Средства перехвата радиосигналов
Перехват электромагнитного, магнитного и электрического полей, а также электрических сигналов с информацией осуществляют органы добывания радио- и радиотехнической разведки. При перехвате решаются следующие основные задачи :
· поиск в пространстве и по частоте сигналов с нужной информацией;
· обнаружение и выделение сигналов, интересующих органы добывания;
· усиление сигналов и съем с них информации;
· анализ технических характеристик принимаемых сигналов;
· определение местонахождения (координат) источников представляющих интерес сигналов;
· обработка полученных данных с целью формирования первичных признаков источников излучения или текста перехваченного сообщения.
Упрощенная структура типового комплекса средств перехвата приведена на рис. 4.6.
Рис. 4.6. Комплекс средств перехвата радиосигналов
Типовой комплекс включает:
· приемные антенны;
· радиоприемник;
· анализатор технических характеристик сигналов;
· радиопеленгатор;
· регистрирующее устройство.
Антенна предназначена для пространственной селекции и преобразования электромагнитной волны в электрические сигналы, амплитуда, частота и фаза которых соответствуют аналогичным характеристикам электромагнитной волны.
В радиоприемнике производится поиск и селекция радиосигналов по частоте, усиление и демодуляция (детектирование) выделенных сигналов, усиление и обработка демодулированных (первичных) сигналов: речевых, цифровых данных, видеосигналов и т. д.
Для анализа радиосигналов после частотной селекции и усиления они подаются на входы измерительной аппаратуры анализатора, определяющей параметры сигналов: частотные, временные, энергетические, виды модуляции, структуру кодов и др.
Радиопеленгатор предназначен для определения направления на источник излучения (пеленг) или его координат.
Регистрирующее устройство обеспечивает запись сигналов для документирования и последующей обработки.
Антенны.Антенны представляют собой электромеханические конструкции из токопроводящих элементов, размеры и конфигурация которых определяют эффективность преобразования электрических сигналов в радиосигналы (для передающих антенн) и радиосигналов в электрические сигналы (для приемных антенн).
Возможности антенн, как приемных, так и передающих, определяются следующими электрическими характеристиками:
· диаграммой направленности и ее шириной;
· коэффициентом полезного действия;
· коэффициентом направленного действия;
· коэффициентом усиления;
· полосой частот.
Диаграмма направленностипредставляет собой графическое изображение уровня излучаемого (принимаемого) антенной сигнала в зависимости от направления излучения в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Диаграммы изображаются в прямоугольных и полярных координатах (см. рис. 4.9).
Рис. 4.7. Диаграмма направленности антенны
Диаграммы направленности могут иметь разнообразный и изрезанный характер, определяемый механической конструкцией и электрическими параметрами. Лепесток диаграммы направленности с максимумом мощности излучаемого или принимаемого электромагнитного поля называется главнымили основным лепестком,остальные – боковымии задними.Соотношение между величинами мощности основного лепестка по сравнению с остальными характеризует направленные свойства антенны. Ширина главного лепестка диаграммы измеряется углом между прямыми линиями, проведенными из начала полярных координат до значений диаграммы, соответствующих половине максимальной мощности излучения или 0,7 напряжения электрического сигнала приемной антенны. Чем меньше ширина диаграммы направленности антенны, тем выше ее коэффициент направленного действия.
Коэффициент направленного действия (КНД)определяет величину энергетического выигрыша, который обеспечивает направленная антенна по сравнению с ненаправленной антенной.
Потери электрической энергии в антенне оцениваются коэффициентом полезного действия (КПД),равного отношению мощности сигнала на выходе реальной антенны к мощности сигнала идеальной антенны без потерь.
Произведение этих двух коэффициентов определяет коэффициент усиленияантенны (КУ). Так как КНД > 1, а КПД < 1, то коэффициент усиления в зависимости от значений сомножителей может теоретически принимать значения как меньше, так и больше 1. Чем выше КУ, тем больший энергетический эффект обеспечивает антенна, но тем точнее необходимо ориентировать направление основного лепестка на источник излучения.
Для обеспечения эффективного излучения и приема в широком диапазоне используемых радиочастот создано большое количество видов и типов антенн, классификация которых представлена на рис. 4.8.
