Способ создания немодулированных активных помех для подавления мобильной связи внутри здания

Изобретение относится к области радиоэлектронного подавления радиоэлектронных средств (РЭС) и может быть использовано для прицельной постановки помех средствам мобильной связи внутри здания. Достигаемый технический результат - снижение мощности излучения сигнала помехи, необходимой для полного подавления мобильной связи в заданной области пространства. Способ заключается в приеме сигналов РЭС, формировании и излучении из двух точек пространства помеховых сигналов, начальные фазы которых не имеют детерминированной связи, при этом частоту первого помехового сигнала f₁ и частоту второго помехового сигнала f₂ выбирают из условия f₁=f₂=f_p, где f_p - рабочая частота подавляемого РЭС. 3 ил.

 

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к области радиоэлектронного подавления (РЭП) радиоэлектронных средств (РЭС), и может использоваться для прицельной постановки помех средствам мобильной связи внутри здания.

Известен способ [1, с.12, 13] подавления РЭС прицельной по частоте помехой с помощью станции помех (СП) с перестраиваемой по частоте узкополосной помехой. Формируемая СП прицельная по частоте узкополосная помеха по своим параметрам согласуется с частотой настройки и шириной полосы пропускания приемника подавляемого РЭС и отличается высокой спектральной плотностью мощности.

Наиболее близким по технической сущности (прототипом к заявляемому изобретению) является способ создания немодулированных активных радиопомех [1, с.13-15]. Сущность способа заключается в формировании и излучении непрерывного гармонического колебания на частоте настройки подавляемого РЭС. Способ реализуется с помощью СП, структурная схема которой приведена на рис.2.11 [1, с.34], а описание работы СП - на с.34-35 [1].

Для подавления связи необходимо выполнение условия превышения отношения помеха/сигнал над коэффициентом подавления К_п на входе приемника мобильной станции (МС)

где Р_п,с - мощность помехи, сигнала на входе приемника МС, соответственно.

Как известно [3, с.50-51], распространение радиоволн в городских условиях и внутри зданий сопровождается многолучевостью, которая приводит к значительным изменениям уровней полей (до 40 дБ) сигнала и помехи в пределах сравнительно небольшой пространственной области. Зная эту особенность многолучевого распространения радиоволн, абонент МС, определив, что его МС подавляют, начинает искать в пространстве точку, в которой соблюдается требуемое отношение сигнал/помеха. Таким образом, даже при выполнении условия (1) для средних уровней помехи и сигнала, в некоторых точках внутри здания связь будет функционировать с требуемым качеством, что является существенным недостатком прототипа. Недостаток прототипа - необходимость повышения мощности излучения СП с целью компенсации глубоких замираний помехи в точках приема.

Задача, на решение которой направлен заявляемый способ, состоит в устранении глубоких интерференционных замираний поля помехи в точках приема.

Технический результат выражается в снижении мощности излучения СП, необходимой для полного подавления МС в заданной области пространства.

Технический результат достигается тем, что в известном способе создания немодулированных активных помех, заключающемся в приеме сигнала РЭС, формировании и излучении непрерывного помехового сигнала на его рабочей частоте, формируют второй помеховый сигнал, начальная фаза которого не имеет детерминированной связи с начальной фазой первого сигнала, причем частоту первого помехового сигнала f₁ и второго помехового сигнала f₂ выбирают равными f₁=f₂=f_p, где f_p - рабочая частота подавляемого РЭС.

На фиг.1 представлена схема комнат на одном этаже здания, в которых размещены СП, передающая МС и приемная (подавляемая) МС.

Сущность заявляемого способа состоит в следующем.

В известном способе формируемая помеха излучается антенной, имеющей круговую форму диаграммы направленности (ДН), так как не известно направление на приемник РЭС. Кроме того, трассы распространения сигнала и помехи различные, в результате чего пространственные распределения напряженности поля сигнала и помехи в комнате 2 не совпадают.

В предлагаемом способе излучаются два некогерентных помеховых сигнала на одной частоте двумя пространственно разнесенными ненаправленными антеннами. Под некогерентными сигналами будем понимать сигналы, между начальными фазами которых нет детерминированной связи.

Распределение поля помехового сигнала, излучаемого 1-й антенной A_пом1,будет отличаться от распределения поля помехового сигнала, излучаемого 2-й антенной А_пом2, так, что максимумы и минимумы полей двух сигналов не будут совпадать.

Напряжение 1-го помехового сигнала U₁ и 2-го помехового сигнала U₂ на входе приемника подавляемой МС описывается выражением:

где ϕ_1,2 - фаза 1-го и 2-го помехового сигнала, соответственно.

При одновременном воздействии на приемное устройство двух помеховых сигналов напряжение результирующего сигнала выражается суммой напряжений этих сигналов U_p=U₁+U₂, a его модуль имеет вид:

Выражение (2) согласуется с выражением для результирующего напряжения, приведенным в [2] на стр.14-15.

Так как помеховые сигналы некогерентные, разность фаз может меняться случайно внутри интервала от 0 до 2π. Усреднив по этому интервалу значение результирующего напряжения, получим

То есть, результирующая мощность определяется суммой мощностей помеховых сигналов Р_p=Р₁+P₂.

Изменения уровней результирующего, первого и второго помехового сигнала на входе приемника при перемещении МС в пространстве представлены на фиг.2.

Видно, что при использовании двух некогерентных помеховых сигналов, излучаемых пространственно разнесенными антеннами, перепады максимальных и минимальных уровней результирующего помехового сигнала уменьшаются (фиг.2в). Следовательно, для компенсации провалов уровня помехового сигнала требуется меньше мощности излучения СП.

