зависимости переходной характеристики активных элементов усилителей мощности (УМ 1-64) (фиг. 7) в структуру формирователя введена схема контроля фазы несущего колебания для ее учета при формировании закона формирования диаграммы направленности передающей ФАР V.To exclude the temperature and current dependence of the transient response of the active elements of power amplifiers (UM 1-64) (Fig. 7), a carrier oscillation phase control circuit is introduced into the shaper structure to take it into account when forming the formation law of the transmitting headlamp V.

Блок радиомодемов III имеет на своем выходе рабочий сигнал модулятора модема в виде цифровых отсчетов.The block of radio modems III has at its output a working signal of the modem modulator in the form of digital samples.

Передающий тракт радиолинии представляет собой цифровое устройство, выполненное на принципах цифровой обработки сигналов с последующей фильтрацией и усилением по мощности в оконечном усилителе мощности, нагруженного на комплексное сопротивление антенного излучателя.The transmission path of the radio link is a digital device based on the principles of digital signal processing with subsequent filtering and power amplification in a terminal power amplifier loaded with the complex resistance of an antenna emitter.

Формирование цифровых отсчетов передаваемого сигнала происходит в модеме в полосе НЧ со следующими параметрами:The formation of digital samples of the transmitted signal occurs in the modem in the low frequency band with the following parameters:

• Частота дискретизации - 64 кГц;• Sampling frequency - 64 kHz;

• Разрядность - 16 бит.• Bit depth - 16 bits.

Сформированные отсчеты упаковываются в структуру кадра цифрового потока Е1 (стандарт G.704: без Мультифрэйма, без сигнализационного КИ16, без CRC4), начиная с КИ1, который следует за нулевым КИ кадровой синхронизации.The generated samples are packed into the frame structure of the digital stream E1 (G.704 standard: without Multiframe, without signaling KI16, without CRC4), starting with KI1, which follows the zero KI of frame synchronization.

Скорость цифрового потока Е1 составляет 2048 кбит/с, включая КИО.The digital stream speed E1 is 2048 kbit / s, including KIO.

Полезная скорость передачи информации в потоке (без КИО) составляет: 2048-64=1984 кбит/с.The useful information transfer rate in the stream (without KIO) is: 2048-64 = 1984 kbit / s.

Скорость результирующего цифрового потока отсчетов передаваемого сигнала составляет: 16 бит * 64 кГц = 1024 кбит/с, для чего необходимо занять: 1024/64 = 16 канальных интервалов в структуре сигнала.The speed of the resulting digital sample stream of the transmitted signal is: 16 bit * 64 kHz = 1024 kbit / s, for which it is necessary to take: 1024/64 = 16 channel intervals in the signal structure.

Предлагаемая схема размещения отсчетов в структуре кадра Е1 по 8 отсчетов в одном кадре в следующем порядке:The proposed layout of samples in the E1 frame structure of 8 samples in one frame in the following order:

Figure 00000001
Figure 00000001

Сформированный цифровой поток передается в порт Е1 в соответствии с физическими параметрами сигнала стандарта G.703 и по кабелю типа «витая пара CAT 5» доставляется в оптический мультиплексор (фиг. 6).The generated digital stream is transmitted to port E1 in accordance with the physical parameters of the G.703 signal and delivered to the optical multiplexer via a CAT 5 twisted-pair cable (Fig. 6).

В мультиплексоре происходит декодирование физического сигнала G.703, формирование битовой последовательности данных и синхронизация по кадрам Е1.In the multiplexer, a G.703 physical signal is decoded, a data bit sequence is generated, and E1 frame synchronization is performed.

Извлеченные отсчеты поступают на преобразователь Гильберта (фиг. 9), на выходе которого формируется квадратурное представление отсчетов сигнала.The extracted samples go to the Hilbert transducer (Fig. 9), at the output of which a quadrature representation of the signal samples is formed.

Квадратурные отсчеты передаваемого сигнала поступают на мультиплексор, где упаковываются в некоторую кадровую структуру высокоскоростного цифрового потока совместно с данными от Ethernet порта, а затем передаются в волоконно-оптический кабель на ответное устройство.Quadrature samples of the transmitted signal are sent to the multiplexer, where they are packed into some frame structure of a high-speed digital stream together with data from the Ethernet port, and then transferred to the fiber-optic cable to the response device.

Скорость передачи информации в оптическом волокне составляет 1250 Мбит/с, включая канальное кодирование.The transmission speed of information in the optical fiber is 1250 Mb / s, including channel coding.

Таким образом, информация о сигнале и управлении выходного синтезатора передается по одному оптическому каналу.Thus, information about the signal and control of the output synthesizer is transmitted through a single optical channel.

Второй оптический канал необходим для качественной передачи сигнала опорной частоты.The second optical channel is necessary for high-quality transmission of the reference frequency signal.

Порт Ethernet предназначен для передачи служебной, управляющей информации и телеметрии усилителя мощности, а также и пакеты, содержащие отсчеты передаваемого сигнала.The Ethernet port is designed to transmit service, control information and telemetry of the power amplifier, as well as packets containing samples of the transmitted signal.

На дальней стороне принятый цифровой поток обрабатывается. Из него выделяются (демультиплексируются) данные от каналов передачи отсчетов сигнала и данные канала Ethernet.On the far side, the received digital stream is being processed. From it, data from the transmission channels of the signal samples and the data of the Ethernet channel are extracted (demultiplexed).

Данные от Ethernet анализируются на наличие в них управляющей информации для синтезаторов.Ethernet data is analyzed for control information for synthesizers.

Управляющая информация интерпретируется в соответствующие команды и структуры.Control information is interpreted into appropriate commands and structures.

Ethernet пакеты, не содержащие управляющей информации, направляются в выходной Ethernet порт, к которому могут быть подключены внешние устройства, или организован вынос локальной сети на удаленном объекте.Ethernet packets that do not contain control information are sent to the output Ethernet port, to which external devices can be connected, or the removal of a local network at a remote site is organized.

После демультиплексирования начинается формирование цифрового потока в сторону синтезаторов (фиг. 7).After demultiplexing, the formation of a digital stream begins towards synthesizers (Fig. 7).

Этот цифровой поток имеет фиксированную длину, кадровую структуру, строится по принципу временного разделения каналов и содержит отсчеты для каждого из каналов, а также управляющую информацию для синтезаторов в виде сформированных команд и структур.This digital stream has a fixed length, a personnel structure, is built on the principle of temporary separation of channels and contains samples for each channel, as well as control information for synthesizers in the form of formed commands and structures.

Цифровой поток поступает на оптические приемо-передатчики, далее через многоканальный оптический разветвитель (сплиттер 1, 2) (фиг. 7) и по оптическим кабелям фиксированной длины передается в модули синтезаторов 1-64, расположенные у антенных элементов, входящих в состав передающей ФАР V (фиг. 7). Аналогично сигнал опорной частоты поступает через оптические приемопередатчики на многоканальный оптический разветвитель и по 16 оптическим кабелям передается в модули синтезаторов.The digital stream enters the optical transceivers, then through a multi-channel optical splitter (splitter 1, 2) (Fig. 7) and through optical cables of fixed length it is transmitted to the synthesizer modules 1-64 located at the antenna elements that make up the transmitting PAR V (Fig. 7). Similarly, the reference frequency signal is transmitted through optical transceivers to a multi-channel optical splitter and transmitted through 16 optical cables to the synthesizer modules.

Оптический кабель включает в себя 2 или 4 оптических волокна, в зависимости от выбора. Это означает, что к синтезатору тянется не два оптических кабеля, а один, но подключается синтезатор двумя оптическими волокнами.The optical cable includes 2 or 4 optical fibers, depending on the choice. This means that not two optical cables are pulled to the synthesizer, but one, but the synthesizer is connected by two optical fibers.