Рис. 4.8. Виды антенн
Назначение передающих и приемных антенн ясно из их наименований. По своим основным электрическим параметрам они не различаются. Многие из них в зависимости от схемы подключения (к передатчику или приемнику) могут использоваться как передающие или приемные, например антенны радиолокационных станций. Однако если к передающей антенне подводится большая мощность, то в ней принимаются специальные меры по предотвращению пробоя между элементами антенны, находящимися под более высоким напряжением.
Эффективность антенн зависит от согласования размеров элементов антенны с длинами излучаемых или принимаемых волн. Минимальная длина согласованной с длиной волны электромагнитного колебания штыревой антенны близка к l/4, где l– длина волны электромагнитного колебания. Размеры и конструкция антенн различаются как для различных диапазонов частот, так и внутри диапазонов.
Если для стационарных антенн требование к геометрическим размерам антенны может быть достаточно просто выполнено для коротких и ультракоротких волн, то для антенн, устанавливаемых на мобильных средствах, оно неприемлемо. Например, рациональная длина антенны (l/4) для обеспечения связи на частоте 30 МГц составляет 2,5 м, что неудобно для пользователя. Поэтому применяют укороченные антенны, но при этом уменьшается их эффективность. По данным [2], укорочение длины этой антенны в 2 раза уменьшает её эффективность до 60%, в 5 раз (до 50 см) – до 10%, а эффективность антенны, укороченной в 10 раз, составляет всего около 3% от рационального варианта.
По типу излучающих элементов антенны делятся на линейные, апертурныеи антенны поверхностных волн.
У линейных антенн поперечные размеры малы по сравнению с продольными и с длиной излучаемой волны. Линейные антенны выполняются из протяженных токопроводящих элементов (металлических стержней и проводов), вдоль которых распространяются токи высоких частот. В зависимости от величины нагрузки линии в ней возникают стоячие (линия разомкнута) или бегущие волны (сопротивление нагрузки равно волновому сопротивлению линии). По конструкции различают симметричные и несимметричные электрические вибраторы, бегущей волны, ромбические и рамочные антенны. В симметричном вибраторе провода линии – вибраторы разведены на 180° (рис. 4.9,а).
Рис. 4.9. Линейные антенны
Несимметричным вибратором называется одиночный линейный проводник, расположенный вертикально над проводящей поверхностью (корпусом, «землей») (рис. 4.9,б).
Антенна бегущей волны, применяемая в коротковолновом диапазоне, представляет собой длинную двухпроводную линию с нагрузкой, равной волновому сопротивлению и к которой на одинаковом расстоянии, не более 1/8 длины принимаемой волны, присоединены симметричные вибраторы. Ромбическая антенна имеет высокую направленность излучения и представляет собой длинную двухпроводную линию, провода которой расходятся у входа, а потом, образуя ромб, сходятся, замыкаясь на активное сопротивление, равное волновому сопротивлению линии. Рамочную антенну образуют один или несколько последовательно соединенных витков провода квадратной, круглой, треугольной формы, расположенных обычно в вертикальной плоскости (рис. 4.9,в).Линейные антенны используются при ДВ, СВ, KB и УКВ диапазонах длин волн. В ДВ, СВ и KB диапазонах вибраторы укрепляют на мачтах, высота которых в ДВ диапазоне может достигать 100 и более метров.
Излучающим элементом апертурных антеннявляется их раскрыв. По виду апертуры различают рупорные, линзовые, зеркальные и щелевые антенны(рис. 4.10).
Рис. 4.10. Апертурные антенны
Так как для эффективного излучения размеры апертуры антенн должны быть соизмеримы с длиной волны, то эти антенны имеют приемлемые размеры в СВЧ диапазоне.
Рупорная антенна (рис. 4.10,а)представляет собой конец волновода с рупором прямоугольной или круглой формы. По волноводу передается электромагнитная энергия от генератора передатчика, а рупор обеспечивает плавный переход от волновода к свободному пространству, уменьшающий отражение электромагнитной волны от конца волновода.
