ورقة بيضاء حول تقنية تداخل الطائرات بدون طيار القائمة على تقنية VCO DDS وSDR (2)

1. مقدمة في تقنية التداخل الكهرومغناطيسي

الغرض من أي تدخل هو منع العدو من استخدام الطيف الكهرومغناطيسي بفعالية. في الحرب الإلكترونية، يُعرف التداخل الكهرومغناطيسي أيضًا باسم الإجراءات المضادة الإلكترونية. تتمثل الطريقة الأساسية للتداخل الكهرومغناطيسي في إرسال إشارة التداخل مع الإشارة التي يتوقع العدو استقبالها إلى جهاز الاستقبال، مما يجعل من المستحيل على جهاز الاستقبال الحصول على معلومات صحيحة.

الشكل 9 رابط الاتصال ورابط التداخل

تشمل طرق التداخل الكهرومغناطيسي الشائعة التداخل القمعي،

التدخل الخادع، والتدخل الذكي.

التداخل الإلكتروني القمعي

يشير التداخل الإلكتروني الكابح إلى التداخل الذي يُسبب زيادة التحميل أو التشبع أو صعوبة في الحصول على إشارات مفيدة في نظام استقبال معدات اتصالات العدو عن طريق إرسال إشارات التداخل. يمكن تقسيم التداخل الإلكتروني الكابح ببساطة إلى الفئات التالية:

1.حجب التداخل: يتميز حجب التداخل، المعروف أيضًا باسم حجب التداخل، بطيف واسع من إشعاعات التداخل، ويمكنه عادةً تغطية كامل نطاق التردد التشغيلي لمحطات الاتصالات المحلية. ميزته أنه لا يتطلب معدات مطابقة التردد أو معدات استطلاع لتوجيه التداخل. يتميز الجهاز بالبساطة النسبية، ويمكنه حجب محطات اتصال متعددة ضمن نطاق التردد في آنٍ واحد. لكن عيبه هو تشتت طاقة التداخل وضعف كفاءته؛ ثانيًا، عند تطبيق حجب التداخل، يتم أيضًا التداخل مع الإشارة نفسها التي تقع ضمن نطاق تردده.

2.التداخل المستهدف: يشير التداخل المستهدف إلى مجموع تردد الناقل للتداخل وتردد الإشارة، أو إشارة التداخل وإشارة الاتصال التي لها نفس عرض طيف التردد. وعادةً ما يتم محاذاة كل تردد تداخل مع تردد إشارة الاتصال المقابل لتنفيذ التداخل، ولكن هناك أيضًا حالات تطبيق حيث يتداخل جهاز واحد مع أهداف متعددة.

3.تداخل التردد الكاسح: يشير تداخل التردد الكاسح إلى التداخل الناتج عن التغير المستمر في تردد الناقل للمرسل المتداخل من منخفض إلى مرتفع أو من مرتفع إلى منخفض في نطاق تردد واسع بطريقة معينة.

دتشويش الاستقبال

يشير التداخل الخادع إلى نوع من التداخل الذي يستخدم معدات محاكاة الاتصالات أو معدات التشويش لنقل الإشارات التي تتطابق مع خصائص وتوقيت إشارات الاتصالات، وخداع روابط الاتصالات لإنتاج استجابات غير متوقعة، وتحقيق أهداف هجوم النظام التي تقيد وتعزل وتحتل موارد الطيف، أو تتسبب في قيام مستخدمي الاتصالات بالانخراط في سلوك خاطئ لتحقيق أهداف تكتيكية.

التداخل الذكي

تتميز أجهزة التشويش الذكية بقدرات آنية على الإدراك الظرفي، والتعلم، واتخاذ القرارات، وغيرها من القدرات لأنظمة اتصالات الأهداف، كما أنها قادرة على التكيف مع مختلف البيئات الكهرومغناطيسية والاستجابة لمختلف أجسام التشويش. انطلاقًا من الأهداف التكتيكية، ومن خلال الإدراك متعدد الأبعاد وتعلم قوة الهواء الزمنية والترددية، وأشكال الموجات، والشبكات، والأنظمة، تُصاغ وتُنفذ قرارات مثالية مختلفة لتحقيق أقصى قدر من الكفاءة والفعالية من حيث التكلفة والديناميكية في التداخل.