Синтезатор представляет собой модуль цифровой обработки сигналов, в котором формируются сигналы рабочей частоты и осуществляется квадратурный перенос спектра НЧ сигнала в несущую частоту связи.The synthesizer is a digital signal processing module in which the working frequency signals are generated and the spectrum of the low-frequency signal is transferred quadrature to the carrier frequency of the communication.

Вычислительные мощности синтезатора позволяют одновременно сформировать до 8 рабочих частот.The computing power of the synthesizer allows you to simultaneously generate up to 8 operating frequencies.

Поступающие по оптическому каналу отсчеты представляют собой квадратурные составляющие сигнала с частотой дискретизации 64 кГц и разрядностью 16 бит.The samples coming through the optical channel are the quadrature components of the signal with a sampling frequency of 64 kHz and a resolution of 16 bits.

Эти отсчеты формируют НЧ спектр рабочего сигнала для каждой из несущих частот связи.These samples form the low-frequency spectrum of the working signal for each of the carrier frequencies of the communication.

Принятые отсчеты сигнала могут интерполироваться, например, с коэффициентом 1280 до частоты дискретизации 81,92 МГц.Received signal samples can be interpolated, for example, with a factor of 1280 up to a sampling frequency of 81.92 MHz.

На указанной частоте формируются квадратурные отсчеты сигналов рабочих частот (несущей) по методу прямого синтеза (DDS).At the indicated frequency, quadrature readings of the working frequency (carrier) signals are formed by the direct synthesis method (DDS).

При формировании сигналов рабочих частот можно добавлять фазовый сдвиг (иными словами начальную фазу) и уровень амплитуды.When generating working frequency signals, a phase shift (in other words, an initial phase) and an amplitude level can be added.

Квадратурные отсчеты НЧ сигнала перемножаются на соответствующие квадратурные составляющие сигнала рабочей частоты, а затем суммируются.The quadrature samples of the low-frequency signal are multiplied by the corresponding quadrature components of the working frequency signal, and then summed.

Эти операции производятся для каждой из восьми рабочих частот и соответствующих им сигналов НЧ.These operations are performed for each of the eight operating frequencies and their corresponding bass signals.

Полученные на выходах сумматоров отсчеты подаются на сумматор и таким образом формируют групповой спектр, содержащий восемь радиосигналов связи.The samples obtained at the outputs of the adders are fed to the adder and thus form a group spectrum containing eight communication radio signals.

Отсчеты результирующего сигнала поступают на 16-разрядный ЦАП, после которого аналоговый сигнал с выхода фильтруется и подается на УМ, с выхода усилителя усиленный сигнал поступает на передающую антенну.The samples of the resulting signal are sent to the 16-bit DAC, after which the analog signal is filtered from the output and fed to the PA, and from the amplifier output the amplified signal is fed to the transmitting antenna.

Пример варианта построения приведен на фиг. 9.An example of a construction variant is shown in FIG. 9.

Для контроля правильности работы усилителей мощности (УМ 1-64) (фиг. 7) в составе передающей ФАР V имеется два параметра, необходимых для контроля: уровень падающей и отраженной волны и температура теплоотвода рассеиваемой мощности.To control the correct operation of power amplifiers (UM 1-64) (Fig. 7), the transmitting headlamp V has two parameters necessary for monitoring: the level of the incident and reflected waves and the temperature of heat dissipation of the dissipated power.

Для контроля и оперативного реагирования за этими параметрами в состав модуля синтезатора включены два низкоскоростных АЦП, отсчеты от которых по каналу телеметрии можно транслировать в центр управления совместно с цифровых сигналов температуры.To control and promptly respond to these parameters, two low-speed ADCs are included in the synthesizer module, the readings from which can be transmitted via the telemetry channel to the control center together with digital temperature signals.

Таким образом, в названном решении исключаются неконтролируемые процессы автоматических регулировок по обратной связи в решениях с автоограничениями мощности излучения мощных усилителей и становится возможным управляемый режим работы уровнем мощности.Thus, in this solution, uncontrolled processes of automatic feedback adjustments in solutions with auto-limiting the radiation power of powerful amplifiers are eliminated and a controlled operation by the power level becomes possible.

Решения с ограничением мощности по обратной связи автономных усилителей под антенной могут привести к существенному неконтролируемому ограничению мощности УМ при их работе в составе ФАР, так как любое изменение реактивной мощности в районе размещения антенных элементов приведет к автоматическому снижению мощности до неконтролируемого уровня и амплитудно-фазовый раскрыв ФАР будет неконтролируемым.Feedback limited power solutions of autonomous amplifiers under the antenna can lead to a significant uncontrolled limitation of the power of the PA during their operation as a headlamp, since any change in reactive power in the area where the antenna elements are located will automatically reduce the power to an uncontrolled level and the amplitude-phase opening The headlamp will be uncontrollable.

В состав устройства формирования выходного сигнала IV (фиг. 7) входит контрольно-измерительный приемник (КИП) для оценки значения фазы в установленном канале передачи.The composition of the device for generating the output signal IV (Fig. 7) includes a control and measuring receiver (KIP) for estimating the phase value in the established transmission channel.

Аналоговый сигнал с выхода ЦАП проходит через аналоговые цепи коммутации и усиления, которые имеют различные постоянные среды передачи.The analog signal from the DAC output passes through analog switching and amplification circuits, which have various constant transmission media.

Постоянные среды распространения вносят некоторую величину задержки сигналов на выходе излучателя. Если величина этой задержки будет неизвестной, то начальная фаза излученного сигнала будет случайным образом изменена, что приведет к изменению заданного направления сложения энергии в пространстве.Constant propagation media introduce a certain amount of signal delay at the emitter output. If the magnitude of this delay is unknown, then the initial phase of the emitted signal will be randomly changed, which will lead to a change in the given direction of energy addition in space.

Для исключения влияния и уточнения реального значения фазы сигнала в передающем антенном тракте антенных элементов в схему введен КИП, который позволяет с высокой точностью измерить фазу излучаемого сигнала любым каналом ФАР и передать это значение по каналам управления диспетчеру связи.To eliminate the influence and clarify the real value of the phase of the signal in the transmitting antenna path of the antenna elements, an instrumentation has been introduced into the circuit, which makes it possible to measure the phase of the emitted signal with high accuracy by any channel of the HEADLIGHT and transmit this value through the control channels to the communication manager.

Процесс измерения имеет высокую степень точности за счет применения высокоточного опорного генератора в цепи формирования опорного сигнала и момента запуска измерителя фазы.The measurement process has a high degree of accuracy due to the use of a high-precision reference generator in the reference signal generation circuit and the moment the phase meter is started.

Момент начала процесса синтеза выходного сигнала в модуле синтезатора и начало измерений в КИП синхронизированы специальной командой от диспетчера связи и разнесены во времени работы каждого канала передачи.The moment of the beginning of the synthesis process of the output signal in the synthesizer module and the start of measurements in the instrumentation are synchronized by a special command from the communication manager and spaced apart in the operating time of each transmission channel.

Значения фазы передаются в СПО диспетчера связи VI (фиг. 2), где учитываются при вычислениях заданного направления в качестве поправок от эксплуатационных значений измеренных задержек.The phase values are transmitted to the STR of the communication manager VI (Fig. 2), where they are taken into account when calculating a given direction as corrections from the operational values of the measured delays.

Адаптивная радиолиния передачи данных декаметрового диапазона радиоволн предназначена для передачи информации, используя принцип пространственно-временного способа формирования направления связи с автоматическим выбором оптимального направления на источник сигнала, который представляет собой сложную сигнально-кодовую конструкцию.The adaptive radio data line of the decameter range of radio waves is intended to transmit information using the principle of the spatio-temporal method of forming the direction of communication with automatic selection of the optimal direction to the signal source, which is a complex signal-code construction.

