Имитатор сигналов радиогидроакустического буя
Предлагаемая полезная модель является мобильным компактным гидроакустическим устройством для передачи по радиоканалу сигналов, характерных для гидроакустической обстановки, и может быть использована для оперативной проверки работоспособности приемной аппаратуры бортовых авиационных противолодочных комплексов в лабораторных, полевых и морских условиях, для снятия диаграмм направленности приемных радиоантенн различных типов, а также в качестве имитационного средства при обучении личного состава авиации поиску морских целей без совершения полетов. Сущность заключается в том, что имитатор содержит N генераторов дискретных частот, соединенных с N входами первого сумматора гармонических составляющих, а выход первого сумматора соединен с первым модулирующим входом модулятора и параллельно, через первый вход второго сумматора, со вторым входом модулятора; первый генератор белого шума, имитирующий случайный шумовой процесс, соответствующий сплошной части спектра шумоизлучения морских объектов, присоединен ко второму входу второго сумматора, в котором аддитивно суммирован случайный белый шум с суммой гармонических составляющих. Имитатор акустического сигнала содержит имитатор движения, включенный между выходом усилителя и входом третьего сумматора, а также содержит второй генератор белого шума, имитирующий шумы моря и подключенный ко второму входу третьего сумматора, с возможностью аддитивного суммирования в третьем сумматоре и выхода из него на вход усилителя радиогидроакустического буя результирующего проимитированного сигнала гидроакустической обстановки, для излучения в пространство.
Предлагаемая полезная модель относится к радиотехническим средствам морской авиации, преимущественно к гидроакустическим, а именно, к устройствам для передачи по радиоканалу сигналов, характерных для гидроакустической обстановки, и может быть использована для оперативной проверки работоспособности приемной аппаратуры бортовых авиационных противолодочных комплексов в лабораторных, полевых и морских условиях, для снятия диаграмм направленности приемных радиоантенн различных типов, а также в качестве имитационного средства при обучении личного состава авиации поиску подводных лодок и других движущихся целей в наземных условиях без совершения полетов.
Известен имитатор радиогидроакустического буя, содержащий основной усилитель, передатчик, передающую антенну, источник акустического сигнала. В источнике акустического сигнала дополнительно установлены генератор акустического сигнала, включающий генератор синусоидального сигнала, генератор шумового сигнала, соединенные со входами суммирующего устройства, а выход суммирующего устройства подключен ко входу основного усилителя, и антенный аттенюатор, включенный между передатчиком и передающей антенной. Причем генератор синусоидального сигнала выполнен с возможностью регулировки частоты выходного сигнала, а регулятор частоты выходного сигнала выполнен с возможностью изменения частоты в пределах двух и более декад без переключения поддиапазонов. (Патент №35152, (RU); МПК 7 G 01 S 1/00, G 09 B 9/00; дата подачи 14.08.2003 г. Имитатор радиогидроакустического буя / Ласкуткин И.А., Долгих В.Н., Ламека А.П., Саркисян В.Г. // Изобретения. Полезные модели: Оф. Бюл. Роспатента. - М.: ФИПС, 27.12.2003. - №36.)
Известный имитатор РГБ эффективно автономно работает в лабораторных, полевых и морских условиях, однако основным его недостатком является:
- из-за наличия одного генератора синусоидального сигнала и одного генератора шума, устройство имитирует только одну гармоническую составляющую в спектре шумов цели, что не позволяет создать спектр акустических шумов реального морского объекта, а включенный в устройство антенный аттенюатор усложняет конструкцию имитатора.
