компонентный индикатор ближнего поля
Классы МПК: | G01S13/00 Системы, использующие отражение или вторичное излучение радиоволн, например радарные системы Аналогичные системы, использующие отражение или вторичное излучение волн, в которых длина волн или тип волн несущественны |
Патентообладатель(и): | Симонов Андрей Владимирович (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2007-08-23 публикация патента:
20.03.2009 |
Устройство предназначено для выявления факта скрытой установки источников радиоизлучения и определения их местоположения в пределах охраняемой территории. Оно содержит Е-канал и Н-канал обработки, выделяющие соответственно электрическую Е и магнитную Н компоненты поля источника, двухканальную схему совместной корреляционной обработки Е-сигнала и Н-сигнала с выходов соответствующих каналов, в одном из которых производится предварительное ограничение Е-сигнала, а в другом - Н-сигнала, и разностную схему, осуществляющую сравнение двух полученных корреляционных сигналов. Технический результат - включение в состав устройства двухканальной схемы корреляционной обработки позволяет улучшить характеристики обнаружения источников радиоизлучения. 3 ил.
Формула изобретения
Компонентный индикатор ближнего поля, содержащий последовательно соединенные вибраторную антенну и первый приемник, последовательно соединенные рамочную антенну и второй приемник, отличающийся тем, что в него дополнительно введены два ограничителя, два коррелятора и последовательно соединенные разностная и пороговая схемы, причем выход первого приемника подключен к первому входу первого коррелятора и через первый ограничитель к первому входу второго коррелятора, выход второго приемника подключен к второму входу второго коррелятора и через второй ограничитель к второму входу первого коррелятора, а выходы корреляторов подключены к соответствующим входам разностной схемы.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к радиотехнике, а именно к методам и средствам сверхближней радиоразведки источников радиоизлучения (ИРИ), и предназначено, в частности, для выявления факта скрытой установки и определения местоположения на охраняемой территории подслушивающих устройств (т.н. «жучков»), использующих радиоканал для передачи в реальном времени поступающей на их микрофон аудиоинформации.
Обычно процесс поиска, обнаружения и локализации места установки ИРИ, производимый человеком-оператором, заключается в перемещении разведывательного приемника (РП) вдоль возможных мест установки ИРИ и на заданном расстоянии от них с одновременным наблюдением за изменениями мощности сигнала с выхода РП, положительные выбросы которой свидетельствуют о наличии ИРИ и являются следствием уменьшения расстояния между РП от ИРИ при перемещении РП вблизи места установки ИРИ. Несущая частота ИРИ предполагается неизвестной и расположенной в широком диапазоне частот, где также находятся сигналы от множества удаленных источников.
Известны устройства /1, 2/, которые могут быть использованы в задачах сверхближней радиоразведки. Они содержат два канала обработки: Е-канал и Н-канал, в которых выделяются соответственно электрическая (Е) и магнитная (Н) компоненты поля источника с последующим формированием информационного сигнала путем совместной обработки выходных сигналов S E и SH этих каналов. Антенный датчик Н-канала в /1, 2/ представляет собой рамочную антенну. В аналоге /1/ антенный датчик Е-канала представляет собой сдвоенную вибраторную антенну, состоящую из двух идентичных вибраторных антенн и вычитающего устройства, формирующего разностный сигнал SE =SE1-SE2 из выходных сигналов первой (SE1) и второй (S E2) вибраторных антенн. В качестве информационного сигнала в /1/ выбирается мощность взвешенного суммарного сигнала S=К ESE+КHS H, где КE и КH - комплексные весовые коэффициенты. Указанным весовым суммированием в /1/ достигается компенсация сигналов удаленных источников в суммарном сигнале S и, как следствие, низкий уровень ложных тревог.
Недостатком аналога /1/ является низкая вероятность обнаружения ИРИ, что обусловлено дифференцирующим свойством сдвоенной вибраторной антенны, приводящим к снижению мощности разностного сигнала S E по сравнению с мощностью образующих его парциальных сигналов SE1 и SE2.
Наиболее близким к предложенному среди аналогов /1, 2/ является устройство-прототип /2/, в котором антенный датчик Е-канала представляет обычную вибраторную антенну, а в качестве информационного сигнала используется измеряемая по данным SE и SH разность фаз между этими сигналами, зависящая от расстояния между ИРИ и РП.
Недостаток прототипа /2/ состоит в необходимости использования на выходах каждой из антенн сложных и дорогостоящих панорамных приемников с последовательным или параллельным поиском ИРИ по частоте, без которых определение расстояния между РП и источником, а следовательно, обнаружение ИРИ невозможно.
