Tanulmány a VCO DDS és SDR technológián alapuló pilóta nélküli repülőgépek interferencia technológiájáról (2)

1. Bevezetés az elektromágneses interferencia technológiába

Minden interferencia célja, hogy megakadályozza az ellenséget az elektromágneses spektrum hatékony használatában. Az elektronikus hadviselésben az elektromágneses interferenciát elektronikus ellenintézkedéseknek is nevezik. Az elektromágneses interferencia alapvető módszere az, hogy az ellenség által várhatóan vételre várt jellel együtt az interferenciajelet is a vevőbe küldik, lehetetlenné téve az ellenséges vevő számára a helyes információk megszerzését.

9. ábra Kommunikációs kapcsolat és interferencia kapcsolat

Az elektromágneses interferencia gyakori módszerei közé tartozik az interferencia elnyomása,

megtévesztéses beavatkozás és intelligens beavatkozás.

Elektronikus interferencia elnyomása

Az elnyomható elektronikus interferencia olyan interferenciára utal, amely túlterhelést, telítettséget vagy a hasznos jelek vételének nehézségét okozza az ellenséges kommunikációs berendezések vételi rendszerében az interferenciajelek továbbításával. Az elnyomható elektronikus interferencia egyszerűen a következő kategóriákba sorolható:

1.Blokkoló interferencia: A blokkoló interferencia, más néven blokkoló interferencia, széles spektrumú interferencia-sugárzással rendelkezik, és általában lefedi a helyi kommunikációs állomások teljes működési frekvenciasávját. Előnye, hogy nincs szükség frekvencia-egybeesési berendezésre vagy felderítő berendezésre az interferencia irányításához. A berendezés viszonylag egyszerű, és egyszerre több kommunikációs állomást is képes elnyomni a frekvenciasávon belül. Hátránya azonban, hogy az interferencia teljesítménye szétszóródik, és a hatékonysága nem magas; Másodszor, blokkoló interferencia alkalmazásakor a saját frekvenciasávjába eső jel is zavart szenved.

2.Célzott interferencia: A célzott interferencia az interferencia vivőfrekvenciájának és a jel frekvenciájának, vagy az interferenciajel és a kommunikációs jel azonos frekvenciaspektrum-szélességűségének összegére utal. Általában minden interferenciafrekvenciát egy megfelelő kommunikációs jelfrekvenciával igazítanak az interferencia megvalósításához, de vannak olyan alkalmazási esetek is, amikor egy gép több célpontot is zavar.

3.Sweep frekvencia interferencia: A sweep frekvencia interferencia az interferenciát jelenti, amelyet a zavaró adó vivőfrekvenciájának folyamatos, alacsonyról magasra vagy magasról alacsonyra történő változása okoz egy széles frekvenciasávban egy bizonyos módon.

Dvételi zavarás

A megtévesztő interferencia olyan interferenciatípusra utal, amely kommunikáció-szimulációs berendezéseket vagy zavaró berendezéseket használ a kommunikációs jelek jellemzőivel és időzítésével megegyező jelek továbbítására, a kommunikációs kapcsolatok megtévesztésére váratlan válaszok kiváltására, és olyan rendszertámadási célpontok elérésére, amelyek korlátozzák, elszigetelik és lefoglalják a spektrumerőforrásokat, vagy a kommunikációs felhasználókat hibás viselkedésre késztetik taktikai célok elérése érdekében.

Intelligens interferencia

Az intelligens zavarógépek valós idejű helyzetfelismeréssel, tanulással, döntéshozatallal és egyéb képességekkel rendelkeznek a célzott kommunikációs rendszerek számára, és képesek alkalmazkodni a különböző elektromágneses környezetekhez, valamint reagálni a különböző zavaró objektumokra. A taktikai céloktól kezdve, a többdimenziós megismerésen és az idő-frekvenciás légierő, a hullámforma, a hálózat és a rendszer tanulásán keresztül különböző optimális döntéseket fogalmaznak meg és hajtanak végre a leghatékonyabb, költségkímélőbb és legdinamikusabb interferencia elérése érdekében.

3. UAV interferencia áramkör architektúra

 VCO Söprés frekvencia zavaró

VCOA sweep frekvenciazavaró egy egyszerű zavaró architektúra. A következő ábra egy csatornazavaró elvét mutatja be. Először is, egy háromszöghullám-generátor egy több tíz kHz frekvenciájú háromszöghullámot generál, amely meghajtja a VCO feszültségszabályozó kapcsát. Ez lehetővé teszi a VCO számára, hogy egy sweep frekvenciájú RF jelet adjon ki, amelyet aztán egy erősítőn és egy antennán keresztül lehet továbbítani.

kép10 VCOA sweep frekvenciazavaró elve

A VCO-eszközök diszkrét karakterisztikája miatt minden VCO típusú zavaró minden csatornájához frekvenciabeállítás szükséges; Ugyanakkor, mivel a VCO kimeneti frekvenciája a hőmérséklettel változik, bizonyos védelmi sávszélességet kell fenntartani, hogy elkerüljük a VCO frekvenciájának interferencia-tartományon kívüli eltolódását.

