Livre blanc sur la technologie d'interférence des drones basée sur la technologie VCO DDS et SDR (2)
- Introduction à la technologie des interférences électromagnétiques
L'objectif de toute interférence est d'empêcher l'ennemi d'utiliser efficacement le spectre électromagnétique. En guerre électronique, l'interférence électromagnétique est également appelée contre-mesures électroniques. La méthode de base consiste à envoyer un signal d'interférence simultanément au signal que l'ennemi est censé recevoir, l'empêchant ainsi d'obtenir des informations correctes.
Figure 9 Liaison de communication et liaison d'interférence
Les méthodes courantes de lutte contre les interférences électromagnétiques comprennent la suppression des interférences,
interférence trompeuse et interférence intelligente.
Interférences électroniques de suppression
Les interférences électroniques de suppression désignent les interférences qui provoquent une surcharge, une saturation ou une difficulté à obtenir des signaux utiles dans le système de réception des équipements de communication ennemis, par l'émission de signaux d'interférence. Les interférences électroniques de suppression peuvent être classées en plusieurs catégories :
1.Brouillage par interférence : Le brouillage par interférence, également appelé interférence par blocage, possède un large spectre de rayonnements parasites et peut généralement couvrir toute la bande de fréquences de fonctionnement des stations de communication locales. Son avantage réside dans le fait qu'il ne nécessite pas d'équipement de coïncidence de fréquence ni d'équipement de reconnaissance pour guider l'interférence. L'équipement est relativement simple et peut brouiller simultanément plusieurs stations de communication au sein de la bande de fréquences. Cependant, son inconvénient est que la puissance d'interférence est dispersée et que son efficacité est faible ; de plus, lors de l'application d'un brouillage par interférence, le signal propre émis dans sa bande de fréquences est également perturbé.
2.Interférence ciblée : L’interférence ciblée désigne la somme de la fréquence porteuse de l’interférence et de la fréquence du signal, ou le signal d’interférence et le signal de communication ayant la même largeur spectrale de fréquence. Habituellement, chaque fréquence d’interférence est alignée sur une fréquence de signal de communication correspondante pour mettre en œuvre l’interférence, mais il existe également des cas d’application où une machine interfère avec plusieurs cibles.
3.Interférences par balayage de fréquence : les interférences par balayage de fréquence désignent les interférences créées par la variation continue de la fréquence porteuse de l’émetteur perturbateur, de basse à haute ou de haute à basse, dans une large bande de fréquences, selon une certaine méthode.
Dbrouillage d'esception
L'interférence trompeuse désigne un type d'interférence qui utilise des équipements de simulation de communication ou des équipements de brouillage pour transmettre des signaux qui correspondent aux caractéristiques et au calendrier des signaux de communication, tromper les liaisons de communication pour produire des réponses inattendues et atteindre des objectifs d'attaque du système qui restreignent, isolent et occupent les ressources spectrales, ou incitent les utilisateurs de communication à adopter un comportement erroné pour atteindre des objectifs tactiques.
Interférence intelligente
Les brouilleurs intelligents possèdent des capacités de connaissance de la situation en temps réel, d'apprentissage, de prise de décision et autres, pour les systèmes de communication cibles. Ils peuvent s'adapter à différents environnements électromagnétiques et réagir à divers types de brouillage. À partir d'objectifs tactiques, et grâce à une cognition multidimensionnelle et à l'apprentissage de la puissance aérienne, de la forme d'onde, du réseau et du système, différentes décisions optimales sont formulées et mises en œuvre pour obtenir le brouillage le plus efficace, le plus rentable et le plus dynamique possible.
3. Architecture du circuit d'interférence des drones
VCO Brouilleur à balayage de fréquence
VCO Un brouilleur à balayage de fréquence est un brouilleur d'architecture simple. La figure suivante illustre le principe d'un brouilleur de canal. Un générateur d'ondes triangulaires produit une onde triangulaire d'une fréquence de quelques dizaines de kHz, qui pilote l'entrée de commande de tension de l'oscillateur commandé en tension (VCO). Le VCO peut ainsi générer un signal radiofréquence à balayage de fréquence, lequel peut ensuite être transmis via un amplificateur et une antenne.
image10 VCOPrincipe du brouilleur à balayage de fréquence
En raison de la nature discrète des caractéristiques des dispositifs VCO, un réglage de fréquence est nécessaire pour chaque canal de chaque brouilleur de type VCO ; dans le même temps, comme la fréquence de sortie du VCO varie avec la température, une certaine bande passante de protection doit être réservée pour éviter que la fréquence du VCO ne dérive hors de la plage d'interférence.
DDS Brouilleur à balayage de fréquence
Le principe du brouilleur à balayage de fréquence DDS est illustré dans la figure suivante. Le DDS (synthétiseur numérique direct) génère directement un signal à balayage de fréquence avec une certaine bande passante (par exemple : 200 à 300 MHz), qui est ensuite mélangé avec le signal de l’oscillateur local, puis filtré par un filtre passe-bande pour obtenir le signal RF souhaité (par exemple : 2 400 à 2 500 MHz), lequel est amplifié et transmis par l’antenne.
Figure 11 Principe du brouilleur à balayage de fréquence DDS
La source de fréquence du brouilleur à balayage de fréquence DDS provient du DDS et de l'oscillateur local, et la précision de fréquence du DDS et de l'oscillateur local est assurée par l'oscillateur à quartz de référence. Par conséquent, la précision de fréquence du brouilleur à balayage de fréquence DDS peut être très élevée (en fonction de l'oscillateur à quartz de référence). Comparé au brouilleur à balayage de fréquence VCO, le brouilleur à balayage de fréquence DDS ne nécessite pas de bande passante de protection supplémentaire et permet de définir précisément la plage de fréquences de balayage.
