Патент на изобретение №2150175
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СИСТЕМА РАДИОСВЯЗИ
(57) Реферат: Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано в космических и наземных системах радиосвязи. Система радиосвязи содержит на передающей стороне опорный генератор, формирователь тактовых и несущих частот, перемножитель, два смесителя, синхронизатор, два ключа, коммутатор, сумматор, разветвитель мощности, два амплитудных модулятора, парафазный усилитель и передающую антенну, а на приемной стороне приемную антенну, устройство поворота поляризации, два сумматора, вычитающее устройство, амплитудный ограничитель, узкополосный низкочастотный фильтр, синхронный детектор, фильтр низких частот, опорный генератор, два смесителя, формирователь частот гетеродина, частотный и фазовый детекторы. Для расширения функциональных возможностей, т.е. возможности передачи еще одной четвертой информации, на передающей стороне введен второй коммутатор, а на приемной стороне введены два смесителя, три схемы выбора максимума, схема сравнения, два ключа и второй частотный детектор, в чем и состоит технический результат, достигаемый при реализации заявленного изобретения. 2 ил. Устройство относится к области радиосвязи и может быть использовано в космических и наземных системах радиосвязи. Известны устройства с использованием поляризационной модуляции радиосигналов, в частности, с эллиптической поляризацией волны путем изменения параметров эллипса поляризации (см. К. Г.Гусев, А.Д.Филатов, А.П.Сополев “Поляризационная модуляция”, М., “Сов.радио”, 1974 г., стр. 63 – 161). Недостатком этих устройств является то, что они могут быть использованы в условиях, когда параметры распространения сигналов по трассе и взаимное положение передающей и приемной антенн постоянны, т.к. в противном случае возникает большой уровень взаимных помех между отдельными каналами радиолинии. Однако в большинстве практических случаев изменяются как параметры распространения сигналов, так и взаимное расположение антенн. Известно также устройство по патенту США N 4087818, в котором повторное использование частоты в условиях изменения параметров среды распространения сигналов и взаимного положения антенн достигается за счет обеспечения ортогональности по поляризации двух передаваемых одновременно сигналов с круговой или линейной поляризацией. Эта ортогональность поддерживается с помощью цепи в виде замкнутого контура регулирования с применением специальных пилот-сигналов. Оно содержит передающее устройство, формирующее два сигнала с одинаковой частотой со взаимно ортогональной поляризацией волны, приемное устройство, обеспечивающее раздельный прием указанных сигналов за счет их ортогональной поляризации. Однако это устройство в силу высоких требований к необходимой точности обеспечения ортогональности по поляризации передаваемых сигналов имеет сложную систему автоподстройки. Кроме того, реализация этого устройства требует специальной дополнительной линии связи. Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому объекту является “Линия радиосвязи с повторным использованием частоты” по патенту N 2085039, принятая за прототип. На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства-прототипа, где введены обозначения на передающей стороне: 1 – опорный генератор, 2 – формирователь тактовых импульсов, 3 – формирователь несущих частот, 4 – перемножитель, 5, 6 – первый и второй смесители, 7 – синхронизатор, 8, 9 – первый и второй ключи, 10 – коммутатор, 11 – сумматор, 12 – разветвитель мощности, 13, 15 – первый и второй амплитудные модуляторы, 14 – парафазный усилитель, 16 – передающая антенна, 17, 18 – первый и второй облучатели передающей антенны, на приемной стороне: 19, 20 – возбудители приемной антенны, 21 – приемная антенна, 22 – устройство поворота поляризации, 23, 33 – первый и второй сумматоры, 24 – вычитающее устройство, 25 – амплитудный ограничитель, 26 – узкополосный низкочастотный фильтр, 27 – синхронный детектор, 28 – фильтр нижних частот (ФНЧ), 29, 30 – первый и второй полосовые фильтры, 31 – опорный генератор, 32, 34 – первый и второй смесители, 35 – формирователь частот гетеродина, 36 – частотный детектор, 37 – фазовый детектор. Устройство-прототип имеет следующие функциональные связи. На передающей стороне выход опорного генератора 1 соединен со входами перемножителя 4, формирователя несущих частот 3 и формирователя тактовых частот 2, выход формирователя тактовых частот соединен со входом синхронизатора 7, два выхода которого соединены соответственно со вторым входом перемножителя 