РЕГИОНАЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА СВЯЗИ Российский патент 2012 года по МПК H03C5/00 

Предлагаемая система относится к системе радиосвязи и может быть использована для передачи сигналов управления и сигнализации с пункта контроля и управления большой группе территориально-распределенных объектов, а также для сбора информации с указанных объектов для централизованного управления технологическими процессами территориально-распределенных объектов (стационарных и подвижных, например, снабжающих водоресурсами мегаполис).

Известны информационные системы связи (авт. свид. СССР №830304, 911464, 930254, 1075426, 1233105, 1276594, 1522417, 1780080; патенты РФ №2049372, 2094853, 2133012, 2122239, 2172524, 2264034; патент США №5574648; патент Франции №2438877 и другие).

Из известных систем наиболее близкой к предлагаемой является «Региональная информационная система связи» (патент РФ №2264034, H04B 7/00, 2004), которая и выбрана в качестве базовой системы связи.

Данная система обеспечивает обмен аналоговой и дискретной информацией между пунктом контроля и управления и территориально-распределенными объектами. Это достигается установлением между указанными объектами дуплексной радиосвязи на двух частотах ω₁ и ω₂ с использованием сложных сигналов с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией (AM-ФМн) на одной несущей частоте ω_c.

Указанные сигналы являются широкополосными, их ширина спектра Δf_c определяется длительностью τ_э элементарных посылок (Δf_c=1/τ_э). Вследствие широкой полосы частот используемых сложных AM-ФМн-сигналов в нее попадает множество узкополосных помех. Поэтому отсутствие в системе помехоподавляющих устройств резко снижает помехоустойчивость и достоверность обмена аналоговой и дискретной информации между пунктом контроля и управления и территориально-распределенными объектами.

Технической задачей изобретения является повышение помехоустойчивости и достоверности обмена аналоговой и дискретной информации между пунктом контроля и управления и территориально-распределенными объектами путем подавления узкополосных помех.

Поставленная задача решается тем, что региональная информационная система связи, содержащая в соответствии с ближайшим аналогом пункт контроля и управления и территориально-распределенные объекты, при этом каждый из них состоит из блока регистрации и анализа, первого синхронного детектора, два входа которого соединены с выходами усилителя второй промежуточной частоты и амплитудного ограничителя соответственно, и последовательно включенных источника аналоговых сообщений, амплитудного модулятора, второй вход которого соединен с выходом генератора несущей частоты, фазового манипулятора, второй вход которого соединен с выходом источника дискретных сообщений, первого смесителя, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, усилителя первой промежуточной частоты, первого усилителя мощности, дуплексера, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, второго усилителя мощности, второго смесителя, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, усилителя второй промежуточной частоты, амплитудного ограничителя, перемножителя, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, полосового фильтра и первого фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, отличается от ближайшего аналога тем, что пункт контроля и управления и каждый территориально-распределенный объект снабжены двумя фазовращателями на +30°, двумя фазовращателями на -30°, двумя фазовращателями на +90°, четырьмя блоками вычитания, вторым и третьим синхронными детекторами, вторым и третьим фазовыми детекторами, причем к выходу амплитудного ограничителя последовательно подключены первый фазовращатель на +30°, второй синхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом усилителя второй промежуточной частоты, первый блок вычитания, первый фазовращатель на +90° и второй блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом первого синхронного детектора, а выход подключен к первому входу блока регистрации и анализа, к выходу амплитудного ограничителя последовательно подключены первый фазовращатель на -30° и третий синхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом усилителя второй промежуточной частоты, а выход подключен к второму входу первого блока вычитания, к выходу второго гетеродина последовательно подключены второй фазовращатель на +30°, второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом полосового фильтра, третий блок вычитания, второй фазовращатель на +90° и четвертый блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом первого фазового детектора, а выход подключен к второму входу блока регистрации и анализа, к выходу второго гетеродина последовательно подключены второй фазовращатель на -30° и третий фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом полосового фильтра, а выход подключен к второму входу третьего блока вычитания.