Le circuit d'un brouilleur à balayage de fréquence DDS est plus complexe que celui d'un brouilleur à balayage de fréquence VCO, et le modèle et la taille du filtre sont également différents lorsque la fréquence de sortie est différente, de sorte que le degré de normalisation du circuit sera légèrement inférieur.
SDR brouilleur technique
Le principe du brouilleur basé sur la technologie SDR est illustré dans la figure suivante. Le FPGA charge le fichier de forme d'onde stocké en mémoire Flash dans la mémoire DDR, puis l'envoie à l'interface de bande de base numérique. Après passage dans le modulateur IQ, le signal devient un signal RF de la bande de fréquences cible, lequel est ensuite amplifié et transmis à l'antenne. Le modulateur IQ intègre une source d'oscillateur local et permet de modifier la fréquence de cet oscillateur par codage SPI.
Figure 12 : Principe de fonctionnement d'un dispositif d'interférence basé sur la technologie SDR
S’appuyant sur la technologie SDR, les brouilleurs peuvent transmettre n’importe quel signal dans une certaine bande passante, comme des signaux sinusoïdaux à fréquence unique, des signaux à modulation simple ou des signaux OFDM. Le type de signal est entièrement défini par logiciel ; ainsi, des signaux d’interférence spécifiques peuvent être utilisés pour des signaux de communication spécifiques afin d’obtenir un effet de brouillage optimal.
Ce signal d'interférence spécifique est appelé code d'interférence. Selon la méthode de codage de la liaison de communication, différents codes d'interférence peuvent être sélectionnés. Par exemple, si la liaison utilise un signal de modulation QPSK à porteuse unique, on peut choisir le code d'interférence QPSK correspondant. Si la liaison utilise des signaux OFDM, on peut choisir les codes d'interférence OFDM avec le même espacement de sous-porteuses.
1.Évaluation de l'effet d'interférence des drones
brouilleur de fréquence de balayage
Les brouilleurs à VCO et à DDS reposent tous deux sur la technologie de balayage de fréquence. Lorsqu'ils sont utilisés pour perturber les protocoles de communication des drones (par exemple, les protocoles de multiplexage par modulation OFDM), les blocs de données de la couche physique correspondante sont affectés, ce qui entraîne l'interruption complète de la liaison de communication. Par conséquent, les brouilleurs à balayage de fréquence nécessitent souvent une puissance d'émission élevée pour perturber les liaisons de communication des drones.
Figure 13 Interférence d'un brouilleur à balayage de fréquence sur la liaison de communication du drone
SDR Honte
S'appuyant sur la technologie SDR, le brouilleur peut couvrir l'intégralité de la bande de fréquences et bloquer les interférences. Il est également possible de cibler sélectivement une petite portion de la bande de fréquences pour obtenir des interférences plus précises, permettant ainsi une concentration d'énergie accrue et une portée d'interférence plus importante. Quelle que soit la méthode d'interférence, toutes les sous-porteuses du signal OFDM perturbé peuvent être affectées, avec un taux d'erreur proche de 100 %. Même avec des mécanismes de codage correcteurs d'erreurs robustes, la récupération des données est difficile à un taux d'erreur aussi élevé. Par conséquent, les brouilleurs de type SDR peuvent efficacement perturber les liaisons de données des drones.
Figure 14 Interférence d'un brouilleur de type SDR sur la liaison de communication d'un drone
Les brouilleurs de type SDR peuvent également émettre des signaux de balayage dans une certaine bande passante, et leur vitesse de balayage est supérieure à celle des brouilleurs de type VCO et DDS. Pour les protocoles de télécommande tels que l'ELRS avec saut de fréquence, la bande de fréquences entière peut être couverte afin de bloquer les interférences.
Résumé
| VCO DDS SDR dansanalyse comparative |
| |||
| Projet | Méthode d'interférence | miamest efficacité | Coût | Classe |
| VCO | brouilleur de fréquence de balayage | Il est nécessaire de cibler la fréquence et d'obtenir un impact significatif. C'est actuellement la méthode de brouillage de drones la plus couramment utilisée ; elle a été largement employée au combat. | La mise en œuvre du VCO est facile et le coût du produit est faible, mais il doit être spécifique à la fréquence ; | militaire/civil |
| DDS | brouilleur de fréquence de balayage | Il faut se concentrer sur la fréquence, malgré un manque d'expérience pratique. L'effet est saisissant. | La sortie à large bande est difficile à mettre en œuvre et son coût d'utilisation est très élevé, mais elle offre une large gamme de fréquences de sortie et peut être portable. De plus, elle peut coopérer de manière transparente avec les unités de détection de fréquence, ce qui constitue la principale orientation de développement à long terme ; | militaire/civil |
| SDR | Interférence de blocage | Des unités de détection de haute précision sont nécessaires, ainsi qu'une base de données complète de transmission sans fil et les codes de caractéristiques radio correspondants, afin de réaliser efficacement l'interférence ; Bon effet d'interférence. | Le principal mode de guerre électronique est difficile à développer et son coût d'utilisation est extrêmement élevé. | militaire |
En résumé, compte tenu du coût et des canaux de sortie, le VCO Anti-drone Cette solution restera le mode de brouillage des drones le plus répandu pendant un certain temps. Si la couverture de fréquence est complète sur l'oscillateur commandé en tension (VCO) de la source du signal, elle répondra mieux aux besoins réels sur le terrain.