УСТРОЙСТВО РЕЗЕРВИРОВАНИЯ РАДИОПЕРЕДАТЧИКА Российский патент 2001 года по МПК H04B1/04 H04B17/00 

Изобретение относится к технике радиосвязи и предназначено для использования в цифровых радиопередающих устройствах повышенной надежности.

Известно устройство для включения резервного радиопередающего тракта, содержащее задающий генератор и два усилительных тракта, из которых один основной, другой резервный, высокочастотные выходы которых через антенный переключатель соединены с антенной. В устройстве сигнал подается на оба тракта. Если спустя некоторое время после поступления входного сигнала сигнал на выходе основного тракта не появится, то включается резервный тракт, а основной выключается (см. А.с. N 35456, НРБ, МКИ 4 H 04 В 7/005, 1984 г.). Основным недостатком этого устройства является наличие высокочастотного контактного переключателя, предназначенного для коммутации усилительных трактов, что при больших мощностях приводит к снижению надежности устройства. Для повышения надежности переключателя можно при переходе с основного тракта на резервный выключать высокое напряжение, однако это приводит к увеличению времени перехода. Аналогичными недостатками обладают известный резервированный радиопередатчик (см. А.с.N 1070696, СССР, МКИ H 04 В 1/04, 1981 г.) и устройство резервирования радиопередатчика (Заявка N 23394, Япония, МКИ H 04 В 1/74, 1985 г.). Наиболее близким по числу сходных признаков является устройство резервирования радиопередатчика, содержащее возбудитель, основной и резервный усилители мощности, антенну, бесконтактный антенный переключатель, две линии задержки высочастотного сигнала, по одной на выходе каждого усилителя мощности, блоки питания для каждого усилителя мощности с переключателями питания, датчики контроля тока в цепях питания усилителей мощности, анализаторы состояния усилителей мощности и блок управления, осуществляющий выработку команд управления переключением усилителей мощности с основного на резервный и подключение антенны к исправному усилителю.

Это устройство и примем в качестве прототипа.

К недостаткам прототипа относятся:
1. Большие потери мощности в высокочастотном тракте радиопередатчика. Это связано с тем, что, во-первых, мощность высокочастотного сигнала резервного усилителя (при исправном состоянии обоих усилителей мощности) бесполезно тратится в балластной нагрузке, и, во-вторых, несравненно большие потери вносят линии задержки в виде отрезков коаксиального кабеля, введенные в высокочастотные тракты между выходами усилителей мощности и антенной (либо балластной нагрузкой). При скорости распространения электромагнитной волны в высокочастотном кабеле, равной 200000 км/с, для обеспечения задержки высокочастотного сигнала даже на 1 с потребуется отрезок кабеля длиной 200000 км. Затухание, вносимое таким отрезком кабеля, составит примерно 10⁵ - 10⁶ дБ.

2. Введение линии задержки в оба тракта в принципе не может исключить потерь информации при переключении усилителей мощности, поскольку при наличии линий задержки в обоих трактах отсутствует относительное запаздывание сигнала в одном тракте по сравнению с другим. Следовательно, при переключении усилителей информация теряется.

3. Надежность устройства оказывается невысокой вследствие наличия в нем одного возбудителя, поскольку радиопередатчик при исправных обоих усилителях, но неисправном возбудителе оказывается неработоспособным. Кроме того, поскольку в случае исправного состояния обоих усилителей они (оба) оказываются включенными, время их наработки на отказ становится вдвое меньше, чем при поочередном включении усилителей.

Целью изобретения является разработка устройства, обеспечивающего переход с основного передающего тракта на резервный без потери информации при повышении надежности и уменьшении мощностных потерь.

Для достижения технического результата в известное устройство резервирования радиопередатчика, содержащее возбудитель со своим блоком питания, первый и второй усилители мощности, анализаторы состояния первого и второго усилителей мощности, антенный переключатель, антенну, балластную нагрузку, блоки питания усилителей мощности, переключатели питания усилителей мощности, датчики контроля тока усилителей мощности и блок управления, причем один из выходов антенного переключателя соединен с антенной, а другой - с балластной нагрузкой, входы анализаторов состояния усилителей мощности соединены с выходами соответствующих усилителей мощности, а выходы - с соответствующими входами блока управления, другие информационные входы которого соединены с информационными выходами датчиков контроля тока соответствующих усилителей мощности, вход датчика контроля тока каждого из усилителей мощности соединен с выходом соответствующего переключателя питания, а выход - с питающим входом своего усилителя мощности, вход каждого переключателя питания соединен с выходом соответствующего блока питания, вход управления переключателя питания первого усилителя мощности соединен с входом управления антенного переключателя и с первым управляющим выходом блока управления, второй управляющий выход которого соединен с входом управления переключателя питания второго усилителя мощности, дополнительно введены второй возбудитель с блоком питания, переключатели питания первого и второго возбудителей, анализаторы состояния первого и второго возбудителей, датчики контроля тока первого и второго возбудителей, разветвитель информационного сигнала, линия задержки информационного сигнала, переключатели задержки информационного сигнала. Выходы усилителей мощности соединены с соответствующими входами антенного переключателя. Информационный вход устройства резервирования радиопередатчика соединен с входом разветвителя информационного сигнала, а вход тактовых импульсов - с тактовым входом линии задержки. Выходы разветвителя информационного сигнала соединены с информационными входами соответствующих входных переключателей задержки информационного сигнала, первый выход каждого из которых соединен с первым входом соответствующего выходного переключателя задержки информационного сигнала, а второй выход каждого из входных переключателей задержки информационного сигнала соединен с информационным входом линии задержки, выход которой соединен с вторыми входами выходных переключателей задержки информационного сигнала. Входы управления входного и выходного переключателей задержки первого тракта объединены и соединены с третьим управляющим выходом блока управления, четвертый управляющий выход которого соединен с входами управления входного и выходного переключателей задержки информационного сигнала второго тракта. Выход каждого из выходных переключателей задержки информационного сигнала соединен с входом возбудителя соответствующего тракта. Выход каждого возбудителя соединен с входом усилителя мощности своего тракта, а также с входом своего анализатора состояния, выход каждого из которых соединен с соответствующим информационным входом блока управления. Выход блока питания каждого возбудителя соединен через последовательно соединенные переключатель питания и датчик контроля тока с питающим входом возбудителя. Выходы датчиков контроля тока возбудителей соединены с соответствующими информационными входами блока управления. Вход управления переключателя питания возбудителя первого тракта соединен с входом управления переключателя питания усилителя мощности первого тракта, а также с входом управления антенного переключателя и с первым управляющим выходом блока управления. Вход управления переключателя питания возбудителя второго тракта соединен с входом управления переключателя питания усилителя мощности этого же тракта и с вторым управляющим выходом блока управления.