Структурная схема предлагаемой системы представлена на фиг.1. Частотная диаграмма, иллюстрирующая процесс преобразования сигналов, показана на фиг.2. Временные диаграммы, поясняющие принцип работы системы, изображены на фиг.3 и 4.

Система связи содержит пункт контроля и управления и территориально-распределенные объекты, соединенные между собой дуплексный радиосвязью.

Пункт контроля и управления (территориально-распределенный объект) содержит последовательно включенные источник 1.1 (1.2) аналоговых сообщений, амплитудный модулятор 4.1 (4.2), второй вход которого соединен с выходом генератора 3.1 (3.2) несущей частоты, фазовый манипулятор 5.1 (5.2), второй вход которого соединен с выходом источника 6.1 (6.2) дискретных сообщений, первый смеситель 9.1 (9.2), второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 8.1 (8.2), усилитель 10.1 (10.2) первой промежуточной частоты, первый усилитель 11.1 (11.2) мощности, дуплексер 12.1 (12.2), вход-выход которого связан с приемопередающей антенной 13.1 (13.2), второй усилитель 15.1 (15.2) мощности, второй смеситель 17.1 (17.2), второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 16.1 (16.2), усилитель 18.1 (18.2) второй промежуточной частоты, амплитудный ограничитель 19.1 (19.2), первый фазовращатель 25.1 (25.2) на +30°, второй синхронный детектор 29.1 (29.2), второй вход которого соединен с выходом усилителя 18.1 (18.2) второй промежуточной частоты, первый блок 33.1 (33.2) вычитания, первый фазовращатель 35.1 (35.2) на +90°, второй блок 37.1 (37.2) вычитания, второй вход которого через первый синхронный детектор 20.1 (20.2) соединен с выходами усилителя 18.1 (18.2) второй промежуточной частоты и амплитудного ограничителя 19.1 (19.2), и блок 24.1 (24.2) регистрации и анализа, последовательно подключенные к выходу амплитудного ограничителя 19.1 (19.2) первый фазовращатель 26.1 (26.2) на -30° и третий синхронный детектор 30.1 (30.2), второй вход которого соединен с выходом усилителя 18.1 (18.2) второй промежуточной частоты, а выход подключен к второму входу первого блока 33.1 (33.2) вычитания, последовательно подключенные к выходу второго гетеродина 16.1 (16.2) второй фазовращатель 27.1 (27.2) на +30°, второй фазовый детектор 31.1 (31.2), второй вход которого соединен с выходом полосового фильтра 22.1 (22.2), третий блок 34.1 (34.2) вычитания, второй фазовращатель 36.1 (36.2) на +90° и четвертый блок 38.1 (38.2) вычитания, выход которого соединен с вторым входом блока 24.1 (24.2) регистрации и анализа, последовательно подключенные к выходу второго гетеродина 16.1 (16.2) второго фазовращателя 28.1 (28.2) на -30° и третьего фазового детектора 32.1 (32.2), второй вход которого соединен с выходом полосового фильтра 22.1 (22.2), а выход подключен к второму входу третьего блока 34.1 (34.2) вычитания, последовательно подключенные к выходу амплитудного ограничителя 19.1 (19.2) перемножитель 21.1 (21.2), второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 8.1 (8.2), полосовой фильтр 22.1 (22.2) и первый фазовый детектор 23.1 (23.2), второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 16.1 (16.2), а выход подключен к второму входу четвертого блока 38.1 (38.2) вычитания.

Последовательно включенные генератор 3.1 (3.2) несущей частоты, амплитудный модулятор 4.1 (4.2) и фазовый манипулятор 5.1 (5.2) образуют модулятор 2.1 (2.2) с двойным видом модуляции.

Последовательно включенные первый гетеродин 8.1 (8.2), первый смеситель 9.1 (9.2), усилитель 10.1 (10.2) первой промежуточной частоты и первый усилитель 11.1 (11.2) мощности образуют передатчик 7.1 (7.2).