Основным элементом линзовых антенн(рис. 4.10,б) является линза, принцип работы которой аналогичен оптической линзе. В передающей антенне линза преобразует расходящуюся от облучателя (рупор, конец волновода или вибратор) электромагнитную волну в плоскую волну. Приемная антенна фокусирует на облучатель падающую на раскрыв линзы электромагнитную волну. Линзы делятся на замедляющие, в которых фазовая скорость распространения электромагнитной волны ниже скорости света, и ускоряющие. Замедляющие линзы выполняются из диэлектрика, в который вкраплены токопроводящие элементы. Ускоряющие линзы изготовляются из параллельных металлических пластин или секций прямоугольных волноводов. Наиболее широко используются многолучевые линзы, обеспечивающие широкий сектор излучения и приема: сферические и цилиндрические линзы Люнеберга, линзы Ротмана и так называемые линзы R-2R.
Линзы, у которых электромагнитное поле в ее раскрыве формируется в результате отражения электромагнитной волны, излучаемой облучателем, от металлической поверхности специального рефлектора (зеркала), называются зеркальными(рис. 4.10,в).Форма линзы в виде параболоида вращения, усеченного параболоида, параболического цилиндра или цилиндра специальной формы создает требуемую диаграмму направленности антенны. В диапазоне дециметровых и более длинных волн в качестве облучателя применяется вибратор, более коротких длин волн – волноводно-рупорные облучатели.
В линзовых антеннах путем увеличения размеров зеркала можно обеспечить высокое угловое разрешение. Они широко применяются в сантиметровом и дециметровом диапазонах волн, прежде всего для обеспечения космической связи и в радиоастрономии. Например, зеркало радиотелескопа РАТАН-600, работающего в диапазоне 0,8-30 см, состоит из 895 щитов размерами 7,4´2 м2, расположенных по кругу диаметром 600 м.
Щелевая антенна(рис. 4.10,г) представляет собой металлический лист со щелью, облучаемый электромагнитным полем. В основном применяется узкая прямоугольная щель шириной (0,03-0,05)l, и длиной 0,5l, но щель может быть иной формы, в виде угла, креста и др. В щели, расположенной перпендикулярно наводимым в листе токам, возбуждается электромагнитное поле. Для обеспечения односторонней направленности излучаемого поля щель с тыльной стороны закрывается резонатором в виде металлической коробки. Возбуждающий сигнал подводится к краям щели с помощью коаксиального кабеля непосредственно или с помощью зонда, укрепляемого внутри резонатора.
В антеннах поверхностных волн направленное излучение (прием) возникает в результате интерференции волн, излучаемых собственно возбудителем и распространяющихся с меньшей скоростью вдоль направителя поверхностной волны. В качестве возбудителей чаще всего используются односторонние направленные излучатели: рупор, открытый конец волновода, вибратор с рефлектором. Направители бывают диэлектрические(рис. 4.11) и металлические, а по форме – плоские, дисковыеи стержневые.
Рис. 4.11. Антенна поверхностных волн с диэлектрическим направителем
В общем случае частотная характеристика антенны представляет собой зависимость амплитуды напряженности электрического поля в дальней зоне в направлении максимума излучения от частоты питающего антенну тока при неизменной амплитуде питающего ее напряжения и может быть представлена в виде:
, при 
=const,
где 
– амплитудное значение питающего тока на частоте колебаний f.
Полоса частот, в пределах которых сохраняются заданные технические характеристики антенны, называется полосой пропускания антенны.
Создание антенн с высоким коэффициентом усиления и широкой полосой пропускания представляет основную проблему в области конструирования антенн. Чем выше КУ, тем труднее обеспечить широкополосность антенны. В зависимости от полосы пропускания антенны разделяются на узкополосные, широкополосные, диапазонныеи широкодиапазонные.
Узкополосные антенны обеспечивают прием сигналов в диапазоне 10% от основной частоты. У широкополосных антенн эта величина увеличивается до 10-50%, у диапазонных антенн коэффициент перекрытия (отношение верхней частоты полосы пропускания антенны к нижней) составляет 1,5-4, а у широкодиапазонных антенн это отношение достигает значений в интервале 4-20 и более.
Совокупность однотипных антенн, расположенных определенным образом в пространстве, образует антенную решетку. Сигнал антенной решетки равен сумме сигналов от отдельных антенн. Различают линейные (одномерные) и плоские (двухмерные) антенные решетки. Антенные решетки, у которых можно регулировать фазы сигналов отдельных антенн, называют фазированными антенными решетками. Путем изменения фаз суммируемых сигналов можно менять диаграмму направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях и производить быстрый поиск сигнала по пространству и ориентацию приемной антенны на источник излучения.