Принцип работыPrinciple of operation

Управляющая программа СПО диспетчера связи VI инициализирует входящее в состав АР оборудование в заданное исходное состояние.The control program of the STR of the communication manager VI initializes the equipment included in the AR to the specified initial state.

Пеленгационное устройство радиосигналов (ПУР) I-13 (фиг. 5) настраивается в режим обзора заданного частотного диапазона для поиска и обнаружения сигнала частоты связи и вычисления направления прихода радиоволны по азимуту и углу места. ПУР работает на основе одноэтапного алгоритма пеленгования источника радиосигнала излучения (ИРИ), который позволяет вычислить угловые параметры ИРИ. Для обеспечения функционирования алгоритма пеленгования ПУР соединено с приемной ФАР (I-1) (фиг. 3) заданной конфигурации.The direction finding device of radio signals (PUR) I-13 (Fig. 5) is configured to view the specified frequency range for searching and detecting the signal of the communication frequency and calculating the direction of arrival of the radio wave in azimuth and elevation. The DSP works on the basis of a one-stage direction finding algorithm for the radiation source (IRI), which allows you to calculate the angular parameters of the IRI. To ensure the functioning of the direction finding algorithm, the DSP is connected to the receiving PAR (I-1) (Fig. 3) of a given configuration.

К приемной ФАР I-1 в составе узкобазовой подсистемы I (выход 1) подключено диаграммообразующее устройство (ДОУ) II (вход 1) (фиг. 2), которое обеспечивает амплитудно-фазовое сложение сигналов на выходе с заданного пространственного направления. Выходной сигнал приемной ФАР подается на блок радиомодема III для выполнения частотной селекции спектра рабочего сигнала, его усиления и обеспечения работы канала демодулятора блока радиомодема.To the receiving headlamp I-1 as part of a narrow-base subsystem I (output 1) a diagram-forming device (DOU) II (input 1) is connected (Fig. 2), which provides amplitude-phase addition of signals at the output from a given spatial direction. The output signal of the receiving headlamp is fed to the block of the radio modem III to perform frequency selection of the spectrum of the working signal, its amplification and ensure the operation of the demodulator channel of the radio modem block.

Закон формирования сложения в ДОУ II задается от СПО диспетчера связи VI через локальную сеть передачи данных (СПД) при обнаружении пеленгов ИРИ в ПУР I-13. Значение текущего пеленга на ИРИ передается на ДОУ II через СПД в реальном масштабе времени.The law of addition formation in DOW II is set from the STR of the communication manager VI through the local data transmission network (SPD) when IRI bearings are detected in IUR 13. The value of the current bearing in Iran is transmitted to DOW II through SPD in real time.

Блок радиомодемов (БРМ) III обеспечивает преобразование входной информации от СПО диспетчера связи VI в рабочий сигнал сложного вида для передачи его по каналу связи в модуляторе радиомодема и демодуляцию сложного сигнала в информационный поток, который поступает в СПД VII.The block of radio modems (BRM) III provides the conversion of input information from the STR of the communication manager VI into a complex signal for transmission through the communication channel in the modulator of the radio modem and demodulation of the complex signal into the information stream that is received in SPD VII.

БРМ формирует сигнал в сторону устройства формирования выходного сигнала (УФВС) IV (фиг. 2).BRM generates a signal towards the device for generating an output signal (UVBC) IV (Fig. 2).

Узкополосная подсистема (УП) I (фиг. 3)Narrowband subsystem (UP) I (Fig. 3)

Источник радиоизлучения (ИРИ), находящийся на ЛА, порождает электромагнитный сигнал, для описания которого используется модель гауссовского радиосигнала:A radio emission source (IRI) located on the aircraft generates an electromagnetic signal, for the description of which a model of a Gaussian radio signal is used:

Figure 00000002
Figure 00000002

где K - число учитываемых составляющих,where K is the number of components taken into account,

f0 - несущая частота,f 0 - carrier frequency,

fk - частоты учитываемых составляющих в спектре комплексной огибающей,f k are the frequencies of the considered components in the spectrum of the complex envelope,

ak и bk - коэффициенты, являющиеся гауссовскими взаимно-независимыми случайными величинами.a k and b k are coefficients that are Gaussian mutually independent random variables.

Такой сигнал соответствует случаю стохастической модели, применение которой обеспечивает работу системы в условиях наименьшей доступной априорной информации.Such a signal corresponds to the case of a stochastic model, the application of which ensures the operation of the system in conditions of the least available a priori information.

Узкобазовая подсистема I представляет собой технически единую приемную станцию, реализующую многоканальный прием в отдельных точках приема (ТП), размещение которых в структуре антенной системы УП I удовлетворяет двум условиям:The narrow-base subsystem I is a technically unified receiving station that implements multichannel reception at individual points of reception (TP), the placement of which in the structure of the antenna system UP I satisfies two conditions:

1. Расстояние между ТП одной и той же УП намного меньше расстояния между УП и ИРИ. Данное условие обеспечивает плоский фронт волны.1. The distance between the TP of the same UE is much less than the distance between the UE and IRI. This condition provides a flat wave front.

2. Расстояние между ТП одной и той же УП не превышает половины длины волны λ0 = c/f0, соответствующей несущей или центральной частоте принимаемого радиосигнала f0, а под с понимается скорость распространения сигнала от ИРИ до УП, равная скорости света.2. The distance between the TPs of the same UE does not exceed half the wavelength λ0 = c / f 0 corresponding to the carrier or center frequency of the received radio signal f 0 , and c means the speed of propagation of the signal from the IRI to UE equal to the speed of light.

УП I состоит из антенно-фидерной системы (АФС) I-1, блока малошумящих усилителей (МШУ) I-2, многоканального синхронного квадратурного приемника (МСКП) I-3,4, блока аналого-цифровых преобразователей (АЦП) I-5,6, первого и второго каналов обработки информации I-7,8, управляющего контроллера I-9 и вычислителя I-10, соединенного линией связи (выход 2) с локальной СПД VII (фиг. 2). Блок МШУ I-2 осуществляет предварительное усиление сигналов до его передачи на входы МСКП I-3,4. Блоки МСКП, АЦП являются программно-управляемыми, режим работы которых задается управляющими сигналами вычислителя I-10.UE I consists of an antenna-feeder system (AFS) I-1, a low-noise amplifier unit (LNA) I-2, a multi-channel synchronous quadrature receiver (MSC) I-3.4, a block of analog-to-digital converters (ADCs) I-5, 6, the first and second channels of information processing I-7.8, the control controller I-9 and the computer I-10 connected by a communication line (output 2) to the local SPD VII (Fig. 2). The LNA block I-2 pre-amplifies the signals before it is transmitted to the inputs of the I-3 ICP. The MSKP, ADC blocks are program-controlled, the operation mode of which is set by the control signals of the I-10 computer.

При приеме электромагнитные колебания превращаются в аналоговый электрический радиосигнал, который поступает на вход МШУ I-2, с выхода которого радиосигнал поступает на входы МСКП I-3,4. В результате синхронного детектирования на выходах МСКП формируется аналоговый видеосигнал, поступающий в форме пар квадратур на входы АЦП I-5,6, на выходе которых формируется цифровой сигнал в форме отсчетов.When receiving electromagnetic waves are converted into an analog electrical radio signal, which is fed to the input of the LNA I-2, the output of which the radio signal is fed to the inputs MSC I-3,4. As a result of synchronous detection, an analog video signal is generated at the outputs of the MSCP, which is supplied in the form of pairs of quadrature to the inputs of the I-5.6 ADC, the output of which is a digital signal in the form of samples.

