Проектирование устройства тренировки операторов

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

РЕЦЕНЗИЯ

на дипломную работу (проект, задачу)

Курсанта Рылова Артема Васильевича

Рецензент доцент кафедры № 42

подполковник Шахрай Виктор Алексеевич



Содержание

Введение

1. Тактико-техническое обоснование дипломного проекта

1.1 Роль и место радиосвязи в системе управления

1.2 Анализ возможностей сил и средств радиоэлектронной борьбы иностранных государств

2. Анализ существующих методов тренировки операторов в условиях реальной помеховой обстановки и перспективных схемотехнических решений формирования помеховых сигналов

2.1 Анализ существующих методов тренировки операторов в условиях реальной помеховой обстановки

2.2 Анализ перспективных схемотехнических решений формирования помеховых сигналов

3. Проектирование передатчика помех УКВ диапазона

3.1 Проектирование структурной схемы передатчика помех

3.2 Проектирование функциональной схемы передатчика помех

3.3 Проектирование принципиальной схемы передатчика помех

3.3.1 Проектирование принципиальной схемы задающего генератора

3.3.2 Проектирование принципиальной схемы модулятора

3.3.3 Проектирование принципиальной схемы усилителя мощности

4. Разработка методики тренировки операторов с использованием разработанного передатчика помех

5. Расчет количественных показателей надежности

6. Экономическое обоснование

Заключение

Литература

Приложения

Введение

Белорусская армия - реальная сила, способная защитить мирный труд своих граждан. Мы делаем все возможное, чтобы Вооруженные Силы страны оставались мобильными и подготовленными к отражению любой агрессии. Каждый человек, живущий на этой земле, может быть уверен - здесь будет обеспечен мир.

Президент Республики Беларусь Главнокомандующий Вооруженными Силами Республики Беларусь

Александр Григорьевич Лукашенко

В конце прошлого века радикально трансформировалась сущность войны и вооруженной борьбы [1]. В войнах и вооруженных конфликтах вооруженная борьба оказалась отодвинутой на второй план, уступив приоритет политическим, экономическим, информационным и иным формам противоборства.

В современных условиях именно иные (невоенные) формы противоборств способны самостоятельно достигнуть стратегической цели, сопоставимой с целью войны с самым широким применением средств вооруженного насилия.

Приоритеты в современной вооруженной борьбе отдаются неконтактным действиям, когда удары наносятся без входа носителей в зону поражения, а также действиям сил специальных операций, иррегулярных войск. Военные теоретики предвидели, что новые способы вооруженной борьбы значительно трансформируются и будут представлять из себя не что иное, как «мятежевойну». Нет единой линии фронта, необычно рассредоточены силы и средства при одновременном охвате огромных территорий. Противника нет, но он везде, он способен проявлять уникальную изощренность в нанесении избирательных ударов по жизненно важным центрам. 11 сентября 2001 года события в Вашингтоне и Нью-Йорке пошли именно по такому сценарию.

Все это потребовало необходимость приведения системы обеспечения национальной безопасности государства в состояние, адекватное изменившейся сущности и содержанию современной войны и вооруженной борьбы. Решение о завершении реформирования Вооруженных Сил Республики Беларусь было принято в начале 2001 года. Методологической основой фундаментальных преобразований стали разработанные новые редакции Концепции национальной безопасности и Военной доктрины Республики Беларусь.

Материальной основой управления является связь. От качества, технологического уровня развития, подготовки специалистов связи напрямую зависит успех любой операции. При планировании боевых действий одно из главных мест занимают вопросы управления и организации связи.

На текущем этапе развития войска связи представляют собой совокупность частей и подразделений связи, которым вполне под силу решать задачи управления в современном бою в рамках всех Вооруженных Сил. Войска связи имеют на вооружении образцы техники, доставшиеся в наследство от Белорусского Военного Округа Вооруженных Сил СССР, но вполне способные выполнить свою задачу по предназначению не хуже многих западных аналогов. В условиях сложившейся экономической ситуации и имеющейся научно-производственной базы разработка собственных качественно новых образцов техники связи пока еще затруднена, но достаточно широко развернута деятельность по доработке имеющейся техники связи, продлению сроков ее эксплуатации.

Актуальными вопросами на сегодняшний день в войсках связи являются модернизация и усовершенствование существующих образцов техники связи, совершенствование методики и процесса подготовки специалистов связи, внедрение новых способов и форм применения техники связи, а также разработка и применение новых методик подготовки, обучения и тренировок экипажей аппаратных. При разработке последних целесообразно учитывать опыт современных вооруженных конфликтов, в которых широкое применение находит техника постановки помех станциям связи, радиолокационным станциям (РЛС). Поэтому тренировка экипажей аппаратных в условиях постановки противником преднамеренных помех является одной из основных задач стоящих перед войсками связи. Для ее решения могут применяться средства постановки помех, имеющиеся на вооружении РБ, но из-за недостаточного их количества и большой стоимости в данном случае они не могут использоваться. Необходимо малогабаритное, относительно недорогое средство, применение которого позволит в полной мере отработать стоящую задачу, повысить профессионализм личного состава при работе с техникой.

оператор тренировка помеха сигнал

1. Тактико-техническое обоснование дипломного проекта

На современном этапе развития средств вооружённой борьбы изменилось содержание работы командиров и штабов, повысились требования к обоснованности принимаемых решений, своевременности и качеству планирования боя, операции, возросла потребность в максимально точном предвидении сложившейся обстановки, резко обострилась борьба за упреждение противника в действиях. Эффективность управления войсками и оружием становится таким же решающим фактором, как количественные и технические характеристики сил и средств - ведь больше половины потерь потенциальных возможностей обусловлено низким уровнем управления. В связи с этим повышение эффективности системы управления необходимо рассматривать как один из основных способов увеличения суммарного боевого потенциала войск.

1.1 Роль и место радиосвязи в системе управления

В современных условиях ведения боевых действий резко ставится вопрос по управлению войсками [2]. Так как именно от умелого и грамотного управления зависит конечный результат боя, операции.

Войска связи - это один из родов войск Вооружённых Сил и являются их неотъемлемой частью.

Под управлением войсками понимается целенаправленная деятельность командиров и штабов, начальников родов войск и служб по поддержанию постоянной боевой готовности частей и подразделений, подготовке их к боевым действиям и руководству ими при выполнении поставленных задач.

