СИСТЕМА РАДИОСВЯЗИ Российский патент 2000 года по МПК H04B7/22 

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано в космических и наземных системах радиосвязи.

Известны устройства (патент США N 4087818), в которых 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 устройство, формирующее два сигнала, имеющие одинаковую частоты и взаимно ортогональные поляризации волны. Приемное устройство обеспечивает раздельный прием указанных сигналов на 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.

Известны системы радиосвязи с ШПС, например, по а.с. N 651492, которое служит для передачи дискретной информации. Основным недостатком этой системы является низкая помехоустойчивость в условиях действия взаимных помех.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой системе является система радиосвязи, описанная в патенте 2085039, содержащая на передающей стороне опорный генератор, разветвитель мощности, два выхода которого соединены с первыми входами первого и второго амплитудных модуляторов, ко вторым входам которых подключены соответственно два выхода парафазного усилителя, вход которого является входом дополнительной информации, выход первого амплитудного модулятора соединен с первым облучателем передающей антенны, выход второго амплитудного модулятора соединен со вторым облучателем передающей антенны, коммутатор, первый и второй ключи, выходы которых соединены со входами сумматора, выход которого подключен ко входу разветвителя мощности, выходы коммутатора подсоединены к управляющим входам ключей, а на приемной стороне - первый и второй облучатели приемной антенны соединены соответственно с первым и вторым входами устройства поворота поляризации, первый и второй выходы которого соединены со входами сумматора и вычитающего устройства, выход которого подключен ко второму входу синхронного детектора, а выход сумматора через амплитудный ограничитель соединен с первым входом синхронного детектора, выход которого через узкополосной низкочастотный фильтр соединен с управляющим входом устройства поворота поляризации, причем выход синхронного детектора подсоединен ко входу фильтра нижних частот, выход которого является выходом для дополнительной информации.

Недостатком известной системы является невысокая скрытность основной информации.

Технический результат - повышение скрытности передаваемой информации.

Для повышения скрытности передаваемой информации в систему радиосвязи, содержащую на передающей стороне опорный генератор, разветвитель мощности, два выхода которого соединены с первыми входами первого и второго амплитудных модуляторов, ко вторым входам которых подключены соответственно два выхода парафазного усилителя, вход которого является входом дополнительной информации, выход первого амплитудного модулятора соединен с первым облучателем передающей антенны, выход второго амплитудного модулятора соединен со вторым облучателем передающей антенны, коммутатор, первый и второй ключи, выходы которых соединены со входами сумматора, выход которого подключен ко входу разветвителя мощности, выходы коммутатора подключены к управляющим входам ключей, а на приемной стороне - первый и второй облучатели приемной антенны соединены соответственно с первым и вторым входами устройства поворота поляризации, первый и второй выходы которого соединены со входами сумматора и вычитающего устройства, выход которого подключен ко второму входу синхронного детектора, а выход сумматора через амплитудный ограничитель соединен с первым входом синхронного детектора, выход которого через узкополосной низкочастотный фильтр соединен с управляющим входом устройства поворота поляризации, причем выход синхронного детектора подсоединен ко входу фильтра нижних частот, выход которого является выходом для дополнительной информации, введены на передающей стороне - синтезатор частот, вход которого соединен с выходом опорного генератора, а n выходов синтезатора частот соединены соответственно с гетеродинными входами n фазовых манипуляторов, сигнальные входы которых соединены соответственно с n выходами кодирующего устройства, вход которого является входом для основной информации, выходы n фазовых манипуляторов через полосовые фильтры подсоединены соответственно к сигнальным входам и ключей, управляющие входы которых соединены соответственно с n выходами коммутатора, вход которого подсоединен к соответствующему выходу кодирующего устройства, а выходы n ключей соединены соответственно с n входами сумматора, выход которого подсоединен ко входу разветвителя мощности, на приемной стороне - n синхронно-фазовых демодуляторов, входы которых соединены между собой и с выходом амплитудного ограничителя, выходы синхронно-фазовых демодуляторов соединены соответственно с n входами схемы выбора максимума, n выходов которой соединены соответственно с n входами декодирующего устройства, выход которого является выходом для основной информации.

На чертеже приведена структурная электрическая схема системы радиосвязи.

