ПЕРЕДАТЧИК СИГНАЛОВ ТИПА ЧАСТОТНО-ВРЕМЕННОЙ МАТРИЦЫ Российский патент 1998 года по МПК H04L5/06 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для передачи аналоговой или цифровой информации по радиоканалу связи.

Известен передатчик сигналов в виде частотно-временной матрицы, содержащий генератор тактовых импульсов, элементы задержки и элементы сборки [1].

Однако это устройство имеет относительно низкую помехоустойчивость, так как не обеспечивает получение сигналов с высокими корреляционными свойствами при произвольном временном сдвиге. Вследствие уменьшения корреляции возрастает время взаимной синхронизации передатчика и приемника частотно-модулированных сигналов, что практически приводит либо к частичной потере передаваемой информации, либо к снижению средней скорости передачи данных.

Известен также передатчик сигналов в виде частотно-временной матрицы, содержащий генератор тактовых импульсов, элементы задержки и элементы сборки, генератор Е-последовательности, инверторы и манипулятор [2]. Данный передатчик также имеет относительно большое время вхождения в синхронизм с передающим устройством, поскольку в нем не обеспечивается передача специальной дополнительной информации для ускорения синхронизации с приемником. Кроме того, известные устройства характеризуются малым временем идентификации работающей радиостанции, что практически неприемлемо для специальных средств связи, которые должны обеспечивать скрытность сеанса передачи данных в случаях проведения несанкционированных мероприятий по обнаружению, радиоперехвату или противодействию передаче информационного радиосигнала.

Наиболее близким по технической сущности из известных устройств (прототипом) является передатчик сигналов в виде частотновременной матрицы, содержащий генератор тактовых импульсов, генератор кодовых посылок, программируемый генератор опорных частот и распределитель импульсов, служащий для формирования временной последовательности импульсов. Параллельные выходы программируемого генератора опорных частот подключены к первым входам электронного коммутатора, вторые входы которого соединены с соответствующими выходами распределителя импульсов. К выходу электронного коммутатора подключен выходной блок передачи [3].

Недостатком такого передатчика является сравнительно малое время его идентификации и обнаружения, что обусловлено в первую очередь стабильностью интервалов времени передачи каждого значения частотно-манипулированного сигнала, так как фиксированная длительность каждого такта частотной манипуляции задается генератором тактовых импульсов. Вследствие этого в выходном сигнале передатчика всегда присутствует спектральная составляющая, соответствующая частоте генератора тактовых импульсов, которая сравнительно легко и быстро выделяется современными средствами радиопеленгации. Второй причиной сравнительно быстрого обнаружения работающего передатчика-прототипа является ограниченное количество сигналов на выходе программируемого генератора опорных частот, реализованного в прототипе в аналоговом виде, что приводит к техническим трудностям его реализации и взаимному влиянию каналов. Вследствие этого частотно-временная матрица формируется простым изменением очередности прохождения сигналов стабильных частот через аналоговый электронных коммутатор.

Кроме того, к недостаткам известного устройства относится сравнительно большое время взаимной синхронизации передатчика и приемника, так как при приеме сигнала частотно-временной матрицы требуется выделение усредненной частоты f_ср из ансамбля принимаемых сигналов, относительно которой производится демодуляция дискретных частот: f_д= f_cp±n₁Δf₁. .

Целью изобретения является уменьшение времени вхождения в синхронизм передающего и приемного устройств, и увеличение времени идентификации работающей радиостанции.

Для решения этой задачи в предлагаемый передатчик сигналов в виде частотно-временной матрицы, содержащий генератор тактовых импульсов, программируемый генератор опорных частот, генератор кодовых посылок и распределитель импульсов, выходы которых подключены соответственно к первым и вторым входам электронного коммутатора, выход которого соединен с выходным блоком передачи, введены основной модулятор и делитель частоты. Электронный коммутатор собран на N логических схемах совпадения и групповом усилителе. Вход устройства подключен к первому (аналоговому) входу основного модулятора, а выход генератора тактовых импульсов подключен к его второму (синхронизирующему) входу. Выход основного модулятора через последовательно соединенные распределитель импульсов и делитель частоты подключен к управляющему (или программирующему) входу генератора кодовых посылок, выход которого соединен с управляющим входом программируемого генератора опорных частот.