К управлению предъявляется ряд требований таких как: устойчивость, непрерывность, оперативность и скрытность.

Устойчивость управления - это способность управления войсками выполнять свои функции при воздействии противника и других поражающих факторов на управленческие системы.

Непрерывность управления заключается в постоянном воздействии органов управления на ход выполнения поставленных задач перед войсками и системой управления.

Оперативность управления есть способность командиров и штабов выполнять свои задачи в ограниченное время.

Скрытность управления заключается в сохранении в тайне от противника всех мероприятий управления.

Для управления войсками создаётся система управления, которая включает в себя:

- органы управления;

- пункты управления;

- систему связи;

- средства автоматизированного управления войсками.

Система связи - это совокупность взаимоувязанных и согласованных по задачам, времени и месту действий узлов, линий и станций связи различного назначения, развёртываемых по единому плану для решения задач обеспечения управления войсками. К ней предъявляются следующие требовании[3]:

1. высокая боевая готовность;

2. устойчивость;

3. мобильность;

4. пропускная способность;

5. разведзащищенность.

Высокая боевая готовность - способность системы связи в любое время и в любых условиях обстановки выполнять задачи по обеспечению управления войсками, силами и боевыми средствами.

Устойчивость - способность системы связи или её элементов сохранять свою работоспособность при всех воздействующих факторах.

Устойчивость системы и её элементов определяется живучестью (свойством выполнять поставленные задачи в условиях воздействия всех средств поражения, используемых противником), помехоустойчивостью (свойством выполнять поставленные задачи в условиях воздействия всех видов помех), надежностью (свойством выполнять поставленные задачи, сохраняя во времени значения эксплуатационных показателей в заданных пределах).

Перед системой связи стоит ряд задач:

- обеспечение ведения переговоров;

- передача, приём и доставка сообщений;

- обмен данными в специальных и автоматизированных системах.

Готовность системы управления должна быть выше боевой готовности соединений и частей, которых они обеспечивают. Эффективность боевого управления частей и подразделений зависит от боевой готовности и устойчивости системы управления, важная роль в которой отводится военной связи.

Военная связь - это совокупность средств и способов, позволяющих осуществлять обмен информацией в интересах управления войсками. К военной связи предъявляются следующие требования: своевременность, достоверность и безопасность.

Достоверность связи - это способность военной связи обеспечивать воспроизведение передаваемой информации в пунктах приёма с заданной точностью. В современных условиях достоверность связи приобретает важное значение во всех родах войск. Ошибка только в одной цифре при передаче координат цели может привести к невыполнению задач огневыми средствами.

Для повышения оперативно-тактической достоверности широко применяются различные средства и способы защиты информации, и прежде всего, аппаратура автоматического засекречивания, средства шифрования и кодирования.

Безопасность связи характеризует способность связи обеспечить сохранение в тайне от противника содержание передаваемой (принимаемой) информации.

Для достижения требуемой безопасности могут применяться различные методы: применение эффективных способов паролирования и аппаратуры эммитозащиты, проверка подлинности полученных сообщений путём обратной проверки, применение различных средств скрытой связи, сокращение времени работы излучателей на передачу, строгое соблюдение установленных режимов работы средств связи и правил пользования ими.

Своевременность военной связи - это её способность обеспечить передачу и доставку сообщений или ведение переговоров в заданное время, обусловленное оперативно-тактической обстановкой. В современном бою (операции) к своевременности связи предъявляются весьма высокие требования. Это обусловлено скоротечностью и высокими темпами развития боевых действий войск, а также частыми и резкими изменениями обстановки вследствие применения оружия массового поражения и высокоточного оружия. При резких изменениях обстановки требуется немедленное реагирование со стороны командира, особенно в ответственные моменты боя.

Одним из важнейших условий, обеспечивающих своевременность связи, является высокий уровень тактико-специальной подготовки органов управления связью, а так же индивидуальные и умелые действия личного состава, обслуживающего технику. Другим важнейшим условием своевременности связи является высокая готовность частей и подразделений к выполнению поставленных задач, а так же постоянная исправность средств связи.

Радиосвязь является важнейшей, а во многих случаях и единственной связью, способной обеспечить управление войсками в самой сложной обстановке и при нахождении командиров и штабов в движении.

Радиосвязь может быть установлена:

- с объектами, местоположение которых неизвестно;

- через территорию, занятую противником;

- через непроходимые и заражённые участки местности;

- с объектами, находящимися в воздухе и в море.

Она позволяет осуществлять передачу боевых приказов, распоряжений, донесений и сигналов одновременно большому числу корреспондентов.

Однако, при организации и обеспечении радиосвязи необходимо учитывать:

- возможность перехвата переговоров и передач;

- возможность определения противником мест нахождения работающих радиостанций и создания им преднамеренных радиопомех;

- зависимость состояния связи от условий прохождения радиоволн и возможных помех в пункте приёма;

- условия ЭМС радиоэлектронных средств;

- сильное влияние на связь высотных ядерных взрывов (ВЯВ);

- уменьшение дальности действия радиосвязи при работе их в движении.

Состояние связи и функционирование по существу определяет оперативность управления, а значит и эффективность боевого применения всех видов вооруженной борьбы на земле и в воздухе.

Радиосвязь может организовываться по радионаправлениям и радиосетям. Применение того или иного способа, либо его разновидности в каждом отдельном случае зависит от конкретных условий обстановки, назначения данной связи, степени ее важности, специфики боевых действий данного рода войск, характера и особенностей организации управления, потребности в обмене информацией, необходимости маскировки от радиоразведки противника и защиты от его радиопомех, наличия радиосредств и других факторов.

Радионаправление -это способ организации радиосвязи между двумя пунктами управления (командирами, штабами). В зависимости от назначения радионаправления могут быть постоянно действующими, дежурными, резервными и скрытыми. В постоянно действующем радионаправлении радиостанции корреспондентов осуществляют непрерывную работу на прием и имеют возможность в любой момент вызвать друг друга. Обмен между ними ведется по мере необходимости. В дежурном радионаправлении радиостанция одного корреспондента непрерывно работает на прием, а другого - включается на прием и передачу только для ведения обмена. Резервные радионаправления создаются с целью обеспечения начальнику связи маневра связью в ходе боевых действий, когда по условиям обстановки может появиться необходимость в установлении новых или в усилении существующих связей. Работа в резервных радионаправлениях открывается для временной или постоянной связи по сигналам, передаваемым по другим каналам связи или по расписанию. Скрытые радионаправления создаются в целях защиты радиосвязи от преднамеренных помех противника. До появления помех на основных радиосвязях обе радиостанции должны находиться на приеме. Работа на передачу открывается только в том случае, когда при нарушении всех основных связей с данным корреспондентом имеется острая необходимость передачи ему важного сообщения.

