УСТРОЙСТВО МНОГОКАНАЛЬНОЙ РАДИОСВЯЗИ Российский патент 1998 года по МПК H04B7/02 

Устройство относится к технике радиосвязи и может быть использовано в космических и наземных радиолиниях связи.

Известны устройства с использованием поляризационной модуляции радиосигналов, в частности, с эллиптической поляризацией волны путем изменения параметров эллипса поляризации (Гусев К.Г., Филатов А.Д., Сопалев А.П. Поляризационная модуляция.-М.: Советское радио, 1974, с. 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, так как 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 автоматической цепи в виде замкнутого контура регулирования с применением специальных пилот-сигналов. Оно содержит передающее устройство, формирующее два сигнала с одинаковой частотой и ортогональные поляризации 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 близким к изобретению, по технической сущности является устройство для радиосвязи с повторным использованием частоты (авт. св. N 1385305). В передающей части устройства выход генератора сигналов основных сообщений 1 соединен с входом разветвителя мощности 2, первый и второй выходы которого соединены с первыми высокочастотными входами первого 3 и второго 4 амплитудных модуляторов соответственно, вторые (управляющие) входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами противофазного усилителя 5, на вход которого подается дополнительная информация, выходы первого 3 и второго 4 амплитудных модуляторов соединены соответственно с первым 6 и вторым 7 облучателями передающей антенны 8; в приемной части выход первого 9 и второго 10 облучателей приемной антенны 11 соединены соответственно с первым и вторым входами суммарно-разностного блока 12, выход сумматора 13 которого через амплитудный ограничитель 16 соединен со входами фазового детектора 22 и первой линией задержки 20, выход которой подключен к сигнальному входу ключа 21, управляющий вход которого соединен с выходом коммутатора 25, а выход этого ключа подключен к входу демодулятора 17 основных сообщений, с первого выхода которого снимается сигнал основных сообщений S_осн, а второй выход этого демодулятора подключен к входу фазовращателя 23, выход которого соединен с опорным входом синхронного детектора 15 и вторым входом фазового детектора 22, выход которого через второй фильтр 24 соединен с компаратором 25, а разностный выход вычитающего устройства 14 через вторую линию задержки 26 подключен к сигнальному входу синхронного детектора 15, выход которого через первый фильтр (нижних частот) 18 соединен с управляющим входом устройства поворота поляризации 19, кроме того, с выхода этого синхронного детектора снимается дополнительная информация S_д.

Для передачи все возрастающего объема информации необходимо увеличивать скорость передачи или число радиоканалов, что в том и другом случаях приводит к расширению полосы радиочастот. Как известно, диапазон радиочастот, начиная от самых низких - ОНЧ и заканчивая самыми высокими - СВЧ, в настоящее время весьма перегружен, поэтому задача выделения какого-либо участка диапазона радиочастот становится все более проблематичной.

Предлагаемое устройство многоканальной радиосвязи в некоторой степени решает проблему увеличения объема передаваемой информации.

Для увеличения объема передаваемой информации в устройство, содержащее на передающей стороне разветвитель мощности, два выхода которого соединены с первыми входами первого и второго амплитудных модуляторов соответственно, вторые входы которых соединены с двумя выходами противофазного усилителя, вход которого является третьим информационным входом устройства, выходы амплитудных модуляторов соединены соответственно с первым и вторым обучателями передающей антенны; на приемной стороне первый и второй облучатели (возбудители) приемной антенны через устройство поворота поляризации подключены к двум входам суммарно-разностного устройства, выход сумматора которого соединен с входом ограничителя, а выход вычитающего устройства через синхронный детектор и первый фильтр подключен к управляющему входу устройства поворота поляризации, выход синхронного детектора является третьим информационным выходом устройства, второй фильтр и линия задержки введено на передающей стороне, опорный генератор последовательно соединен с фазовым манипулятором, первым смесителем и первым ключом, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, выход которого подключен ко входу разветвителя мощности, выход фазового манипулятора, кроме того, соединен с первым входом второго смесителя, выход опорного генератора, кроме того, соединен с входами формирователя тактовых импульсов и синтезатора частот, два выхода которого подключены к вторым входам первого и второго смесителей соответственно, а выход второго смесителя через второй ключ соединен с вторым входом сумматора, выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом синхронизатора, два других входа которого являются информационными, первый выход этого синхронизатора соединен с вторым входом фазового манипулятора, а второй выход - с управляющим входом первого ключа и через фазоинвертор - с управляющим входом второго ключа, на приемной стороне опорный генератор соединенного выходом со входом синтезатора, два выхода которого подключены к входам первого и второго смесителей соответственно, выходы которых соединены с первым и вторым входами сумматора соответственно через второй фильтр соединен с входами перемножителя, выход которого является первым информационным выходом устройства и линии задержки, выход которой подключен ко второму входу перемножителя, третий и четвертый фильтры, входы которых соединены между собой с выходом ограничителя и вторым входом синхронного детектора, выходы третьего и четвертого фильтров соответственно через первый и второй частотные детекторы подключены соответственно к входам вычитателя, выход которого является вторым информационным выходом устройства, выходы третьего и четвертого фильтров, кроме того, соединены с вторыми входами первого и второго смесителей соответственно.

