ПРИЕМОПЕРЕДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2002 года по МПК H04B1/38 H04J13/00 

Изобретение относится к области радиосвязи и может найти применение в системах передачи информации.

Известны приемопередающее устройство, используемое в серийно выпускаемой радиостанции P-168-2,5, описанная в "Радиостанция P-168-2,5. Техническое описание и инструкция по эксплуатации, ШИ1.106.047 ТО"; приемопередающее устройство, представляющее собой радиостанцию Р-163-50К, описанная в "Радиостанция P-163-50K. Техническое описание и инструкция по эксплуатации, ДЛЯ.201.005 ТО".

Недостатком данных устройств является низкая помехоустойчивость и скрытность передаваемых сообщений.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является приемопередающее устройство, представляющее собой радиостанцию Р-159, описанную в "P-159. Техническое описание и инструкция по эксплуатации, ИП1.100.063 TО", структурная схема которого приведена на фиг.1, где введено следующее обозначение:
1 - микротелефонная гарнитура;
2 - микрофонный усилитель;
3 - частотный модулятор;
4 - возбудитель;
5 - усилитель мощности;
6 - передающая антенна;
7 - первый синтезатор частоты;
8 - приемная антенна;
9 - усилитель высокой частоты;
10 - тракт промежуточных частот;
11 - частотный дискриминатор;
12 - усилитель низкой частоты;
13 - телефонный аппарат;
14 - второй синтезатор частот.

Устройство-прототип имеет следующие функциональные связи: в передающей части устройства - последовательно соединенные микротелефонная гарнитура 1, микрофонный усилитель 2, частотный модулятор 3, возбудитель 4, усилитель мощности 5 и передающая антенна 6, а также первый синтезатор частот 7, первый выход которого соединен со вторым опорным входом частотного модулятора 3, а второй и третий выходы первого синтезатора частот 7 присоединены ко второму и третьему опорным входам возбудителя 4; в приемной части устройства - последовательно соединенные приемная антенна 8, усилитель высокой частоты 9, тракт промежуточных частот 10, частотный детектор 11, усилитель низкой частоты 12 и телефонный аппарат 13, а также второй синтезатор частот 14, первый выход которого соединен со вторым опорным входом тракта промежуточных частот 10, третий опорный вход которого присоединен ко второму выходу второго синтезатора частот соответственно.

Устройство-прототип работает следующим образом.

В передающей части устройства аналоговая телефонная информация, формируемая в блоке 1, усиливается блоком 2, с выхода которого поступает на первый сигнальный вход блока 3. На второй опорный вход блока 3 поступают гармонические колебания с первого выхода блока 7, которые модулируются по частоте аналоговым телефонным сигналом, поступающим от блока 2. Сформированный частотно-модулированный сигнал поступает на первый сигнальный вход блока 4, на второй и третий опорные входы которого поступают гармонические колебания от блока 7. В блоке 4 осуществляется перенос частотно-модулированного колебания сначала на первую промежуточную частоту, а затем на выходную частоту излучаемого спектра, которая затем усиливается по мощности в блоке 5 и излучается антенной 6.

В приемной части устройства сигнал поступает на блок 8, усиливается в блоке 9 и поступает на первый сигнальный вход блока 10, на второй и третий опорные входы которого подаются гармонические колебания от блока 14, с использованием которых в блоке 10 производится преобразование сигнала сначала на первую, а затем на вторую промежуточные частоты. Сигнал на промежуточной частоте с выхода блока 10 поступает на блок 11, где осуществляется демодуляция частотно-модулированного телефонного сигнала. Демодулированный сигнал усиливается в блоке 12, после чего поступает в блок 13.

Недостатком устройства-прототипа является низкая помехоустойчивость и скрытность передаваемых сообщений.