Для работы в широкой полосе частот часто используют логопериодические антенны. Общая конструктивная схема логопериодической антенны приведена на рис. 4.12. с логарифмической периодичностью плеч.
Рис. 4.12. Логопериодическая антенна
Периодическая структура антенны образуется с помощью коаксиального кабеля, укрепленного на деревянных продольном образующем брусе и поперечных рейках-держателях разной длины. Свободный конец кабеля подключается к приемнику. Внутренняя жила кабеля, расположенного в нижней части антенны (нижний этаж), припаивается в передней части антенны к оплетке кабеля, расположенного в верхней части (А на рис. 4.14).При этом оплетка скручивается вместе с внутренней жилой в одну жилу. С помощью металлических скоб кабель крепится к поперечным рейкам (Б на рис. 4.14).Вдоль верхней и нижней граней образующего бруса укладываются полосы медной фольги.
В местах пересечения кабеля образующего бруса следует обеспечить надежный электрический контакт с фольгой. С этой целью удаляется хлорвиниловая оболочка кабеля, и оплетка кабеля припаивается к фольге (В на рис. 4.12).
На рис. 4.13 приведены фотографии нескольких видов антенн, используемых в средствах перехвата радиосигналов [15].
Антенна измерительная дипольная активная АИ5-0 (рис. 4.13,а) предназначена для измерения напряженности синусоидальных, шумовых и импульсных электрических полей радиопомех в лабораторных помещениях, экранированных камерах и на открытых площадках в комплекте с измерительными приемниками, анализаторами спектра, селективными микровольтметрами любого типа в задачах обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств, защиты информации, а также предельно допустимых уровней электромагнитных полей в задачах обеспечения эколого-защитных мероприятий. Рабочий диапазон частот 9 кГц…2000 МГц.
а) б)
в) г)
Рис. 4.13. Антенны, используемые в средствах перехвата радиосигналов
Антенна измерительная рамочная активная АИР3-2(рис. 4.13,б) предназначена для измерения напряженности синусоидальных, шумовых и импульсных магнитных полей радиопомех в лабораторных помещениях, экранированных камерах и на открытых площадках в комплекте с измерительными приемниками, анализаторами спектра, селективными микровольтметрами любого типа в задачах обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств, защиты информации, а также предельно допустимых уровней электромагнитных полей в задачах обеспечения экологозащитных мероприятий. Рабочий диапазон частот 9 кГц…30 МГц.
Антенна логопериодическая ЕЛВ-26 (рис. 4.13,в) используется для измерения и мониторинга радиочастотных сигналов в диапазоне 1…26,5 ГГц.
Антенна логопериодическая ЛПА-2-01(рис. 4.13,г) предназначена для измерения напряженности синусоидальных, шумовых и импульсных электрических полей радиопомех в лабораторных помещениях, экранированных камерах и на открытых площадках в комплекте с измерительными приемниками и анализаторами спектра любого типа в задачах обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств, защиты информации, а также для использования в качестве излучателя при измерении параметров электромагнитной восприимчивости различных электронных устройств. Рабочий диапазон частот 0,3…3,0 ГГц.
Радиоприемники. Радиоприемник – основное техническое средство перехвата, осуществляющее поиск, селекцию, прием и обработку радиосигналов. В состав его входят устройства, выполняющие:
· перестройку частоты настройки приемника и селекцию (выделение) нужного радиосигнала;
· усиление выделенного сигнала;
· детектирование (съем информации);
· усиление видео- или низкочастотного первичного сигнала.
Различают два вида радиоприемников: прямого усиления и супергетеродинные. Появившиеся первыми приемники прямого усиления уступили супергетеродинным почти во всех радиодиапазонах, за исключением сверхвысоких частот. Такая тенденция объясняется более высокой селективностью и чувствительностью супергетеродинного радиоприемника по сравнению с приемником прямого усиления.
В приемниках прямого усилениясигнал на входе приемника (выходе антенны) селектируется и усиливается без изменения его частоты. Структурная схема приемника прямого усиления (рис. 4.14) включает в себя входную цепь, усилитель высокой частоты (УВЧ), детектор (Д) и усилитель низкой частоты (УНЧ).