Второй усилитель 15.1 (15.2) мощности, второй смеситель 17.1 (17.2), второй гетеродин 16.1 (16.2), усилитель 18.1 (18.2) второй промежуточной частоты, амплитудный ограничитель 19.1 (19.2), первый 20.1 (20.2), второй 29.1 (29.2) и третий 30.1 (30.2) синхронные детекторы, перемножитель 21.1 (21.2), полосовой фильтр 22.1 (22.2), первый 23.1 (23.2), второй 31.1 (31.2) и третий 32.1 (32.2) фазовые детекторы, блок 24.1 (24.2) регистрации и анализа, первый 25.1 (25.2) и второй 27.1 (27.2) фазовращатели на +30°, первый 26.1 (26.2) и второй 28.1 (28.2) фазовращатели на -30°, первый 33.1 (33.2), второй 34.1 (34.2), третий 37.1 (37.2) и четвертый 38.1 (38.2) блоки вычитания образуют приемник 14.1 (14.2).

Между пунктом контроля и управления и каждым территориально-распределенным объектом устанавливается дуплексная радиосвязь с использованием сложных сигналов с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией (AM-ФМн) на одной несущей частоте. При этом на пункте контроля и управления эти сигналы излучаются на частоте

ω₁=ω_пр1=ω_г2,

где ω_пр1 - первая промежуточная частота;

ω_г2 - частота гетеродина 16.1 (8.2),

а принимаются на частоте

ω₂=ω_пр3=ω_г1,

где ω_пр3 - третья промежуточная частота;

ω_г1 - частота гетеродина 8.1 (16.2).

На территориально-распределенном объекте, наоборот, сложные AM-ФМн - сигналы излучаются на частоте ω₂, а принимаются на частоте ω₁.

Частоты ω_г1 и ω_г2 гетеродинов 8.1 (16.2) и 16.1 (8.2) разнесены на вторую промежуточную частоту (фиг.2)

ω_г2=ω_г1=ω_пр2,

Региональная информационная система связи работает следующим образом.

При передаче сообщений и команд с пункта контроля и управления включается генератор 3.1 несущей частоты, который формирует высокочастотное колебание (фиг.3, a)

U_C1(t)=υ_c1·Cos(ω_ct+φ_с1), 0≤t≤T_C1,

где υ_c1, ω_c, φ_c1, T_C1 - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность высокочастотного колебания,

которое поступает на первый вход амплитудного модулятора 4.1. На второй вход амплитудного модулятора 4.1 с выхода источника 1.1 аналоговых сообщений подается модулирующая функция m₁(t) (фиг.3, б), содержащая аналоговую информацию. На выходе амплитудного модулятора 4.1 образуется амплитудно-модулированный (AM) сигнал (фиг.3, в)

U₁(t)=υ_c1·[1+m₁(t)]·Cos(ω_ct+φ_с1), 0≤t≤T_C1,

который поступает на первый вход фазового манипулятора 5.1, на второй вход которого подается модулирующий код M₁(t) (фиг.3, г) с выхода источника 6.1 дискретных сообщений. На выходе фазового манипулятора 5.1 формируется сложный сигнал с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией (AM-ФМн) (фиг.3, д)

U₂(t)=υ_c1·[1+m₁(t)]·Cos(ω_ct+φ_k1(t)+φ_c1), 0≤t≤T_C1,

где φ_k1(t)={0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M₁(t), причем φk₁(t)=const при k·τ_э<t<(к+1)·τ_э и может изменяться скачком при t=k·τ_э, т.е. на границах между элементарными посылками (k=0, 1, 2, …, N₁-1);

τ_э, N₁ - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью T_C1 (T_C1=N₁·τ_э),

который поступает на первый вход первого смесителя 9.1, на второй вход которого подается напряжение первого гетеродина 8.1

U_Г1(t)=υ_г1·Cos(ω_г1t+φ_г1).