Отличительными характеристиками МСКП являются центральная частота, перестраиваемая в широких пределах: от 20 МГц до 3 ГГц, и широкая полоса частот демодулируемого сигнала, составляющая величину до 60 МГц, что определяет сигнал как широкополосный в верхней части диапазона центральной частоты и как сверхширокополосный в его нижней части. Для достижения требуемого качества приема независимое цифровое управление усилением каждого канала осуществляется с шагом 0,5 дБ, а синхронизация каждой пары каналов квадратурного приемника должна обеспечивать фазовое различие точности квадратур не более 2 градусов по абсолютной величине. Для получения технического результата применяется многоканальный 16-разрядный многоканальный АЦП с перестраиваемой частотой дискретизации, при этом максимальная частота составляет 100 МГц, что с учетом защитных интервалов согласуется с максимальной полосой принимаемого радиосигнала.Distinctive characteristics of the MSCP are the central frequency, tunable over a wide range: from 20 MHz to 3 GHz, and a wide frequency band of the demodulated signal, amounting to 60 MHz, which defines the signal as broadband in the upper part of the center frequency range and as ultrawideband in its lower part . To achieve the required reception quality, independent digital gain control of each channel is carried out in 0.5 dB steps, and the synchronization of each channel pair of the quadrature receiver should provide a phase difference in the accuracy of the quadrature of no more than 2 degrees in absolute value. To obtain a technical result, a multi-channel 16-bit multi-channel ADC with a tunable sampling frequency is used, with a maximum frequency of 100 MHz, which, taking into account the protective intervals, is consistent with the maximum band of the received radio signal.

Синхронность взятия отсчетов в различных каналах АЦП должна обеспечивать рассогласование моментов времени не более 0,05 от используемого периода дискретизации.The synchronization of sampling in various ADC channels should ensure the mismatch of time instances of not more than 0.05 of the used sampling period.

Вычислитель I-10 реализуется на основе высокопроизводительной многопроцессорной рабочей станции, оснащенной не менее чем двумя многоядерными универсальными процессорами класса Intel Xeon с рабочей частотой не менее 1,8 ГГц, и оперативным запоминающим устройством (ОЗУ), объемом не менее 8 ГБ. Вычислитель I-10 в структуре осуществляет функции управления работой УП (I) за счет задания функциональных режимов отдельных блоков. Кроме этого вычислитель I-10 выполняет предварительную цифровую обработку принятых сигналов, а также их компрессию перед передачей по линии связи.The I-10 calculator is implemented on the basis of a high-performance multiprocessor workstation equipped with at least two multi-core universal Intel Xeon processors with an operating frequency of at least 1.8 GHz and a random access memory (RAM) with a capacity of at least 8 GB. The computer I-10 in the structure performs the functions of controlling the operation of the unitary enterprise (I) by setting the functional modes of individual blocks. In addition, the I-10 calculator performs preliminary digital processing of the received signals, as well as their compression before transmission over the communication line.

Антенная система УП (I) размещается на вертикальной мачте (фиг. 4), высота которой составляет от 1,5 до 18 м. В верхней части мачты, на протяжении участка длины L, размещаются от одной до девяти кольцевых антенных подрешеток (КАПР). Минимальное расстояние между планарными КАПР составляет 0,5 м, что обуславливается технологическими особенностями крепления, а максимальное ограничено протяженностью рабочего участка мачты L.The antenna system UP (I) is located on a vertical mast (Fig. 4), the height of which is from 1.5 to 18 m. In the upper part of the mast, over a section of length L, one to nine ring antenna sublattices (CAP) are placed. The minimum distance between planar CADs is 0.5 m, which is due to the technological features of the mount, and the maximum is limited by the length of the working section of the mast L.

Структурная организация распределенной приемной системы АР позволяет сформировать на приеме необходимое пространственное распределение электромагнитного поля сигнала, излученного ИРИ.The structural organization of the distributed receiving system of the AR allows you to create at the reception the necessary spatial distribution of the electromagnetic field of the signal emitted by the IRI.

Пусть ИРИ расположен в точке пространства, координаты которой заданы вектором r=(X,Y,Z)T. Тогда сигнал, принятый m-й ТП, состоящей в структуре УП, представляет собой сумму задержанного и взвешенного полезного сигнала, и аддитивного шума:Let the IRI be located at a point in space whose coordinates are given by the vector r = (X, Y, Z) T. Then the signal received by the m-th TP, consisting in the structure of the UE, is the sum of the delayed and weighted useful signal, and the additive noise:

Figure 00000003
Figure 00000003

где an - амплитуда сигнала на входах ТП УП;where a n is the amplitude of the signal at the inputs of the TP UP;

Figure 00000004
- время прохождения сигнала от ИРИ до условного фазового центра (УФЦ) УП;
Figure 00000004
- the signal transit time from the IRI to the conditional phase center (UFC) UP;

Figure 00000005
- координаты УФЦ УП;
Figure 00000005
- coordinates of the UFTS UP;

χn - ошибка привязки сигнала по времени;χ n is the error of the signal binding in time;

Figure 00000006
- время прохождения сигнала от УФЦ до ТП (от ТП до УФЦ, если
Figure 00000007
);
Figure 00000006
- signal transit time from UFTS to TP (from TP to UFTS, if
Figure 00000007
);

Figure 00000008
- координаты m-й ТП УП;
Figure 00000008
- coordinates of the m-th TP UP;

Figure 00000009
Figure 00000009

αn, βn - азимут и угол места луча, направленного из УП на ИРИ;α n , β n - azimuth and elevation angle of the beam directed from UE to IRI;

с - скорость распространения сигнала. c - signal propagation speed.

Отличительное условие, обеспечивающее эффективное использование данной модели, состоит в том, что время наблюдения сигнала на каждой позиции должно быть выбрано много больше времен корреляции сигнала и помехи. Цифровые отсчеты всех принятых сигналов передаются по высокоскоростным линиям связи в локальную СПД VII. Цифровые сигналы, принятые отдельными ТП, рассматриваются совместно и формируют многомерный цифровой сигнал.A distinctive condition for the effective use of this model is that the signal observation time at each position should be chosen much longer than the signal and noise correlation times. Digital samples of all received signals are transmitted via high-speed communication lines to the local SPD VII. Digital signals received by individual TPs are considered together and form a multidimensional digital signal.

Оценка координат производится с использованием комбинированного угломерного и разностно-дальномерного способа оценивания, при котором вся распределенная система рассматривается как комбинированная пассивная система (КПС), сочетающая в себе общие черты широкобазовой пассивной системы (ШбПС) и пассивной системы. В основе метода оценивания такой системы лежит способ вычисления оценки разности прихода сигналов на основе корреляционного приема по методу максимального правдоподобия, который для двух точек приема представлен в зарубежной работе [3].Coordinates are estimated using a combined goniometric and differential-ranging method of estimation, in which the entire distributed system is considered as a combined passive system (CPS), combining the common features of a wide-base passive system (WBPS) and a passive system. The method for evaluating such a system is based on a method for calculating an estimate of the difference in the arrival of signals based on the correlation reception using the maximum likelihood method, which is presented in two papers for two reception points [3].

Угловые координаты ЛА по азимуту и углу места относительно точки центра масс носителя определяются фазоразностным пеленгатором.The angular coordinates of the aircraft in azimuth and elevation relative to the point of the center of mass of the carrier are determined by the phase-difference direction finder.

Дальность до ЛА определяется вычислительными методами по известным пеленгам и закону перемещения центра масс в относительной системе координат.The range to the aircraft is determined by computational methods according to known bearings and the law of displacement of the center of mass in a relative coordinate system.

Функционально устройство состоит из пеленгатора I-13 с цифровой ФАР I-1, обнаружителя I-12 частотно-временных признаков целей (классификатора целей), выходных формирователей I-14 матриц координат целей и вычислителей I-9,10, в которых функционируют алгоритмы экстраполяции траекторий ЛА, управляющие алгоритмы устройства и сетевые алгоритмы обмена данными и управления с радиотехнического комплекса.Functionally, the device consists of an I-13 direction finder with a digital I-1 headlamp, an I-12 detector of time-frequency characteristics of targets (a classifier of targets), output shapers I-14 of target coordinate matrices and I-9.10 calculators in which extrapolation algorithms operate aircraft trajectories, device control algorithms and network data exchange and control algorithms from the radio complex.