Блок управления содержит четыре элемента ИЛИ-НЕ, пять элементов И, два элемента ИЛИ, два элемента НЕ, ручной переключатель, шесть управляемых переключателей, два конденсатора, четыре резистора и источник постоянного напряжения. Входы элементов ИЛИ-НЕ являются соответствующими информационными входами блока управления. Выходы первого и третьего элементов ИЛИ-НЕ соединены с входами первого элемента И, а выходы второго и четвертого элементов ИЛИ-НЕ - с входами второго элемента И. Выходы первого и второго элементов И соединены с первыми входами соответственно первого и второго элементов ИЛИ. Один из выводов источника постоянного напряжения соединен с входом ручного переключателя, а другой заземлен. Вход ручного переключателя соединен с входами первых четырех управляемых переключателей. Выходы первых двух управляемых переключателей объединены и подключены к первому входу третьего элемента И, а также к первому выводу первого конденсатора и к первому выводу второго резистора, второй вывод которого заземлен. Второй вывод первого конденсатора соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ и с первым выводом первого резистора, второй вывод которого заземлен. Выход первого элемента ИЛИ соединен с вторым входом третьего элемента И, выход которого соединен с первым управляющим выходом блока управления и с входом первого элемента НЕ. Выходы третьего и четвертого управляемых переключателей объединены и подключены к первому входу четвертого элемента И, а также к первому выводу второго конденсатора и к первому выводу четвертого резистора, второй вывод которого заземлен. Второй вывод второго конденсатора соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ и с первым выводом третьего резистора, второй вывод которого заземлен. Выход второго элемента ИЛИ соединен с вторым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с вторым управляющим выходом блока управления и с входом второго элемента НЕ. Первый выход ручного переключателя соединен с третьим управляющим выходом блока управления и с входами управления первого и пятого управляемых переключателей. Второй выход ручного переключателя соединен с четвертым управляющим выходом блока управления и с входами управления третьего и шестого управляемых переключателей блока управления. Выход первого элемента НЕ соединен с первым входом пятого элемента И и с входом пятого управляемого переключателя, выход которого соединен с входом управления четвертого управляемого переключателя. Выход второго элемента НЕ соединен с вторым входом пятого элемента И и с входом шестого управляемого переключателя, выход которого соединен с входом управления второго управляемого переключателя. Выход пятого элемента И является выходом сигнала "АВАРИЯ".

Благодаря новой совокупности существенных признаков, за счет введения второго возбудителя с блоком питания, переключателей питания первого и второго возбудителей, анализаторов состояния первого и второго возбудителей, датчиков контроля тока первого и второго возбудителей, разветвителя информационного сигнала, переключаемой линии задержки и переключателей задержки информационного сигнала, обеспечивается возможность переключения радиопередатчика с основного радиотракта на резервный в случае выхода из строя основного тракта, без потери информации при снижении потерь мощности и повышении надежности устройства.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного устройства условию патентоспособности "новизна". Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из уровня техники также не выявлена известность влияния предусматриваемых существеными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".

Заявленное устройство поясняется схемами:
фиг. 1 - функциональная схема устройства резервирования радиопередатчика;
фиг.2 - схема блока управления;
фиг. 3 - схема линии задержки информационного сигнала.