На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства, на которой приняты обозначения: 1 - опорный генератор; 2- разветвитель мощности; 3 и 4 - первый и второй амплитудные модуляторы; 5 - противофазный усилитель; 6 и 7 - первый и второй облучатели передающей антенны; 8 - передающая антенна; 9 и 10 - облучатели приемной антенны; 11 - приемная антенна; 12 - суммарно-разностный блок; 13 - сумматор; 14 - вычитающее устройство; 15 - синхронный детектор; 16 - амплитудный ограничитель; 17 - фазовый манипулятор; 18 - первый фильтр (нижних частот); 19 - устройство поворота поляризации; 20 - линия задержки; 21 - первый смеситель передатчика; 22 - первый ключ; 23 - сумматор; 24 - второй фильтр; 25 - генератор тактовых импульсов; 26 - синтезатор передатчика; 27 - второй смеситель передатчика; 28 - второй ключ; 29 - синхронизатор; 30 - фазоинвертор; 31 - третий фильтр; 32 - первый частотный детектор; 33 - вычитающий блок; 34 - четвертый фильтр; 35 - второй частотный детектор; 36 - первый смеситель приемника; 37 - сумматор; 38 - перемножитель; 39 - опорный генератор приемника; 40 - синтезатор приемника; 41 - второй смеситель приемника.

Предлагаемое устройство имеет следующие связи.