Пеленгатор I-13 с цифровой ФАР I-1 состоит из фиксированной антенной решетки (приемные антенны 20…18000 МГц), размещенной на пространственно разнесенной точке приема.The I-13 direction finder with the I-1 digital phased array consists of a fixed antenna array (receiving antennas 20 ... 18000 MHz) located at a spatially separated reception point.

Каждая из антенн подключена к входу МШУ I-2, который обеспечивает согласование импедансов антенного элемента и соединительного кабеля. Каждый выход МШУ I-2 подключен к своему приемному тракту, который образован одним из каналов многоканального синхронного квадратурного приемника (МСКП) I-3,4 и аналого-цифровым преобразователем (АЦП) I-5,6. Таким образом, сформирован индивидуальный цифровой канал отсчетов сигнала с одного элемента решетки.Each of the antennas is connected to the input of the LNA I-2, which provides coordination of the impedances of the antenna element and the connecting cable. Each LNA I-2 output is connected to its receiving path, which is formed by one of the channels of the multi-channel synchronous quadrature receiver (MSC) I-3.4 and analog-to-digital converter (ADC) I-5.6. Thus, an individual digital channel of signal samples from one lattice element is formed.

АЦП I-5,6 сигнала одновременно выполняет выборку сигнала по множеству каналов. Размер этого множества определяется числом элементов антенной решетки I-1. Например, в зависимости от требований точности определения координат можно выбрать 16, 26 или 32 канала. Так, для решетки из 16 элементов потенциальная точность устройства составляет около 6 угловых минут. При увеличении числа элементов точность возрастает.The I-5.6 signal ADC simultaneously samples a signal across multiple channels. The size of this set is determined by the number of elements of the antenna array I-1. For example, depending on the accuracy requirements for determining the coordinates, you can select 16, 26 or 32 channels. So, for a lattice of 16 elements, the potential accuracy of the device is about 6 arc minutes. As the number of elements increases, accuracy increases.

Когерентная обработка сигнала выполняется в фильтрах I-11, обнаружителе I-12 и пеленгаторе I-13 канала обработки информации I-7,8 (фиг. 5).Coherent signal processing is performed in filters I-11, detector I-12 and direction finder I-13 of the information processing channel I-7.8 (Fig. 5).

В силу необходимости обеспечения стабильности амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) тракта пеленгации, в нем предусмотрены меры по измерению АЧХ перед снятием отсчетов сигнала в полосе рабочих частот. Периодичность контроля АЧХ связана со стабильностью электрических параметров канала и управляется по алгоритму контроля реперных (известных источников сигнала) в процессе работы от контроллера I-9.Due to the need to ensure the stability of the amplitude-frequency characteristics (AFC) of the direction-finding path, it provides measures for measuring the AFC before taking signal samples in the operating frequency band. Frequency response of the frequency response is associated with the stability of the electrical parameters of the channel and is controlled by the control algorithm of reference (known signal sources) during operation from the I-9 controller.

Пеленгатор I-13 обеспечивает определение угловых координат ЛА (источников радиоизлучения - ИРИ) по фазовому портрету пришедшего сигнала. Пеленгатором определяются углы прихода сигналов на антенную решетку с разных направлений на одной частоте и полосе частот. Число направлений задается требуемой точностью определения угловых координат. Для точности в 6 минут мгновенная матрица углов имеет размерность 3600 элементов. Время получения пеленга (квант времени решения задачи) зависит от быстродействия вычислителя I-10.The I-13 direction finder provides the determination of the angular coordinates of the aircraft (sources of radio emission - IRI) from the phase portrait of the incoming signal. The direction finder determines the angles of arrival of signals to the antenna array from different directions on the same frequency and frequency band. The number of directions is set by the required accuracy of determining the angular coordinates. For an accuracy of 6 minutes, the instantaneous matrix of angles has a dimension of 3600 elements. The time it takes to obtain the bearing (the quantum of time for solving the problem) depends on the speed of the I-10 computer.

Обработка информации осуществляется в вычислителе I-10.Information processing is carried out in the computer I-10.

Предварительно заполняется матрица (азимут-угол места) по частотному диапазону, которая является неполной, без координаты дальности, которая получается расчетным способом по тригонометрическим уравнениям полета ЛА. Эта координата расчетная и она дополняет базу координат ИРИ до логического уровня.The matrix (azimuth-elevation angle) is preliminarily filled in the frequency range, which is incomplete, without the range coordinate, which is obtained by the calculation method according to the trigonometric equations of aircraft flight. This coordinate is calculated and it complements the IRI coordinate base to a logical level.

Динамика работыWork dynamics

Многоканальный синхронный квадратурный приемник (МСКП) I-3,4 работает в режиме пеленгации ЛА на одной частоте с одной из имеющихся полос.The multichannel synchronous quadrature receiver (MSC) I-3.4 operates in the direction finding mode of an aircraft at the same frequency with one of the available bands.

Сигналы с выхода вычислителя I-10 в цифровом виде поступают на обработку и выдаются через локальную СПД VII в СПО диспетчера связи VI (фиг. 2).The signals from the output of the I-10 calculator are digitally received for processing and issued through the local SPD VII to the STR of the communication manager VI (Fig. 2).

С определенным темпом перестройки МСКП I-3,4 по диапазону осуществляется наблюдение (локация) ИРИ и автоматическое определение их координат, с привязкой к моменту времени обнаружения.With a certain pace of restructuring MSCP I-3.4 over a range, the IRI is monitored (located) and their coordinates are automatically determined, with reference to the time of detection.

Привязка по времени выполняется для разностно-дальномерного способа уточнения координат и решения специальных алгоритмов синтеза пространственно-временного разноса.Time binding is performed for the differential-range measuring method for updating coordinates and solving special algorithms for the synthesis of space-time separation.

Таким образом, рассматриваемая система пассивного обнаружения источников радиоизлучения повышает точность определения координат ЛА.Thus, the considered system of passive detection of radio sources increases the accuracy of determining the coordinates of the aircraft.

Приемная ФАР I-1Reception Headlight I-1

Фазированная антенная решетка состоит из нескольких взаимно-когерентных антенных элементов с антенными усилителями для размещения на мачте.Phased array antenna consists of several mutually coherent antenna elements with antenna amplifiers for placement on the mast.

Каждая мачта устанавливается на местности случайным образом на заданном расстоянии между собой.Each mast is installed on the ground at random at a given distance between each other.

Один антенный элемент (АЭ) имеет два идентичных горизонтальных вибратора, каждый из которых взаимно перпендикулярен друг к другу и ориентирован в решетке по географическому меридиану и широте.One antenna element (AE) has two identical horizontal vibrators, each of which is mutually perpendicular to each other and oriented in the lattice along the geographical meridian and latitude.

Антенные элементы имеют укороченный вид и собственный усилитель сигналов (УС) с высоким динамическим диапазоном по напряжению. УС выполняет согласование АЭ с волновым сопротивлением питающего радиокабеля и через него подается питание от вынесенного источника напряжения.Antenna elements have a shortened appearance and their own signal amplifier (US) with a high dynamic voltage range. The DC performs matching of the AE with the wave resistance of the power radio cable and through it the power is supplied from an external voltage source.

Выход УС подключается к устройству деления сигнала (сплиттер), к которому подключаются сопряженные потребители - пеленгатор радиосигналов и диаграммобразующие устройства.The US output is connected to a signal division device (splitter), to which conjugated consumers are connected — a direction finder of radio signals and diagram-forming devices.