Устройство резервирования радиопередатчика (см. фиг. 1) состоит из первого возбудителя 1, блока питания 2 первого возбудителя, первого 3 и второго 4 усилителей мощности, антенны 5, антенного переключателя 6, балластной нагрузки 7, блока управления 8, блоков питания 9 и 10 соответственно первого и второго усилителей мощности, переключателей питания 11 и 12 соответственно первого и второго усилителей мощности, датчиков контроля тока 13 и 14 соответственно первого и второго усилителей мощности, анализаторов состояния 15 и 16 соответственно первого и второго усилителей мощности, второго возбудителя 17, блока питания 18 второго возбудителя, переключателей питания 19 и 20 соответственно первого и второго возбудителей, датчиков контроля тока 21 и 22 соответственно первого и второго возбудителей, анализаторов состояния 23 и 24 соответственно первого и второго возбудителей, разветвителя информационного сигнала 25, линии задержки информационного сигнала 26, входного 27 и выходного 29 переключателей задержки информационного сигнала первого тракта, входного 28 и выходного 30 переключателей задержки информационного сигнала второго тракта. Выходы усилителей мощности 3 и 4 соединены с соответствующими входами антенного переключателя 6, один из выходов которого соединен с антенной 5, а другой с балластной нагрузкой 7. Информационный вход устройства резервирования радиопередатчика соединен с входом разветвителя информационного сигнала 25, а вход тактовых импульсов - с тактовым входом линии задержки информационного сигнала 26. Выходы разветвителя информационного сигнала 25 соединены с информационными входами соответствующих входных переключателей 27 и 28 задержки информационного сигнала. Первый выход входного переключателя 27 соединен с первым входом выходного переключателя 29 первого тракта, а первый выход входного переключателя 28 - с первым входом выходного переключателя 30 второго тракта. Вторые выходы входных переключателей задержки информационного сигнала 27 и 28 соединены с информационным входом линии задержки информационного сигнала 26, выход которой соединен с вторыми входами выходных переключателей задержки информационного сигнала 29 и 30. Входы управления входного 27 и выходного 29 переключателей задержки информационного сигнала объединены и соединены с третьим управляющим выходом блока управления 8, четвертый управляющий выход которого соединен с входами управления входного 28 и выходного 30 переключателей задержки информационного сигнала второго тракта. Выход выходного переключателя задержки информационного сигнала 29 соединен с входом возбудителя 1 первого тракта, а выход переключателя 30 - с входом возбудителя 17 второго тракта. Выход возбудителя 1 соединен с входом усилителя мощности 3 первого тракта и с входом своего анализатора состояния 23, выход которого соединен с шестым информационным входом блока управления 8. Выход возбудителя 17 соединен с входом усилителя мощности 4 второго тракта и с входом своего анализатора состояния 24, выход которого соединен с восьмым информационным входом блока управления 8. Выход усилителя мощности 3 первого тракта соединен с первым входом антенного переключателя 6 и с входом своего анализатора состояния 15, выход которого соединен с вторым информационным входом блока управления 8. Выход усилителя мощности 4 второго тракта соединен с вторым входом антенного переключателя 6 и с входом своего анализатора состояния 16, выход которого соединен с четвертым информационным входом блока управления 8. Первый выход антенного переключателя 6 соединен с антенной 5, а второй - с балластной нагрузкой 7. Выход блока питания 2 возбудителя первого тракта через переключатель питания 19 и датчик контроля тока 21 соединен с питающим входом возбудителя 1. Выход датчика контроля тока 21 возбудителя первого тракта соединен с пятым информационным входом блока управления 8. Выход блока питания 18 возбудителя второго тракта через переключатель питания 20 и датчик контроля тока 22 соединен с питающим входом возбудителя 17. Выход датчика контроля тока 22 возбудителя второго тракта соединен с седьмым информационным входом блока управления 8. Выход блока питания 9 усилителя мощности первого тракта через переключатель питания 11 и датчик контроля тока 13 соединен с питающим входом усилителя мощности 3. Выход датчика контроля тока 13 усилителя мощности первого тракта соединен с первым информационным входом блока управления 8. Выход блока питания 10 усилителя мощности второго тракта через переключатель питания 12 и датчик контроля тока 14 соединен с питающим входом усилителя мощности 4. Выход датчика контроля тока 14 соединен с третьим информационным входом блока управления 8. Первый управляющий выход блока управления 8 соединен с входами управления переключателей питания 19 и 11 и антенного переключателя 6. Второй управляющий выход блока управления 8 соединен с входами управления переключателей питания 20 и 12.

Блок управления 8 (см.фиг.2) содержит четыре элемента ИЛИ-НЕ 31.1, 31.2, 31.3 и 31.4, пять элементов И 32.1, 32.2, 32.3, 32.4 и 32.5, два элемента ИЛИ 33.1 и 33.2, два элемента НЕ 34.1 и 34.2, ручной переключатель 35, шесть управляемых переключателей 36.1, 36.2, 36.3, 36.4, 36.5 и 36.6, два конденсатора 37.1 и 37.2, четыре резистора 38.1, 38.2, 38.3 и 38.4 и источник постоянного напряжения 39. Входы элемента ИЛИ-НЕ 31.1 соединены с пятым и шестым информационными входами блока управления 8. Входы элемента ИЛИ-НЕ 31.2 соединены с седьмым и восьмым информационными входами блока управления 8. Входы элемента ИЛИ-НЕ 31.3 соединены с первым и вторым информационными входами блока управления 8. Входы элемента ИЛИ-НЕ 31.4 соединены с третьим и четвертым информационными входами блока управления 8. Выходы элементов ИЛИ-НЕ 31.1 и 31.3 соединены с входами элемента И 32.1. Выходы элементов ИЛИ-НЕ 31.2 и 31.4 соединены с входами элемента И 32.2. Выход первого элемента И 32.1 соединен с первым входом первого элемента ИЛИ 33.1 а выход второго элемента И 32.2 - с первым входом второго элемента ИЛИ 33.2. Один из выводов источника постоянного напряжения 39 соединен с входом ручного переключателя 35, а другой заземлен. Вход ручного переключателя 35 соединен с входами первых четырех управляемых переключателей 36.1, 36.2, 36.3 и 36.4. Выходы первых двух управляемых переключателей 36.1 и 36.2 объединены и подключены к первому входу третьего элемента ИЛИ 32.3, а также к первому выводу первого конденсатора 37.1 и к первому выводу второго резистора 38.2, второй вывод которого заземлен. Второй вывод первого конденсатора 37.1 соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ 33.1 и с первым выводом первого резистора 38.1, второй вывод которого заземлен. Выход первого элемента ИЛИ 33.1 соединен с вторым входом третьего элемента И 32.3, выход которого соединен с первым управляющим выходом блока управления 8 и с входом первого элемента НЕ 34.1. Выходы третьего и четвертого управляемых переключателей 36.3 и 36.4 объединены и подключены к первому входу четвертого элемента И 32.4, а также к первому выводу второго конденсатора 37.2 и к первому выводу четвертого резистора 38.4, второй вывод которого заземлен. Второй вывод второго конденсатора 37.2 соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ 33.2 и с первым выводом третьего резистора 38.3, второй вывод которого заземлен. Выход второго элемента ИЛИ 33.2 соединен с вторым входом четвертого элемента И 32.4, выход которого соединен с вторым управляющим выходом блока управления 8 и с входом второго элемента НЕ 34.2. Первый выход ручного переключателя 35 соединен с третьим управляющим выходом блока управления 8 и с входами управления первого и пятого управляемых переключателей 36.1 и 36.5. Второй выход ручного переключателя 35 соединен с четвертым управляющим выходом блока управления 8 и с входами управления третьего и шестого управляемых переключателей 36.3 и 36.6. Выход первого элемента НЕ 34.1 соединен с первым входом пятого элемента И 32.5 и с входом пятого управляемого переключателя 36.5, выход которого соединен с входом управления четвертого управляемого переключателя 36.4. Выход второго элемента НЕ 34.2 соединен с вторым входом пятого элемента И 32.5 и с входом шестого управляемого переключателя 36.6, выход которого соединен с входом управления второго управляемого переключателя 36.2. Выход пятого элемента И 32.5 является выходом сигнала "АВАРИЯ".

