Автоматизированный комплекс контроля электромагнитной обстановки

Автоматизированный комплекс контроля электромагнитной обстановки относится к области электрорадиотехники и может быть использован в корабельных комплексах связи, а также на береговых узлах связи. Достигаемым технико-экономическим результатом является упрощение и удешевление аппаратуры контроля ЭМО в составе корабельных комплексов связи за счет использования вместо специализированного приемника радиоконтроля штатного корабельного приемника радиосвязи, управляемого от ПЭВМ по входам «Ручная регулировка усиления» и «Входной аттенюатор», при этом осуществляется цифровая обработка низкочастотного (телефонного) выхода радиоприемника. 1 ил.

Полезная модель относится к области электрорадиотехники, а именно к системам радиоконтроля высокочастотных напряжений в приемных антеннах и может быть использована в корабельных комплексах связи и на стационарных узлах связи.

Автоматизированная аппаратура контроля электромагнитной обстановки предназначена для определения следующих параметров электромагнитной обстановки в диапазонах использования средств радиосвязи:

1) уровней шумов и помех на частотах, планируемых для использования в каналах связи;

2) значений отношений сигнал/шум на входе приемных устройств в действующих каналах связи;

3) значений пораженных полос радиоприема, обусловленных работой собственных корабельных радиопередатчиков;

4) загрузки радиочастотного спектра излучениями работающих радиопередатчиков и прочими источниками радиопомех.

Известны сканирующие приемники, предназначенные для решения широкого круга задач радиоконтроля: см., например, Проспект фирмы «НЕЛК», - 2004, Раздел сканирующие приемники, Бюллетень ВИНИТИ «Иностранная печать об экономическом, научно-техническом и военном потенциале государств - участников СНГ и технических средствах его выявления.» Серия: «Технические средства разведывательных служб зарубежных государств» №12, М. -

2005 стр.27-37. Типы сканирующих приемников: IC-PCR1000, IC-R8500, AR-3000A, AR-5000A, AR-8200 и т.п.

Известны тестовые приемники (анализаторы спектра) R&S ESPI фирмы Rohde & Schwarz (см. Проспект фирмы Rohde & Schwarz, 2006, Бюллетень ВИНИТИ «Иностранная печать об экономическом, научно-техническом и военном потенциале государств - участников СНГ и технических средствах его выявления.» Серия: «Технические средства разведывательных служб зарубежных государств» №6, М. - 2006 стр.41-48.

Сканирующие (тестовые) приемники и спектроанализаторы состоят из входного аттенюатора, высокочастотной части супергетеродинного приемника с двойным или тройным преобразованием частоты (тюнера), устройства цифровой обработки сигналов (ЦОС), подключаемого к выходу промежуточной частоты тюнера, и управляющей ПЭВМ со специальным программным обеспечением. В интересах повышения быстродействия приемников и спектроанализаторов используются широкополосные тюнеры, имеющие полосы пропускания от 200 кГц до единиц МГц.

Наиболее близким к заявляемому устройству является универсальный комплекс автоматизированного радиоконтроля и пеленгования (АРКП) (прототип), обобщенная структурная схема которого приведена в статье Рембовский A.M. «Автоматизированный радиоконтроль и пеленгование излучений - задачи и средства», «Успехи современной радиоэлектроники» №6, 2003, стр.3-21.

Комплекс состоит из антенной системы, тюнера, блока аналого-цифровой обработки сигналов, содержащей последовательно соединенные блок аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и блок быстрого преобразования Фурье (БПФ), демодулятора, звукового процессора и ЭВМ. Тюнер представляет собой высокочастотную часть супергетеродинного приемника, выход промежуточной частоты которого подается одновременно на блок аналого-цифровой обработки, обеспечивающий определение спектра принимаемого сигнала, и демодулятор, обеспечивающей детектирование принимаемого сигнала. ЭВМ обеспечивает

управление блоками комплекса, обработку принятых сигналов и ведение базы данных радиоконтроля.

Как аналоги, так и прототип, ввиду своей универсальности являются достаточно сложными и дорогими устройствами. Сложность заключается в использовании высокоскоростного АЦП с большой разрядностью, предназначенного для анализа напряжений на выходе усилителя промежуточной частоты в широком динамическом диапазоне до 70 дБ, и программируемых цифровых сигнальных процессоров. Стоимость тестовых приемников и цифровых спектроанализаторов составляет несколько миллионов рублей. При этом не все задачи радиоконтроля необходимы для контроля ЭМО применительно к корабельным средствам связи.

Целью полезной модели является упрощение конструкции и удешевление аппаратуры контроля ЭМО в составе корабельных комплексов связи.

Поставленная цель достигается тем, что в автоматизированном комплексе контроля электромагнитной обстановки, состоящем из последовательно соединенных антенны и антенного разветвителя, последовательно соединенных аналого-цифрового преобразователя, ПЭВМ и дисплея, используется радиоприемник типа Р-774К1-ИА, управляемый от ПЭВМ по входам «Ручная регулировка усиления» и «Входной аттенюатор», при этом низкочастотный (телефонный) выход приемника соединен со входом АЦП, а вход радиоприемника соединен с одним из выходов антенного разветвителя.

На фиг.1 показана блок-схема автоматизированного комплекса контроля электромагнитной обстановки. Она состоит из следующих элементов:

1 - корабельная приемная антенна;

2 - антенный разветвитель, предназначенный для подключения нескольких приемников к одной приемной антенне;

3 - штатный корабельный радиоприемник;

4 - аналого-цифровой преобразователь;

5 - ПЭВМ;

6 - дисплей.