Пеленгатор радиосигналов (ПР)Radio direction finder (PR)

Пеленгатор радиосигналов (фиг. 5) выполняет функцию обнаружения и определения направления прихода сигнала источника радиоизлучения (ИРИ). ПР работает по принципу одноэтапного измерения угловых координат ИРИ.The direction finder of radio signals (Fig. 5) performs the function of detecting and determining the direction of arrival of a signal from a radio emission source (IRI). PR works on the principle of a one-stage measurement of the angular coordinates of the IRI.

Для решения этой задачи в состав оборудования входят специальные устройства аналогового и цифрового преобразования радиосигнала и специальный вычислитель I-10, работающий по алгоритму одноэтапного определения угловых направлений на ИРИ. Значения угловых координат передаются в СПО диспетчера связи VI для обработки. Управление ПР выполняется от СПО диспетчера связи VI по локальной сети обмена данными. ПР задается частотный диапазон наблюдения, по которому выполняется автоматическое сканирование и поиск ИРИ с определением его угловых координат.To solve this problem, the equipment includes special devices for analog and digital conversion of the radio signal and a special computer I-10, which works according to the algorithm of one-stage determination of angular directions in IRI. The values of the angular coordinates are transferred to the STR of the communication manager VI for processing. PR management is performed from the open source communication manager VI via a local data exchange network. PR sets the frequency range of observation over which automatic scanning and search of IRI is performed with the determination of its angular coordinates.

Диаграммообразующее устройство (ДОУ) II (фиг. 2)Diagram-forming device (DOW) II (Fig. 2)

Диаграммообразующее устройство выполнено на базе сосредоточенных компонентов по управлению фазовыми задержками радиосигнала при его прохождении по внутренним каналам обработки.The diagram-forming device is made on the basis of lumped components for controlling the phase delays of the radio signal as it passes through the internal processing channels.

Принцип действия ДОУ основан на возможности раздельного управления амплитудами и фазами сигналов каждого элемента антенной системы с последующим их суммированием для создания амплитудно-фазового распределения, соответствующего заданной диаграмме направленности антенной решетки.The principle of operation of the DOW is based on the possibility of separately controlling the amplitudes and phases of the signals of each element of the antenna system with their subsequent summation to create an amplitude-phase distribution corresponding to a given radiation pattern of the antenna array.

Основным элементом ДОУ является квадратурный амплитудно-фазовый модулятор, структурная схема которого приведена на фиг. 8.The main element of the DOW is a quadrature amplitude-phase modulator, the block diagram of which is shown in FIG. 8.

Входной сигнал поступает на квадратурный фазовращатель, где расщепляется на две ортогональные составляющие. Каждая квадратурная составляющая при помощи двух противофазных фазовращателей 0°-180° и ключей дополнительно «доворачиваются» в нужный квадрант. Перестраиваемые аттенюаторы производят формирование амплитуд ортогональных составляющих, позволяя изменять амплитуду и фазу сигнала в пределах заданного квадранта на выходном сумматоре.The input signal goes to the quadrature phase shifter, where it splits into two orthogonal components. Each quadrature component with the help of two antiphase phase shifters 0 ° -180 ° and keys are additionally “turned” into the desired quadrant. Tunable attenuators produce the formation of amplitudes of the orthogonal components, allowing you to change the amplitude and phase of the signal within a given quadrant on the output adder.

Принцип работы такого модулятора в фазовом режиме можно описать следующей формулой:The principle of operation of such a modulator in phase mode can be described by the following formula:

Figure 00000010
Figure 00000010

В соответствии с этой формулой, для поворота выходного сигнала на угол ϕ в синусном канале необходимо регулировать амплитуду по закону

Figure 00000011
а в косинусном канале – по закону
Figure 00000012
В этом случае амплитуда выходного сигнала будет постоянной и равна амплитуде входного сигнала.In accordance with this formula, to rotate the output signal by an angle ϕ in the sine channel, it is necessary to adjust the amplitude according to the law
Figure 00000011
and in the cosine channel - by law
Figure 00000012
In this case, the amplitude of the output signal will be constant and equal to the amplitude of the input signal.

В общем случае, при изменении как фазы, так и амплитуды выходного сигнала исходная формула преобразуется к следующему видуIn the general case, when changing both the phase and the amplitude of the output signal, the original formula is converted to the following form

Figure 00000013
Figure 00000013

В этом случае в синусном канале регулировка амплитуды производится по закону Ubx»

Figure 00000014
а в косинусном канале - по закону
Figure 00000015
In this case, in the sine channel, the amplitude is adjusted according to the Ubx law "
Figure 00000014
and in the cosine channel - by law
Figure 00000015

Управление ДОУ осуществляется от СПО диспетчера связи VI. Рассчитанные коэффициенты пересылаются в ДОУ для обеспечения когерентного сложения с заданного направления на выходе ДОУ.The management of the DOW is carried out from the STR of the communication manager VI. The calculated coefficients are sent to the DOW to ensure coherent addition from a given direction at the output of the DOW.

Блок радиомодемов (БРМ) IIIBlock of radio modems (BRM) III

БРМ III предназначен для предварительной аналоговой селекции радиосигнала, усиления и переноса спектра сигнала на промежуточные частоты с фильтрацией и его преобразования в цифровой вид с последующей цифровой обработкой сигнально-кодовой конструкции (СКК) рабочего сигнала радиомодема в демодуляторе модема.BRM III is designed for preliminary analogue selection of the radio signal, amplification and transfer of the signal spectrum to intermediate frequencies with filtering and its conversion to digital form, followed by digital processing of the signal-code structure (CCM) of the working signal of the radio modem in the modem demodulator.

Рабочий сигнал модулятора модема после кодирования и формирования выходной сигнально-кодовой конструкции преобразуется в цифровой вид отсчетов спектра сигнала на нулевой частоте и передается через оптический канал на устройство формирования выходного сигнала (УФВС) IV (фиг. 2).The working signal of the modem modulator after encoding and generating the output signal-code structure is converted into a digital form of samples of the spectrum of the signal at zero frequency and transmitted through the optical channel to the device for generating the output signal (UVBC) IV (Fig. 2).

Одновременно с цифровыми сигналами отсчетов СКК через оптический канал в сторону УФВС IV передается сигнал высокостабильной опорной частоты от опорного генератора БРМ III.Simultaneously with the digital signals of the CCM samples, a signal of a highly stable reference frequency from the BRM III reference generator is transmitted through the optical channel to the UVVS IV side.

БРМ III может принимать и формировать несколько рабочих сигналов, которые преобразуются в последовательный вид для переноса на высоких скоростях в сторону УФВС IV по оптическому кабелю.BRM III can receive and generate several working signals, which are converted into a serial form for transfer at high speeds to UVVS IV via an optical cable.

Сигналы от приемной ФАР I-1 через ДОУ II могут приниматься в БРМ III на нескольких каналах приема.Signals from the receiving headlamp I-1 through the DOU II can be received in the BRM III on several reception channels.

Каждый из приемных каналов состоит из активного преселектора коротких волн (АПКВ), в котором выполняется предварительная аналоговая селекции радиосигнала, его усиление, перенос спектра сигнала на промежуточные частоты с фильтрацией.Each of the receiving channels consists of an active short-wave preselector (APCW), in which preliminary analogue selection of the radio signal, its amplification, and transfer of the signal spectrum to intermediate frequencies with filtering are performed.

Выходной сигнал АПКВ подается на свой канал демодулятора модема МСВМ-138-0 (МСВМ-138 - Модуль Специального Вычислителя Модема - 138 (на базе процессора ОМАР - 138, dsp & arm 138 серии фирмы Ti), 0 - версия исполнения) (фиг. 6), где выполняется преобразование сигнала в цифровой вид и последующая его обработка.The output signal of the APCW is fed to its channel of the MSVM-138-0 modem demodulator (MSVM-138 - Special Modem Calculator Module - 138 (based on the OMAR processor - 138, dsp & arm 138 of the Ti firm series), 0 - version) (Fig. 6), where the signal is converted to digital form and its subsequent processing.