Используемые элементы И, ИЛИ, НЕ, ИЛИ-НЕ известны и описаны, например, в книге Г. И. Горбачева и Е. Е.Чаплыгина "Промышленная электроника" на стр. 135-138. В качестве ручного переключателя 35 может быть использован, например, переключатель галетный ПГК-ЗПЗН (см. "Справочник разработчика и конструктора РЭА. Элементная база", авторы: Масленников М.Ю., Соболев Е.А., Соколов Г. В. и др. Москва, ИТАР-ТАСС, 1993, стр. 31), в котором в качестве входа ручного переключателя используется контакт 1, в качестве первого выхода (вкл. 1тр) - контакт 2, в качестве второго выхода (вкл. 2тр) - контакт 4, в качестве незадействованного выхода (выкл.) - контакт 3, который целесообразно заизолировать. В качестве управляемых переключателей 36.1 - 36.6 могут быть использованы малогабаритные электромагнитные реле постоянного тока (см. Р. М.Терещук, К.М.Терещук, С.А.Седов. Полупроводниковые приемно-усилительные устройства. Справочник радиолюбителя, Киев, "Наумова думка", 1982, стр. 77-85). Линия задержки информационного сигнала 26 (см.фиг.3) содержит N регистров сдвига 26.1 - 26.N, тактовые входы которых соединены параллельно, информационный вход первого регистра сдвига 26.1 является информационным входом линии задержки 26, информационный выход каждого предыдущего регистра сдвига 26.к. соединен с информационным входом последующего регистра 26.(к+1), информационный выход последнего (N-го) регистра сдвига 26.N является информационным выходом линии задержки 26, питающие входы регистров сдвига соединены параллельно и подключены к питающему входу линии задержки (+U_n). В качестве регистра сдвига 26.к может быть использована, например, микросхема К531ИР18 (см. В.Л.Шило. Популярные цифровые микросхемы. - Челябинск: "Металлургия", 1989, рис. 1.86.а, стр.120), либо регистр на универсальных J-K-триггерах (см. В.В.Гусев, К.В.Конев, Л.Г.Зеличенко и др. Основы импульсной и цифровой техники. - М.: Сов.радио, 1975, рис.14.33, стр. 389).

В качестве разветвителя информационного сигнала 25 может быть использован двухканальный делитель мощности на основе шестиполюсника (см. Радиопередающие устройства/М. В.Балакирев, Ю.С.Вохмяков, А.В.Журиков и др.; Под ред. О.А.Челнокова. - М.: Радио и связь, 1982, стр.110, рис.5.2.ж), либо разветвитель видио- и аудиосигналов (см. статью И.Нечаева "Разветвитель видио- и аудиосигналов".- Радио, 1999, N 1, стp.13, рис.1), в котором необходимо использовать два выхода, например "Выход видео 1" и " Выход видео 2", либо электронный размножитель телеграфных сигналов (см. А.С.Аджемов, А.И.Кобленц, В. Н.Гордиенко. Многоканальная электросвязь и каналообразующая телеграфная аппаратура. - М. : Радио и связь, 1989, стр. 340, 341, рис.14.5), используя в нем два выхода.

Функции анализаторов состояния возбудителей и усилителей мощности 23,24,15,16 могут быть реализованы на магнитоэлектрическом датчике (см. Розенблат М.А. Магнитные элементы автоматики и вычислительной техники. - М.: Наука,1974, Магнитополупроводниковые датчики допускового контроля повышенной чувствительности в сборнике " Магнитополупроводниковые элементы для переработки информации". - М.: Наука, 1978, стр.45-55) или на интегральных микросхемах серии 521 (см. Полупроводниковые датчики компараторы ИМС серии 521). В качестве датчиков контроля тока могут быть применены полупроводниковые датчики допускового контроля повышенной чувствительности (см. Сборник " Магнитополупроводниковые элементы для переработки информации ". - М.: Наука, 1978, стр. 45-55).

В качестве переключателей питания возбудителей и усилителей мощности 11, 12, 19, 20 могут быть использованы реле (см. "Справочник разработчика и конструктора РЭА. Элементная база"/ Масленников М.Ю., Соболев Е.А., Соколов Г.В. и др. - М.: ИТАР-ТАСС, 1993, стр.36, 37).