Рис. 4.14. Структурная схема приемника прямого усиления
Входная цепь и УВЧсоставляют высокочастотный тракт приемника и содержат системы резонансных контуров, которые выделяют требуемый сигнал из множества других сигналов и помех. УВЧ, кроме высокочастотной селекции сигнала, осуществляет его усиление. В некоторых случаях при достаточной мощности принимаемого сигнала УВЧ может отсутствовать. Такие приемники применялись ранее (в начале 20-го столетия) и носили название «детекторных», поскольку в них не осуществлялось усиление ни на высокой, ни на низкой частотах и принятый антенной сигнал поступал непосредственно на амплитудный детектор. В настоящее время детекторные приемники используются в измерительной или регистрирующей технике СВЧ диапазона.
Термин «приемник прямого усиления» подчеркивает ту его особенность, что селекция и усиление производятся на несущей частоте принимаемого радиосигнала. Приемник прямого усиления имеет ряд существенных недостатков. В частности, для обеспечения высокой избирательности приходится увеличивать число высокодобротных резонансных контуров, что усложняет перестройку приемника по диапазону. Поэтому приемники прямого усиления находят ограниченное применение.
Сложность проблемы обеспечения избирательности в радиоприемниках прямого усиления обусловлена техническими трудностями создания одновременно перестраиваемых по частоте узкополосных фильтров с высокими показателями по селективности, в особенности при их промышленном производстве.
В супергетеродинном приемникепроблема одновременного обеспечения высоких значений чувствительности и селективности решена путем преобразования принимаемого высокочастотного сигнала после его предварительной селекции и усиления в усилителе высокой частоты в сигнал постоянной частоты, называемой промежуточной частотой (рис. 4.15).
Рис. 4.15. Структурная схема супергетеродинного приемника
Усиление и селекция сигналов после преобразования выполняются на промежуточной частоте. Для постоянной промежуточной частоты задачи по обеспечению высокой избирательности и чувствительности решаются проще и лучше.
Преобразователь частоты состоит из гетеродина и смесителя. Гетеродин представляет собой перестраиваемый вручную или автоматически высокочастотный генератор гармонического колебания с частотой, отличающейся от частоты принимаемого сигнала на величину промежуточной частоты. Процесс преобразования частоты происходит в смесителе, основу которого составляет нелинейный элемент (полупроводниковый диод, транзистор, радиолампа). На него поступают принимаемый сигнал с частотой fС и гармонический сигнал гетеродина с частотой fГ, На выходе смесителя возникает множество комбинаций гармоник принимаемого сигнала и колебаний гетеродина, в том числе на промежуточной частоте fП = fС–fГ. Селективные фильтры усилителя промежуточной частоты пропускают только сигналы промежуточной частоты, которые усиливаются до величины, необходимой для нормальной работы детектора. В длинноволновом и средневолновом радиовещательном диапазонах fП = 465 кГц, в УКВ – 10 МГц и более.
Однако супергетеродинному приемнику присущ ряд недостатков, вызванных процессом преобразования частоты. Основной из них состоит в том, что фильтры усилителя промежуточной частоты пропускают не только полезные сигналы, частота которых равна fС = fГ + fП, но и ложные с частотой fС = fГ – fП симметричной («зеркальной») по отношению к частоте гетеродина. Помехи на «зеркальной» частоте ослабляются путем двойного или даже тройного преобразования частот в супергетеродинном приемнике. Промежуточная частота каждого последующего преобразования понижается. В результате этого первую промежуточную частоту можно без ущерба для избирательности приемника выбрать достаточно высокой. При больших значениях промежуточной частоты «зеркальная» частота существенно отличается от сигнала и подавляется входными фильтрами радиоприемника.
Основными техническими характеристиками радиоприемника являются:
· диапазон принимаемых частот;
· чувствительность;
· избирательность;
· динамический диапазон;
· качество воспроизведения принимаемого сигнала (уровни нелинейных и фазовых искажений);
· эксплуатационные параметры.
Диапазон принимаемых частотобеспечивается шириной полосы пропускания селективных элементов входных фильтров и интервалом частот гетеродина. Настройка приемника на нужный диапазон или поддиапазон частот производится путем переключения элементов входных контуров и контура гетеродина, а настройка на частоту внутри диапазона (поддиапазона) – путем изменения частоты гетеродина. В радиоприемниках все шире в качестве гетеродина используется устройство – синтезатор частот, создающее множество (сетку) гармонических колебаний на стабилизированных фиксированных частотах с интервалом, соответствующих шагу настройки частоты приемника.