От модуля МСВМ-138-0 в сторону мультиплексора формируется выходной сигнал модема в цифровой форме в виде пакетов от каждого модема.From the MSVM-138-0 module towards the multiplexer, the modem output signal is generated in digital form in the form of packets from each modem.

В мультиплексоре к каждому пакету добавляется пакет информации о направлении передачи в виде расчетных значений фазы для сигнала на несущей частоте. Дополнительно в оптический канал добавляется пакет управляющих команд УФВС IV.In the multiplexer, a packet of information about the direction of transmission in the form of calculated phase values for the signal at the carrier frequency is added to each packet. In addition, a package of control commands of UVFS IV is added to the optical channel.

Устройство формирования выходного сигнала (УФВС) IV (фиг. 2, 7)The device for the formation of the output signal (UVBC) IV (Fig. 2, 7)

Устройство формирования выходного сигнала выполняет многоканальное и многочастотное формирование спектра рабочих сигналов на нулевой частоте и на частоте связи. Такое преобразование выполняется для пространственного сложения энергии усилителей мощности с передающих элементов ФАР V в заданном направлении.The device for generating the output signal performs multi-channel and multi-frequency shaping of the spectrum of the working signals at zero frequency and at a communication frequency. Such a conversion is performed for the spatial addition of the energy of power amplifiers from the transmitting elements of the PAR V in a given direction.

Входной демультиплексор и узел управления УФВС IV принимает цифровой поток сигналов из оптического кабеля, разбирает пакеты и направляет их в каналы обработки, где происходит преобразование потока в отсчеты канала связи с номера радиомодема и параметров направления связи (фаза сигнала несущей, значение несущей частоты и ее амплитуда).The input demultiplexer and the UVVS IV control unit receives the digital signal stream from the optical cable, parses the packets and sends them to the processing channels, where the stream is converted to the communication channel samples from the radio modem number and communication direction parameters (carrier signal phase, carrier frequency value and its amplitude )

Каждое направление связи формирует свой поток отсчетов модулятора модема на несколько синтезаторов по числу размерности ФАР V, где у каждого синтезатора устанавливается начальная фаза несущей частоты связи в цифровом виде.Each communication direction forms its own sample stream of the modem modulator for several synthesizers according to the number of dimensions of VAR V, where each synthesizer sets the initial phase of the carrier frequency of the communication in digital form.

Выходной поток всех направлений связи, состоящий из отсчетов несущих частот, суммируется на входе цифроаналогового преобразователя антенного элемента (ЦАП АЭ).The output stream of all communication directions, consisting of samples of carrier frequencies, is summed up at the input of the digital-to-analog converter of the antenna element (DAC AE).

Сложный сигнал с выхода ЦАП через фильтр и усилитель мощности подается на антенный элемент ФАР V.A complex signal from the output of the DAC through the filter and power amplifier is fed to the antenna element of the PARA V.

В модуле синтезатора происходит перенос сигнально-кодовой конструкции (СКК) рабочего сигнала модулятора модема на несущую частоту, которая задается для одного из направлений связи.In the synthesizer module, the signal-code structure (CCM) of the working signal of the modem modulator is transferred to the carrier frequency, which is set for one of the communication directions.

Передающая ФАР VTransmitting HEADLIGHT V

Передающая ФАР V (фиг. 4) состоит из антенных элементов, размещенных в фиксированных точках пространства, к которым подводится радиосигнал с выходных широкополосных усилителей мощности.The transmitting PAR V (Fig. 4) consists of antenna elements located at fixed points in space, to which a radio signal from the output of broadband power amplifiers is supplied.

Координаты установки антенного элемента выбираются исходя из требуемой зоны излучения ФАР V.The installation coordinates of the antenna element are selected based on the required radiation area of the HEADLIGHT V.

Локальная сеть передачи данных (СПД) VIILocal Area Network (DDS) VII

Локальная СПД обеспечивает транспорт команд управления между сопряженными устройствами для передачи по заданным направлениям связи.Local SPD provides transport of control commands between paired devices for transmission in predetermined communication directions.

Специальное программное обеспечение диспетчера связи (СПО) VI СПО диспетчера связи VI состоит из подмножества управляющих и обрабатывающих программ целевого назначения радиолинии.Special communications manager software (STR) VI The STR of communications manager VI consists of a subset of control and processing programs for the intended purpose of the radio link.

Таким образом, рассматриваемая адаптивная радиолиния передачи данных декаметрового диапазона радиоволн обеспечивает скрытое ее функционирование за счет принципа пространственно-временного формирования направления связи с автоматическим выбором оптимального направления на источник сигнала с формированием цифровой траектории отсчетов координат траектории полета летательного аппарата за счет пассивного обнаружения источников радиоизлучения ЛА.Thus, the considered adaptive radio data line of the decameter range of radio waves provides its hidden operation due to the principle of spatio-temporal formation of the direction of communication with automatic selection of the optimal direction to the signal source with the formation of a digital trajectory of reference coordinates of the flight path of the aircraft due to passive detection of aircraft radio emission sources.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ на изобретение №2185029 "Радиолиния с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты", Одоевский С.М., Ерышов В.Г., 2001 год.1. RF patent for the invention No. 2185029 "Radio line with pseudo-random tuning of the operating frequency", Odoevsky S. M., Eryshov V. G., 2001.

2. Заявка РФ на изобретение №2001102653 "Способ и устройство псевдослучайной перестройки рабочей частоты", Постников В.А., Шубенкин В.В., 2001 год.2. RF application for invention No. 2001102653 "Method and device for pseudo-random tuning of the operating frequency", Postnikov VA, Shubenkin VV, 2001.

3. Knapp С.Н., Carter G.C. The Generalized Correlation Method for Estimation of Time Delay // IEEE Transactions on Acoustic, Speech and Signal Processing, 1976, vol. 24, no. 4, p. 320-327.3. Knapp S.N., Carter G.C. The Generalized Correlation Method for Estimation of Time Delay // IEEE Transactions on Acoustic, Speech and Signal Processing, 1976, vol. 24, no. 4, p. 320-327.

Claims (4)