3. هندسة دائرة تداخل الطائرات بدون طيار

 مذبذب VCO جهاز تشويش التردد الكنسي

مذبذب VCOجهاز تشويش التردد المسحوب هو جهاز تشويش ذو بنية بسيطة. يوضح الشكل التالي مبدأ جهاز تشويش القناة. أولًا، يُولّد مُولّد موجة مثلثة موجة مثلثة بتردد عشرات الكيلوهرتز، تُشغّل طرف التحكم في الجهد في مُتحكم الجهد المتغير (VCO). يسمح هذا لمُتحكم الجهد المتغير بإخراج إشارة تردد مسحوب، والتي يُمكن إرسالها بعد ذلك عبر مُضخّم وهوائي.

صورة10 فولتمبدأ تشويش التردد الكنسي

بسبب اختلاف خصائص أجهزة VCO، يلزم تعديل التردد لكل قناة من كل نوع من أجهزة التشويش VCO؛ وفي الوقت نفسه، نظرًا لأن تردد خرج VCO يختلف مع درجة الحرارة، فيجب حجز نطاق نطاق حماية معين لتجنب انحراف تردد VCO عن نطاق التداخل.

 دكتور جراحة الأسنان جهاز تشويش التردد الكنسي

يوضح الشكل التالي مبدأ مُشَوِّش تردد المسح DDS. يُولِّد مُركِّب DDS (المُركِّب الرقمي المباشر) إشارة تردد مسح مباشرةً بعرض نطاق مُحدَّد (مثلاً: ٢٠٠~٣٠٠ ميجاهرتز)، ثم يُمزج مع إشارة المُذبذب المحلي، ويُرَشَّح بواسطة مُرشِّح تمرير النطاق للحصول على إشارة التردد اللاسلكي المطلوبة (مثلاً: ٢٤٠٠~٢٥٠٠ ميجاهرتز)، ثم يُضخَّم ويُخرَج بواسطة الهوائي.

الشكل 11 مبدأ جهاز تشويش التردد DDS Sweep

يأتي مصدر تردد جهاز تشويش تردد المسح DDS من DDS والمذبذب المحلي، بينما تأتي دقة تردد كلٍّ من DDS والمذبذب المحلي من مذبذب البلورة المرجعي. لذلك، يمكن أن تكون دقة تردد جهاز تشويش تردد المسح DDS عالية جدًا (حسب مذبذب البلورة المرجعي). بالمقارنة مع جهاز تشويش تردد المسح VCO، لا يحتاج جهاز تشويش تردد المسح DDS إلى مراعاة عرض نطاق حماية إضافي، ويمكنه تحديد نطاق تردد المسح بدقة.

إن دائرة تشويش تردد المسح DDS أكثر تعقيدًا من دائرة تشويش تردد المسح VCO، كما أن نموذج وحجم الفلتر مختلفان أيضًا عندما يكون تردد الإخراج مختلفًا، وبالتالي فإن درجة تطبيع الدائرة ستكون أقل قليلاً.

 حقوق السحب الخاصة التشويش الفني

يوضح الشكل التالي مبدأ عمل جهاز التشويش القائم على تقنية SDR. تُحمّل FPGA ملف الموجة المُخزّن في ذاكرة Flash إلى ذاكرة DDR، ثم تُرسله إلى واجهة النطاق الأساسي الرقمي. بعد مروره عبر مُعدّل IQ، يُصبح إشارة تردد لاسلكي (RF) للنطاق الترددي المُستهدف، والتي تُضخّم بعد ذلك بواسطة مُضخّم وتُرسل إلى الهوائي. يُدمج مُعدّل IQ مصدر مُذبذب محلي، ويُمكنه تغيير تردد المُذبذب المحلي من خلال تشفير SPI.