Преимущества радионаправлений:

- обеспечивается необходимая быстрота и простота установления связи;

- увеличивается скорость передачи сообщений при обмене и наиболее полно реализуются данные ЧДС при групповом методе назначения частот;

- повышается маскировка от противника работы радиостанций, особенно при применении линейных или индивидуальных позывных, работе без позывных, а также при ведении приема и передачи на разных частотах;

- имеется возможность наиболее эффективно использовать антенны направленного излучения, что резко увеличивает дальность связи.

Недостатки радионаправлений:

- повышенный расход радиосредств на пункте управления, от которого организуется связь по радионаправлениям;

- необходимо большое количество частот.

Радиосеть - способ организации радиосвязи между тремя и более пунктами управления (командирами, штабами). Радиосети могут быть постоянно действующими, дежурными, резервными и скрытыми. Работа в радиосети в зависимости от её назначения может быть организована на общей частоте или различных частотах приёма и передачи, на одной вызывной и нескольких рабочих частотах, на частотах передатчиков (комбинированная радиосеть), на частотах дежурного приёма. Работа в радиосети на одной частоте позволяет устанавливать связь между любой парой корреспондентов данной сети без перестройки своих радиостанций, в этом случае расходуется минимальное количество частот и радиосредств. При работе на двух частотах главная радиостанция радиосети ведёт передачу для подчинённых на одной частоте, а приём от них - на другой. При организации радиосети на одной вызывной и нескольких рабочих частотах вызов необходимого корреспондента, подтверждение о готовности к обмену, а также передача радиосигналов и коротких радиограмм производятся на вызывной частоте. Длительный же обмен осуществляется на одной из свободных в данный момент рабочих частот, закрепленных за данной радиосетью, на которую перестраиваются обе радиостанции по договорённости между собой. Работа в радиосети на частотах передатчиков (комбинированная радиосеть) осуществляется следующим образом: главная радиостанция ведёт передачу подчинённым на частоте своего передатчика (по радиосети), а приём от них осуществляет на частотах их передатчиков, т.е. по радионаправлениям.

Преимущества радиосетей:

- малый расход частотного ресурса;

- высокая пропускная способность.

Недостатки радиосетей:

- низкая разведзащищённость;

- затруднено использование данных ЧДС;

- низкая защищённость от преднамеренных помех противника;

- использование антенн ненаправленного типа.

Из сравнения рассматриваемых способов организации радиосвязи и их разновидностей можно сделать вывод, что все они в значительной мере отличаются друг от друга и такого универсального способа, который бы удовлетворял всем требованиям при любых условиях обстановки, не существует. Поэтому применять те или иные способы и их разновидности необходимо в строгом соответствии с реальными потребностями и конкретными оперативно техническими условиями.

1.2 Анализ возможностей сил и средств радоэлектронной борьбы иностранных государств по воздействию на систему радиосвязи

В современном бою организация связи постоянно находиться под воздействием сил и средств РЭБ противника, что в значительной степени затрудняет построение системы связи пунктов управления.

Так, к примеру, батальон разведки и РЭБ дивизии армии США [7] способен вести радиоразведку КВ, УКВ радиосвязи (0,5-150 МГц) на глубину до 25 км, вести радиотехническую разведку и РЭП наземными и вертолетными комплексами (50-40000 МГц) на глубину 20-40 км, вести РЭП КВ, УКВ радиосвязи (1,5-20 МГц, 20-150 МГц) на глубину до 15 км.

Батальон состоит из четырех рот: оперативно-штабной; разведки и РЭП; наземной технической разведки; обслуживания.

Рота разведки и радиоэлектронного подавления имеет в своем составе управление с командой радиоперехвата, пеленгаторный взвод и три взвода разведки и РЭП. Команда обеспечивает слуховой радиоперехват КВ и УКВ радиосвязи и ограниченный анализ результатов радиоперехвата и пеленгования. Пеленгаторный взвод имеет на вооружении наземный автоматизированный комплекс AN/TSQ-114A(B), который обеспечивает периодическое наблюдение за 8-16 радиосетями, пеленгование 30-40 станций в КВ диапазоне и 300-360 в УКВ диапазоне в течение одного часа работы.

В трех взводах имеются:

- четыре станции AN/TRQ-32, которые могут осуществлять периодическое наблюдение за 8-16 радиосетями и пеленгование 30-40 станций в КВ диапазоне и 30-40 станций в УКВ диапазоне в течение одного часа работы;

- три станции РТР AN/MSQ-103A, которые могут использоваться автономно или в составе сети при централизованном управлении с ОЦ батальона, (производительность одной сети составляет 5-10 целей, запеленгованных за один час работы);

- три станции РЭП AN/TLQ-17A, каждая из которых может подавить одну радиосеть;

- три станции РЭП AN/MLQ-34,каждая из которых может одновременно подавить три радиосети.

Батальон РРТР и РЭБ ФРГ предназначен для ведения радио- и радиотехнической разведки, создания помех КВ и УКВ радиосвязи, наземным РЛС.

Батальон состоит из четырех рот: штабной и обслуживания, радиоразведки КВ радиосвязи; РР УКВ радиосвязи и РТР; РЭП.

Всего батальон РРТР и РЭБ может развернуть:

- 30 радиопеленгаторных постов в КВ диапазоне;

- 2 радиопеленгаторных поста в УКВ диапазоне;

- 5 постов РР КВ радиосвязи;

- 11 постов РР УКВ радиосвязи.

Батальон способен одновременно подавить:

- до 4 р/с в КВ диапазоне;

- до 4 р/с в УКВ диапазоне;

- до 8 наземных РЛС или до 4 УКВ р/с авиации.

Кроме того противником широко применяются воздушные средства РЭБ, а так же забрасываемая малогабаритная техника помех (далее МТП), которая так же в значительной степени снижает скорость развертывания системы связи.