Чувствительность радиоприемникаоценивается минимальной мощностью или напряжением сигнала на его входе, при которой уровень сигнала и отношение сигнал/шум на выходе приемника обеспечивают нормальную работу оконечных устройств (индикации и регистрации). Такая чувствительность называется реальной. Предельная чувствительность соответствует мощности (напряжения) входного сигнала, равного мощности (напряжению) шумов входных цепей радиоприемника. Информация полезного сигнала мощностью менее мощности шумов радиоприемника настолько сильно ими искажается, что передача информации возможна только при кодировании ее специальными помехоустойчивыми кодами.
В диапазонах дециметровых и более коротких волн чувствительность измеряют в ваттах или децибелах по отношению к уровню в 1 мВт (дБм), на метровых и более длинных – в микровольтах (мкВ). Реальная чувствительность современных профессиональных супергетеродинных приемников дециметровых и сантиметровых волн составляет 10-12…10-15 Вт, приемников метровых и более длинных волн – 0,1…10 мкВ.
Избирательность приемникаоценивается параметрами амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) его селективных цепей, определяющей зависимость коэффициента усиления приемного тракта от частоты. Избирательность приемника максимальная, когда его амплитудно-частотная характеристика повторяет форму спектра принимаемого сигнала. В этом случае будут приняты все его спектральные составляющие, но не пропущены спектральные составляющие других сигналов (помех). Практически реализовать это требование чрезвычайно трудно, так как спектр сигналов с различной информацией имеет изрезанную постоянно меняющуюся форму, и существуют большие технически проблемы при формировании амплитудно-частотной характеристики сложной заданной формы. В качестве идеальной АЧХ рассматривается П-образная форма с шириной, равной средней ширине спектра сигнала.
Основными показателями избирательности являются избирательность по соседнему каналу и избирательность по зеркальному каналу приема. Для бытовых приемников этот показатель должен соответствовать 60 дБ.
Избирательность реального приемника оценивается двумя основными показателями: шириной полосы пропускания и коэффициентом прямоугольности АЧХ радиоприемника, реальная форма которой имеет колоколообразный вид.
Ширина полосы пропускания измеряется на уровне 0,7 по напряжению, а коэффициент прямоугольности оценивается отношением полосы пропускания на уровне 0,1 к полосе пропускания на уровне 0,7. Чем более пологой является АЧХ радиоприемника, тем шире полоса пропускания на уровне 0,1 по отношению к уровню 0,7 и тем больше величина коэффициента прямоугольности. Коэффициент пропускания позволяет количественно оценить пологий характер амплитудно-частотной характеристики радиоприемника. Чем ближе коэффициент прямоугольности АЧХ к 1, тем круче ее скаты и тем меньше помех «пролезет» по краям полосы пропускания. С целью уменьшения мощности помех, прошедших в тракт приемника, ширину его полосы пропускания устанавливают соответствующей ширине спектра сигнала. В приемниках для приема сигналов, существенно отличающихся по ширине, например речи и телеграфа, ширину полос пропускания различных селективных цепей изменяют путем коммутации селективных элементов (катушек индуктивности, конденсаторов).
Так как активные элементы усилительных каскадов радиоприемника (транзисторы, диоды и др.) имеют достаточно узкий интервал значений входных сигналов, при которых обеспечивается их линейное преобразование, то при обработке сигналов с амплитудой вне этих интервалов возникают их нелинейные искажения, в результате которых искажается информация. Возможность приемника обрабатывать с допустимым уровнем нелинейных искажений входные радиосигналы, отличающиеся по амплитуде, характеризуется динамическим диапазоном.Величина динамического диапазона оценивается отношением в децибелах максимального уровня к минимальному уровню принимаемого сигнала.
Для повышения динамического диапазона в современных радиоприемниках применяется устройство автоматической регулировки усиления (АРУ) приемного тракта, изменяющего его коэффициент усиления в соответствии с уровнем принимаемого сигнала.
Несоответствие амплитудно-частотной и фазовой характеристик, динамического диапазона радиоприемника текущим характеристикам сигнала приводят к его частотным, фазовыми нелинейным искажениями потере информации.