На передающей стороне опорный генератор 1, последовательно соединенный с фазовым манипулятором 17, первым смесителем 21 и первым ключом 22, выход которого соединен с первым входом сумматора 23, выход фазового манипулятора 17, кроме того, соединен с первым входом второго смесителя 27, выход опорного генератора 1, кроме того, соединен с входами генератора тактовых импульсов 25 и синтезатора частот 26, два выхода которого подключены к вторым входам первого 21 и второго 27 смесителей соответственно, а выход второго 27 смесителя через второй ключ 28 соединен со вторым входом сумматора 23, выход генератора тактовых импульсов 25 соединен с первым входом синхронизатора 29, два других входа которого являются информационными, первый выход этого синхронизатора соединен с вторым входом фазового манипулятора 17, а второй выход - с управляющим входом первого ключа 22 и через фазоинвертор 30 - с управляющим входом ключа 28, выход сумматора 23 подключен к входу разветвителя мощности 2, два выхода которого подключены к первым входам первого 3 и второго 4 амплитудных модуляторов соответственно, к вторым входам которых подключены выходы противофазного усилителя 5, вход которого является третьим информационным входом, выходы первого 3 и второго 4 амплитудных модуляторов соединены соответственно с первым 6 и вторым 7 облучателями передающей антенны 8; на приемной стороне первый 9 и второй 10 облучатели (возбудители) приемной антенны 11 через устройство поворота поляризации 19 подключены к двум входам суммарно-разностного блока 12. Выход разностного блока 12 через амплитудный ограничитель 16 соединен с входами третьего 31 и четвертого 34 фильтров и первым входом синхронного детектора 15, второй вход которого соединен с выходом суммарно-разностного блока 12, а выход синхронного детектора 15 через первый фильтр 18 соединен с управляющим входом устройства поворота поляризации 19. Выходы третьего 31 и четвертого 34 фильтров соединены с входами первого 36 и второго 41 смесителей и через первый 32 и второй 35 частотные детекторы - с двумя входами вычитающего блока 33, опорный генератор 39, выход которого подключен ко входу синтезатора частот 40, два выхода которого соединены с вторыми входами первого 36 и второго 41 смесителей соответственно, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами сумматора 37, выход которого через второй фильтр 24 подключен ко входам перемножителя 38 и линии задержки 20, выход которой соединен к второму входу перемножителя 38. Выход перемножителя 38 является первым информационным выходом. Выход вычитающего блока 33 является вторым информационным выходом. Выход синхронного детектора 15 - является третьим информационным выходом устройства.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Опорный генератор 1 вырабатывает гармонические колебания, которые поступают с одной стороны на генератор тактовых импульсов 25, где формируются тактовые импульсы, используемые для синхронизации первого и второго информационных сигналов в синхронизатора 29. Из колебаний опорного генератора, кроме того, формируются частоты f₁ и f₂ в синтезаторе частот 26, используемых в качестве частот гетеродина для смесителей 21 и 27. Протактированный в синхронизаторе 29 первый информационный сигнал ИНФ.1 подается на один из входов фазового манипулятора 17, на второй вход которого поступают колебания с опорного генератора 1. На выходе фазового манипулятора 17, таким образом, получаются фазоманипулированный сигнал, который поступает одновременно на первые входы первого 21 и второго 27 смесителей, на вторые входы которых в качестве частот гетеродина подаются колебания частот f₁ и f₂, соответственно, с синтезатора частот 26. С выходов первого 21 и второго 27 смесителей сигналы промежуточной частоты поступают на сигнальные входы первого 22 и второго 28 ключей, на управляющие входы которых подается второй информационный сигнал ИНФ.2, протактированный в синхронизаторе 29, причем на ключ 22 непосредственно, а на ключ 28 через фазоинвертор 30, т.е. когда поступает информация "1", открывается ключ 22, а когда поступает информация "0", открывается ключ 28. С выходов ключей 22 и 28 сигналы разных частот поступают на сумматор 23, с выхода которого поступает на вход разветвителя мощности 2. В разветвителе мощности 2 сигнал разветвляется на два канала и каждая половина поступает соответственно на входы первого 3 и второго 4 амплитудных модуляторов, выполненных в виде высокочастотных усилителей. На вторые входы амплитудных модуляторов через противофазный усилитель 5 поступает информация с третьего информационного входа ИНФ.3. В модуляторах 3 и 4 амплитуда проходящих сигналов изменяется противофазно по закону передаваемых сообщений ИНФ. 3. Эти сигналы с выходов амплитудных модуляторов поступают на облучатели 6 и 7 передающей антенны 8, который и излучается в пространство. Возбудители 6 и 7 создают поля с ортогональной одно относительно другого линейной или круговой поляризацией. Сигналы, которые излучает передающая антенна 8, принимаются приемной антенной 11.

Принятый приемной антенной 11 сигнал с облучателей (возбудителей) 9 и 10 через устройство поворота поляризации 19 поступает на суммарно-разностный блок 12, в сумматоре 13 которого сигналы, поступающие с двух облучателей 9 и 10, суммируются, и суммарный сигнал поступает на амплитудный ограничитель 16, а с выхода вычитателя 14 разностный сигнал поступает на синхронный детектор 15, на второй вход которого подается сигнал с амплитудного ограничителя 16. С выхода синхронного детектора снимается ИНФ.3 и, кроме того, через узкополосный низкочастотный фильтр 18 поступает на управляющий вход устройства 19 поворота поляризации. С помощью фильтра 18 выделяется постоянная составляющая, знак которой зависит от знака угла рассогласования α по поляризации. С выхода фильтра 18 эта составляющая поступает на устройство управления положением осей поляризации облучателей (возбудителей) 19, которое повернет облучатели так, что угол α станет равным нулю. При рассогласовании в другую сторону (угол α - отрицательный) указанная составляющая будет положительной и облучатели будут повернуты в противоположную сторону. Фильтр 18 может пропускать только меняющиеся сигналы, обусловленные изменениями взаимного положения антенн.

Устройство управления положением осей поляризации 19 устраняет рассогласование между поляризацией приходящих сигналов и поляризацией облучателей антенны, при этом система регулирования работает по принимаемому сигналу, несущему информацию о передаваемых сообщениях.

Система регулирования будет работать в случае, когда ортогональность приходящих сигналов будет нарушена.

Сигнал с выхода амплитудного ограничителя поступает на фильтры 31 и 34, где производится разделение по частоте, которые поступают на частотные детекторы 32, 35 и далее на вычитающее устройство 33, с которого снимается ИНФ. 2. С выходов фильтров 31 и 34, кроме того, сигнал подается на входы смесителей 36, 41 соответственно, на вторые входы которых поступают сигналы с частотами гетеродина f_г1 и f_г2, вырабатываемых в синтезаторе 40 из колебаний опорного генератора 39. В смесителях 36, 41 производится приведение разных частот фазоманипулированных колебаний к одной промежуточной частоте, сигнал которой выделяется сумматором 37 и фильтром 24. Из этих колебаний с помощью линии задержки 20 и перемножителя 38 выделяется ИНФ.1.