Например, для радиоэлектронного подавления средств связи Вооруженных Сил (ВС) Югославии ВС НАТО использовали как авиационные, так и наземные средства РЭБ, системы групповой и индивидуальной защиты ударных самолетов [7]. Основными самолетами РЭБ являлись 19 самолетов ЕА-6В и 4 самолета ЕС-130Н (США) дислоцирующихся на авиабазе Авиано (Италия) и одного самолета «Канберра» (Великобритания) дислоцирующегося на авиабазе Джоя (Италия). Не исключено, также привлечение к постановке помех самолетов PD-808GE и G-222VS ВС Италии.

При обеспечении каждого налета, за 15 мин до начала удара в зоны барражирования над территорией Боснии и Герцеговины, Венгрии, Хорватии, Албании и Македонии выводились минимум два самолета ЕА-6В и 1-2 ЕС-130Н.

Довольно часто в воздух поднимались две машины для обеспечения надежной постановки помех сразу на многих частотах. Продолжительность одного полета составляла от 10 до 18 часов, что требовало проведения 1…2 дозаправок в воздухе. В состав экипажа самолета из 13 человек обычно входят четыре лингвиста для определения каналов связи, работу которых требуется подавить. Наземные средства РЭБ применялись для создания помех каналам связи ВС Югославии, как правило, с территории Боснии и Герцеговины .

Основной способ применения БПЛА (беспилотных летательных аппаратов) - постановщиков помех -- это барражирование над районом расположения узлов связи противника по заданной траектории. При этом необходимо иметь возможность перенацеливания их на другие объекты РП (изменение района барражирования) в процессе полета. Основным способом подавления, реализуемым с применением БПЛА-ПП, является зональный способ -- в зону подавления радиусом 10...15 км при этом попадают одновременно несколько узлов связи - объектов РП.

Для радиоподавления целей, недосягаемых наземными и вертолетными постановщиками помех, применяются заносимые постановщики помех (ПП) HEEXJAM (Hand Emplaced Expendable Jammer) или PLT-1, LQ-102А, В. Они доставляются в тыл противника разведывательно-диверсионными группами. Забрасываемые ПП одноразового использования XM867,869 доставляются в нужный район 155 мм артиллерийскими снарядами. В корпусе снаряда помещается пять ПП, выбрасываемых по программе. После удара о грунт выдвигается четыре антенны и через определенное время начинается излучение помех.

Основные ТТХ:

1. диапазон частот:

- заносимых - 20-80 МГц;

- забрасываемых - 20-500 МГц, 4-8 ГГц;

2. мощность передатчика - 10 Вт;

3. время непрерывной работы - 2 часа (при дистанционном управлении до 30 часов);

4. масса - 2.5 кг;

5. вид помехи - непрерывная заградительная по частоте шумовая.

Поиск и уничтожение наземной МТП (малогабаритная техника помех), по опыту учений, занимает от 50 до 90 минут. Для затруднения поиска и обезвреживания противником таких передатчиков предусматривается применение следующих мер:

- ведение артиллерийского огня по району заброски передатчиков;

- применение ложных передатчиков помех, снабженных взрывными устройствами.

Например, ведение огня одним орудием по площади 1 км2 с темпом стрельбы 40...60 выстрелов в час может способствовать увеличению времени поиска в 4-5 раз, т.е. займет 4...8 часов. Таким образом, поиск потеряет смысл, так как передатчик выполнит свои функции.

Основной способ применения носимых передатчиков помех (НПП) предполагает заблаговременную (до начала боевых действий в районе применения) доставку их на территорию противника или на территорию, куда ожидается выдвижение противника, и организацию с их помощью дистанционно-управляемых пространственно-распределенных полей помех в местах предполагаемого размещения узлов связи противника. Это достигается путем равномерного «засева» НПП заранее разведанных зон возможного размещения узлов связи и других объектов РП (радио-подавления). Дистанции между установленными на местности комплектами НПП определяются радиусом их действия и составляют 800...1200 м.

Общим для всей техники заградительного подавления является то, что для ее применения не требуется точно знать частоты работы подавляемых средств, а лишь диапазон их работы. В целом техника заградительного подавления обладает довольно гибкими характеристиками, позволяющими успешно применять ее практически при любом уровне знаний о противнике, о расположении и характеристиках его радиоэлектронных средств. В зависимости от этого уровня знаний выбирается тот или иной класс МТП и соответствующий способ применения. Однако, следует иметь ввиду, что недостаток разведданных о противнике (неточность определения координат целей РП, неточность выбора момента начала и окончания постановки помех и т.п.) приводит к резкому увеличению требуемого наряда средств МТП, так что в определенных случаях ее применение может стать нецелесообразно с военно-экономической точки зрения.

Таким образом, можно сделать вывод, что ввиду широкого применения странами, входящими в НАТО, постановщиков помех различных типов существует реальная угроза подавления средств связи на всю глубину построения боевого порядка во всем диапазоне частот. Следовательно, тренировка работы экипажей в условиях постановки преднамеренных помех будет способствовать повышению его боевой готовности, а также успешному выполнению боевой задачи подразделения. С этой целью необходимо разработать устройство, а именно постановщик помех, предназначенный для тренировки операторов в условиях реальной помеховой обстановки. А для выбора типа передатчика помех необходимо провести анализ существующих методов тренировки операторов в условиях реальной помеховой обстановки и перспективных схемотехнических решений.

2. Анализ существующих методов тренировки операторов в условиях реальной помеховой обстановки и перспективных схемотехнических решений формирования помеховых сигналов

2.1 Анализ существующих методов тренировки операторов в условиях реальной помеховой обстановки

В тактическом звене управления Сухопутных войск ВС РБ основным средством ведения радиосвязи является комбинированная радиостанция Р-142Н [9]. Аппаратура КШМ обеспечивает ведение радиосвязи на стоянке и в движении одновременно по одному КВ и трем УКВ радиоканалам в любое время суток и года на частотах, выбранных в соответствии с таблицей выбора частот.

Основными средствами связи, установленными в КШМ Р-142Н и обеспечивающими радиосвязь в УКВ и КВ диапазонах, являются радиостанции Р-111, Р-123 и Р130. Исходя из этого, существует определенная методика тренировки операторов данных радиостанций - отработка нормативов по задаче № 46 "Работа на КВ и УКВ радиостанциях по обеспечению радиосвязи в различных режимах". Учебной целью задачи является совершенствование навыков радиоспециалистов в установлении и поддержании устойчивой радиотелефонной и слуховой радиосвязи на радиостанциях КШМ. Условия выполнения задачи - КШМ развёрнута на табельные антенны. Радиостанции, а также коммутационное оборудование включены и прогреты. Радиопомехи создаются по НЧ.