Система радиосвязи содержит на передающей стороне опорный генератор 1, разветвитель мощности 2, первый и второй амплитудные модуляторы 3, 4, парафазный усилитель 5, передающая антенна 8, первый и второй облучатели 6, 7 передающей антенны, синтезатор частот 19, фазовые манипуляторы 20₁-20_n, полосовые фильтры 21-21_n, ключи 22₁-22_n, кодирующее устройство 23, коммутатор 24, сумматор 25, на приемной стороне - приемная антенна 11, первый и второй облучатели 9, 10 приемной антенны, сумматор 12, вычитающее устройство 13, синхронный детектор 14, амплитудный ограничитель 15, фильтр нижних частот (ФНЧ) 16, узкополосный низкочастотный фильтр 17, устройство 18 поворота поляризации синхронно-фазовые демодуляторы 21₁-26_n, схема выбора максимума 27, декодирующее устройство 28.

Система радиосвязи работает следующим образом.

Опорный генератор 1 вырабатывает синусоидальные колебания высокостабильной частоты, которые поступают на синтезатор частоты 19,
где вырабатываются "n" частот, используемых в качестве частот гетеродина для фазовых манипуляторов 20₁-20_n.

Основная информация S₀ в виде последовательности двоичных единиц 1 и 0 поступает на вход кодирующего устройства 23, где кодируется во времени и поступает на сигнальные входы фазовых манипуляторов 20₁-20_n.

В результате на выходах этих фазовых манипуляторов будет сигнал основных сообщений, модулированный по фазе
Uc(t) = Ucos[ωt+ϕ(t)] (1)
где Uc - постоянная амплитуда сигнала;
ϕ(t)- функция изменения фазы сигнала, соответствующая фазовой модуляции основным сообщением.

Этот сигнал с выходов фазовых манипуляторов поступает на соответствующие полосовые фильтры 21₁-21_n для ограничения боковых составляющих и далее на сигнальные входы соответствующих ключей 22₁ - 22_n. Причем, если ФМ сигнал поступил, например, на вход первого ключа, то и управляющий сигнал с выхода коммутатора 24 поступит тоже на первый ключ, который откроет его, пропуская сигнал на вход сумматора 25, так как, если информационный сигнал поступает на первый выход кодирующего устройства 23, то он же поступает и на вход коммутатора 24 и скоммутируется на первый выход этого коммутатора и т.д.

Сигнал с выхода сумматора поступает на разветвитель мощности 2, где осуществляется разделение его мощности пополам и каждая половина выдается соответственно по двум выходам на амплитудные модуляторы 3 и 4. В этих модуляторах амплитуда приходящих сигналов изменяется противофазно по закону передаваемых дополнительных сообщений S_доп. с помощью напряжений, снимаемых с парафазного усилителя 5. При этом сигналы на выходах амплитудных модуляторов будут
U₃(t) = U₁[1+f(t)]cos[ωt+ϕ(t)] (2)
U₄(t) = U₁[1-f(t)]cos[ωt+ϕ(t)] (3)
где U₁ - постоянная амплитуда;
f(t) - функция изменения амплитуды сигналов, соответствующая дополнительным сообщениям S_доп..

Сигналы 2 и 3 поступают на входы облучателей 6 и 7 передающей антенны 8, которая может быть реализована в виде зеркальной антенны с двумя облучателями или в виде вибраторных антенн с соответствующими возбудителями. Облучатели 6 и 7 создают поля с ортогональной одно относительно другого линейной или круговой поляризацией.

Сигналы, которые излучает передающая антенна 8, принимаются приемной антенной 11. Ее облучатели (возбудители) 9, 10 имеют также ортогональную линейную или круговую поляризацию. Приемная антенна 11 с возбудителями 9, 10 выполнена аналогично передающей.

На выходе возбудителей 9, 10 приемной антенны 11 получаем сигналы:


Эти сигналы поступают на входы сумматора 12 и вычитающего устройства 13. При этом на выходе сумматора 12 будет сигнал:

а на выходе вычитающего устройства 13

Сигнал 6 с выхода сумматора 12 поступает на вход амплитудного ограничителя 15, на выходе которого при угле рассогласования /α/ < 45^° и достаточно низком уровне ограничения будет иметь вид
U_огр. = V_огр.cos[ωt+ϕ(t)] (8)
где V_огр. - эффективная амплитуда ограниченного сигнала.

Сигнал 8 подается на синхронный детектор 14 в качестве опорного сигнала и одновременно на вход синхронно-фазовых демодуляторов 26₁ - 26_n. На сигнальный вход синхронного детектора 14 поступает сигнал 7 с вычитающего устройства 13. На выходе синхронного детектора 14 в области низких частот будет сигнал:
U_с.д. = U-(t)U_огр.(t) = KV₀[f(t)cosα-sinα] (9)
где K - коэффициент передачи синхронного детектора.