Целью изобретения является улучшение характеристик обнаружения ИРИ.
Для достижения поставленной цели в прототип, содержащий последовательно соединенные вибраторную антенну и первый приемник, последовательно соединенные рамочную антенну и второй приемник, дополнительно введены два ограничителя, два коррелятора и последовательно соединенные разностная и пороговая схемы, причем выход первого приемника подключен к первому входу первого коррелятора и через первый ограничитель к первому входу второго коррелятора, выход второго приемника подключен к второму входу второго коррелятора и через второй ограничитель к второму входу первого коррелятора, а выходы корреляторов подключены к соответствующим входам разностной схемы.
На фиг.1, 2, 3 изображены:
- схема предложенного устройства (фиг.1), схема аналога (фиг.2) и схема прототипа (фиг.3), где обозначено: 1 - вибраторная антенна; 2 - рамочная антенна; 3 - широкополосный приемник; 4, 6 - ограничитель (двухсторонний); 5, 7 - коррелятор, в качестве которого может быть использован балансный модулятор с фильтром нижних частот на его выходе; 8 - разностная схема; 9 - пороговая схема (двухсторонняя); 10 - сдвоенная вибраторная антенна; 11 - схема весового суммирования; 12 - панорамный приемник с последовательным поиском по частоте; 13 - перестраиваемый гетеродин; 14 - фазовый детектор.
Перейдем к изложению работы предложенной схемы фиг.1.
Сигналы U1, U 2 на выходах корреляторов 5 и 7 соответственно математически могут быть выражены через комплексную запись их входных сигналов SE, SH, P E и PH:
где SE и S H - сигналы с выходов вибраторной и рамочной антенн, P E и РH - сигналы с выходов ограничителей 4 и 6 соответственно, «*» - знак комплексного сопряжения, а скобки <...> обозначают усреднение по времени, которое выполняется фильтрами нижних частот в составе корреляторов 5, 7 и устраняет биения между сигналами различных источников. При одинаковых уровнях ограничения в элементах 4, 6 сигнал U=U2 -U1 на выходе разностной схемы 8 пропорционален произведению разности амплитуд (AE-А H) сигналов SE и S H на косинус разности фаз ( E- H) этих сигналов
где тильда «» обозначает пропорциональность.
Когда на РП воздействуют сигналы удаленных источников, Е и Н компоненты поля которых в окрестности РП с высокой вероятностью образуют плоскую волну, сигналы SE и S H являются ортогональными друг другу, т.е. разность их фаз ( E- H) составляет /2:
ввиду синфазности электрической Е и магнитной Н компонент поля плоских волн, а разность их амплитуд (A E-АH) близка к нулю ввиду постоянства отношения напряженности Е компоненты поля к напряженности его Н компоненты для плоских волн, равного стандартной величине:
При этом предполагается, что коэффициенты усиления приемников 3 подобраны с таким расчетом, чтобы при воздействии на РП удаленных источников, поляризация волн которых согласована с поляризационными диаграммами вибраторной 1 и рамочной 2 антенн, сигналы SE и SH имели равные амплитуды: AE=АH . Указанные обстоятельства определяют малость сигнала U при воздействии на РП сигналов удаленных источников.
Перейдем к рассмотрению ситуации, когда на РП воздействуют сигналы искомого ИРИ. В ближней и средней зонах ИРИ характеристики его поля заметно отличаются от характеристик плоской волны /3/: с одной стороны, при сближении РП с ИРИ появляется сдвиг фаз между напряженностями Е и Н компонент поля ИРИ, а с другой стороны, отношение Е/Н становится отличным от стандартной величины 120 Ом. В результате величины Cos( E- H) и (AE-А H), а следовательно, и их произведение U будут с высокой вероятностью отличными от нулевых, что приведет к выбросам в сигнале U при перемещении РП вблизи места установки ИРИ, которые будут обнаружены в пороговой схеме 9. Неопределенность в поляризации этих выбросов может быть устранена введением в схему 9 операции определения модуля входной величины |U|.
Таким образом, включение в состав РП элементов 4, 5, 6, 7 и 8 позволяет улучшить характеристики обнаружения близко расположенного ИРИ.
Источники информации
1. Авторское свидетельство №849345 (СССР).
2. Патент US 6963301, В2.
3. Брунов Б.Я., Гольденберг Л.М., Кляцкин И.Г., Цейтлин Л.А. Теория электромагнитного поля. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1962, стр.386÷412.
Класс G01S13/00 Системы, использующие отражение или вторичное излучение радиоволн, например радарные системы Аналогичные системы, использующие отражение или вторичное излучение волн, в которых длина волн или тип волн несущественны