Содержание задачи:

На УКВ радиостанциях:

- настроить радиостанцию на две частоты (основную и запасную) и установить радиосвязь с корреспондентом на основной частоте;

- проверить прохождение вызова и качество связи с рабочего места радиста;

- обменяться по одной радиограмме цифрового текста в телефонном режиме с использованием документов СУВ;

- перейти на запасную частоту, проверить прохождение вызова и качество связи с рабочего места радиста;

- проложить кабельную линию протяжённостью 150 м, проверить качество связи с ВТА, обменяться по одному сигналу с корреспондентом. Снять линию.

На КВ радиостанции:

- настроить радиостанцию и установить радиосвязь с корреспондентом в телефонном режиме;

- проверить прохождение вызова и качество связи с рабочего места радиста;

- сдать радиоканал на пульт командира № 1 (ПК-1) и проверить качество связи с ПК-1;

- перейти в слуховой телеграфный режим (АТ);

- обменяться по одной буквенной радиограмме;

- вести аппаратный журнал.

Оценка:

Задача считается выполненной, если обучаемый выполнил весь объём работ, указанный в её содержании и произвёл обмен:

Таблица 1

Оценка	Время выполнения работы, мин
	Для солдат и сержантов (на конец периода службы)	Для офицеров и прапорщиков
	1-го	2-го	3-го
Отл. Хор. Удовл.	40 45 50	35 40 45	30 35 40	25 30 35

Данная методика тренировки операторов радиостанций позволяет совершенствовать навыки радиоспециалистов по установлению и ведению радиосвязи, однако в данном случае совсем не учитываются условия радиоприема, помеховая обстановка. Однако, не ставиться целью научить радиоспециалистов действовать в условиях помех, принимать решения по перестройке на наилучшую по помеховой обстановке частоту, самостоятельно переводить корреспондента в другие радионаправления.

Поэтому тренировка радиомехаников КШМ должна проводится под воздействием на средства связи помех противника, что значительно затрудняет ведение радиообмена. Ухудшение условий ведения радиосвязи приведет к увеличению времени обмена радиограммами и сигналами, ухудшению качества связи, операторы будут вынуждены переходить на запасные частоты, возобновлять радиообмен, при необходимости давать подтверждение на прием сигналов и радиограмм способом полного повторения. А это позволит научить операторов радиостанций эффективно работать в условиях реальной помеховой обстановки.

Таким образом, разработка устройства создания реальной помеховой обстановки в значительной степени улучшит качество подготовки радиоспециалистов, позволит повысить их квалификацию.

2.2 Анализ перспективных схемотехнических решений формирования помеховых сигналов

Из назначения КРС Р-142Н следует, что большинство радиосетей и направлений организуются именно в УКВ диапазоне, следовательно, устройство тренировки операторов в условиях реальной помеховой обстановки нужно разработать именно для радиостанций Р-111 и Р-123 и однотипных им. Поэтому, для проектирования постановщика помех этим радиосредствам, необходимо проанализировать их режимы работы и тактико-технические характеристики[9].

Радиостанция Р-111 УКВ диапазона, малой мощности третьей подгруппы, симплексная, приемо-передающая, с частотной модуляцией, телефонная, широкодиапазонная, автоматизированная, предназначена для обеспечения радиотелефонной связи и передачи данных между стационарными и подвижными объектами.

Радиостанция имеет систему автоматизированной перестройки на одну из четырех заранее подготовленных частот. Возможна ручная установка любой рабочей частоты с последующей автоматизированной настройкой радиостанции без использования системы ЗПЧ.

Радиостанция Р-111 обеспечивает на стоянке и в движении беспоисковую радиосвязь с однотипными радиостанциями Р-105М, Р-107М, Р-108М, Р-109М, Р-114, Р-123, Р-157, Р-158, Р-159М малой мощности, а также с радиостанциями Р-140М, Р-137 средней мощности в общих с ними участках диапазона частот.

Общее время перестройки радиостанции 16-45 с. Для подготовки четырех ЗПЧ требуется 4 мин. Кроме автоматизированной системы настройки радиостанция имеет органы ручной настройки перестраиваемых блоков.

Радиостанция Р-111 имеет диапазон частот от 20 до 52 МГц (15,0-5,77 м), разделенный на два поддиапазона:

- 1 поддиапазон от 20 до 36 МГц (15,0-8,33 м);

- 2 поддиапазон от 36 до 52 МГц (8,33-5,77 м).

Общее количество рабочих частот радиостанции 1281. Интервал между частотами 25 кГц. Трехзначное число, указанное на шкале, умноженное на 100, дает значение рабочей частоты в кГц. Риски нанесены на общей для обоих поддиапазонов шкале приемопередатчика через 25 кГц, а цифровые обозначения для двух поддиапазонов нанесены:

- через 50 кГц - в начале шкалы (20-25,6 и 36-41 МГц);

- через 100 кГц - в середине шкалы (25,6-30 и 41-46 МГц);

- через 200 кГц - в конце шкалы (30-36 и 46-52 МГц).

Радиостанция имеет встроенный кварцевый калибратор для точной установки любой рабочей частоты и коррекции градуировки шкалы на частоте 36 МГц 1 поддиапазона.

Виды работы:

- ТЛФ ЧМ - управление радиостанцией с передней панели в телефонном режиме.

- ДУ - управление радиостанцией в телефонном режиме с пульта или вынесенного (до 500м) телефонного аппарата (ВТА).

- Автоматическая ретрансляция - станция №1 соединяется со станцией №2 кабелем, при этом: одна радиостанция ведущая, вторая - ведомая. Управление радиостанциями осуществляют корреспонденты специальными сигналами.

- Служебная связь - приёмник и передатчик отключаются и обеспечиваются переговоры по линии ДУ.

- 800 Гц - предназначен для посылки измерительного сигнала частотой 800 Гц.

При наличии дополнительной оконечной аппаратуры обеспечивается прием и передача телекодовой информации.