В качестве антенного переключателя 6 может быть использован бесконтактный антенный переключатель, описанный в прототипе (см. Пат. РФ N 2099872, Бюл. N 35 от 20.12.1997).

Назначение вводимых элементов:
- второй возбудитель 17 - для формирования радиосигнала во втором радиотракте;
- блок питания 18 второго возбудителя - для обеспечения питания второго возбудителя;
- переключатель питания 19 первого возбудителя и 20 второго возбудителя - для включения питания используемого (рабочего) возбудителя и выключения питания неиспользуемого (резервного) возбудителя;
- датчики контроля тока 21 и 22 - для проверки функционирования первого и второго возбудителей по короткому замыканию;
- анализаторы состояния возбудителей 23 и 24 - для проверки функционирования возбудителей по обрывам;
- разветвитель информационного сигнала 25 - для разделения информационного сигнала между первым и вторым радиотрактами;
- линия задержки информационного сигнала 26 - для задержки информационного сигнала, подаваемого на вход возбудителя резервного радиотракта;
- переключатели 27, 29 и 28, 30 - для включения (переключения) линии задержки информационного сигнала 26 в тот тракт (первый либо второй), который является резервным.

Устройство работает следующим образом.

Любой тракт (первый либо второй) может быть как рабочим, так и резервным. Выбор рабочего тракта (резервным будет другой) осуществляется с помощью ручного переключателя 35 блока управления 8. В положении переключателя 35 "Вых. 1" ("Вкл. 1тр") обеспечивается включение питания на возбудитель и усилитель мощности первого тракта и подключение к нему антенны, в этом случае первый тракт является рабочим, второй резервным. В положении "Вых.2" ("Вкл. 2тр") - обеспечивается включение питания на возбудитель и усилитель мощности второго тракта, при этом второй тракт является рабочим, а первый резервным. При установке переключателя 35 в среднее положение (Выкл.) питание на возбудители и усилители мощности обоих трактов не подается, передатчик выключен.

Предположим, что первоначально в качестве рабочего радиотракта выбран первый, а в качестве резервного - второй. Для этого переключатель 35 устанавливается в положение "Вых. 1" ("Вкл. 1тр."). В этом случае постоянное напряжение от источника напряжения 39 через замкнутые контакты "Вх." и "Вых. 1" переключателя 35 подается на третий управляющий выход ("Вых. 3") блока управления 8 и далее на входы управления переключателей 27 и 29, которые соединяют первый выход ("Вых. 1") разветвителя информационного сигнала 25 с входом возбудителя 1 первого тракта по цепи: Вых. 1 разветвителя информационного сигнала 25, сигнальный вход переключателя 27, первый выход (Вых. 1) переключателя 27, первый вход (Вх. 1) переключателя 29, выход переключателя 29, вход возбудителя 1. Поскольку на четвертый управляющий выход (Вых.4) блока управления 8 напряжение от источника напряжения 39 не подается, на входах управления переключателей 28 и 30 оно отсутствует. При этом информационный сигнал с Вых. 2 разветвителя 25 через замкнутые контакты "Вх." и "Вых. 2" переключателя 28, линию задержки 26, замкнутые контакты "Вх.2" и "Вых. " переключателя 30 поступает на вход возбудителя 17 второго тракта. Таким образом, благодаря соответствующему соединению контактов переключателей 27, 29 и 28, 30 информационный сигнал поступает на вход возбудителя 1 первого тракта (который выбран в качестве рабочего) без задержки, а на вход возбудителя 17 второго тракта (который в данном случае является резервным) с задержкой.

Кроме того, постоянное напряжение с "Вых.1" ручного переключателя 35 блока управления 8 подается на входы управления переключателей 36.1 и 36.5, в результате чего контакты этих переключателей замыкаются. Через замкнутые контакты переключателя 36.1 напряжение, соответствующее логической единице, поступает на первый вход логического элемента И 32.3. Скачок напряжения, возникший при включении переключателя 36.1, вызовет ток заряда конденсатора 37.1 через резистор 38.1. Созданное этим током напряжение с резистора 38.1 подается на второй вход логического элемента ИЛИ 33.1, в результате чего на его выходе появится напряжение, соответствующее логической единице, которое будет подано на второй вход логического элемента И 32.3. Поскольку на обоих входах элемента И 32.3 присутствуют напряжения, соответствующие логической единице, на его выходе будет напряжение логической единицы, которое через первый управляющий выход (Вых.1) блока управления 8 будет подано на входы управления переключателя питания 19 возбудителя первого тракта, переключателя питания 11 усилителя мощности первого тракта и антенного переключателя 6. Указанные переключатели обеспечивают включение питания возбудителя 1 и усилителя мощности 3 первого тракта и подключение антенны 5 к выходу усилителя мощности 3, то есть к выходу первого (рабочего) радиотракта.

Информационный цифровой сигнал, поданный на вход возбудителя 1, осуществляет модуляцию в нем высокочастотного сигнала, которое усиливается в усилителе мощности 3 и с его выхода через антенный переключатель 6 поступает в антенну 5 и излучается антенной в пространство.