4 и входом коммутатора 10, первый и второй выходы которого соединены соответственно с управляющими входами первого 8 и второго 9 ключей, входы которых соединены соответственно с выходами первого 5 и второго 6 смесителей, первые входы которых соединены с выходом умножителя 4, а вторые входы этих смесителей соединены соответственно с первым и вторым выходами формирователя несущих частот 3, выходы первого 8 и второго 9 ключей соединены соответственно со входами сумматора 11, выход которого соединен со входом разветвителя мощности 12, два выхода которого соединены соответственно с первыми входами первого 13 и второго 15 амплитудных модуляторов, вторые входы которых соединены с выходами парафазного усилителя 14, на вход которого подается информации S0, выходы первого 13 и второго 15 амплитудных модуляторов подключены соответственно к первому 17 и второму 18 облучателям передающей антенны 16. На приемной стороне первый 19 и второй 20 возбудители приемной антенны 21 через устройство поворота поляризации 22 соединены соответственно с двумя входами сумматора 23 и двумя входами вычитающего устройства 24, выход которого соединен с одним их входов синхронного детектора 27, второй вход которого соединен со входами первого 29 и второго 30 фильтров и через амплитудный ограничитель 25 с выходом сумматора 23, выход синхронного детектора 27 через узкополосный низкочастотный фильтр 26 соединен с управляющим входом устройства поворота поляризации 22 и через ФНЧ 28 – с одним их выходов устройства, с которого снимается информация S3, выходы первого 29 и второго 30 фильтров соединены соответственно со входами первого 32 и второго 34 смесителей, вторые входы которых соединены с выходами формирователя частот гетеродина 35, вход которого соединен с выходом опорного генератора 31, выходы первого 32 и второго 34 смесителей соединены соответственно с первым и вторым входами сумматора 33, выход которого через фазовый детектор 37 соединен с третьим выходом устройства, с которого снимается информация S1, а выход амплитудного ограничителя 25, кроме того, через частотный детектор 36 соединен со вторым выходом устройства, с которого снимается информация. Работает устройство-прототип следующим образом. Опорный генератор 1 вырабатывает синусоидальные колебания с необходимой амплитудой и частотой, которые подаются на генератор тактовых импульсов 2 и на формирователь несущих частот 3. Генератор 2 из синусоидальных колебаний формирует прямоугольные тактовые импульсы, которые подаются на синхронизатор 7 для тактирования информацией S1 и информацией S2. Формирователь 3 несущих частот из синусоидальных колебаний, поступающих с опорного генератора 1, формирует два синусоидальных колебания с заданными частотами f1 и f2, которые используются в качестве частот гетеродина для смесителей 5 и 6, на вторые входы которых подаются колебания опорного генератора, проманипулированные по фазе в фазовом манипуляторе и по закону передаваемой информации S1, поступающей с синхронизатора 7. На выходах смесителей 5 и 6, таким образом, получаем два синусоидальных колебания, проманипулированных по фазе и отличающихся друг от друга только частотой. Эти колебания поступают соответственно на сигнальные входы ключей 8 и 9, на управляющие входы которых поступают символы S2 от второго источника информации. Информационные символы S2 с выхода синхронизатора поступают на коммутатор 10, где производится их посимвольное разделение, т.е. на один выход поступают только единичные символы, а на второй – только нулевые символы. Этими разделенными символами производится управление ключами 8 и 9, в результате чего на выходе ключа 8 будут наблюдаться колебания в те отрезки времени, когда будет присутствовать, например, единичный символ информации S2, а на выходе ключа 9 соответственно – колебания, соответствующие времени нулевого символа. В сумматоре 11 эти колебания суммируются и, таким образом, получается непрерывное ФМ-колебание, модулированное, кроме того, еще и по частоте. Этот сигнал поступает на разветвитель мощности 12, где осуществляется разделение его мощности пополам, и каждая половина поступает соответственно на высокочастотные входы первого 13 и второго 15 амплитудных модуляторов. В этих модуляторах амплитуда приходящих высокочастотных сигналов изменяется противофазно по закону передаваемых дополнительных сообщений S3, поступающих на вход парафазного усилителя 14. Высокочастотные сигналы, промодулированные по фазе, частоте и амплитуде, с выходов амплитудных модуляторов 13 и 15 поступают соответственно на облучатели 17 и 18 