Для устранения указанного недостатка в устройство, содержащее в передающей части последовательно соединенные микротелефонную гарнитуру, микрофонный усилитель и частотный модулятор, второй опорный вход которого соединен с первым выходом первого синтезатора частот, второй и третий выходы которого присоединены ко второму и третьему опорным входам возбудителя соответственно, выход которого через усилитель мощности соединен с передающей антенной; в приемной части содержатся последовательно соединенные приемная антенна, усилитель высокой частоты, тракт промежуточной частоты, частотный дискриминатор, усилитель низкой частоты и телефонный аппарат, при этом первый и второй выходы второго синтезатора частот соединены со вторым и третьим опорными входами тракта промежуточной частоты соответственно, в передающей части введены формирователь широкополосного сигнала, вход которого является входом устройства, а также последовательно соединенные сумматор и коммутатор, первый сигнальный вход которого соединен с выходом частотного модулятора и первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом формирователя широкополосного сигнала и с третьим сигнальным входом коммутатора, четвертый управляющий вход которого является управляющим входом передающей части устройства, а выход коммутатора присоединен к первому сигнальному входу возбудителя; в приемной части введен приемник широкополосного сигнала, вход которого присоединен к выходу тракта промежуточной частоты, а выход является выходом устройства.

Предлагаемое устройство изображено на фиг.2, где введены следующие обозначения:
1 - микротелефонная гарнитура;
2 - микрофонный усилитель;
3 - частотный модулятор;
4 - возбудитель;
5 - усилитель мощности;
6 - передающая антенна;
7 - первый синтезатор частот;
8 - приемная антенна;
9 - усилитель высокой частоты;
10 - тракт промежуточной частоты;
11 - частотный дискриминатор;
12 - усилитель низкой частоты;
13 - телефонный аппарат;
14 - второй синтезатор частот;
15 - формирователь широкополосного сигнала;
16 - сумматор;
17 - коммутатор;
18 - приемник широкополосного сигнала.

Предлагаемое устройство имеет следующие функциональные связи.

В передающей части устройства - последовательно соединенные микротелефонная гарнитура 1, микрофонный усилитель 2, частотный модулятор 3, сумматор 16, коммутатор 17, возбудитель 4, усилитель мощности 5 и передающая антенна 6, а также первый синтезатор частот 7 и формирователь широкополосного сигнала 15, вход которого является входом устройства, а выход соединен со вторым входом сумматора 16 и третьим сигнальным входом коммутатора 17, первый сигнальный вход которого соединен с первым входом сумматора 16, четвертый управляющий вход коммутатора 17 является управляющим входом передающей части устройства; второй опорный вход частотного модулятора 3 присоединен к первому выходу первого синтезатора частот 7, второй и третий выходы которого присоединены ко второму и третьему опорным входам возбудителя 4 соответственно.

В приемной части устройства последовательно соединены приемная антенна 8, усилитель высокой частоты 9 и тракт промежуточной частоты 10, второй и третий опорные входы которого присоединены к первому и второму выходам второго синтезатора частот 14 соответственно, а выход тракта промежуточной частоты 10 присоединен к последовательно соединенным частотному дискриминатору 11, усилителю низкой частоты 12 и телефонному аппарату 13, а также выход тракта промежуточной частоты 10 присоединен ко входу приемника широкополосного сигнала 18, выход которого является выходом устройства.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

В передающей части устройства сигнал, формируемый в блоке 1, усиливается в блоке 2, после чего поступает на первый сигнальный вход блока 3, где модулирует по частоте гармоническое колебание, поступающее на второй опорный вход блока 3 с первого выхода блока 7. Частотно-модулированный сигнал с выхода блока 3 подается на первый вход блока 16 и на первый сигнальный вход блока 17. На второй вход блока 16 и третий сигнальный вход блока 17 поступает сигнал от блока 15, в котором осуществляется формирование широкополосного фазоманипулированного сигнала, обеспечивающего передачу низкоскоростного цифрового информационного сигнала, поступающего на вход устройства.