1. Адаптивная радиолиния передачи данных декаметрового диапазона радиоволн, содержащая N приемных фазированных антенных решеток (ФАР), первый и второй аналого-цифровой преобразователь, вычислитель, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены малошумящий усилитель, N входов которого соединены с N приемными ФАР, первый и второй многоканальные синхронные квадратурные приемники, входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами малошумящего усилителя, а выходы - с первыми входами первого и второго аналого-цифровых преобразователей, первый и второй каналы обработки информации, первые входы которых соединены с выходами аналого-цифровых преобразователей, а выходы подключены к вычислителю; управляющий контроллер, подключенный по входу к вычислителю, первый выход которого подключен ко второму входу первого многоканального синхронного квадратурного приемника, ко второму входу первого аналого-цифрового преобразователя и ко второму входу первого канала обработки информации, а второй выход - ко второму входу второго многоканального синхронного квадратурного приемника, ко второму входу второго аналого-цифрового преобразователя и ко второму входу второго канала обработки информации; диаграммообразующее устройство, N входов которого соединены с N приемными ФАР; блок радиомодемов, первый вход которого соединен с выходом диаграммообразующего устройства; волоконно-оптическая линия связи, входы которой соединены с выходами блока радиомодемов; устройство формирования выходного сигнала, входы которого соединены с выходами волоконнооптической линии связи; передающая ФАР, входы которой соединены с выходами устройства формирования выходного сигнала; локальная система передачи данных, подключенная к выходу вычислителя, ко второму входу диаграммообразующего устройства, ко второму и третьему входам блока радиомодемов; специальное программное обеспечение диспетчера связи, соединенное линией связи с локальной сетью передачи данных.1. Adaptive radio data line decameter range of radio waves containing N receiving phased array antennas (PAR), the first and second analog-to-digital Converter, a computer, characterized in that it additionally introduced a low noise amplifier, N inputs of which are connected to N receiving PAR, the first and second multi-channel synchronous quadrature receivers, the inputs of which are connected respectively to the first and second outputs of a low-noise amplifier, and the outputs are connected to the first inputs of the first and second analog-to-digital pre verters, the first and second information processing channels, the first inputs of which are connected to outputs of analog-to-digital converters, and the outputs are connected to the calculator; a control controller connected at the input to the calculator, the first output of which is connected to the second input of the first multi-channel synchronous quadrature receiver, to the second input of the first analog-to-digital converter and to the second input of the first information processing channel, and the second output to the second input of the second multi-channel synchronous quadrature a receiver, to the second input of the second analog-to-digital converter and to the second input of the second information processing channel; chart-forming device, N inputs of which are connected to N receiving headlights; a block of radio modems, the first input of which is connected to the output of the beam-forming device; fiber optic communication line, the inputs of which are connected to the outputs of the block of radio modems; a device for generating an output signal, the inputs of which are connected to the outputs of the fiber optic communication line; transmitting HEADLIGHT, the inputs of which are connected to the outputs of the output signal generating device; a local data transmission system connected to the output of the calculator, to the second input of the beam-forming device, to the second and third inputs of the block of radio modems; special communication manager software connected by a communication line to a local data network. 2. Антенная система по п. 1 состоит из активной фазированной антенной решетки, структурно реализованной в виде системы из кольцевых антенных подрешеток слабонаправленных активных элементов, концентрически размещаемых на разборной вертикальной мачте, высотой до 18 м, и отличается тем, что формирует оптимальное, в смысле критерия минимизации среднеквадратичной ошибки оцениваемых параметров, приближение равномерной диаграммы направленности в верхней полусфере за счет размещения от одной до девяти кольцевых подрешеток радиуса от 0,5 до 2 м и с числом элементов от 3 до 13 в каждой подрешетке, а также регулировки расстояния между подрешетками по высоте, с минимальным расстоянием 0,5 м, и угла поворота каждой кольцевой антенной подрешетки относительно других подрешеток.2. The antenna system according to claim 1 consists of an active phased antenna array, structurally implemented as a system of ring antenna sublattices of weakly directed active elements, concentrically placed on a collapsible vertical mast, up to 18 m high, and differs in that it forms optimal, in the sense of criterion for minimizing the standard error of the estimated parameters, the approximation of a uniform radiation pattern in the upper hemisphere due to the placement of one to nine annular sublattices with a radius of 0.5 to 2 m and with the number of elements from 3 to 13 in each sublattice, as well as adjusting the distance between the sublattices in height, with a minimum distance of 0.5 m, and the angle of rotation of each ring antenna sublattice relative to other sublattices. 3. Адаптивная радиолиния по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве сети передачи данных используются линии УКВ, декаметрового диапазона радиоволн и оптоволоконной связи.3. The adaptive radio line according to claim 1, characterized in that the VHF, decameter band of radio waves and fiber optic communication are used as the data transmission network. 4. Адаптивная радиолиния по п. 1, отличающаяся тем, что все ее элементы выполнены с использованием цифровых технологий.4. Adaptive radio link under item 1, characterized in that all its elements are made using digital technology.
RU2017130597A 2017-08-30 2017-08-30 Adaptive radio data transmission line of decameter radio wave band RU2658591C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017130597A RU2658591C1 (en) 2017-08-30 2017-08-30 Adaptive radio data transmission line of decameter radio wave band

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017130597A RU2658591C1 (en) 2017-08-30 2017-08-30 Adaptive radio data transmission line of decameter radio wave band

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2658591C1 true RU2658591C1 (en) 2018-06-22

Family

ID=62713477

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017130597A RU2658591C1 (en) 2017-08-30 2017-08-30 Adaptive radio data transmission line of decameter radio wave band

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2658591C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU210172U1 (en) * 2021-02-15 2022-03-30 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации SUBSCRIBER SATELLITE STATION FOR OPERATION WITH MULTI-BEAM REPEATOR SATELLITES WITH HIGH CAPACITY

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU103046U1 (en) * 2010-06-02 2011-03-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Полет" RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOBILE OBJECTS
RU2535923C1 (en) * 2013-10-15 2014-12-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет" System for radio communication with mobile objects
RU2599613C1 (en) * 2013-02-15 2016-10-10 Интел Корпорейшн Device, system and method of controlling transmission power for radio communication
EP2733866B1 (en) * 2012-11-14 2017-03-22 BlackBerry Limited Aperture Synthesis Communications System
RU2619470C1 (en) * 2016-03-24 2017-05-16 Сергей Прокофьевич Присяжнюк Stationary node of territorial radio division of dkmv range

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU103046U1 (en) * 2010-06-02 2011-03-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Полет" RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOBILE OBJECTS
EP2733866B1 (en) * 2012-11-14 2017-03-22 BlackBerry Limited Aperture Synthesis Communications System
RU2599613C1 (en) * 2013-02-15 2016-10-10 Интел Корпорейшн Device, system and method of controlling transmission power for radio communication
RU2535923C1 (en) * 2013-10-15 2014-12-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет" System for radio communication with mobile objects
RU2619470C1 (en) * 2016-03-24 2017-05-16 Сергей Прокофьевич Присяжнюк Stationary node of territorial radio division of dkmv range

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU210172U1 (en) * 2021-02-15 2022-03-30 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации SUBSCRIBER SATELLITE STATION FOR OPERATION WITH MULTI-BEAM REPEATOR SATELLITES WITH HIGH CAPACITY

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7057555B2 (en) Wireless LAN with distributed access points for space management
RU2670176C1 (en) System of detection of underwater and surface objects
EP2959601B1 (en) Method and apparatus for focused data communications
AU2015266183B2 (en) Device and method for air-to-ground communication of aircraft
CA2232396C (en) Method and apparatus for locating the source of an unknown signal
JP6772166B2 (en) Improved data transfer speed
EP3767839A1 (en) System and method for receive diversity combining
EP2710400A2 (en) Method and system for long-range adaptive mobile beam-forming ad-hoc communication system with integrated positioning
JPH0653727A (en) Method for beam formation of radio-frequency transmitter provided with array antenna
JP7236804B2 (en) Phased Array Beam with Beam Gain Coding
JP2017528031A (en) Method for adaptive beam placement in wireless systems
US5926135A (en) Steerable nulling of wideband interference signals
CN107135023B (en) Three-dimensional training codebook design method and beam alignment method for millimeter wave communication system
JP6760592B2 (en) Beacon device, direction estimation method using the beacon device, position estimation method, and communication terminal device
RU2658591C1 (en) Adaptive radio data transmission line of decameter radio wave band
RU2633380C1 (en) Passive location system for determining aircraft coordinates in near aerodrome area and at landing with reserve channel of determining distance
RU2426204C1 (en) Shortwave receiving multichannel antenna system (rmas)
RU2663182C1 (en) Automatic independent air observation system in the far navigation zone
RU166396U1 (en) DEVICE FOR DETERMINING COORDINATES OF Aircraft
RU168210U1 (en) Passive location system for determining the coordinates of an aircraft during an approach approach with an adaptive radio link and a control reference beacon
US11777207B2 (en) Virtual phased-array for coherent, distributed, and dynamic applications
RU2680312C1 (en) Decameter system of communication through the ionosphere
Demir et al. Optimum design of discrete transmit phase only beamformer
Zheng et al. Localization coverage analysis of THz communication systems with a 3D array
JPH09119970A (en) Communication and position-measuring device

Legal Events

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

Effective date: 20190831