передающей антенны 16 и излучаются в пространство. Принятый на приемную антенну 21 сигнал с помощью возбудителей 19, 20 этой антенны поступают на входы сумматора 23 и вычитающего устройства 24. В сумматоре 23 производится частичное сглаживание амплитудной модуляции. Сигнал с выхода сумматора 23 через амплитудный ограничитель 25 поступает на один из входов синхронного детектора, который используется в качестве опорного сигнала, на другой вход этого синхронного детектора поступает сигнал с выхода вычитающего устройства. С выхода синхронного детектора снимается передаваемая информация S3, обусловленная модуляцией, которая через ФНЧ 28 поступает потребителю. Сигнал с выхода синхронного детектора 27, кроме того, через узкополосный низкочастотный фильтр 26 поступает на управляющий вход устройства управления положением осей поляризации облучателей (возбудителей) 22, которое повернет облучатели так, что угол рассогласования между поляризацией приходящего сигнала и поляризацией облучателей приемной антенны будет равен нулю. Сигнал с выхода амплитудного ограничителя, кроме того, поступает на фильтры 29, 30 и частотный детектор 36, с помощью которого выделяется информация S2. Амплитудный ограничитель находим для устранения остаточной амплитуды модуляции. С помощью фильтров 29, 30 производится разделение сигнала по частоте, т. е. фильтр 29, например, настраивается на частоту, соответствующую частоте сигнала на выходе смесителя 5 передатчика, а фильтр 30 – соответственно на частоту сигнала на выходе смесителя 6. С выходов фильтров 29, 30 сигнал, разделенный по частоте, поступает на сигнальные входы первого 32 и второго 34 смесителей соответственно. На вторые входы этих смесителей подаются сигналы гетеродинов, сформированные в формирователе частот гетеродина 35 из колебаний опорного генератора 31. Частоты гетеродинов выбираются с таким расчетом, чтобы на выходах первого 32 и второго 34 смесителей привести сигналы к одной частоте (полоса частот). Эти сигналы поступают на входы сумматора 33, где суммируются, и на выходе его получается непрерывный фазоманипулированный сигнал, приведенный к одной частоте (полосе частот), который поступает на вход фазового детектора 37 для выделения принятой информации S1. Для передачи все возрастающего объема информации необходимо увеличивать скорость передачи или число радиосигналов, что в том и другом случаях приводит к расширению полосы радиочастот. А как известно, диапазон радиочастот, начиная от самых низких – CНЧ и кончая самыми высокими – СВЧ, в настоящее время весьма перегружен. Поэтому задача выделения какого-либо участка диапазона радиочастот становится все более проблематичной. Предлагаемое устройство в некоторой степени решает проблему увеличения объема передаваемой информации. Для увеличения объема передаваемой информации в устройство, содержащее на передающей стороне опорный генератор, выход которого соединен со входами перемножителя, формирователя несущих частот и формирователя тактовых импульсов, выход которого соединен со входом синхронизатора, два выхода которого соединены соответственно со вторым входом перемножителя и входом коммутатора, первый и второй выходы которого соединены соответственно с управляющими входами первого и второго ключей, сигнальные входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго смесителей, первые входы которых объединены и соединены с выходом умножителя, выходы первого и второго ключей соединены со входами сумматора, выход которого подключен ко входу разветвителя мощности, два выхода которого соединены соответственно с первыми входами первого и второго амплитудных модуляторов, вторые входы которых соединены с выходами парафазного усилителя, выходы первого и второго амплитудных модуляторов подключены к первому и второму облучателям соответственно передающей антенны; на приемной стороне первый и второй возбудители приемной антенны через устройство поворота поляризации подключены ко входам сумматора и вычитающего устройства, выход которого соединен с одним из входов синхронного детектора, второй вход которого подключен ко входам первого и второго полосовых фильтров и через амплитудный ограничитель к выходу сумматора, выход синхронного детектора через узкополосный низкочастотный фильтр подключен к управляющему входу устройства поворота поляризации и через ФНЧ – к одному из выходов устройства; выходы первого и второго полосовых фильтров соединены соответственно со входами первого и второго смесителей, вторые входы которых подключены соответственно к двум выходам формирователя частот гетеродина, вход