CC BY
13С.Г. КЛИМАНОВ, М.О. ТАТАРОВ, П.А. КОСТРЫКИН
АРМИЯ-2022
S.G. KLIMANOV, M.O. TATAROV, P.A. KOSTRYKIN
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ РАДИОТЕХНИКА
EXPERIMENTAL RADIO ENGINEERING
УНИВЕРСАЛЬНАЯ МОБИЛЬНАЯ ЛАБОРАТОРИЯ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ
РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
UNIVERSAL MOBILE LABORATORY FOR RESEARCH OF RADIO ENGINEERING SYSTEMS
Сведения об авторах: Климанов Сергей Геннадьевич - заместитель начальника Ярославского высшего военного училища противовоздушной обороны по учебной и научной работе, полковник, кандидат технических наук, доцент (г. Ярославль);
Татаров Максим Олегович - начальник научно-исследовательского отдела Ярославского высшего военного училища противовоздушной обороны, полковник, кандидат технических наук, доцент (г. Ярославль);
Кострыкин Павел Александрович - начальник научно-исследовательской лаборатории Ярославского высшего военного училища противовоздушной обороны, майор, кандидат технических наук (г. Ярославль).
Аннотация. В статье рассмотрены некоторые аспекты проведения экспериментальных исследований, проводимых в Ярославском высшем военном училище противовоздушной обороны в области радиотехники. Даётся описание универсальной мобильной лаборатории для исследования радиотехнических систем. Кратко описаны проведённые и планируемые эксперименты.
Ключевые слова: эксперимент, научные исследования, диссертационные исследования, радиотехнические системы, военно-научное общество курсантов.
Information about the authors: Sergey Klimanov - Deputy Head of Yaroslavl Higher Military Institute of Air Defense for Academic and Scientific Work, colonel, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor (Yaroslavl);
Maksim Tatarov - Chief of Research Section at the Yaroslavl Higher Military School of Air Defense, colonel, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor (Yaroslavl);
Pavel Kostrykin - Head of the Research Laboratory of the Yaroslavl Higher Military School of Air Defense, Major, Candidate of Technical
Sciences (Yaroslavl).
Summary. The article discusses some aspects of experimental research conducted at the Yaroslavl Higher Military School of Air Defense in the field of radio engineering. A description of a universal mobile laboratory for the study of radio engineering systems is given. Conducted and planned experiments are briefly described.
Keywords: experiment, scientific research, dissertation research, radio engineering systems, military scientific society of cadets.
Одним из основных направлений заведения является научная рабо- компетенций молодых специа-деятельности высшего учебного та. Кроме того, для формирования листов-выпускников требуется
JL
АРМИЯ-2022 J\
в процессе обучения прививать им навыки научного мышления и исследования. В контексте научной методологии опытные исследования стоят выше теоретических суждений. Одним из источников опыта и эмпирических данных является эксперимент. Кроме того, военно-научная работа обучающихся в высших военно-учебных заведениях осуществляется, в том числе, в форме участия в научно-исследовательских, экспериментальных работах и научно-технических разработках. Таким образом значительное место в формировании профессиональной компетенции выпускников высших военно-учебных заведений, а в особенности научно-педагогических работников, занимает эксперимент как процедура опровержения или подтверждения гипотезы или теории.
В Ярославском высшем военном училище противовоздушной обороны осуществляется подготовка специалистов и кадров высшей квалификации (кандидатов и докторов технических наук) в области радиотехники. В ходе учебного процесса и научных исследований для более глубокого понимания физических процессов, протекающих при формировании, излучении, распространении, приёме и обработке радиоволн, требуется проведение наглядного эксперимента. Поэтому с целью наращивания экспериментальной базы на основе договора о научно-техническом сотрудничестве между училищем и Ярославским государственным университетом им. П. Г. Демидова в 2020 году был разработан проект универсальной мобильной лаборатории для исследования радиотехнических систем.