Аппаратура работает следующим образом. Высокочастотное напряжение u_c+ш (t) сигналов, шумов и помех, наводимое в приемной антенне 1, через антенный разветвитель 2 подается на вход корабельного радиоприемника 3, в котором осуществляется фильтрация, усиление, детектирование и преобразование наведенного напряжения в низкочастотный сигнал - обозначим его как U_с+ш(t). Радиоприемник устанавливается в режим телефонии, и при этом отключается режим автоматической регулировки усиления. С низкочастотного выхода радиоприемника 3 напряжение подается на вход АЦП 4, в котором производится оцифровка аналогового сигнала и его кодирование. Частота дискретизации сигнала в АЦП 4 должна быть не менее удвоенной верхней частоты телефонного канала, т.е. не менее 6,8 кГц. Цифровой (кодированный) сигнал в виде массивов (выборок) из N элементов U_выхn=U_с+ш(nt) подается в ПЭВМ для обработки и получения 4-х параметров ЭМО, указанных выше.

Для обеспечения возможности измерения уровней сигналов в широком динамическом диапазоне производится дистанционная ручная регулировка усиления (РРУ) приемника и управление входным аттенюатором приемника от ПЭВМ 5. Динамический диапазон изменения уровня сигнала в приемнике с помощью РРУ составляет 95 дБ, с помощью входного аттенюатора 30 дБ. Динамический диапазон выходного усилителя низкой частоты составляет 15 дБ. Таким образом, заявляемая аппаратура контроля ЭМО может измерять уровни сигналов, наводимых в приемных антеннах в диапазоне 140 дБ (от 1 мкВ до 10 В). ПЭВМ методом последовательных приближений устанавливает коэффициент усиления РРУ и коэффициент передачи входного аттенюатора таким образом, чтобы выходное напряжение приемника оказывалось в пределах линейного участка амплитудной характеристики, например, в пределах U_выхn=0,5-2,0 В (от -6 дБ до +6 дБ). При этом фиксируются коэффициент усиления РРУ

К_РРУn и коэффициент передачи входного аттенюатора К_АТn. Величина входного напряжения в дБмкВ определяется по формуле U_вхn=U _выхn+К_РРУn+К_АТn .

При настройке приемника на каждую частоту f в анализируемой полосе частот на вход ПЭВМ 5 поступает выборка из N значений выходного напряжения приемника U_выхn(f)=U _с+ш(nt,f). В ПЭВМ 5 определяется выходное напряжение приемника на частоте настройки как среднеквадратическое значение элементов выборки .

Перестраивая приемник в заданной полосе, в ПЭВМ 5 получается спектр наведенного в приемной антенне 1 напряжения, которое отображается на дисплее 6.

На основании обработки в ПЭВМ 5 по специальным алгоритмам значений , полученных в анализируемой полосе частот, получаются следующие 4 параметра ЭМО, необходимые при контроле для средств радиосвязи:

1) уровней шумов и помех на частотах, планируемых для использования в каналах связи;

2) значений отношений сигнал/шум на входе приемных устройств в действующих каналах связи; эти отношения получают путем измерения уровня сигнала с шумом на частоте канала связи

уровней шумов в соседних каналах

,

усреднения этих уровней

и получения отношения сигнал/шум по формуле

.

3) значений пораженных полос радиоприема, обусловленных работой собственных корабельных радиопередатчиков - по специальному алгоритму;

4) загрузки радиочастотного спектра излучениями работающих радиопередатчиков и прочими источниками радиопомех как относительная доля анализируемой полосы частот, в которой уровень наведенного напряжения в антенне превышает установленный пороговый уровень.

Полученные с помощью заявляемого комплекса параметры ЭМО используются для обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС) средств радиосвязи на объекте и для повышения качества связи на основе выбора частот для каналов связи с максимальным отношением сигнал/шум.

Технико-экономический эффект от внедрения заявляемого устройства в состав комплекса связи по сравнению с аналогами и прототипом заключается в упрощении аппаратуры контроля ЭМО и снижении ее стоимости. В заявляемой аппаратуре используются штатные средства радиосвязи объекта (корабля): приемная антенна, антенный разветвитель, приемное устройство, ПЭВМ и дисплей

из состава информационно-управляющей системы комплекса связи. Единственное дополнительное устройство - это АЦП с невысокими характеристиками: 8-разрядное со скоростью кодирования входного сигнала 8 кГц. Стоимость такого АЦП составляет несколько тысяч рублей. Технический эффект от использования заявляемой аппаратуры контроля ЭМО по сравнению с ее отсутствием по результатам проведенных в научно-исследовательских работ составляет: повышение надежности связи в KB диапазоне с 0,5-0,7 до 0,9-0,95, повышение вероятности обеспечения ЭМС средств радиосвязи с 0,6-0,8 до 0,95.

Автоматизированный комплекс контроля электромагнитной обстановки, состоящий из последовательно соединенных антенны и антенного разветвителя, последовательно соединенных аналого-цифрового преобразователя, персональной электронно-вычислительной машины и дисплея, отличающийся тем, что используется корабельный радиоприемник типа Р-774К1-ИА, управляемый от персональной электронно-вычислительной машины по входам «Ручная регулировка усиления» и «Входной аттенюатор», при этом низкочастотный (телефонный) выход приемника соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, а вход радиоприемника соединен с одним из выходов антенного разветвителя.