которого соединен с выходом опорного генератора; фазовый детектор, выход которого соединен с первым выходом устройства и первый частотный детектор, введены на передающей стороне второй коммутатор, один из входов которого является третьим входом устройства, а четыре другие входа соединены соответственно с четырьмя выходами формирователя несущих частот; на приемной стороне третий смеситель, первый вход которого соединен с первым входом первого смесителя, второй вход третьего смесителя соединен со вторым выходом формирователя частот гетеродина, а выход этого смесителя через первую схему выбора максимума соединен с выходом первого смесителя, четвертый смеситель, первый вход которого соединен с первым вход второго смесителя, второй вход четвертого смесителя соединен с третьим выходом формирователя частот гетеродина, а выход этого смесителя через вторую схему выбора максимума соединен с выходом второго смесителя, схема сравнения, первый вход которого соединен с выходом первой схемы выбора максимума и с первым входом третьей схемы выбора максимума, второй вход схемы сравнения соединен с выходом второй схемы выбора максимума и вторым входом третьей схемы выбора максимума, выход которой соединен со входом фазового детектора, а выход схемы сравнения является вторым выходом устройства; второй частотный детектор, вход которого соединен с выходом второго полосового фильтра, а выход соединен со входом второго ключа, выход которого соединен с одним их входов второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого ключа, управляющий вход которого присоединен ко второму выходу устройства и через инвертор к управляющему входу второго ключа; сигнальный вход первого ключа соединен с выходом первого частотного детектора, вход которого соединен с выходом первого полосового фильтра, выход второго сумматора является третьим выходом устройства. На фиг. 2 приведена функциональная схема предлагаемого устройства, где обозначено на передающей стороне: 1 – опорный генератор; 2 – формирователь тактовых импульсов; 3 – формирователь несущих частот; 4 – перемножитель; 5, 6 – первый и второй смесители; 7 – синхронизатор; 8, 9 – первый и второй ключи; 10 – первый коммутатор; 11 – сумматор; 12 – разветвитель мощности; 13, 15 – первый и второй амплитудные модуляторы; 14 – парафазный усилитель; 16 – передающая антенна; 17, 18 – первый и второй облучатели передающей антенны; 38 – второй коммутатор; на приемной стороне: 19, 20 – возбудители приемной антенны; 21 – приемная антенна; 22 – устройство поворота поляризации; 23, 33 – первый и второй сумматоры; 24 – вычитающее устройство; 25 – амплитудный ограничитель; 26 – узкополосный низкочастотный фильтр; 27 – синхронный детектор; 28 – фильтр нижних частот (ФНЧ); 29, 30 – первый и второй полосовые фильтры; 31 – опорный генератор; 32, 34 – первый и второй смесители; 35 – формирователь частот гетеродина; 36, 45 – первый и второй частотные детекторы; 37 – фазовый детектор; 39, 40 – третий и четвертый смесители; 41, 42, 43 – схемы выбора максимума; 44 – схема сравнения; 46, 47 – первый и второй ключи; 48 – фазоинвертор. Работает предлагаемое устройство следующим образом. Опорный генератор 1 вырабатывает синусоидальные колебания с необходимой частотой и амплитудой, которые подаются на генератор тактовых импульсов 2 и на формирователь несущих частот 3. Генератор 2 из синусоидальных колебаний формирует прямоугольные тактовые импульсы, которые подаются на синхронизатор 7 для тактирования информацией S1 и информацией S2. Формирователь 3 несущих частот из синусоидальных колебаний, поступающих с опорного генератора 1, формирует четыре синусоидальных колебания с заданными частотами f1, f2, f3 и f4, которые используются в качестве частот гетеродина для смесителей 5 и 6, на вторые входы которых подаются колебания опорного генератора, проманипулированные по фазе в фазовом манипуляторе 4 по закону передаваемой информации S1, поступающей с синхронизатора 7. Причем частоты гетеродина с выходов формирователя 3 поступают на смесители 5 и 6 через коммутатор 38, который коммутирует их по закону информации S3 таким образом, что, когда S3 имеет “1”, на выходах коммутатор 38 будет f1 и f3, а когда S3 имеет “0” , то на выходах коммутатора будет f2 и f4. На выходах смесителей 5 и 6, таким образом, получаем четыре синусоидальных колебания, проманипулированных по фазе и отличающихся друг от друга только частотой. Эти колебания поступают соответственно на сигнальные входы ключей 8 и 9, на управляющие входы которых поступают символы информации S2 через коммутатор 10, где