Проект направлен на решение актуальной научно-технической задачи, заключающейся в подтверждении результатов диссертационных исследований докторантов и адъюнктов при разработке перспективных образцов вооружения, военной и специальной техники. Также он ис-
пользуется в научном творчестве курсантов, проявивших склонность к научной деятельности. Перестраиваемая архитектура и модульный принцип построения позволяют моделировать и проводить исследования различных радиотехнических систем (совмещённые и разнесённые радиолокационные станции, системы навигации и связи, комплексы радиоэлектронной борьбы) в широком диапазоне частот (0,05-6 ГГц) в двух плоскостях поляризации. Имеется возможность моделирования систем с импульсным и квазинепрерывным излучением радиосигналов с полосой частот до 56 МГц, а также помеховой обстановки.
В составе лаборатории имеются три двуканальных на приём и передачу модуля, построенных на базе программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС), комплект антенн с возможностью излучения в двух плоскостях поляризации и высокой взаимной развязкой (диаграмма направленности 15 или 30 градусов, всенаправлен-ная тороидальная), кабельного и вспомогательного оборудования, персональная ЭВМ со специализированным программным обеспечением.
Основным исполнительным устройством лаборатории является модуль исследования радиотехнических систем (МИРТС). Он включает в себя плату ЦОС-9361 и блок питания RS-75-12 (AC-DC, 220В 12В). На плате ЦОС-9361 установлена ПЛИС Xilinx XC7K160T 2FFG676I. Посредством программирования ПЛИС осуществляются реализация различных режимов анализа и синтеза радиосигналов и их цифровая обработка. К ПЛИС подключены все остальные элементы на плате: конфигурационное постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), встроенный JTAG программатор, физический уровень Ethernet 1000BASE-T, шинные формирователи, универсальный приёмопередатчик AD9361.
При формировании сигнала выходной сигнал в виде дискретизи-рованных по времени и амплитуде синфазных и квадратурных составляющих поступает по интерфейсу с ПЛИС. Далее составляющие переводятся в аналоговую форму с помощью аналого-цифровых преобразователей и поступают на квадратурный модулятор. Модулятор переносит спектр радиосигнала с нулевой частоты на несущую, которая задаётся общим гетеродином
Настройка универсальной мобильной лаборатории с применением всенаправленной широкополосной антенны
fi С„1
М АРМИЯ-2022
передающих каналов. После переноса на несущую частоту радиосигнал усиливается и выдаётся на выход. Селекция нужной полосы частот осуществляется с помощью фильтра на входе квадратурного модулятора. Полоса фильтра может настраиваться программным образом, обеспечивая изменение полосы формируемого радиосигнала с 1,25МГц до 50МГц. Изменение коэффициента усиления передающего тракта может осуществляться независимо для каждого передающего канала при помощи перестраиваемого аттенюатора. Диапазон регулировки усиления составляет до 90дБ с шагом 0,25дБ. При приёме сигналов осуществляется последовательное усиление, фильтрация и смещение спектра сигнала на низкую частоту для последующего аналого-цифрового преобразования и передачи отсчётов сигнала на ПЛИС.
Лаборатория используется с 2020 года в научно-исследовательском отделе училища, постоянно модернизируется и совершенствуется в соответствии с проводимыми исследованиями и может обеспечивать:
1. Реализацию лабораторной компоненты учебных программ ряда дисциплин по тематикам кафедр «Автоматика и вычислительная
техника», «Радиотехнические системы» и «Электроника» Ярославского высшего военного училища противовоздушной обороны.
2. Реализацию лабораторной компоненты научных исследований систем радиолокации, радионавигации и связи. К их числу относятся направления:
- цифровые следящие системы, оптимальные системы, адаптивные системы;
- устройства формирования и генерирования сигналов с заданными частотными свойствами;
- цифровые радиоприёмные устройства с программируемой структурой;
- цифровые системы передачи информации, системы на основе сигналов с расширенным спектром, системы с множественным доступом на основе различных вариантов разделения;
- системы навигации с программируемой структурой.
Так в 2020 году проведены экспериментальные исследования возможности обнаружения поме-хопостановщика из состава группы воздушных целей на основе кросс-поляризационных эффектов. В ходе эксперимента моделировалась сложная помеховая обстановка в виде прямошумовой помехи. Зондирование осуществлялось ортого-
нальными сигналами одновременно в двух плоскостях поляризации. Применение разработанного адъюнктом училища в ходе диссертационных исследований алгоритма позволило получить отметки дальности до целей с высокой степенью точности.