На выходе смесителя 9.1 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 10.1 выделяется напряжение первой промежуточной (суммарной) частоты

U_ПР1(t)=υ_пр1·[1+m₁(t)]·Cos(ω_пр1t+φ_k1(t)+φ_пр1], 0≤t≤T_C1,

где υ_пр1=1/2·K₁·υ_c1·υ_г1;

K₁ - коэффициент передачи смесителя;

ω_пр1=ω_с+ω_г1 - первая промежуточная (суммарная) частота;

φ_пр1=ω_с+ω_г1.

Это напряжение после усиления в усилителе 11.1 мощности через дуплексер 12.1 поступает в приемопередающую антенну 13.1 и излучается ею в эфир на частоте ω₁=ω_пр1=ω_г2, улавливается приемопередающей антенной 13.2 и через дуплексер 12.2 и усилитель 15.2 мощности поступает на первый вход смесителя 17.2. На второй вход смесителя 17.2 подается напряжение U_г1(t) гетеродина 16.2 территориально-распределенного объекта. На выходе смесителя 17.2 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 18.2 выделяется напряжение второй промежуточной (разностной) частоты

U_пр2(t)=υ_пр2·[1+m₁(t)]·Cos(ω_пр2t+φ_k1(t)+φ_пр2], 0≤t≤T_C1,

где υ_пр2=1/2·K₁·υ_пр1 ^·υ_г1;

ω_пр2=ω_пр1+ω_г1 - вторая промежуточная (разностная) частота;

φ_пр2=ω_пр1+ω_г1,

которое поступает на вход амплитудного ограничителя 19.2 и на первый (информационный) вход первого синхронного детектора 20.2. На выходе амплитудного ограничителя 19.2 образуется напряжение (фиг.3, е)

U₃(t)=υ₀·Cos(ω_пр2t+φ_k1(t)+φ_пр2), 0≤t≤T_C1,

где υ₀ - порог ограничения,

которое поступает на второй (опорный) вход синхронного детектора 20.2 и на первый вход перемножителя 21.2.

На выходе первого синхронного детектора 20.2 образуется низкочастотное напряжение (фиг.3, ж)

U_Н1(t)=υ_н1·[1+m₁(t)], 0≤t≤T_C1,

где υ_н1=1/2·K₂·υ_пр2·υ₀;

К₂ - коэффициент передачи синхронного детектора, пропорциональное модулирующей функции m₁(t) (фиг.3, б).

На второй вход перемножителя 21.2 подается напряжение гетеродина 8.2

U_Г2(t)=υ_г2·Cos(ω_г2t+φ_г2),

на выходе которого образуется напряжение (фиг.3, з)

U₄(t)=υ₄·Cos[ω_г1t-φ_k1(t)+φ_г1], 0≤t≤T_C1,

где υ₄=1/2·K₃·υ₀·υ_г2;

К₃ - коэффициент передачи перемножителя,

которое представляет собой ФМн-сигнал на частоте ω_г1 гетеродина 16.2. Это напряжение выделяется полосовым фильтром 22.2 и поступает на информационный вход фазового детектора 23.2, на опорный вход которого подается напряжение U_г1(t) гетеродина 16.2 (фиг.3.и).

На выходе фазового детектора 23.2 образуется низкочастотное напряжение (фиг.3, к)

U_Н2(t)=υ_н2·Cosω_k1(t), 0≤t≤T_C1,

где υ_н2=1/2·K₄·υ₄·υ_г1;

K₄ - коэффициент передачи фазового детектора,

пропорциональное модулирующему коду M₁(t) (фиг.3, г).