Один из выходов программируемого генератора опорных частот подключен к первому входу группового усилителя, а остальные N входов этого группового усилителя соединены с выходами N логических схем совпадения. Выход группового усилителя через выходной блок передачи подключен к выходу всего устройства.

На фиг. 1 приведена структурная схема предложенного передатчика; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы работы основных узлов, причем цифрами обозначены выходы соответствующих блоков.

Передатчик сигналов частотно-временной матрицы содержит генератор тактовых импульсов 1, основной модулятор 2, распределитель импульсов 3 и программируемый генератор опорных частот 4, управляющий вход которого соединен с выходом генератора кодовых посылок 5. Выходы распределителя импульсов 3 подключены к первым входам схем совпадения 6, 7, 8 и 9, а выходы программируемого генератора опорных частот 4 - ко вторым входам этих схем совпадения. Один из выходов программируемого генератора опорных частот подключен к первому входу группового усилителя 10, остальные входы которого подключены к параллельным выходам схем совпадения 6, 7, 8, 9. Выход группового усилителя 10 соединен с входом выходного блока передачи 11. К одному из выходов распределителя импульсов 3 подключен вход делителя частоты 12, выход которого соединен с управляющим входом генератора кодовых посылок 5.

Входом устройства является аналоговый вход основного модулятора 2, вход синхронизации которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов 1.

Устройство работает следующим образом.

Импульсы стабильной частоты с выхода генератора тактовых импульсов 1 поступают на вход синхронизации основного модулятора 2, выполняющего частотную модуляцию аналогового речевого сигнала. С выхода основного модулятора 2 импульсы переменной частоты поступают на вход распределителя импульсов 3, которым поочередно во времени формируются логические сигналы разрешения, поступающие на первые входы схем совпадения 6, 7, 8 и 9. На вторые входы схем совпадения 6, 7, 8, 9 поступают импульсы высокой частоты с выходов программируемого генератора опорных частот 4. Частота этих импульсов задается в соответствии с кодовыми посылками генератора кодовых посылок 5. С первого выхода распределителя импульсов 3 сигнал также поступает на делитель частоты 12, который синхронизирует работу генератора кодовых посылок 5, то есть периодически стробирует его по переднему либо по заднему фронту выходного сигнала распределителя импульсов. При таком стробировании обеспечивается четкая синхронизация моментов переключения частот импульсов на всех выходах программируемого генератора опорных частот 4 с каждым циклом работы распределителя импульсов 3.

С выходов схем совпадения 6, 7, 8, и 9 информационное сообщение поступает на групповой усилитель 10, на выходе которого формируется сигнал в виде частотно-временной матрицы. Кроме того, с дополнительного (N + 1) выхода программируемого генератора опорных частот 4 на вход группового усилителя 10 поступает частота, эквивалентная выходному коду генератора кодовых посылок 5. Именно по этому частотному сигналу выполняется быстрая подстройка (быстрое вхождение в синхронизм) приемного устройства. С выхода группового усилителя 10 сигнал частотно-временной матрицы поступает на вход выходного блока передачи 11 и затем передается корреспонденту.

Применение основного модулятора 2, реализующего преобразование входного напряжения в частотный импульсный сигнал, позволяет исключить срабатывание распределителя импульсов 3 и соответственно схем совпадения 6, 7, 8, 9 на фиксированной частоте. При повышении либо снижении уровня входного сигнала возрастает либо уменьшается частота переключения распределителя импульсов 3, и одновременно изменяется длительность цикла переключения делителя частоты 12, управляющего генератором кодовых посылок 5, который, в свою очередь, переключает сетку частот на выходах программируемого генератора опорных частот 4. Это позволяет значительно увеличить время распознавания передающего устройства, а наличие на дополнительном выходе программируемого генератора опорных частот 4 кодовых посылок и их передача корреспонденту (приемнику) по отдельному каналу обеспечивает быстрое вхождение в синхронизм передающего и приемного устройства. Кроме того, при реализации предложенного устройства обеспечивается упрощение специализированных приемопередающих радиостанций, так как из схем таких радиостанций можно исключить блок памяти кодов для каждой отдельной радиостанции, применяемой в специальной радиосети.