В случае исправного состояния возбудителя 1 и усилителя мощности 3 с выходов датчиков контроля тока 21 и 13, а также с выходов анализаторов состояния 23 и 15 на информационные входы Вх.5, Вх.6, Bx.1 и Вх.2 блока управления 8 поступают сигналы логического нуля, которые подаются на входы элементов ИЛИ-НЕ 31.1 и 31.3. На выходах этих элементов будут сформированы сигналы логической единицы, которые подаются на входы элемента И 32.1, с выхода которого сигнал логической единицы будет подан на первый вход элемента ИЛИ 33.1. Сигнал логической единицы с выхода элемента ИЛИ 33.1 подается на второй вход элемента И 32.3, на первый вход которого от источника напряжения 39 через замкнутые контакты Вх. - Вых. 1 (Вкл. 1тр) ручного переключателя 35, замкнутые контакты управляемого переключателя 36.1 подается напряжение, соответствующее логической единице. На выходе элемента И 32.3 будет напряжение логической единицы, которое через первый управляющий выход (Вых. 1) блока управления 8 подается на входы управления переключателей питания 19 и 11 возбудителя и усилителя первого тракта, а также на вход управления антенного переключателя 6, обеспечивая работу первого тракта и подключение к нему антенны.

Спустя некоторый промежуток времени конденсатор 37.1 зарядится, ток в цепи заряда (конденсатор 37.1, резистор 38.1) прекратится, в результате чего напряжение на втором входе элемента ИЛИ 33.1 будет соответствующим логическому нулю. Поскольку в случае исправного состояния первого тракта на первом входе логического элемента ИЛИ 33.1 будет напряжение, соответствующее логической единице, на его выходе будет оставаться напряжение, соответствующее логической единице, что обеспечивает работу первого тракта.

При этом возбудитель 17 и усилитель мощности 4 второго тракта не работают, находясь в состоянии резервирования, поскольку питание на них не подается. Это обеспечивается следующим образом. Во-первых, сигнал логической единицы с выхода элемента И 32.3 подается на вход элемента НЕ 34.1, с выхода которого сигнал логического нуля через замкнутые контакты переключателя 36.5 поступает на вход управления переключателя 36.4, при котором его контакты оказываются разомкнутыми. Во-вторых, разомкнутыми оказываются и контакты переключателя 36.3, поскольку на его вход управления не подается напряжение от источника напряжения 39.

В случае отказа первого (рабочего) тракта по причине "короткого замыкания", либо "обрыва" на выходе датчика контроля тока 21 или 13, либо анализатора 23 или 15, либо выходах нескольких указанных блоков первого (рабочего) тракта появится сигнал логической единицы. При этом на выходе элемента ИЛИ-НЕ 31.1, либо на выходе элемента ИЛИ-НЕ 31.3, либо на выходах обоих элементов 31.1 и 31.3 появится сигнал логического нуля. В любом из указанных случаев на выходе элемента И 32.1 появится сигнал логического нуля, который поступит на первый вход элемента ИЛИ 33.1. Поскольку и на втором входе элемента ИЛИ 33.1 присутствует сигнал логического нуля (напряжение равно нулю), то на выходе элемента ИЛИ 33.1 появится напряжение (сигнал), соответствующее логическому нулю, которое будет подано на второй вход элемента И 32.3, в результате чего на его выходе будет сформирован сигнал логического нуля. Этот сигнал через первый управляющий выход (Вых. 1) блока управления 8 поступит на входы управления переключателей питания 19, 11 возбудителя и усилителя мощности первого тракта, а также на вход управления антенного переключателя 6, в результате чего будет отключено питание от возбудителя 1 и усилителя мощности 3 первого тракта, а антенный переключатель 6 подключит антенну 5 к выходу усилителя мощности 4, то есть к выходу второго тракта, который был в качестве резервного.

Одновременно сигнал логического нуля с выхода элемента И 32.3 поступает на вход элемента НЕ 34.1, на выходе которого образуется сигнал логической единицы, который через замкнутые контакты управляемого переключателя 36.5 поступает на вход управления переключателя 36.4, замыкая его контакты. При этом напряжение от источника 39 блока управления 8 через замкнутые контакты переключателя 36.4 поступает на первый вход элемента И 32.4 и обеспечивает протекание тока заряда конденсатора 37.2 через резистор 38.3. Напряжение, создаваемое этим током на резисторе 38.3, соответствующее логической единице, подается на второй вход элемента ИЛИ 33.2, создавая на его выходе сигнал логической единицы, который подается на второй вход элемента И 32.4. Поскольку на обоих входах элемента И 32.4 присутствуют напряжения (сигналы), соответствующие логической единице, то на его выходе будет сформирован сигнал логической единицы, который через второй управляющий выход (Вых. 2) блока управления 8 поступит на входы управления переключателей 20 и 12, обеспечив подключение питания к возбудителю 17 и усилителю мощности 4 второго тракта.

Информационный цифровой сигнал с второго выхода (Вых. 2) разветвителя 25 через замкнутые контакты "Вх." и "Вых.2" переключателя 28, линию задержки 26, замкнутые контакты "Вх.2" и "Вых." переключателя 30 поступают на вход возбудителя 17 второго тракта. Поскольку на вход возбудителя 17 второго тракта поступает информационный сигнал, задержанный относительно информационного сигнала, поступающего на вход возбудителя 1 первого тракта, то потерь информации при переключении передатчика с первого (рабочего) на второй (резервный) тракт не происходит при условии, что время задержки, обеспечиваемое линией задержки информационного сигнала 26 несколько больше времени, необходимого на переключение передатчика с первого тракта на второй. Для обеспечения потактового продвижения цифрового информационного сигнала в линии задержки 26 на ее тактовый вход с тактового входа устройства резервирования (соединенного с тактовым выходом источника информации) поступает последовательность тактовых импульсов.

Задержанный информационный сигнал, поступивший на вход возбудителя 17, осуществляет модуляцию высокочастотного колебания в нем. Эти колебания, усиленные в усилителе мощности 4, через антенный переключатель 6 поступает в антенну 5.