 DDS Söprés frekvencia zavaró

A DDS sweep frekvenciazavaró elvét a következő ábra mutatja. A DDS (közvetlen digitális szintetizátor) közvetlenül generál egy bizonyos sávszélességű (például: 200~300MHz) sweep frekvenciajelet, majd összekeveri a helyi oszcillátor jelével, és egy sáváteresztő szűrővel kiszűri a kívánt RF jelet (például: 2400~2500MHz), amelyet az antenna felerősít és kibocsát.

11. ábra A DDS sweep frekvenciazavaró elve

A DDS sweep frekvenciazavaró frekvenciaforrása a DDS-ből és a helyi oszcillátorból származik, a DDS és a helyi oszcillátor frekvenciapontossága pedig a referencia kristályoszcillátorból származik. Ezért a DDS sweep frekvenciazavaró frekvenciapontossága nagyon magas lehet (a referencia kristályoszcillátortól függően). A VCO sweep frekvenciazavaróhoz képest a DDS sweep frekvenciazavarónak nem kell figyelembe vennie további védelmi sávszélességet, és pontosan meghatározhatja a sweep frekvenciatartományt.

A DDS sweep frekvenciazavaró áramköre összetettebb, mint a VCO sweep frekvenciazavaró áramköre, és a szűrő modellje és mérete is eltérő, ha a kimeneti frekvencia eltérő, így az áramkör normalizálási foka valamivel alacsonyabb lesz.

 SDR technikai zavaró

Az SDR technológián alapuló zavaróberendezés működési elvét a következő ábra mutatja. Az FPGA betölti a flash memóriában tárolt hullámforma fájlt DDR memóriába, majd elküldi a digitális alapsávi interfészre. Miután áthalad az IQ modulátoron, a célfrekvenciás sáv RF jelévé válik, amelyet aztán egy erősítő felerősít és az antennára küld. Az IQ modulátor egy helyi oszcillátor forrást integrál, és SPI kódolás segítségével képes megváltoztatni a helyi oszcillátor frekvenciáját.

12. ábra: Az SDR technológián alapuló interferenciaeszköz elve

Az SDR technológiára épülő zavarók egy adott sávszélességen belül bármilyen jelet képesek továbbítani, például egyhangú szinuszjeleket, egyszerű modulációs jeleket vagy OFDM jeleket. A jel típusát teljes mértékben szoftveresen definiálják, így specifikus interferenciajelek használhatók adott kommunikációs jelekhez a legjobb interferenciahatás elérése érdekében.

Ezt a specifikus interferenciajelet interferenciakódnak nevezzük. A kommunikációs kapcsolat kódolási módjától függően különböző interferenciakódok választhatók. Például, ha a kommunikációs kapcsolat egyetlen vivőfrekvenciás QPSK modulációs jelet használ, akkor választhatjuk a megfelelő egyetlen vivőfrekvenciás QPSK interferenciakódot. Ha a kommunikációs kapcsolat OFDM jeleket használ, akkor választhatunk azonos alvivő-távolsággal rendelkező OFDM interferenciakódokat.

1.A drónok interferencia hatásának értékelése

söprés frekvencia zavaró

Mind a VCO-alapú, mind a DDS-alapú zavarók a frekvenciakeresési technológián alapulnak. Amikor frekvenciakeresésen alapuló zavarókat használnak a pilóta nélküli légi járművek kommunikációs protokolljainak zavarására (például OFDM modulációs multiplexeléses kommunikációs protokollok), a megfelelő fizikai réteg adatblokkjai zavart szenvednek, ami a kommunikációs kapcsolat teljes megszakadását okozza. Ezért a frekvenciakeresésen alapuló zavarók gyakran nagy átviteli teljesítményt igényelnek a pilóta nélküli légi járművek kommunikációs kapcsolatainak zavarásához.

13. ábra A sweep frekvenciazavaró interferenciája az UAV kommunikációs kapcsolatán

 SDR Szégyen

Az SDR technológiára épülő zavaró képes lefedni a teljes frekvenciasávot, és blokkolni az interferenciát; az is lehetséges, hogy szelektíven csak a frekvenciasáv egy kis részét fedjük le a célzott interferencia elérése érdekében, lehetővé téve az energia koncentráltabb kezelését és a zavarás távolságának növelését. Az interferencia módszerétől függetlenül az interferált OFDM jel összes alvivője interferenciát szenvedhet, közel 100%-os hibaszázalékkal. Még erős hibajavító kódolási mechanizmusok esetén is nehéz ilyen magas hibaszázalékkal adatokat helyreállítani. Ezért az SDR stílusú zavarók hatékonyan zavarhatják a drónok adatkapcsolatait.

14. ábra SDR típusú zavaróeszköz interferenciája UAV kommunikációs kapcsolatban

Az SDR típusú zavarók bizonyos sávszélességen belül képesek sweepjeleket kibocsátani, és a sweep sebessége gyorsabb lesz, mint a VCO és DDS típusú zavarók esetében. Távoli vezérlésű protokollok, például frekvenciaugratásos ELRS esetén a teljes frekvenciasáv lefedhető az interferencia blokkolása érdekében.

Összefoglalás

Összefoglalva, figyelembe véve mind a költség-, mind a kibocsátási csatornákat, a VCODrónellenesEz a megoldás a jövőben még egy bizonyos ideig a drónok interferenciájának fő módja marad. Ha a jelforrás VCO-ján teljes frekvencia lefedettséget érnek el, akkor jobban ki tudja elégíteni a helyszíni tényleges igényeket.