Для упрощения описания на схеме (фиг. 1) число выходов распределителя импульсов 2 и количество схем совпадения 6 - 9 ограничено на уровне N = 4. На временных диаграммах (фиг. 2 и 3 показано, что делитель частоты 12 имеет коэффициент деления К = 2, т. е. после двухкратного переключения частот распределителем импульсов 3 срабатывает делитель частоты 12 и синхронизирует генератор кодовых посылок 5, который и изменяет случайным образом частоты импульсных сигналов программируемого генератора опорных частот 4.

Используя данную схему можно производить кодирование выходного сигнала по трем параметрам. Во-первых, с помощью распределителя импульсов 3 менять развертку сигнала по времени. Во-вторых, изменять частоту смены кода генератора кодовых посылок 5 и, в-третьих, устанавливать или переключать конкретные значения сетки частот программируемого генератора опорных частот 4 при смене кодов генератора кодовых посылок.

При изготовлении предложенного передатчика генератор тактовых импульсов можно собрать на микросхеме КР1554ЛП5, основной модулятор - на микросхеме КР1108ПП1, распределитель импульсов - на микросхемах КР1554ИЕ23 и КР1554ИД14, делитель частоты - на микросхеме КР1554ИЕ23, генератор кодовых посылок и программируемого генератора опорных частот - на микросхемах КР1554ИЕ6, схемы совпадения - на элементах КР1554ЛА3, групповой усилитель - на микросхемах КР1554ЛП5. Выходной блок передачи может реализован на резонансном усилителе мощности.

Использование: в радиотехнике и предназначен для передачи информации в асинхронно-адресных системах. Технической задачей является ускорение синхронизации передатчика с приемником и увеличение времени идентификации работающей радиостанции при передаче частотных сигналов. В процессе работы генератор тактовых импульсов 1 синхронизирует основной модулятор 2, с выхода которого импульсы переменной частоты поступают на вход распределителя импульсов 3. Одновременно на выходах программируемого генератора опорных частот 4 формируются высокочастотные сигналы, задаваемые генератором кодовых посылок 5. Выходные сигналы программируемого генератора опорных частот 4 и распределителя импульсов 3 проходят попарно на входы схем совпадения 6, 7, 8, 9 и после логического перемножения поступают на групповой усилитель 10, на дополнительный вход которого поступает кодовый сигнал непосредственно с выхода программируемого генератора опорных частот 4. Именно по этому сигналу выполняется быстрая подстройка (быстрое вхождение в синхронизм) приемного устройства. На выходе группового усилителя 10 формируется сигнал в виде частотно-временной матрицы, поступающий на выходной блок передачи 11 для усиления мощности и передачи корреспонденту. 3 ил.

Передатчик сигналов в виде частотно-временной матрицы, содержащий генератор татковых импульсов, генератор кодовых посылок, программируемый генератор опорных частот и распределитель импульсов, выходы которых соответственно подключены к первым и вторым входам электронного коммутатора, выход которого соединен с выходным блоком передачи, отличающийся тем, что в него введены основной модулятор и делитель частоты, а электронный коммутатор собран на N схемах совпадения и групповом усилителе, причем вход передатчика и выход генератора тактовых импульсов подключены соответственно к первому и второму входам основного модулятора, выход которого через последовательно соединенные распределитель импульсов и делитель частоты подключен к входу генератора кодовых посылок, выход которого соединен с управляющим входом генератора опорных частот, один из выходов которого подключен к первому входу группового усилителя, к остальным N входам которого подключены выходы N схем совпадения.