производится их посимвольное разделение, т. е. на один выход поступают только единичные символы, а на второй – только нулевые. Этими разделенными символами производится управление ключами 8 и 9, в результате чего на выходе ключа 8 будут наблюдаться колебания в те отрезки времени, когда будет присутствовать, например, единичный символ информации S2, а на выходе ключа 9 соответственно – колебания, соответствующие времени нулевого символа. В сумматоре 11 эти колебания суммируются, и, таким образом, получается непрерывное ФМ-колебание, модулированное, кроме того, еще и по частоте. Этот сигнал поступает на разветвитель мощности 12, где осуществляется разделение его мощности пополам, и каждая половина поступает соответственно на высокочастотные входы первого 13 и второго 15 амплитудных модуляторов. В этих модуляторах приходящие высокочастотные сигналы изменяются противофазно по закону передаваемой информации S4, поступающей на вход парафазного усилителя 14. Высокочастотные сигналы, промодулированные по фазе, частоте и амплитуде, с выходов амплитудных модуляторов 13 и 15 поступают соответственно на облучатели 17 и 18 передающей антенны 16 и излучаются в пространство. Принятый на приемную антенну 21 сигнал с помощью возбудителей 19, 20 этой антенны поступает на входы сумматора 23 и вычитающего устройства 24. В сумматоре производится частичное сглаживание амплитудной модуляции. Сигнал с выхода сумматора 23 через амплитудный ограничитель 25 поступает на один из входов синхронного детектора 27, который используется в качестве опорного сигнала, на другой вход этого синхронного детектора поступает сигнал с вычитающего устройства 24. С выхода синхронного детектора снимается информация S4, обусловленная амплитудной модуляцией, которая через ФНЧ 28 поступает потребителю. Сигнал с выхода синхронного детектора 27, кроме того, через узкополосный низкочастотный фильтр 26 поступает на управляющий вход устройства управления положением осей поляризации облучателей (возбудителей) 22, которое повернет облучатели так, что угол рассогласования между поляризацией приходящего сигнала и поляризацией облучателей приемной антенны будет равен нулю. Сигнал с выхода амплитудного ограничителя, кроме того, поступает на полосовые фильтры 29, 30. Так, на выходе фильтра 29 выделяются частоты f1 и f2, а на выходе фильтра 30 – частоты f3 и f4. Сигналы этих частот f1 и f2 поступают на сигнальные входы смесителей 32, 39, а сигналы частот f3 и f4 – на сигнальные входы смесителей 34, 40. На гетеродинные входы этих смесителей поступают сигналы с формирователя частот гетеродина 35, которые формируются из колебаний опорного генератора 31. Сигнал с выходов смесителей 32 и 39 поступают на входы первой схемы выбора максимума 41, а сигналы с выходов смесителей 34 и 40 – на входы второй схемы выбора максимума 42. Каждая схема выбора максимума из двух сигналов выбирает больший, которые затем поступают на входы третьей схемы выбора максимума 43, которая также из двух сигналов выбирает больший, и с выхода третьей схемы выбора максимума 43 наибольший сигнал поступает на фазовый детектор 37, который выделяет информацию S1, обусловленную фазовой манипуляцией. С выходов первой 41 и второй 42 схем выбора максимума сигнал, кроме того, поступает соответственно на входы схемы сравнения 44, которая их этих сигналов выделяет информацию S2. Сигналы с выходов первого 29 и второго 30 полосовых фильтров, кроме того, поступают соответственно на входы первого 36 и второго 45 частотных детекторов, с выходов которых продетектированные сигналы поступают на сигнальные входы ключей 46, 47 соответственно. На управляющий вход первого ключа 46 подается сигнал информации S2, а на управляющий вход второго ключа 47 – тот же сигнал, но через инвертор 48. С выходов ключей 46, 47 сигнал поступает на входы сумматора 33, на выходе которого выделяется информация S, обусловленная частотной модуляцией. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет расширить функциональные возможности с незначительным усложнением аппаратуры и практически теми же энергетическими затратами, что и является технико-экономическим преимуществом перед устройством-прототипом. Реализация предлагаемого устройства возможна обычными техническими средствами и не вызывает никаких затруднений, т.к. все блоки и узлы, входящие в него, общеизвестны и широко освещены в технической литературе. Формула изобретения
РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 17.12.2001
Номер и год публикации бюллетеня: 13-2003
Извещение опубликовано: 10.05.2003
|
||||||||||||||||||||||||||