Режимы работы:

- передача сигналов с мощностью в антенне 75 Вт (100%), 15 Вт (20%) или 1 Вт (1%);

- прием сигнала корреспондентов с включенным или выключенным подавителем шумов.

Электрические характеристики:

- в режиме 100% мощности передатчика на любой рабочей частоте мощность, отдаваемая в антенну, составляет не менее 75 Вт, в режиме 75% - не менее 15 Вт, в режиме 1% - не менее 1 Вт;

- чувствительность приемника при напряжении сигнала на головных телефонах 1,5 В и отношении сигнал/шум, равном 10, не хуже 1,5 мкВ;

- относительная нестабильность частоты не превышает 2Ч10-6.

Радиостанция Р-123МТ - ультракоротковолновая, малой мощности третьей подгруппы приемопередающая, симплексная(полудуплексная), автоматизированная, телефонная предназначена для обеспечения телефонной радиосвязи с подвижными объектами. Радиостанция входит в комплект оборудования бронеобъектов, командно-штабных машин и машин боевого управления.

В радиостанции предусмотрена возможность:

- автоматизированной перестройки на четыре заранее подготовленные частоты;

- плавной установки и ручкой подстройки рабочих частот;

- дистанционного управления с ВТА (только в КШМ);

- одновременной работы с радиоприёмником Р-326 и радиостанцией Р-130М на общую антенну (в КШМ типа Р-142Н, Р-145БМ);

- калибровку рабочих частот по встроенному кварцевому калибратору.

Диапазон рабочих частот радиостанции 20...51,5 МГц разбит на 2 поддиапазона: 20...35,75 и 35,75...51,5 МГц. Количество рабочих частот - 1261.

Стабилизация рабочей частоты приёмопередатчика - параметрическая. Абсолютная нестабильность и погрешность частоты настройки приёмопередатчика не превышает 3,5 кГц.

Радиостанция Р-123М обеспечивает телефонную радиосвязь с частотной модуляцией (F3).

Режимы работы:

- симплексная радиосвязь;

- полудуплексная радиосвязь с автоматическим переводом радиостанции в режим передачи голосом оператора;

- дежурный приём.

Электрические характеристики:

- мощность передатчика на любой рабочей частоте не менее 20 Вт;

- диапазон частот 20 - 51,5 МГц;

- шаг сетки частот 25 кГц;

- нестабильность частоты генератора 3,5 кГц;

- девиация частоты передатчика 5 кГц при напряжении на входе модулятора 1мВ;

- чувствительность приёмника во всём диапазоне частот (при соотношении сигнал/шум на выходе 10:1) с включенным подавителем шумов не менее 6 мкВ, с выключенным подавителем шумов не менее 3 мкВ.

Из характеристик данных радиостанций видно, что они работают в одинаковом диапазоне частот от 20 до 52 МГц и с одинаковой структурой формируемого сигнала - ТЛФ ЧМ. Таким образом, для тренировки операторов в реальной помеховой обстановке необходимо разработать постановщик помех с оптимальной для режима ТЛФ ЧМ помехой в соответствующем диапазоне.

Для решения задачи определения рациональной структуры помехи необходимо определить зависимость отношений помеха-сигнал на выходе и входе приемника ЧМ сигналов, а именно на выходе и входе частотного детектора (ЧД)[8].

При этом необходимо отметить, что в системах связи с ЧМ:

- по закону передаваемого сообщения изменяется мгновенная частота сигнала W(t), которая представляет собой производную от текущей фазы сигнала ц(t):

W(t) = dц(t)/dt;(1)

- на выходе ЧД, характеристику которого в пределах девиации частоты можно считать линейной, имеет место напряжение

Uвых(t) = R[ W(t) - W0 ],(2)

где W0 - средняя частота ЧД; R - коэффициент пропорциональности, отражающий крутизну характеристики ЧД;

- применяются все возможные меры для исключения амплитудных изменений сигнала; для этой цели в состав ЧД включается ограничитель напряжения; опасность наличия амплитудных изменений на входе частотного детектора состоит в том, что они приводят к тому же эффекту на его выходе, что и изменения частоты.

В связи с наличием глубокого ограничения по амплитуде принимаемого сигнала в ЧД естественно предположить, что воздействие АМ помехи будет существенно менее эффективно, чем ЧМ помехи. Это предположение находит и практическое подтверждение в результате экспериментов[8]. В связи с этим далее будем рассматривать воздействие ЧМ помехи на ЧМ приемник.

Для дальнейшего синтеза оптимальной помехи необходимо проанализировать график зависимости отношений помеха-сигнал на выходе Квых и входе Квх приемника ЧМ сигналов, который приведен ниже:

Данные зависимости получены по формуле:

Квых = КвхдW(5,7+Квх)+0,5(д0+дW+1)(Квх2+4Квх - 1)/(Квх - 1), при Квх>2 (3)

где дW = ?Wп2/?Wc2, д0 = ?W2/?Wc2, ?W = Wс - Wп, Wc и Wп - средние частоты сигнала и помехи на входе ЧД; ?Wп2 и /?Wc2 - среднеквадратические значения девиации частоты сигнала и помехи.

Графики приведены для значений д0 = 1, а также дW = 1,25 (синий график), дW = 1 (красный график), дW = 0,5 (зеленый график).

Выражение для Квых не может быть использовано для значений 0.5< Квх< 2, что обусловлено эффектом, свойственным аналитическому анализу частотной модуляции. Эффект состоит в том, что, при значениях Квх, близких к единице, результат биений сигнала и помехи в ЧД теоретически дает скачки фазы на 1800 . В момент скачка производная от фазы, т.е. мгновенная частота, стремится к бесконечности, а значит, стремится к бесконечности и напряжение на выходе ЧД, соответствующее той части помехи, которая получена как результат ее взаимодействия с сигналом. В реальных частотных детекторах в силу частотной избирательности и ограничении монотонного участка характеристики ЧД, а также энергетической ограниченности этот эффект, конечно же, отсутствует.

Проанализировав графики, можно сделать вывод, что повышение эффективности ЧМ помехи можно достигнуть за счет увеличения ее девиации. Но необходимо иметь ввиду, что при этом возрастает полоса частот, занимаемая помехой, а следовательно, она может быть частично подавлена в трактах селекции до ЧД. В связи с этим оптимальным значением величины дW практически является единица.