От указанного недостатка свободна предлагаемая полезная модель, технической задачей которой является создание нового устройства - имитатора сигналов радиогидроакустического буя, автономно работающего и создающего весь спектр акустических шумов реального морского объекта с учетом его динамики в водной среде.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является следующее:
- выходные процессы N генераторов дискретных частот позволяют создавать дискретный спектр шумоизлучения имитируемых морских объектов, временные и спектральные характеристики каждого выходного сигнала дискретного спектра шумоизлучения могут регулироваться в широких пределах;
- первый генератор белого шума создает случайный шумовой процесс, соответствующий сплошной части спектра шумоизлучения реальных морских объектов, эффективное значение сплошной части можно регулировать в соответствии с эффективным значением сплошной части спектра шумоизлучения имитируемого шумящего объекта;
- первый сумматор позволяет получить временной процесс соответствующий сумме гармонических составляющих;
- второй сумматор позволяет получить случайный шумовой процесс, являющийся аддитивной суммой случайного белого шума и суммы
гармонических составляющих;
- модулятор позволяет получить случайный процесс промодулированный гармоническими составляющими, имитирующий реальный сигнал, создаваемый морскими объектами;
- имитатор движения цели позволяет изменять эффективное значение сигнала в зависимости от имитируемой дистанции между объектом и РГБ;
- второй генератор белого шума имитирует шумовой процесс соответствующий шумам моря, эффективное значение выходного шумового процесса генератора может изменяться в достаточно широких пределах;
- третий сумматор позволяет получить аддитивную смесь сигнала и шумов моря;
- преобразователь напряжения обеспечивает электропитание микросхем двухполярным напряжением, что позволяет использовать в качестве источника электропитания один аккумулятор.
Для достижения технического результата в имитатор сигналов радиогидроакустического буя, содержащий РГБ, в котором передатчик включен между основным усилителем и передающей антенной, введен имитатор акустического сигнала, подключенный к входу основного усилителя. РГБ применен для излучения в пространство проимитированного сигнала. Имитатор акустического сигнала дополнительно содержит N генераторов дискретных частот, которые для формирования дискретного спектра шумоизлучения имитируемого морского объекта выполнены с возможностью регулирования временных и спектральных характеристик каждого выходного сигнала дискретного спектра. Кроме того имитатор акустического сигнала включает два генератора белого шума, модулятор, соединенный с входом усилителя, три сумматора и дополнительно имитатор движения. Первый и второй генераторы белого шума выполнены с
возможностью регулирования параметров сплошных частей спектра имитируемых шумовых процессов. Устройство содержит источник электропитания - аккумулятор, соединенный с преобразователем напряжения, позволяющим из напряжения аккумулятора +24 вольта получить двухполярное напряжение ±12 вольт, для питания микросхем.
Принципиальным отличием имитатора сигнала РГБ является то, что имитатор акустического сигнала содержит имитатор движения, включенный между выходом усилителя входом третьего сумматора. Имитатор движения выполнен с возможностью изменения амплитуды промодулированного сигнала, с учетом динамики реального морского объекта и изменяющейся дистанции между ним и радиогидроакустическим буем.
Дополнительно введенные N генераторы дискретных частот, соединенны с N входами первого сумматора гармонических составляющих, а выход первого сумматора соединен с первым модулирующим входом модулятора и параллельно, через первый вход второго сумматора, со вторым входом модулятора.
Первый генератор белого шума, имитирующий случайный шумовой процесс, соответствующий сплошной части спектра шумоизлучения морских объектов, присоединен ко второму входу второго сумматора, в котором аддитивно суммирован случайный белый шум с суммой гармонических составляющих.
Второй генератор белого шума, имитирующий шумы моря и подключен ко второму входу третьего сумматора, с возможностью аддитивного суммирования в третьем сумматоре и выхода из него на вход усилителя радиогидроакустического буя результирующего проимитированного сигнала гидроакустической обстановки.
Таким образом, заявляемая полезная модель, в отличие от известного аналога, имитирует шумы реального морского объекта с учетом его динамики, является мобильным компактным устройством, что позволяет имитатору сигналов РГБ автономно работать в наземных и в морских
условиях в качестве имитационного средства при обучении личного состава авиации в наземных условиях без совершения полетов поиску реальных морских целей.
Сущность полезной модели поясняется чертежом: фиг.1. Имитатор сигналов радиогидроакустического буя. Функциональная схема.
На фиг.1 представлена функциональная схема имитатора РГБ, включающая:
1. Имитатор акустического сигнала:
1.1 генераторы дискретных частот;
1.2. сумматор «1»;
1.3. сумматор «2»;
1.4. генератор белого шума «1»;
1.5. генератор белого шума «2»;
1.6. модулятор;
1.7. усилитель;
1.8. имитатор движения;
1.9. сумматор «3»;
2. Радиогидроакустический буй:
2.1. основной усилитель;
2.2. передатчик;
2.3. передающая антенна;
3. Источник питания;
3.1. преобразователь напряжения.