Если в эфире действует узкополосная помеха

U_П1(t)=υ_п1·Cos[ω_п1t+φ_п1],

частота ω_п1 которой незначительно отличается от второй промежуточной частоты

ω_п1-ω_пр2=Δω₁≤Δω_ф1,

где Δω_ф1 - полоса пропускания синхронных детекторов 20.2, 29.2 и 30.2, то аддитивная смесь принимаемого АМ-ФМн-сигнала U_пр2(t) и узкополосной помехи U_п1(t)

U_Σ1(t)=U_ПР2(t)+U_П1(t),

с выхода усилителя 18.2 второй промежуточной частоты поступает на первые входы синхронных детекторов 20.2, 29.2 и 30.2.

Опорное напряжение U₃(t) (фиг.3, е) с выхода амплитудного ограничителя 19.2 одновременно поступает на опорный вход синхронного детектора 20.2 и на входы фазовращателей 25.2 и 26.2 на +30° и -30°, на выходе которых образуются соответствующие напряжения:

U₃'(t)=υ₀·Cos[ω_пр2t+φ_k1(t)+φ_пр2+30°],

U₃''(t)=υ₀·Cos[ω_пр2t+φ_k1(t)+φ_пр2-30°], 0≤t≤Т_C1,

Эти напряжения подаются на вторые входы синхронных детекторов 29.2 и 30.2 соответственно. На выходе синхронных детекторов 20.2, 29.2 и 30.2 в этом случае выделяются следующие низкочастотные напряжения соответственно:

U_Н3(t)=υ_н1·[1+m₁(t)]+υ_н3·Cos[(ω_п1-ω_пр2)t+φ_п1-φ_пр2],

U_Н4(t)=υ_н1·[1+m₁(t)]+υ_н3·Cos[(ω_п1-ω_пр2)t+φ_п1-φ_пр2+30°],

U_Н5(t)=υ_н1·[1+m₁(t)]+υ_н3·Cos[(ω_п1-ω_пр2)t+φ_п1-φ_пр2-30°],

где υ_н3=1/2·K₂·υ_п1·υ₀.

На выходе первого блока 33.2 вычитания образуется следующее разностное напряжение

ΔU_Н1(t)=U_H4(t)-U_H5(t)=υ_н3·{Cos[(ω_п1-ω_пр2)t+ω_п1-

-φ_пр2+30°]-Cos[(φ_п1-ω_пр2)t+φ_п1-φ_пр2-30°]}=

=2υ_н3·Sin[(ω_п1-ω_пр2)t+φ_п1-φ_пр2]·Sin30°=

=υ_н3·Sin[(ω_п1-ω_пр2)t+φ_п1-φ_пр2].

Анализ полученного разностного напряжения ΔU_H1(t) показывает, что оно представляет собой оценку помеховой составляющей, которая отличается от помеховой составляющей в основном канале поворотом по фазе на +90°.

Разностное напряжение ΔU_Н1(t) с выхода блока 33.2 вычитания поступает на вход фазовращателя 35.2 на +90°, на выходе которого образуется напряжение

ΔU_H2(t)=υ_н3·Sin[(ω_п1-ω_пр2)t+φ_п1-φ_пр2+90°]=

=υ_н3·Cos[(ω_п1-ω_пр2)t+φ_п1-φ_пр2],

которое поступает на второй вход второго блока 37.2 вычитания. На первый вход блока 37.2 вычитания подается напряжение U_Н3(t) с выхода первого синхронного детектора 20.2. На выходе второго блока 37.2 вычитания образуется следующее разностное напряжение

ΔU_H3(t)=U_H3(t)-ΔU_H2(t)=υ_н1·[1+m₁(t)],

в котором помеховая составляющая уже отсутствует.

Это напряжение поступает на первый вход исполнительного блока 24.2.

Если в эфире действует узкополосная помеха

U_П2(t)=υ_п2·Cos(ω_п2t+φ_п2),

частота ω_п2 которой незначительно отличается от частоты ω_г1 гетеродина 16.2

Δω_п2-ω_г1=Δω₂≤Δω_ф2,

где Δω_ф2 - полоса пропускания фазовых детекторов 23.2, 31.2 и 32.2, то аддитивная смесь принимаемого ФМн-сигнала U₄(t) и узкополосной помехи U_П2(t)

U_Σ2(t)=U₄(t)+U_П21(t)

с выхода полосового фильтра 22.2 поступает на первые (информационные) входы фазовых детекторов 23.2, 31.2 и 32.2.