В 2021 году проведены эксперименты по обнаружению беспилотных летательных аппаратов коптерного типа. В ходе эксперимента группы с различной численностью типовых квадрокоптеров обнаруживались лабораторией. Основной результат данного эксперимента - подтверждение способа получения признака «рой БПЛА», что является достаточно сложной научно-технической задачей, так как плотная группа воздушных целей классическими радиолокаторами обнаруживается как один объект.
В 2022 году проведён эксперимент по обнаружению маломощной когерентной последовательности радиоимпульсов, имитирующей сигнал радиовысотомера. Планируется проведение экспериментальных исследований обнаружения радиопрозрачных объектов про-светными радиолокационными системами.
В целях дальнейшего совершенствования и повышения функционала лаборатории, в рамках работы военно-научного общества курсантов училища, разрабатываются опорно-поворотные устройства антенн с системой точного позиционирования на местности. Это позволит реализовать эксперименты по построению разнесённых радиолокационных систем, исследовать алгоритмы синтезирования апертуры антенн и т.д.
Привлечение курсантов к разработке и совершенствованию экспериментальной базы училища в рамках универсальной мобильной лаборатории стимулирует их к более глубокому изучению таких дисциплин, как: радиолокация, цифровые устройства и микропроцессоры, электрони-
Структурная схема модуля исследования радиотехнических систем
JL
АРМИЯ-2022 J\
Вариант размещения элементов лаборатории при проведении исследования просветных радиолокационных систем
ка и схемотехника, радиоавтоматика, устройства СВЧ и антенны. Результаты научного творчества курсантов находят подтверждение при написании статей и выступлении с докладами на конференциях различного уровня, участии в выставках, государственной регистрации патентов на полезные модели, программ для ЭВМ, рационализаторских предложений.
В 2021 году на базе Института радиотехнических систем ЯрГУ им. П. Г. Демидова проведены курсы по дополнительной профессиональной программе «Разработка радиоприёмных и радиопередающих компонентов, реализованных на основе программируемых логических интегральных схем». Данная программа была специально разработана для повышения профессиональных навыков работы с современными устройствами программируемой логики для решения задач радиолокации и связи.
Таким образом, в Ярославском высшем военном училище противовоздушной обороны для подтверждения результатов научных исследований в области радиотехники создана и постоянно совершенствуется экспериментальная база. Одним из элементов базы
является универсальная мобильная лаборатория для исследования радиотехнических систем, технические характеристики которой обеспечивают натурное моделирование различных существующих и перспективных радиотехнических устройств. Данная лаборатория активно используется для подтверждения результатов диссертационных исследований докторантов и адъюнктов училища, кроме этого привлечение к экспериментам курсантов училища активизирует их деятельность при работе в военно-научном обществе.
Вариант построения универсальной мобильной лаборатории,
обеспечивающий моделирование активных радиолокационных станций с пассивным ответом, демонстрировался на Международном военно-техническом форуме «АРМИЯ-2021» в рамках «Дня инноваций». В 2022 году модернизированный вариант лаборатории, позволяющий оценивать работоспособность волноводно-щелевых фазированных антенных решёток при нарушении конструкции отдельных излучающих элементов, также был представлен на «Дне инноваций училища», где получил высокие оценки экспертов, что подтверждает важность и актуальность проводимой работы.
НА КНИЖНУЮ ПОЛКУ
А.А. Сергиенко, И.М. Антонюк
«Современному офицеру. Поведение, традиции, внешний вид»
Книга написана для действующих офицеров, молодых людей, которым предстоит встать на офицерский путь, а также для тех, кто проходил военную службу и непосредственно связан с офицерским корпусом. Книга подскажет, как выстроить линию поведения с подчинёнными и руководством, сформировать свой индивидуальный стиль в работе и в своём внешнем виде, поможет достойно организовать офицерское торжество по поводу вручения звания или награды, даст дополнительные знания о правилах поведения в обществе.