Несущая частота (F_н), используемая в блоке 15 при формировании широкополосного фазоманипулированного сигнала, выбирается в соответствии с соотношением:
F_н= F_о, где F_о - средняя частота спектра частотно-модулированного сигнала, сформированного в блоке 3, а тактовая частота (F_т) псевдослучайных последовательностей, используемых при формировании широкополосного фазоманипулированного сигнала в блоке 15, выбирается в соответствии с соотношением
F_T = ΔF_4м, (I)
где ΔF_4м - полоса спектра частотно-модулированного колебания на выходе блока 3.

При выборе указанным способом параметров широкополосного сигнала, формируемого блоком 15, полоса спектра широкополосного фазоманипулированного сигнала равна полосе спектра узкополосного частотно-модулированного сигнала. Указанные сигналы суммируются в блоке 16, суммарный сигнал с выхода блока 16 поступает на второй сигнальный вход блока 17. В соответствии с управляющими командами, поступающими на управляющий вход блока 17, на его выход может поступать только узкополосный частотно-модулированный сигнал, только широкополосный фазоманипулированный сигнал или смесь узкополосного частотно-модулированного и широкополосного фазоманипулированного сигнала. Указанные сигналы с выхода блока 17 подаются на первый сигнальный вход блока 4, на второй и третий опорные входы которого подаются гармонические колебания, обеспечивающие перенос спектра сформированных сигналов блоков 3 и 15 и суммарного сигнала сначала на первую промежуточную частоту, а затем на выходную частоту излучаемого спектра, которая затем усиливается по мощности в блоке 5 и излучается антенной 6.

В приемной части устройства сигнал поступает на блок 8, усиливается в блоке 9 и поступает на первый сигнальный вход блока 10, на второй и третий опорные входы которого подаются гармонические колебания от блока 14, с использованием которых в блоке 10 осуществляется преобразование принятого сигнала сначала на первую, а затем на вторую промежуточные частоты. Выходной сигнал на второй промежуточной частоте с выхода блока 10 поступает на блоки 11 и 18. В блоке 18, представляющем собой приемник широкополосного фазоманипулированного сигнала, осуществляется вхождение в синхронизм с широкополосным фазоманипулированным сигналом, поступающим от блока 10, корреляционная обработка широкополосного сигнала и его демодуляция, выделенный цифровой сигнал с выхода блока 16 подается на выход устройства. Одновременно сигнал с выхода блока 10 подается на блок 11, где осуществляется демодуляция частотно-модулированного телефонного сигнала, демодулированный сигнал усиливается в блоке 12, с выхода которого поступает на оконечное устройство - телефонный аппарат 13.

Заметим, что блок 11 не реагирует на фазоманипулированный сигнал, а блок 18 ослабляет влияние частотно-модулированного колебания в Б раз, где Б - база широкополосного фазоманипулированного сигнала

где Δf - ширина спектра широкополосного фазоманипулированного сигнала, ΔF - ширина спектра информационного сигнала, определяемая скоростью передачи информации.

Блок 15 представляет собой типовой формирователь широкополосного фазоманипулированного сигнала, а блок 18 - типовой приемник широкополосного фазоманипулированного сигнала, которые могут быть выполнены любым известным способом, например, так, как это выполнено в а.с. 300946, Н 03 С 3/40.

Структурная схема блока 17 приведена на фиг.3, где использованы следующие обозначения:
171₁÷171₃ - дешифратор;
172₁÷172₃ - ключ;
173 - сумматор.

Блок 17 содержит три дешифратора - l71₁, 171₂ и 171₃; три ключа - 172₁, 172₂ и 172₃ и сумматор 173. Управляющий вход 4 блока 17 соединен со входами трех дешифраторов, выход каждого из дешифраторов соединен с управляющим входом соответствующего ключа, выход каждого из ключей соединен с одним из входов сумматора 173, выход которого является выходом блока 17. Сигнальный вход каждого из ключей является соответствующим сигнальным входом блока 17.

Блок 17 работает следующем образом.

На управляющий вход блока 17 от внешнего управляющего устройства, например пульта управления, поступает кодовая последовательность из трех символов, которая подается на входы трех дешифраторов, каждый из которых настроен на определенную кодовую комбинацию.