В имитаторе акустического сигнала (1) N выходов генераторов дискретных частот (1.1) соединены электрической связью с N входами сумматора «1» (1.2), суммирующего гармонические составляющие, а выход сумматора «1» (1.2) параллельно подключен к первому модулирующему входу модулятора (1.6), и к первому входу сумматора «2» (1.3). В сумматоре «2» (1.3) аддитивно складывается сумма гармонических составляющих и случайный белый шум с ГБШ «1» (1.4), подключенного ко второму входу
сумматора «2» (1.3), первый генератор белого шума ГБШ «1» (1.4) формирует случайный шумовой процесс, соответствующий сплошной части спектра шумоизлучения реальных морских объектов. Выход сумматора «2» (1.3) соединен со вторым входом модулятора (1.6), выход модулятора (1.6) через усилитель (1.7) подключен к имитатору движения (1.8). Имитатор движения (1.8) подключен к первому входу сумматору «3» (1.9), на второй вход которого подключен ГБШ «2» (1.5). Второй генератор белого шума ГБШ «2» (1.5) имитирует шумовой процесс, соответствующий шумам моря, а сумматор «3» (1.9) позволяет получить аддитивную смесь шумов моря и сигнала, выходящего с имитатора движения (1.8).
Результирующий проимитированный в имитаторе акустического сигнала (1) сигнал морского объекта, с учетом его динамики в водной среде, с выхода сумматора «3» (1.9) поступает на вход передатчика (2.2) через основной усилитель(2.1) РГБ (2), и затем при помощи передающей антенны (2.3) излучается в пространство.
Устройство работает следующим образом.
Генераторы дискретных частот (1.1) вырабатывают выходные процессы, позволяющие создавать дискретный спектр шумоизлучения реальных морских объектов. Для этого используются научно-технические данные, описанные в известных источниках информации до даты приоритета заявленной полезной модели. (Тюрин А.М. Теоретическая акустика. - Л.: ВМА, 1971; Урик Р. Дж, Основы гидроакустики. - Л.: Судостроение, 1974; Сташкевич А.П. Акустика моря. - Л.: Судостроение, 1966; Зарайский В.А., Тюрин А.М. Теория гидролокации. - Л.: ВМОЛУА, 1975; Камп Л. Подводная акустика. - М.: Мир, 1972.) Созданные временные и спектральные характеристики этой составляющей сигнала могут регулироваться в широких пределах за счет изменения амплитуды и частоты каждого генератора при помощи потенциометров. Выходные сигналы поступают на вход сумматора «1» (1.2). Первый сумматор «1» (1.2) позволяет получить временной процесс, соответствующий сумме гармонических составляющих дискретного спектра,
который поступает на сумматор «2» (1.3). На сумматоре «2» (1.3) к поступившему сигналу суммируется сигнал с первого генератора белого шума ГБШ «1» (1.4). Первый генератор белого шума «1» (1.4) создает случайный шумовой процесс, соответствующий сплошной части спектра шумоизлучения реальных морских объектов, используя эффект лавинного пробоя р-n-перехода транзистора, широко известный в науке и технике до даты приоритета. Эффективное значение сплошной части созданного шумового процесса при помощи потенциометра можно регулировать в соответствии с эффективным значением сплошной части спектра шумоизлучения имитируемого шумящего объекта. Второй сумматор «2» (1.3) позволяет получить случайный шумовой процесс, являющийся аддитивной суммой случайного белого шума и суммы гармонических составляющих. Полученный сигнал с выхода второго сумматора «2» (1.3) поступает на вход модулятора (1.6). На модулирующий вход модулятора (1.6) поступает сигнал с первого сумматора «1» (1.2), т.е. суммарный сигнал от N генераторов дискретных частот (1.1). С помощью модулятора (1.6) синтезируется случайный процесс, промодулированный гармоническими составляющими, который имитирует реальный сигнал, создаваемый морскими объектами. С выхода модулятора (1.6) сигнал, имитирующий сигнал заданного статического морского объекта, через усилитель (1.7) поступает на имитатор движения (1.8), который изменяет амплитуду промодулированного сигнала по заданным параметрам, с учетом динамики реального морского объекта и изменяющейся дистанции между ним и РГБ. Это осуществляется при помощи программного механизма, состоящего из электродвигателя, который через редуктор вращает потенциометр, изменяя амплитуду промодулированного сигнала. С выхода имитатора движения (1.8) сигнал, имитирующий сигнал движущегося реального морского объекта, поступает на первый вход третьего сумматора «3» (1.9). На второй вход сумматора «3» (1.9) поступает сигнал со второго ГБШ «2» (1.5). Генератор белого шума «2» (1.5) имитирует шумовой процесс,
соответствующий шумам моря, эффективное значение выходного шумового процесса генератора может изменяться в достаточно широких пределах за счет регулировки амплитуды выходного сигнала. Третий сумматор «3» (1.9) позволяет получить случайный шумовой процесс, являющийся аддитивной суммой случайного белого шума и суммы гармонических составляющих, изменяющихся по амплитуде во времени, т.е. полностью имитирующий сигнал морского объекта, с учетом его динамики в водной среде. Далее, сигнал, полностью имитирующий сигнал морского объекта, с учетом его динамики в водной среде, с сумматора «3» (1.9) поступает на РГБ (2), через основной усилитель (2.1) на передатчик (2.2) и через передающую антенну (2.3) излучается в пространство.
