СИСТЕМА СВЯЗИ Российский патент 1995 года по МПК H04B7/00 H04J3/00 

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано для организации связи как между центральной станцией (ЦС) и множеством периферийных станций (ПС), так и для организации связи между ПС.

Изобретение позволяет обеспечить обмен информацией в районах, лишенных телефонной связи, для индивидуальной радиосвязи между городской квартирой и дачей, при поездке в автомобиле, в рамках садово-дачного кооператива, например в целях защиты от нападения и т.д.

Известны системы связи, в которых процесс модуляции осуществляется дважды, т.е. имеет место как бы две ступени модуляции: первый раз передаваемыми сообщениями модулируются поднесущие (первая ступень модуляции), второй раз модулируется несущая передатчика (вторая ступень модуляции N поднесущих после суммирования модулируют несущую).

На приемной стороне после демодуляции сигнал подается на фильтры, на выходе каждого из которых получается промодулированная поднесущая. Для разделения каналов промодулированная поднесущая поступает на амплитудный детектор, на входе которого появляется поднесущая другого канала, для выделения поднесущей первого канала необходимо поднесущую подать на частотный детектор.

Влияние амплитудной модуляции исключается подачей поднесущей на амплитудный ограничитель, включенный перед частотным детектором.

Недостатком данной системы является низкая помехоустойчивость и сложность системы из-за большого количества используемых фильтров.

Известна система связи, предназначенная для обмена информацией и содержащая на передающей стороне последовательно соединенные модулятор с двойным видом модуляции, состоящий из двух последовательно соединенных амплитудных модуляторов, соединенных соответственно с генератором поднесущей и генератором несущей, и передатчик, на приемной стороне последовательно соединенные приемник и демодулятор несущей, состоящий из амплитудного детектора, выход которого через узел автоматической регулировки усиления подключен к управляющему входу приемника, и n параллельно соединенных цепочек из последовательно соединенных фильтра и амплитудного детектора.

Недостатками известной системы являются сложность системы связи, поскольку для оперативного изменения резонансной частоты необходимо иметь на приемной стороне столько фильтров, сколько в системе каналов, применение АМ при уплотнении каналов приводит к значительным перекрестным искажениям в стволе, ограниченное число каналов передачи информации из-за большой полосы пропускания фильтров, что приводит к снижению помехоустойчивости.

Цель изобретения повышение помехоустойчивости при одновременном увеличении числа каналов и упрощении системы связи за счет сокращения количества фильтров на приемной стороне до одного перестраиваемого по частоте фильтра.

Цель достигается тем, что в системе связи, содержащей на передающей стороне последовательно соединенные модулятор с двойным видом модуляции и передатчик, на приемной стороне последовательно соединенные приемник и демодулятор несущей, введены последовательно соединенные блок обработки сигнала (БОС), к первому входу которого подключен выход демодулятора несущей, и обнаружитель сигнала (ОС), первый выход которого является выходом системы связи, а второй выход подключен ко второму входу БОС, состоящего из последовательно соединенных первого коммутируемого синхронного фильтра, усилителя, к управляющему входу которого через узел автоматической регулировки усиления подключен выход амплитудного детектора, вход которого является вторым входом БОС, и второго коммутируемого синхронного фильтра, выход которого является выходом БОС.

Кроме того, на передающей стороне модулятор с двойным видом модуляции содержит амплитудный модулятор с генератором поднесущей и частотный модулятор с генератором несущей, на приемной стороне демодулятор несущей содержит частотный детектор, а вход приемника через последовательно соединенные амплитудный детектор и узел автоматической регулировки усиления подключен к управляющему входу приемника.

Кроме того, на передающей стороне модулятор с двойным видом модуляции содержит последовательно соединенные первый частотный модулятор с генератором поднесущей и второй частотный модулятор с генератором несущей, на приемной стороне демодулятор несущей содержит частотный детектор, а выход приемника через последовательно соединенные амплитудный детектор и узел автоматической регулировки усиления подключен к управляющему входу приемника.