Как видно из выражения 9, сигнал U_с.д. содержит постоянную составляющую, знак которой зависит от знака угла рассогласования α. В данном случае эта составляющая равна
U = -KV₀sinα,
которая выделяется с помощью низкочастотного узкополосного фильтра 17 и подается на устройство 18 поворота поляризации возбудителей, 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.

Низкочастотный узкополосной фильтр 17 имеет полосу пропускания значительно меньшую по сравнению с шириной полосы спектра функции f(t), так что он может пропускать только медленно меняющиеся сигналы, обусловленные изменениями положения антенн.

Устройство 18 поворота поляризации облучателей приемной антенны с помощью напряжения, поступающего с низкочастотного узкополосного фильтра 17, устраняет рассогласование между поляризацией приходящих сигналов и поляризацией облучателей приемной антенны. При этом система регулирования работает по принимаемому сигналу, несущему информацию о передаваемых сообщениях.

С выхода синхронного детектора 14 через ФНЧ16 снимается дополнительная информация S_доп.. С выхода амплитудного ограничителя 15 сигнал, кроме того, поступает на входы n синхронно-фазовых демодуляторов 26₁-26_n. Каждый из n синхронно-фазовых демодуляторов состоит из последовательно соединенных фазового детектора, фильтра нижних частот и генератора управляемого напряжения (ГУН). Причем частота каждого ГУНа настроена на одну из "n" частот передающего устройства (Фомин А.Ф. "Помехоустойчивость систем передачи непрерывных сообщений", М.: Сов. радио, 1975 г. - 352 стр.).

С выходов ФНЧ синхронно-фазовых демодуляторов сигнал поступает на схему выбора максимума 27, где выбирается больший сигнал и определяется номер синхронно-фазового демодулятора, что соответствует частоте сигнала в данный момент на передающем устройстве. Со схемы выбора максимума 27 сигнал поступает на декодирующее устройство 28, где восстанавливается исходный сигнал.

Система относится к радиосвязи и может быть использована в космических и наземных системах радиосвязи. Технический результат -повышение скрытности передаваемой информации. Техническая сущность системы радиосвязи заключается в том, что за счет n каналов на передающей и приемной сторонах вводится еще одна степень свободы, что позволяет в значительной степени закрыть передачу основной информации. 1 ил.

Система радиосвязи, содержащая на передающей стороне: опорный генератор, разветвитель мощности, два выхода которого соединены с первыми входами первого и второго амплитудных модуляторов, ко вторым входам которых подключены соответственно два выхода парафазного усилителя, вход которого является входом дополнительной информации, выход первого амплитудного модулятора соединен с первым облучателем передающей антенны, выход второго амплитудного модулятора соединен со вторым облучателем передающей антенны, коммутатор, первый и второй ключи, выходы которых соединены со входами сумматора, выход которого подключен ко входу разветвителя мощности, выходы коммутатора подсоединены к управляющим входам ключей, а на приемной стороне - первый и второй облучатели приемной антенны соединены соответственно с первым и вторым входами устройства поворота поляризации, первый и второй выходы которого соединены со входами сумматора и вычитающего устройства, выход которого подключен ко второму входу синхронного детектора, а выход сумматора через амплитудный ограничитель соединен с первым входом синхронного детектора, выход которого через узкополосный низкочастотный фильтр соединен с управляющим входом устройства поворота поляризации, причем выход синхронного детектора подсоединен ко входу фильтра нижних частот, выход которого является выходом для дополнительной информации, отличающаяся тем, что введены на передающей стороне: синтезатор частот, вход которого соединен с выходом опорного генератора, а n выходов синтезатора частот соединены соответственно с гетеродинными входами n фазовых манипуляторов, сигнальные входы которых соединены соответственно с выходами кодирующего устройства, вход которого является входом для основной информации, выходы n фазовых манипуляторов через полосовые фильтры подсоединены соответственно к сигнальным входам n ключей, управляющие входы которых соединены соответственно с n выходами коммутатора, вход которого подсоединен с соответствующему выходу кодирующего устройства, а выходы n ключей соединены соответственно с n входами сумматора, выход которого подсоединен ко входу разветвителя мощности, на приемной стороне - n синхронно-фазовых демодуляторов, входы которых соединены между собой и с выходом амплитудного ограничителя, выходы синхронно-фазовых демодуляторов соединены соответственно с n входами схемы выбора максимума, n выходов которой соединены соответственно с n входами декодирующего устройства, выход которого является выходом для основной информации.