Преобразователь напряжения (3.1) обеспечивает электропитание микросхем двухполярным напряжением ±12 вольт, которое получается из напряжения батареи 24 вольта, что позволяет использовать в заявляемом устройстве, в качестве источника электропитания (3) один аккумулятор или одно напряжение внешнего источника питания.
Достоинством предлагаемой полезной модели является то, что заявляемое устройство позволяет сформировать для передачи по радиоканалу сигналы, характерные для гидроакустической обстановки. Имитатор сигналов РГБ может быть использован для оперативной проверки работоспособности приемной аппаратуры бортовых авиационных противолодочных комплексов в лабораторных, полевых и морских условиях. С его помощью можно снять диаграммы направленности приемных радиоантенн различных типов. Имитатор сигналов РГБ эффективен в качестве имитационного средства при обучении личного состава авиации поиску подводных лодок и других движущихся целей, так как обучение и закрепление навыков у личного состава авиации проводятся в наземных условиях без совершения полетов, требующих больших затрат материальных ресурсов.
Заявляемая полезная модель промышленно применима, так как при ее изготовлении и реализации используются широко распространенные компоненты и изделия электронной промышленности.
1. Имитатор сигналов радиогидроакустического буя, содержащий имитатор акустического сигнала, включающий три сумматора, первый и второй генераторы белого шума, модулятор, соединенный с входом усилителя, а также источник электропитания и радиогидроакустический буй, в котором передатчик включен между основным усилителем и передающей антенной, отличающийся тем, что имитатор акустического сигнала содержит N генераторов дискретных частот, соединенных с N входами первого сумматора гармонических составляющих, а выход первого сумматора соединен с первым модулирующим входом модулятора и параллельно, через первый вход второго сумматора, со вторым входом модулятора; первый генератор белого шума, имитирующий случайный шумовой процесс, соответствующий сплошной части спектра шумоизлучения морских объектов, присоединен ко второму входу второго сумматора, в котором аддитивно суммирован случайный белый шум с суммой гармонических составляющих; кроме того, имитатор акустического сигнала содержит имитатор движения, включенный между выходом усилителя и входом третьего сумматора, а также содержит второй генератор белого шума, имитирующий шумы моря и подключенный ко второму входу третьего сумматора, с возможностью аддитивного суммирования в третьем сумматоре и выхода из него на вход усилителя радиогидроакустического буя результирующего проимитированного сигнала гидроакустической обстановки.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первый и второй генераторы белого шума выполнены с возможностью регулирования параметров сплошных частей спектра имитируемых шумовых процессов.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что имитатор движения выполнен с возможностью изменения амплитуды промодулированного сигнала, с учетом динамики реального морского объекта и изменяющейся дистанции между ним и радиогидроакустическим буем.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что N генераторов дискретных частот применены с возможностью формирования дискретного спектра шумоизлучения имитируемого морского объекта.
5. Устройство по п.1 и п.5, отличающееся тем, что N генераторов дискретных частот выполнены с возможностью регулирования временных и спектральных характеристик каждого выходного сигнала дискретного спектра шумоизлучения.
6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве источника электропитания оно снабжено аккумулятором.
7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что источник электропитания соединен с преобразователем напряжения для обеспечения электропитания микросхем двухполярным напряжением.