Таким образом, наиболее рациональной помехой для приемников сигналов ЧМ является ЧМ сигнал, имеющий девиацию несколько большую девиации сигнала (в 1.1 … 1.2 раза) и среднюю частоту, смещенную относительно средней частоты сигнала на 0.1 … 0.3 ?Wc. При этом в качестве модулирующего напряжения на практике, как правило, используется шум. Кроме того, такой структуры помеха должна создаваться во всем диапазоне частот от 20 до 52 МГц. Соответственно, проектируемый передатчик должен формировать помеху именно такой структуры.

Мощность помехового сигнала должна обеспечивать такое отношение сигнал шум на входе подавляемого приемника, которое затрудняло бы ведение радиообмена, но не приводило бы к невозможности его ведения.

Для каждого вида радиопередач противника с учетом конкретных схем построения приемных устройств определены необходимые коэффициенты подавления (Кп), то есть наименьшее отношение мощности помехи и полезного сигнала на выходе приемного устройства (в пределах полосы пропускания), при которых с заданной вероятностью происходит искажение полезного сигнала [8]. Ориентировочное значение Кп для радиосвязи с режимом работы ТЛФ ЧМ принимает значение от 1,1 до 1,5 [4, стр.225]. По известному значению Кп можно оценить информационный ущерб, наносимый передатчиком помех, но для этого необходимо рассчитать реальное отношение К мощности помехи к мощности сигнала на входе подавляемого приемного устройства.

(4)

где Рпп, Рпс - мощность передающих устройств средств помех и связи соответственно;

Gпп, Gпс - коэффициенты усиления передающих антенн средств помех и связи соответственно;

Gпрп, Gпрс - коэффициенты направленности антенны приемника в сторону передатчика помех и в сторону передатчика связи;

г - коэффициент поляризации потерь вследствие различий в поляризации излучения помехи и антенны приемника линии радиосвязи;

ц(Dп), ц(Dс) - функции ослабление радиоволн на дистанции подавления и связи соответственно, зависящее от условий распространения радиоволн (частоты излучения, диэлектрических свойств почвенно-грунтового покрова и рельефа местности вдоль трассы распространения);

Dп, Dс - дальности радиоподавления и связи соответственно.

Как правило, высоты антенн станций помех и связи примерно равны, поляризация излучения, почва и рельеф местности вдоль трассы распространения радиоволн связи и помехи примерно одинаковы, а приемные антенны противника ненаправлены или слабонаправлены. Так же примем значения коэффициентов усиления передающих антенн средств помех и связи равными единице из-за их ненаправленности. Тогда формула для расчетов примет вид:

(5)

Применительно к конкретным условиям обучения курсантов УО «ВА РБ» на учебном полигоне факультета связи и АСУ, следует принять мощность передатчиков радиостанций минимальными, то есть Рпс = 1 Вт, а дальность от передатчика помех до приемника равной половине дальности связи. Тогда формула примет следующий вид:

(6)

Зависимость информационного ущерба системе связи от отношения мощность помехи к мощности сигнала была получена экспериментально [8 стр. 124], что отражает следующая таблица:

Таблица 2

Информационный ущерб	Разборчивость речи(W)	К
Низкий	0,8<W?1	менее 1,5
Средний	0,7<W?0,8	1,5 … 3
Высокий	0,6<W?0,7	3 … 9
Полный	0?W?0,6	более 9

Зависимость отношения мощности помехи к мощности сигнала в точке приема от мощности полезного сигнала представлен на следующем рисунке:

Таким образом, из графика видно, что радиоподавление системы связи наступит уже при мощности передатчика помех более 2,5 Вт. То есть устройство тренировки операторов радиостанций Р-111, Р-123 должно вырабатывать сигнал с уровнем не более 2,5 Вт, что бы обеспечивать создание условий реальной помеховой обстановки, а не радиоподавление радиолинии.

3. Проектирование передатчика помех укв диапазона

3.1 Проектирование структурной схемы передатчика помех

Исходя из выше перечисленного, передатчик помех должен формировать частотно-модулируемую шумовую помеху в диапазоне частот 20 - 52 МГц. Формирование сигнала несущей частоты в заданном диапазоне обеспечивается при помощи задающего генератора, в состав которого должен входить управитель частотой, необходимый для перестройки ВЧ колебаний в заданном диапазоне. Для этого нужно что бы на управитель частотой подавался соответствующий сигнал, формируемый модулятором передатчика помех. А для обеспечения заданной мощности на выходе разрабатываемого устройства применяется усилитель мощности.

Следовательно в состав передатчика будут входить:

- источник питания;

- модулятор;

- генератор, управляемый напряжением;

- усилитель мощности;

- согласующее антенное устройство;

- антенна.

Структурная схема передатчика представлена на рисунке 3:



Модулятор постановщика помех должен формировать сигнал пилообразной формы, для перестройки частоты генератора в пределах заданной полосы частот, просуммированный с шумоподобным сигналом, обеспечивающим девиацию частоты на одной несущей 5…6 кГц.

Генератор, управляемый напряжением предназначен для формирования отдельной несущей частоты, а также для ее перестройки в пределах 20 - 52 МГц. То есть на выходе передатчика должна формироваться ЧМШ помеха в заданном диапазоне.

Усилитель мощности предназначен для усиления сигнала до уровня, требуемого для обеспечения выходной мощности передатчика 10 Вт.

Согласующее антенное устройство обеспечивает передачу максимальной мощности от усилителя в антенну.

Антенна предназначена для преобразования энергии высокочастотных колебаний в энергию свободно распространяющихся волн.

3.2 Проектирование функциональной схемы передатчика помех

Функциональная схема передатчика помех строится исходя из особенностей функционирования его составных элементов, представленных на структурной схеме. Поэтому необходимо рассмотреть каждый из элементов в отдельности. В целом же функциональная схема постановщика помех будет иметь вид представленный на рисунке 4.



Как уже было описано выше, модулятор передатчика помех должен формировать сигнал, который является суммой сигнала пилообразной формы и шумоподобного сигнала. То есть в состав модулятора должны входить генератор сигнала пилообразной формы, генератор шума и сумматор.

Генератор, управляемый напряжением, представляет собой обычный генератор несущей частоты, однако в его состав входит управитель частотой - элемент, реактивное сопротивление которого зависит от подаваемого на него напряжения.

Усилитель мощности представляет собой последовательное включение трех каскадов усиления.