В случае выхода из строя второго тракта при неисправном первом тракте должно быть обеспечено отключение питания от возбудителя 17 и усилителя мощности 4 второго тракта и воспрещение включения питания к возбудителю 1 и усилителю мощности 3 неисправного первого тракта.

Осуществляется это следующим образом.

Предположим, что первоначально в качестве рабочего был включен первый тракт, то есть переключатель 35 блока управления 8 установлен в положение Вых. 1 (Вкл. 1тр. ). Как было показано выше, при выходе из строя первого тракта сигнал логического нуля с выхода элемента И 32.3 отключает питание от возбудителя 1 и усилителя мощности 3 первого тракта. При выходе из строя и второго тракта на выходе элемента И 32.4 будет сформирован сигнал логического нуля, который отключит питание от возбудителя 17 и усилителя мощности 4 второго тракта. При этом сигнал логической единицы с выхода элемента НЕ 34.2 поступит на вход управляемого переключателя 36.6, на управляющем входе которого, вследствие разомкнутых контактов "Вх." и "Вых.2" (Вкл. 2тр.) переключателя 35, будет нулевое напряжение. Следовательно, контакты переключателя 36.6 будут разомкнутыми, и сигнал логической единицы с выхода элемента НЕ 34.2 не поступит на управляющий вход управляемого переключателя 36.2 и его контакты останутся разомкнутыми. Контакты переключателя 36.1 замкнуты, и напряжение, соответствующее логической единице от источника напряжения 39, поступает на первый вход элемента И 32.3. На втором же входе элемента И 32.3 будет напряжение, соответствующее логическому нулю, поскольку на обоих входах элемента ИЛИ 33.1 присутствуют напряжения, соответствующие логическому нулю. Для включения (неисправного) первого тракта при выходе из строя второго тракта необходимо было бы на некоторое время разомкнуть контакты переключателя 36.1, дать возможность конденсатору 37.1 разрядиться через резистор 38.2, а затем замкнуть контакты переключателя 36.2, обеспечив протекание тока заряда конденсатора 37.1 через резистор 38.1, что необходимо для появления на втором входе элемента ИЛИ 33.1 напряжения соответствующего логической единице. Поскольку этого не происходит, включение питания на неисправный первый тракт передатчика при выходе из строя второго тракта не произойдет. Питание будет отключено от обоих трактов.

Сигналы логической единицы с выходов элементов НЕ 34.1 и 34.2, поданные на элемент И 32.5, вызовут формирование на его выходе сигнала "АВАРИЯ".

Для выключения (питания) радиопередатчика необходимо переключатель 35 установить в положение "Выкл.".

Оценку получаемого эффекта от заявляемого устройства по сравнению с прототипом проведем по трем показателям: надежности, энергетическим потерям и потерям информации при переключении трактов.

1. Обозначим через Р_в - вероятность исправного состояния возбудителя и через P_ум - вероятность исправного состояния усилителя мощности. Полагаем события выходов из строя возбудителей и усилителей мощности независимыми. Вероятность исправного состояния передатчика "прототипа"
P_{испр.прот.}= P_в[1-(1-P_ум.1)(1-P_ум.2)].

Вероятность исправного состояния заявленного устройства
P_{испр.заявл.}=1-(1-P_в1• P_ум1) (1-P_в2•P_ум2).

Пусть, например, P_в=P_в1=P_в2=P_ум1= P_ум2=0,8.

Тогда
P_{испр.прот.} = 0,8[1-(1-0,8)(1-0,8)]=0,766,
P_{испр.заявл.} = 1-(1-0,8 •0,8)(1-0,8• 0,8) = 0,87.

Таким образом, надежность заявленного устройства оказывается выше надежности устройства-прототипа.

Кроме того, вследствие возможности поочередного включения в качестве рабочего то первого, то второго тракта, наработка на отказ каждого из них увеличивается вдвое.

2. Вследствие того, что выходы усилителей мощности в заявленном устройстве соединены непосредственно с входами антенного переключателя, а не через линии задержки, как в прототипе, энергетические затраты заявленного устройства оказываются значительно меньшими по сравнению с прототипом. Кроме того, в прототипе мощность высокочастотного сигнала резервного тракта бесполезно тратится на балластной нагрузке, в заявленном же устройстве резервный тракт выключен и потому энергию (питание) вообще не потребляет.

3. Включение в состав заявленного устройства одной линии задержки информационного сигнала с переключением ее каждый раз в тракт, являющийся резервным, обеспечивает отсутствие потерь информации при переключении передатчика с рабочего радиотракта на резервный. В прототипе, вследствие наличия непереключаемых линий задержки в обоих трактах, такие потери неизбежны из-за одинаковой задержки сигналов в обоих трактах, а следовательно, отсутствия относительной задержки.