Для передачи все возрастающего объема информации необходимо увеличивать скорость передачи или число радиоканалов, а это приводит к расширению полосы рабочего диапазона частот. Как известно в настоящее время диапазон радиочастот, начиная от самых низких - ОНЧ и кончая самыми высокими - СВЧ, весьма перегружен. Поэтому задача дополнительного выделения какого-либо участка диапазона радиочастот с каждым днем становится все более актуальной.

В связи с этим для увеличения объема передаваемой информации авторы пошли по пути расширения функциональных возможностей приемо-передающих устройств. Это позволило передавать информацию от трех различных источников, что и является положительным эффектом предлагаемого устройства перед устройством-прототипом, в котором информация передается только от двух источников.

Устройство относится к области радиосвязи и может быть использовано в космических и наземных радиолиниях связи. Устройство многоканальной радиосвязи, содержащее на передающей стороне разветвитель мощности, два амплитудных модулятора, парафазный усилитель и передающую антенну, на приемной стороне -приемную антенну, устройство поворота поляризации, суммарно-разностный блок, синхронный детектор. Для увеличения объема передаваемой информаций прибегают, как правило, к увеличению скорости передачи или к увеличению числа радиоканалов, а это приводит к расширению диапазона рабочих частот, что бывает не всегда возможно, поэтому в предлагаемом устройстве вопрос об увеличении объема информации решается путем расширения функциональных возможностей, который решается путем введения на передающей стороне опорного генератора, фазового манипулятора, генератора тактовых импульсов, синтезатора частот, двух смесителей и двух ключей, на приемной стороне опорного генератора синтезатора частот, двух смесителей, сумматора, двух фильтров, двух детекторов, вычитающего блока и перемножителя. 1 ил.

Устройство многоканальной радиосвязи, содержащее на передающей стороне разветвитель мощности, два выхода которого соединены с первыми входами первого и второго амплитудных модуляторов соответственно, вторые входы которых соединены с двумя выходами противофазного усилителя, вход которого является третьим информационным входом устройства, выходы амплитудных модуляторов соединены с первым и вторым облучателями передающей антенны, на приемной стороне - первый и второй облучатели приемной антенны через блок поворота поляризации подключены к двум входам суммарно-разностного блока, суммарный выход которого соединен с входом амплитудного ограничителя, выход синхронного детектора через первый фильтр подключен к управляющему входу блока поворота поляризации, выход синхронного детектора является третьим информационным выходом устройства, а также второй фильтр и блок задержки, отличающееся тем, что на передающей стороне введены последовательно соединенные опорный генератор, фазовый манипулятор, первый смеситель и первый ключ, выход которого соединен с первым входом сумматора, выход которого подключен ко входу разветвителя мощности, выход фазового манипулятора соединен с первым входом второго смесителя, выход опорного генератора соединен с входами генератора тактовых импульсов и синтезатора частот, два выхода которого подключены к вторым входам первого и второго смесителей соответственно, а выход второго смесителя через второй ключ соединен с вторым входом сумматора, выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом синхронизатора, второй и третий входы которого являются соответственно первым и вторым информационными входами, первый выход синхронизатора соединен с вторым входом фазового манипулятора, а второй выход - с управляющим входом первого ключа и через фазоинвертор - с управляющим входом второго ключа, на приемной стороне введены опорный генератор, последовательно соединенные третий фильтр, первый частотный детектор и вычитающий блок, последовательно соединенные четвертый фильтр и второй частотный детектор, а также синтезатор, первый и второй смесители, сумматор и перемножитель, причем выход суммарно-разностного блока соединен с первым входом синхронного детектора, второй вход которого и входы третьего и четвертого фильтров объединены и соединены с выходом амплитудного ограничителя, выход второго частотного детектора соединен с вторым входом вычитающего блока, выход которого является вторым информационным выходом устройства, выход опорного генератора соединен с входом синтезатора, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первыми входами первого и второго смесителей, вторые входы которых соединены соответственно с выходами третьего и четвертого фильтров, выходы первого и второго смесителей соединены с входами сумматора, выход которого через второй фильтр соединен с первым входом перемножителя и входом блока задержки, выход которого соединен с вторым входом перемножителя, выход которого является первым информационным выходом устройства.