Кроме того, первый коммутируемый синхронный фильтр содержит по крайней мере входной элемент, n электронных ключей, n конденсаторов, а второй коммутируемый синхронный фильтр входной элемент, m электронных ключей, m конденсаторов, при этом n ≠ m, где n и m ≥ 3, и общий для обоих фильтров генератор коммутирующих импульсов, при этом в качестве входных элементов коммутируемых синхронных фильтров может быть использован или резистор, или источник тока.

На фиг.1 представлена структурная схема системы связи; на фиг.2,а график зависимости фаз входного напряжения и коммутирующих импульсов; на фиг.2,б амплитудно-частотная характеристика коммутируемых синхронных фильтров.

Система связи (фиг. 1) содержит на передающей стороне модулятор 1 с двойным видом модуляции, состоящий из амплитудного модулятора 2, генератора 3 поднесущей, частотного модулятора 4, генератора 5 несущей, передачик 6, а на приемной стороне приемник 7, амплитудный детектор 8, узел 9 автоматической регулировки усиления (АРУ), демодулятор 10 несущей, состоящий из частотного детектора 11, блок 12 обработки сигнала (БОС), обнаружитель 13 сигнала.

БОС 12 содержит первый коммутируемый фильтр, включающий входной элемент 14, электронные ключи 15-18, конденсаторы 19-22, генератор 23 коммутирующих импульсов, а также усилитель 24, узел 25 АРУ, амплитудный детектор 26, второй коммутируемый синхронный фильтр, включающий входной элемент 27, электронные ключи 28-32, конденсаторы 33-37. При этом генератор 23 общий для первого и второго коммутируемых синхронных фильтров.

ОС 13 содержит детектор поднесущей 38, интегратор 39, решающий узел 40, в качестве которого может быть использован пороговый узел.

Система связи работает следующим образом.

На передающей стороне на вход амплитудного детектора 2 модулятора 1 с двойным видом модуляции поступает узкополосный сигнал (аналоговый или дискретный), который модулирует поднесущую с генератора 3 поднесущей. Промодулированный сигнал поступает на вход частотного модулятора 4, где осуществляется модуляция несущей с генератора 5. Обработанный сигнал с передатчика 6 через канал связи поступает на приемник 7. Далее сигнал детектируется в амплитудном детекторе 8, при этом выделенная огибающая амплитуды сигнала поддерживает посредством угла 9 АРУ необходимый коэффициент усиления в приемнике 7. С выхода приемника 7 продетектированный сигнал в частотном детекторе 11 демодулятора 10 несущей поступает на вход БОС 12, а именно на вход входного элемента 14, например резистора, первого коммутируемого синхронного фильтра. Резисторы 14 и 27 определяют полосу пропускания коммутируемых синхронных фильтров.

Полоса пропускания фильтров определяется по формуле
Δf
(1) где n число конденсаторов (19-22) и (33-37);
R сопротивление резисторов 14 и 27;
С емкость конденсаторов (19-22) и (33-37).

Импульсы от генератора 23 коммутирующих импульсов поступают на управляющие входы электронных ключей (15-18), обеспечивая их поочередное замыкание с частотой коммутации генератора 23. Причем импульсы в любой момент времени присутствуют только на одном из выходов генератора 23, поэтому в любой момент времени оказывается замкнутым только один из электронных ключей 15-18. Продетектированный сигнал с частотного детектора 11, поступая через резистор 14, накапливается на конденсаторах 19-22 и обеспечивается среднее значение сигнала.

Так как импульсы в любой момент времени присутствуют только на одном из выходов генератора 23 коммутирующих импульсов (ГКИ), т.е. оказывается замкнутым только один из электронных ключей 15-18, то к соответствующему выводу резистора 14 подключен будет только один из конденсаторов 19-22. Напряжение на соответствующем конденсаторе увеличивается, стремясь к среднему уровню входного сигнала. Остальные конденсаторы заряжаются в соответствующие моменты времени аналогично.