الشكل 12: مبدأ جهاز التداخل القائم على تقنية SDR

استنادًا إلى تقنية SDR، يمكن لأجهزة التشويش إرسال أي إشارة ضمن نطاق ترددي محدد، مثل إشارات الجيب أحادية النغمة، أو إشارات التعديل البسيط، أو إشارات OFDM. يُحدد نوع الإشارة بالكامل بواسطة برنامج، ما يسمح باستخدام إشارات تداخل محددة لإشارات اتصال محددة لتحقيق أفضل تأثير تداخل.

نُطلق على إشارة التداخل هذه اسم "رمز التداخل". ويمكن اختيار رموز تداخل مختلفة، حسب طريقة ترميز رابط الاتصال. على سبيل المثال، إذا كان رابط الاتصال يستخدم إشارة تعديل QPSK أحادية الناقل، فيمكن اختيار رمز تداخل QPSK أحادي الناقل المقابل. أما إذا كان رابط الاتصال يستخدم إشارات OFDM، فيمكن اختيار رموز تداخل OFDM بنفس تباعد الموجات الحاملة الفرعية.

1.تقييم تأثير تدخل الطائرات بدون طيار

جهاز تشويش تردد المسح

تعتمد كلٌّ من أجهزة التشويش القائمة على VCO وDDS على تقنية مسح التردد. عند استخدام أجهزة التشويش القائمة على مسح التردد للتداخل مع بروتوكولات اتصالات الطائرات بدون طيار (مثل بروتوكولات اتصالات التضمين OFDM)، ستتعرض كتل بيانات الطبقة المادية المقابلة للتداخل، مما يؤدي إلى انقطاع اتصال الاتصال تمامًا. لذلك، غالبًا ما تتطلب أجهزة التشويش القائمة على مسح التردد طاقة إرسال عالية للتداخل مع روابط اتصالات الطائرات بدون طيار.

الشكل 13 تداخل جهاز تشويش التردد الكنسي على رابط اتصال الطائرات بدون طيار

 حقوق السحب الخاصة عار

استنادًا إلى تقنية SDR، يُمكن لجهاز التشويش تغطية نطاق التردد بأكمله ومنع التداخل؛ كما يُمكن تغطية جزء صغير فقط من نطاق التردد بشكل انتقائي لتحقيق تداخل مُستهدف، مما يسمح بتركيز الطاقة بشكل أكبر وزيادة مسافة التداخل. بغض النظر عن طريقة التداخل، يُمكن التداخل مع جميع الموجات الحاملة الفرعية لإشارة OFDM المُتداخلة، بمعدل خطأ يقارب 100%. حتى مع وجود آليات تشفير تصحيح الأخطاء القوية، يصعب استعادة البيانات بهذا المعدل المرتفع. لذلك، يُمكن لأجهزة التشويش SDR التداخل بفعالية مع روابط بيانات الطائرات بدون طيار.

الشكل 14 تداخل جهاز التشويش من نوع SDR مع وصلة اتصال الطائرات بدون طيار

يمكن لأجهزة التشويش SDR أيضًا إصدار إشارات مسح ضمن نطاق ترددي معين، وتكون سرعة المسح أسرع من أجهزة التشويش VCO وDDS. بالنسبة لبروتوكولات التحكم عن بُعد، مثل ELRS المزودة بخاصية القفز الترددي، يمكن تغطية نطاق التردد بالكامل لمنع التداخل.

ملخص

باختصار، بالنظر إلى كلٍّ من قنوات التكلفة والإنتاج، سيظل حل VCO المضاد للطائرات المسيرة هو الحل السائد لتداخل الطائرات المسيرة لفترة زمنية معينة في المستقبل. إذا تم تحقيق تغطية ترددية كاملة لمصدر الإشارة VCO، فسيتمكن من تلبية الاحتياجات الفعلية في الموقع بشكل أفضل.