При совпадении входной кодовой комбинации с кодом, на который настроен данный дешифратор, на его выходе формируется команда "1", которая открывает соответствующий ключ, обеспечивая прохождение соответствующего сигнала на вход сумматора 173 и через него - на выход устройства.

Устройство-прототип обеспечивает передачу телефонных сообщений при использовании узкополосных частотно-модулированных сигналов. Такие сигналы обладают низкой помехоустойчивостью и скрытностью.

Другим недостатком прототипа является малый объем передаваемой информации.

В заявляемом устройстве обеспечивается возможность передачи низкоскоростных цифровых сообщений с использованием помехоустойчивых широкополосных сигналов, помехоустойчивость которых растет с увеличением базы широкополосных сигналов. Полагая в (2) Δf = ΔF_4м, получаем
,
где в соответствии с (1)
ΔF_4м = 2F_т.
Тактовая частота широкополосного фазоманипулированного сигнала в заявляемом устройстве фиксирована и определяется соотношением (1).

Из (3) видим, что чем меньше скорость передаваемой информации V, что соответствует уменьшению ΔF, тем больше база Б передаваемого сигнала. При этом с увеличением базы широкополосного сигнала растет степень помехоустойчивости и скрытности передаваемой информации.

Допустим, что ΔF_4м = 10 кГц, а скорость передачи цифровой информации составляет 10 бит/с, тогда, учитывая ΔF = (1-2)•U, получаем: Б=500÷1000, то есть помехоустойчивость передаваемого цифрового сообщения значительно (в 500-1000 раз) выше, чем при передаче телефонных сообщений узкополосными сигналами.

При одновременной передаче цифровых и телефонных сообщений широкополосный цифровой сигнал маскирует телефонный сигнал, обеспечивая его скрытность.

То есть в предлагаемом устройстве наряду с режимом передачи телефонных сообщений узкополосными сигналами вводятся два дополнительных режима передачи: одновременная передача узкополосного и широкополосного сигналов и передача только широкополосного фазоманипулированного сигнала. Введение двух дополнительных режимов обеспечивает повышение скрытности и помехоустойчивости передачи сообщений и увеличивает объем передаваемой информации.

Приемопередающее устройство относится к области радиосвязи и может найти применение в системах передачи информации. Достигаемый технический результат - увеличение объема передаваемой информации, повышение скрытности и устойчивости передачи сообщений. Заявленное устройство включает в свой состав микротелефонную гарнитуру, микрофонный усилитель, частотный модулятор, возбудитель, усилитель мощности, передающую и приемную антенны, два синтезатора частот, усилитель высокой частоты, тракт промежуточной частоты, частотный дискриминатор, усилитель низкой частоты, телефонный аппарат, формирователь широкополосного сигнала, сумматор, коммутатор, приемник широкополосного сигнала. 3 ил.

Приемопередающее устройство, содержащее в передающей части последовательно соединенные микротелефонную гарнитуру, микрофонный усилитель и частотный модулятор, второй опорный вход которого соединен с первым выходом первого синтезатора частот, второй и третий выходы которого присоединены ко второму и третьему опорным входам возбудителя соответственно, выход которого через усилитель мощности соединен с передающей антенной, в приемной части содержатся последовательно соединенные приемная антенна, усилитель высокой частоты, тракт промежуточной частоты, частотный дискриминатор, усилитель низкой частоты и телефонный аппарат, при этом первый и второй выходы второго синтезатора частот соединены со вторым и третьим опорными входами тракта промежуточной частоты соответственно, отличающееся тем, что в передающей части введены формирователь широкополосного сигнала, вход которого является входом устройства, а также последовательно соединенные сумматор и коммутатор, первый сигнальный вход которого соединен с выходом частотного модулятора и первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом формирователя широкополосного сигнала и с третьим сигнальным входом коммутатора, четвертый управляющий вход которого является управляющим входом передающей части устройства, а выход коммутатора присоединен к первому сигнальному входу возбудителя, в приемной части введен приемник широкополосного сигнала, вход которого присоединен к выходу тракта промежуточной частоты, а выход является выходом устройства.