Изобретение относится к технике радиосвязи и предназначено для использования в радиопередающих устройствах повышенной надежности. Достигаемый технический результат - разработка устройства, обеспечивающего переход с основного тракта передатчика на резервный без потери информации при повышении надежности и снижении потерь мощности. Устройство резервирования радиопередатчика содержит два возбудителя, два усилителя мощности и антенну, антенный переключатель, балластную нагрузку, блок управления, блоки питания возбудителей и усилителей мощности с переключателями, анализаторы состояния возбудителя и усилителей, датчики контроля тока возбудителей и усилителей, разветвитель информационного сигнала, линию задержки информационного сигнала, переключатели задержки информационного сигнала. При отказе основного передающего тракта блок управления осуществляет его отключение от антенны, выключение питания возбудителя и усилителя мощности основного тракта, подключение антенны к резервному тракту, включение питания возбудителя и усилителя мощности резервного тракта, подачу информационного сигнала через линию задержки, включенную на входе резервного радиотракта. Благодаря введению дополнительных блоков и новых связей переключение радиотрактов, резервирование осуществляется без потери информации при повышении надежности устройства и снижении энергетических потерь. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство резервирования радиопередатчика, содержащее возбудитель со своим блоком питания, первый и второй усилители мощности, анализаторы состояния первого и второго усилителей мощности, антенный переключатель, антенну, балластную нагрузку, блок управления, блоки питания усилителей мощности, переключатели питания усилителей мощности, датчики контроля тока усилителей мощности, причем один из выходов антенного переключателя соединен с антенной, а другой - с балластной нагрузкой, входы анализаторов состояния усилителей мощности соединены с выходами соответствующих усилителей мощности, а выходы - с соответствующими информационными входами блока управления, другие информационные входы которого соединены с информационными выходами датчиков контроля тока соответствующих усилителей мощности, вход датчика контроля тока каждого из усилителей мощности соединен с выходом соответствующего переключателя питания, а выход - с питающим входом своего усилителя мощности, вход каждого переключателя питания соединен с выходом соответствующего блока питания, вход управления переключателя питания первого усилителя мощности соединен с входом управления антенного переключателя и первым управляющим выходом блока управления, второй управляющий выход которого соединен с входом управления переключателя питания второго усилителя мощности, отличающееся тем, что в него дополнительно введены второй возбудитель с блоком питания, переключатели питания первого и второго возбудителей, анализаторы состояния первого и второго возбудителей, датчики контроля тока первого и второго возбудителей, разветвитель информационного сигнала, линия задержки информационного сигнала, переключатели задержки информационного сигнала, при этом выходы усилителей мощности соединены с соответствующими входами антенного переключателя, информационный вход устройства резервирования радиопередатчика соединен с входом разветвителя информационного сигнала, а вход тактовых импульсов - с тактовым входом линии задержки, выходы разветвителя информационного сигнала соединены с информационными входами соответствующих входных переключателей задержки информационного сигнала, первый выход каждого из которых соединен с первым входом соответствующего выходного переключателя задержки информационного сигнала, а второй выход каждого из входных переключателей задержки информационного сигнала соединен с информационным входом линии задержки, выход которой соединен с вторыми входами выходных переключателей задержки информационного сигнала, входы управления входного и выходного переключателей задержки первого тракта объединены и соединены с третьим управляющим выходом блока управления, четвертый управляющий выход которого соединен с входами управления входного и выходного переключателей задержки информационного сигнала второго тракта, выход каждого из выходных переключателей задержки информационного сигнала соединен с входом возбудителя соответствующего тракта, выход каждого возбудителя соединен с входом усилителя мощности своего тракта, а также с входом своего анализатора состояния, выход каждого из которых соединен с соответствующим информационным входом блока управления, выход блока питания каждого возбудителя соединен через последовательно соединенные переключатель питания и датчик контроля тока с питающим входом своего возбудителя, выходы датчиков контроля токов возбудителей соединены с соответствующими информационными входами блока управления, вход управления переключателя питания возбудителя первого тракта соединен с входом управления переключателя питания усилителя мощности первого тракта, а также с входом управления антенного переключателя и первым управляющим выходом блока управления, вход управления переключателя питания возбудителя второго тракта соединен с входом управления переключателя питания усилителя мощности этого же тракта и вторым управляющим выходом блока управления. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок управления содержит четыре элемента ИЛИ-НЕ, пять элементов И, два элемента ИЛИ, два элемента НЕ, ручной переключатель, шесть управляемых переключателей, два конденсатора, четыре резистора и источник постоянного напряжения, при этом входы элементов ИЛИ-НЕ являются соответствующими информационными входами блока управления, выходы первого и третьего элементов ИЛИ-НЕ соединены с входами первого элемента И, а выходы второго и четвертого элементов ИЛИ-НЕ - с входами второго элемента И, выходы первого и второго элементов И соединены с первыми входами соответственно первого и второго элементов ИЛИ, один из выводов источника постоянного напряжения соединен с входом ручного переключателя , а другой заземлен, вход ручного переключателя соединен с входами первых четырех управляемых переключателей, выходы первых двух управляемых переключателей объединены и подключены к первому входу третьего элемента И, а также к первому выводу первого конденсатора и к первому выводу второго резистора, второй вывод которого заземлен, второй вывод первого конденсатора соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ и с первым выводом первого резистора, второй вывод которого заземлен, выход первого элемента ИЛИ соединен с вторым входом третьего элемента И, выход которого соединен с первым управляющим выходом блока управления и входом первого элемента НЕ, выходы третьего и четвертого управляемых переключателей объединены и подключены к первому входу четвертого элемента И, а также к первому выводу второго конденсатора и первому выходу четвертого резистора, второй вывод которого заземлен, второй вывод второго конденсатора соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ и первым выводом третьего резистора, второй вывод которого заземлен, выход второго элемента ИЛИ соединен с вторым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с вторым управляющим выходом блока управления и с входом второго элемента НЕ, первый выход ручного переключателя соединен с третьим управляющим выходом блока управления и входами управления первого и пятого управляемых переключателей, второй выход ручного переключателя соединен с четвертым управляющим выходом блока управления и входами управления третьего и шестого управляемых переключателей, выход первого элемента НЕ соединен с первым входом пятого элемента И и входом пятого управляемого переключателя, выход которого соединен с входом управления четвертого управляемого переключателя, выход второго элемента НЕ соединен с вторым входом пятого элемента И и входом шестого управляемого переключателя, выход которого соединен с входом управления второго управляемого переключателя, выход пятого элемента И является выходом сигнала "АВАРИЯ".