В результате периодической коммутации конденсаторов 19-22 частотная характеристика синхронного фильтра, кроме полосы пропускания вблизи нуля, имеет еще ряд полос пропускания на частотах, кратных частоте коммутации. В случае, когда частота входного напряжения равна частоте коммутации или в целое число раз больше ее, напряжение на коммутируемых конденсаторах постоянно и зависит от амплитуды входного сигнала, его фазы относительно коммутирующих импульсов и равно среднему значению входного напряжения за время длительности соответствующего коммутирующего импульса. Время заряда каждого конденсатора до этого напряжения определяется постоянной времени синхронного фильтра
τ_ф= n˙R˙C (2) где n число конденсаторов;
С емкость конденсаторов 19-22 (33-37);
R сопротивление резистора 14 (27).

Длительность замыкания каждого ключа 15-18 (28-32) определяется
T_з=
(3) где f_к частота коммутации синхронного фильтра;
n число конденсаторов 19-22 (33-37).

Число переключаемых конденсаторов n должно быть больше или равно 3.

При n 2 напряжение на конденсаторах при определенных фазовых сдвигах между входным напряжением и коммутирующими импульсами равно 0, а значит, и коэффициент передачи будет равен 0, что нарушает работу фильтра.

При n ≥ 3 напряжение на конденсаторах ни при каких фазовых сдвигах между входным напряжением и коммутирующими импульсами не будет равно 0 (фиг.2,а).

Согласно фиг.2 V_вх входное напряжение; V_вых выходное напряжение; T
где f_к частота коммутирующего импульса; Т период следования коммутирующих импульсов; V_C1, V_C2,V_Cn напряжение на конденсаторах; Т₃ время заряда конденсатора при открытом состоянии электронных ключей.

На выходе первого синхронного фильтра на частотах, кратных частоте коммутации фильтра коэффициент передачи К_п фильтра определяется по формуле
K_п= 2
(4) где k номер соответствующей гармоники;
n число конденсаторов.

Добротность синхронного фильтра Q на частоте коммутации f_к определяется по формуле
Q π·n·R·C·f_к
(5) где f_к частота коммутации синхронного фильтра;
Δ f ширина полосы пропускания синхронного фильтра;
R сопротивление резистора;
С емкость конденсатора;
n число конденсаторов.

Достаточно высокая добротность и стабильность данного фильтра позволяет на выходе фильтра обеспечить высокое подавление помехи.

Выделенный первым синхронным фильтром сигнал и обработанный усилителем 24 с узлом 25 АРУ поступает на вход второго синхронного фильтра, а именно на соответствующий вывод резистора 27, работа фильтра аналогична работе первого синхронного фильтра.

Использование узла 25 АРУ позволяет поддерживать входной сигнал равным верхней границе динамического диапазона, что позволяет выделить полезный сигнал в случае наличия помехи больше полезного сигнала на величину динамического диапазона.

Обработанный сигнал (выделенный сигнал в необходимой полосе частот) с блока 12 поступает на вход детектора поднесущей 38 ОС 13, детектируется по амплитуде, полученная огибающая исходного сообщения обрабатывается интегратором 39 и освобожденный от импульсных помех сигнал поступает на решающий узел пороговый узел 40.

В случае, если сигнал превысит порог срабатывания блока 40 на его выходе появится сигнал, в противном случае сигнал отсутствует.

На вход амплитудного детектора 26 БОС 12 поступает продетектированный по амплитуде дискретный сигнал с выхода детектора поднесущей 38 ОС 13. Амплитудный детектор 26 выделяет амплитуду импульса дискретного сигнала и управляет коэффициентом усиления усилителя 24 через блок 25 АРУ, благодаря чему поддерживается неизменным (уровень входного сигнала) амплитуда импульса на входе решающего узла 40 обнаружителя сигнала 13.

Таким образом, данная система обладает высокой помехоустойчивостью за счет указанного выполнения БОС, на выходе которого выделяется сигнал с достаточно высокой степенью подавления помехи; использование модулятора с двойным видом модуляции АМ ЧМ; ЧМ АМ и ЧМ ЧМ приводит к уменьшению интермодуляционных и перекрестных искажений уменьшения взаимовлияния каналов. Выполнение БОС с использованием коммутируемых синхронных фильтров позволяет легко изменять частоту коммутации фильтра, позволяя быстро осуществить селекцию требуемого сигнала. При этом количество фильтров, используемых на приемной стороне, резко сокращается, что приводит к упрощению системы в целом.