Согласующее антенное устройство - это линейная цепь, представляющая собой трансформатор сопротивления. То есть САУ преобразует выходное сопротивление усилителя мощности к входному сопротивлению антенны.

Антенной является четвертьволновой штырь длинной от 2 до 4 метров, преобразующий энергию высокочастотных колебаний в энергию свободно распространяющихся волн.

Таким образом, определившись со структурой функциональной схемы устройства, можно перейти к проектированию принципиальной схемы передатчика помех.

3.3 Проектирование принципиальной схемы передатчика помех

Проектирование принципиальной схемы передатчика помех требует более детального рассмотрения каждого из элементов структурной и функциональной схемы. Поэтому далее будут более детально рассмотрены составные элементы схемы.

3.3.1 Проектирование принципиальной схемы задающего генератора

Основным функциональным элементом передатчика помех является задающий генератор. Он предназначен для формирования сигнала несущей частоты в заданном диапазоне, а так же для осуществления модуляции сформированного сигнала. Принципиальная схема задающего генератора представлена на следующем рисунке:

Задающий генератор построен на основе автогенератора с емкостной трехточкой. Автогенератор собран на транзисторе VT1 КТ368А, характеристики которого приведены ниже:

Iк max = 30 мА;

Uкэ0 max = 15 В;

Uкб0 max = 15 В;

Uэб0 max = 4 В;

Pmax = 225 мВт;

h21э = 50 … 300;

h11б = 6 Ом;

Uкб = 1 В;

Iк = 10 мА;

Iкб0 = 0,5 мкА;

Fгр = 0,9 ГГц;

Ск = 1,7 пФ;

Сэ = 3 пФ;

фк = 15 пс;

Кш = 3,3 Дб.

Резисторы R19 и R20 обеспечивают необходимый режим работы транзистора. Колебательная система состоит из катушки индуктивности L2 и варикапов VD2 и VD3. Катушка L2 является перестраиваемой, что позволяет подстраивать параметры колебательной системы, а соответственно и значение частоты выходного колебания. Варикапы VD2 и VD3 обеспечивают перестройку частоты сигнала в пределах заданного диапазона частот 20 - 52 МГц, а так же в пределах девиации частоты на одной несущей 5 кГц. Конденсаторы С4 и С5 предназначены для обеспечения положительной обратной связи, а так же для развязки цепи обратной связи и цепи управления по постоянному току. Дроссели L3,L4, L5, L6 обеспечивают развязку схемы по высокочастотной составляющей сигнала. Конденсатор С3 шунтирует оставшуюся часть мощности высокочастотных колебаний в цепи питания. Конденсатор С6 разделяет схему задающего генератора и последующего каскада по постоянному току. Резистор R18 ограничивает амплитуду входного управляющего напряжения.

Исходными данными для расчета на заданную мощность являются активная составляющая мощности генератора Par = 100 мВт и частота колебаний f = 20 МГц, Сн = 10 пФ. а также статические характеристики транзистора, представленные в приложении 2.

Расчет по постоянному току

Для расчета резисторов, обеспечивающих режим покоя транзистора, примем, что:

|URэ| = (0,1 … 0,25)*|EK| = (0,1 … 0,25)*12 В = 1,2 … 3 В.

Резисторы схемы рассчитываются по следующим формулам:

Rэ = |URэ| / (Iк0 + Iб0) = (|Eк| - |Uкэ0|) / (Iк0 + Iб0);

R19 = |UR19| / Iб0 = (|Eк| - |Uбэ0| - |URэ|) / Iб0 = (|Uкэ0| - |Uбэ0|) / Iб0.

Пусть |URэ| = 2 В, тогда

|Uкэ0| = |Eк| - |URэ| = 12 В - 2 В = 10 В.

Выбираем значения токов коллектора и базы равными Iк0 = 4,5 мА и Iб0 = 40 мкА соответственно, а Uбэ0 = 0,75 В. Отсюда получаем, что:

Rэ = 2 В / (15 мА +120 мкА) = 132,28 Ом;

R19 = (10В - 0,8 В) / 120 мкА = 76667 Ом или 76,7 кОм.

А согласно ряду Е24 Rэ = R20 = 130 Ом, R19 = 75 кОм.

Таким образом, по вольтамперным характеристикам видно, что режим работы транзистора обеспечивает мягкий режим самовозбуждения автогенератора, а именно Uбэ Отс = 0,5 В < Uбэ0 = 0,8 В. В этом случае даже самые малые флюктуации напряжения на базе способны вызвать изменения коллекторного тока и, при выполнении определённых условий, привести к самовозбуждению автогенератора.

Расчет по переменному току

Для автогенераторов угол отсечки выбираем равным И = 70-90?. Рабочая частота f должна выбираться в пределах (0,02 ... 0,3)fв, граничная частота, при которой модуль коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером равен 0,7, которая для транзистора КТ368А составляет 900 МГц. То есть (0,02 ... 0,3)*900 МГц = 18 ... 270 МГц.

Выбираем угол отсечки коллекторного тока И = 80?. По таблицам Берга находим для этого угла коэффициенты разложения б0 = 0,286 и б1 = 0,472.

Выбираем ЭДС источника питания равным Еп = 12 В.

Рассчитываем коэффициент использования источника питания

екр = 1 - 2Рar Eп2 Sкр б1 = 1 - 2Ч100Ч10-3Ч122Ч0,472Ч27Ч10-3 = 0,633,(7)

где Sкр = 27 мА/В- крутизна линии критического режима, выходных характеристик транзистора; б1 - коэффициент разложения cos-импульса для первой гармоники.

Определяем амплитуду напряжения на нагрузке коллекторной цепи:

Uкэ = екр Eп = 0,633Ч12 = 7,6 В.(8)

Определяем амплитуду первой гармоники тока коллектора:

Iк1 = 2Par / Uкэ = 2Ч100Ч10-3 / 7,6 = 26 мА.(9)

Модуль эквивалентного сопротивления нагрузки генератора в критическом режиме:

Zэкв = Uкэ / Iк1 = 7,6 / 26Ч10-3 = 292,3 Ом.(10)

Амплитуда импульса тока коллектора:

Iк max = Iк1 / б1 = 26Ч10-3 / 0,472 = 55 мА.(11)

Постоянная составляющая тока коллектора:

Iк0 = Iк max б0 = 55Ч10-3Ч0,286 = 15,7 мА.(12)