Частотные искажения в радиоприемнике вызываются неодинаковыми изменениями с оставляющих спектра входного сигнала. Из-за частотных искажений сигнал на входе демодулятора искажается, что приводит к изменению содержащейся в нем информации.
Фазовые искажения сигнала возникают из-за нарушений фазовых соотношений между отдельными спектральными составляющими сигнала при прохождении его цепями тракта приемника.
Искажения, проявляющиеся в появлении в частотном спектре выходного сигнала дополнительных составляющих, отсутствующих во входном сигнале, называются нелинейными. Нелинейные искажения вызывают элементы радиоприемника, имеющие нелинейную зависимость между выходом и входом. Они возникают при превышении отношения значений максимального и минимального напряжений сигнала на входе приемника к его динамическому диапазону. Эти виды искажений приводят к изменению информационных параметров сигнала на входе демодулятора и, как следствие, к искажению информации после демодуляции.
Кроме указанных электрических характеристик возможности радиоприемников оцениваются также по их надежности, оперативности управления, видам электропитания и потребляемой мощности, масса-габаритным показателям.
Традиционные аналоговые радиоприемники постепенно вытесняются цифровыми, в которых сигнал преобразуется в цифровой вид с последующей его обработкой средствами вычислительной техники.
Средства определения координат источников радиосигналов.Информативными признаками источника радиосигналов являются его координаты. Для определения координат применяется радиоприемник с поворачиваемой антенной, диаграмма направленности которой имеет острый максимум или минимум. Поворачивая антенну в направление достижения максимума (минимума) сигнала на выходе антенны, определяют направление на источник радиосигнала. Этот процесс называют пеленгованием,значения углов между направлениями на север и источник – пеленгами, а средство для пеленгования – радиопеленгатором, или пеленгатором.
Координаты источника радиоизлучений на местности рассчитываются по двум или более пеленгам из разных точек или по одному пеленгу и дальности от пеленгатора до источника. Для расчета координат источника радиоизлучений необходимы также координаты пеленгаторов.
Принципы пеленгования источника радиосигналов двумя пеленгаторами или одним подвижным из двух точек А и В иллюстрируются схемой на рис. 4.16.
Рис. 4.16. Принцип пеленгования источника радиосигналов
Расстояние между двумя точками, из которых определяются пеленги, называется базой пеленгования. Координаты источника соответствуют точке пересечения пеленгов на топографической карте или рассчитываются в результате решения триангуляционной задачи.
Инструментальные ошибки пеленгаторов, изменения условий распространения радиоволн, влияние объектов вблизи источников радиосигналов, отражения от которых искажают электромагнитное поле у антенн пеленгаторов, погрешности считывания пеленгов вызывают систематические и случайные ошибки пеленгования. Угловые ошибки пеленгования образуют эллипс ошибок (см. рис. 4.18), очерчивающий границы площади на местности, внутри которых находится источник радиоизлучений.
Для повышения точности координат применяют антенны пеленгаторов с большей крутизной изменения диаграммы направленности от угла поворота антенны, уменьшают систематические ошибки пеленгаторов и погрешности измерений, при расчетах учитывают условия распространения радиоволн от источника до пеленгаторов, увеличивают количество пеленгов. Более высокую точность пеленгования обеспечивают фазовые методы пеленгования на основе сравнения фаз, приходящихся от источника радиоволн на разнесенные в пространстве антенны пеленгаторов. Ошибки пеленгования измеряют в градусах, точность пеленгования – в процентах от дальности. Точность пеленгования в УКВ диапазонах на открытой местности составляет доли градусов: 0,1°, 0,2°; точность определения координат в этих диапазонах – доли процентов, в КВ-диапазоне – 3-5% от дальности. В городских условиях точность пеленгования ниже из-за влияния радиоволн, отраженных от зданий и автомобилей.
Процессы перехвата включают также регистрацию (запись, запоминание) сигналов с добытой информацией. Регистрация сигналов производится путем аудио- и видеозаписи, записи на магнитные ленту и диски, на оптические диски, на обычной, электрохимической, термочувствительной и светочувствительной бумаге, запоминания в устройствах полупроводниковой и других видов памяти, фотографирования изображений на экранах монито-ров ПЭВМ, телевизионных приемников, осциллографов и спектро-анализаторов.