В данной системе использование двойной модуляции АМ ЧМ, ЧМ АМ, ЧМ ЧМ позволяет уменьшить перекрестные искажения. При использовании ЧМ несущей на передающей стороне, на приемной стороне демодулятор несущей должен быть дополнен системой АРУ, предназначенной для стабилизации амплитуды сигнала на выходе этого (детектора) демодулятора. Применяемые для этой цели ограничители на входе частотного детектора приведут к подавлению слабого сигнала сильным, что не может быть применено в многоканальных системах связи.

Предпочтительно m, n число коммутируемых конденсаторов синхронных фильтров использовать неравными, но в любом случае больше двух. В случае использования в качестве входного элемента 14 и 27 в виде источника, выполнение последнего может быть любым.

Использование: в технике связи. Сущность изобретения: система связи содержит на передающей стороне модулятор 1 с двойным видом модуляции, состоящий из амплутудного модулятора 2, генератора 3 поднесущей, частотного модулятора 4, генератора 5 несущей, передатчика 6, а на приемной стороне приемник 7, амплитудный детектор 8, узел 9 автоматической регулировки усиления, демодулятор несущей 10, состоящий из частотного детектора 11, блока 12 обработки сигнала, обнаружитель 13 сигнала. 7 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. СИСТЕМА СВЯЗИ, содержащая на передающей стороне последовательно соединенные модулятор с двойным видом модуляции и передатчик, а на приемной стороне последовательно соединенные приемник и демодулятор несущей, отличающаяся тем, что на приемной стороне введены последовательно соединенные блок обработки сигнала, к первому входу которого подключен выход демодулятора несущей, и обнаружитель сигнала, первый выход которого является выходом системы связи, а второй выход обнаружителя сигнала подключен к второму входу блока обработки сигнала, который состоит из последовательно соединенных первого коммутируемого синхронного фильтра, усилителя, к управляющему входу которого через узел автоматической регулировки усиления подключен выход амплитудного детектора, вход которого является вторым входом блока обработки сигнала, и второго коммутируемого синхронного фильтра, выход которого является выходом блока обработки сигнала. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что модулятор с двойным видом модуляции на передающей стороне содержит последовательно соединенные амплитудный модулятор с генератором поднесущей и частотный модулятор с генератором несущей, а на приемной стороне демодулятор несущей содержит частотный детектор, выход приемника через последовательно соединенные амплитудный детектор и узел автоматической регулировки усиления подключен к управляющему входу приемника. 3. Система по п.1, отличающаяся тем, что на передающей стороне модулятор с двойным видом модуляции содержит последовательно соединенные первый частотный модулятор с генератором поднесущей и второй частотный модулятор с генератором несущей, а на приемной стороне демодулятор несущей содержит частотный детектор, выход приемника через последовательно соединенные амплитудный детектор и узел автоматической регулировки усиления подключен к управляющему входу приемника. 4. Система по п.1, отличающаяся тем, что первый коммутируемый синхронный фильтр содержит по крайней мере входной элемент, n электронных лучей, n конденсаторов, а второй коммутируемый синхронный фильтр содержит по крайней мере входной элемент, m электронных ключей, m конденсаторов, при этом n≠m, где n и m≥3, и общий для обоих фильтров генератор коммутируемых импульсов. 5. Система по п.4, отличающаяся тем, что входной элемент выполнен в виде резистора. 6. Система по п.4, отличающаяся тем, что входной элемент выполнен в виде источника тока. 7. Система по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что обнаружитель сигнала содержит последовательно соединенные детектор поднесущей, вход которого является входом обнаружителя сигнала, интегратор и пороговый узел, выход которого является первым выходом обнаружителя сигнала, вторым выходом которого является выход амплитудного детектора. 8. Система по пп.1 и 3, отличающаяся тем, что обнаружитель сигнала содержит последовательно соединенные частотный детектор, вход которого является входом обнаружителя сигнала, интегратор и пороговый узел, выход которого является первым выходом обнаружителя сигнала, вторым выходом которого является выход частотного детектора.