Предлагаемый способ может быть реализован с помощью устройства, структурная схема которого приведена на фиг.3.

Устройство содержит:

- аппаратуру обнаружения и анализа сигналов 1;

- устройство формирования 1-й помехи 2;

- устройство формирования 2-й помехи 4;

- передатчик помех 1-й помехи 3;

- передатчик помех 2-й помехи 5;

- аппаратуру управления 6;

- ненаправленные антенны 7 и 8;

Станция помех, реализующая заявляемый способ, работает следующим образом.

Сформированные в устройствах формирования помех 2 и 4 и в передатчиках помех 3 и 5 немодулированные помехи излучаются ненаправленными антеннами 7 и 8.

Аппаратура управления 6 на основе данных, поступающих от аппаратуры обнаружения и анализа сигналов 1, в зависимости от параметров обрабатываемых сигналов выбирает наиболее оптимальные режимы работы СП.

Пример. Для проверки применимости заявляемого изобретения проведены экспериментальные исследования распределения уровней помехового сигнала в комнате 2 (фиг.1) для случаев: 1) излучения передающей антенной одного сигнала; 2) излучения двумя передающими антеннами двух некогерентных сигналов на одной частоте (расстояние между передающими антеннами выбиралось в пределах от половины длины волны до нескольких длин волн). В качестве передатчика использовались: в первом случае один генератор Г4-129, во втором случае два генератора Г4-129, настроенных на одну частоту 900 МГц. Приемником служил селективный микровольтметр SMV-8.5. В качестве передающих и приемных антенн использовались полуволновые симметричные вибраторы. Измерялись максимальные и минимальные уровни напряжения помехового сигнала на входе микровольтметра, при перемещении приемной антенны на высоте 1,5 м над уровнем пола в пределах комнаты 2.

В первом случае разность между максимальным и минимальным уровнем напряжения на входе микровольтметра достигала 40 дБ, во втором случае - 20 дБ.

Таким образом, применение двух некогерентных помеховых сигналов может частично компенсировать негативный эффект интерференционных замираний помехи в точке приема.

Произведена оценка выигрыша по мощности, получаемого при использовании двух некогерентных помеховых сигналов на одной частоте, излучаемых пространственно разнесенными антеннами по сравнению с использованием одного помехового сигнала. При размещении СП, передающей МС и приемной МС в комнатах на одном этаже здания (фиг.1) проведены расчеты распределения поля сигнала и помехи в комнате 2. Расчеты проводились для частоты 900 МГц. Расположение передающих антенн СП и МС выбиралось случайным образом в комнатах 1 и 3, соответственно. Разнос антенн СП варьировался в пределах от половины длины волны до нескольких длин волн. В каждой точке пространства рассчитывалось отношение помеха/сигнал и сравнивалось с требуемым коэффициентом подавления. Если в пределах комнаты имелись точки, в которых не выполнялось условие (1), мощность излучения помехи увеличивали до тех пор, пока условие (1) не выполнялось во всех точках пространства, ограниченного комнатой 2. Граничная мощность помехи Р_{п min}, при которой МС будет подавлена во всех точках комнаты, является минимальной требуемой для полного подавления мощностью.

Проведенные расчеты показали, что при излучении двумя разнесенными антеннами двух некогерентных помех полное подавление МС в комнате 2 достигается при мощности СП P_{п min} в 10-20 раз меньшей, чем при излучении одной антенной одного помехового сигнала.

Таким образом, за счет пространственного разнесения излучаемых некогерентных помеховых сигналов происходит перераспределение помехового поля в подавляемой области пространства (сглаживание максимумов и минимумов уровня помехи), которое приводит к значительному снижению требуемой для полного подавления мощности. Следует отметить, что при этом среднее значение поля не меняется.

Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений неизвестен способ создания немодулированных активных помех, основанный на формировании двух некогерентных помеховых сигналов, причем частоту первого помехового сигнала f₁ и второго помехового сигнала f₂ выбирают из условия f₁=f₂=f_p, позволяющий сгладить перепады уровня помехового сигнала на входе приемника, перемещаемого в ограниченной области пространства.

Предлагаемое техническое решение имеет изобретательский уровень, поскольку из опубликованных научных данных и известных технических решений явным образом не следует, что заявляемый способ формирования немодулированных активных помех путем воздействия двумя некогерентными помеховыми сигналами на одной частоте на МС в здании приводит к снижению минимальной требуемой для подавления данной МС мощности СП.

На практике заявляемый способ РЭП может быть реализован с помощью аппаратуры серийно выпускаемых радиотехнических устройств.

Заявляемый способ создания немодулированных активных помех для подавления мобильной связи внутри здания позволяет на практике значительно снизить требуемую мощность излучения СП или увеличить дальность подавления МС внутри здания.

Источники информации

1. Палий А.И. Радиоэлектронная борьба. - М.: Воениздат, изд. 2-е, перераб. и доп., 1989, с.12-15, 34-35.

2. Палий А.И. Радиоэлектронная борьба: (Средства и способы подавления и защиты радиоэлектронных систем). - М.: Воениздат, 1981, с.14-15.

3. Ли У. Техника подвижных систем связи: Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1985, с.50-51.

Способ создания немодулированных активных помех для подавления мобильной связи внутри здания, заключающийся в приеме сигналов радиоэлектронных средств (РЭС), формировании и излучении непрерывного помехового сигнала на его рабочей частоте, отличающийся тем, что формируют и излучают из другой точки пространства второй помеховый сигнал, начальная фаза которого не имеет детерминированной связи с начальной фазой первого сигнала, причем частоту первого помехового сигнала f₁ и второго помехового сигнала f₂ выбирают из условия f₁=f₂=f_p, где f_p - рабочая частота подавляемого РЭС.