Опорное напряжение U_Г1(t) с выхода гетеродина 16.2 поступает на второй (опорный) вход фазового детектора 23.2 и на входы фазовращателей 27.2 и 28.2 на +30° и -30°.

На выходе фазовращателей 27.2 и 28.2 на +30° и -30° образуются следующие напряжения соответственно:

U_Г1'(t)=υ_г1·Cos(ω_г1·t+φ_г1+30°),

U_Г1''(t)=υ_г1·Cos(ω_г1t+φ_г1-30°),

которые подаются на вторые входы фазовых детекторов 31.2 и 32.2 соответственно. На выходе фазовых детекторов 23.2, 31.2 и 32.2 в этом случае выделяются следующие низкочастотные напряжения соответственно:

U_Н6(t)=υ_н2·Cosφ_k1(t)+υ_н4·Cos[(ω_п2-ω_г1)t+φ_п2-φ_г1],

U_H7(t)=υ_н2·Cos[φ_k1(t)+30°]+υ_н4·Cos[(ω_п2-ω_г1)t+φ_п2-φ_г1+30°],

U_H8(t)=υ_н2·Cos[φ_k1(t)-30°]+υ_н4·Cos[(ω_п2-ω_г1)t+ω_п2-φ_г1-30°],

где υ_н4=1/2·К₄·υ_н2·υ_г1.

Напряжения U_Н7(t) и U_Н8(t) поступают на входы блока 34.2 вычитания, на выходе которого образуется следующее разностное напряжение

ΔU_H4(t)=U_H7(t)-U_H8(t)=υ_н4·{Cos[(ω_п2-ω_г1)t+φ_п2-

-φ_г1+30°]-Cos[(ω_п2-ω_г1)t+φ_п2-φ_г1-30°]}=

=2υ_н4·Sin[(ω_п2-ω_г1)t+φ_п2-φ_г1]·Sin30°=

=υ_н4·Sin[(ω_п2-ω_г1)t+φ_п2-φ_г1].

Анализ полученного разностного напряжения ΔU_Н4(t) показывает, что оно представляет собой оценку помеховой составляющей, которая отличается от помеховой составляющей в основном канале поворотом по фазе на +90°.

Разностное напряжение ΔU_Н4(t) с выхода блока 34.2 вычитания поступает на вход фазовращателя 36.2 на +90°, на выходе которого образуется напряжение

ΔU_H5(t)=υ_н4·Sin[(ω_п2-ω_г1)t+φ_п2-φ_г1+90°]=

=υ_н4·Cos[(ω_п2-ω_г1)t+φ_п2-φ_г1],

которое поступает на второй вход блока 38.2 вычитания. На первый вход блока 38.2 вычитания подается напряжение U_Н6(t) с выхода первого фазового детектора 23.2. На выходе блока 38.2 вычитания образуется следующее разностное напряжение

ΔU_H6(t)=U_H6(t)-ΔU_H5(t)=υ_н2·Cosφ_k1(t),

в котором помеховая составляющая уже отсутствует.

Это напряжение поступает на второй вход исполнительного блока 24.2.

При передаче сообщений с территориально-распределенного объекта с помощью генератора 3.2 несущей частоты формируется высокочастотное колебание (фиг.4, а)

U_C2(t)=υ_c2·Cos(ω_ct+φ_с2), 0≤t≤Т_С2,

которое поступает на первый вход амплитудного модулятора 4.2. На второй вход амплитудного модулятора 4.2 с выхода источника 1.2 аналоговых сообщений подается модулирующая функция m₂(t) (фиг.4, б), содержащая аналоговую информацию. На выходе амплитудного модулятора 4.2 образуется сигнал с амплитудной модуляцией (AM) (фиг.4, в)

U₅(t)=υ_c2·[1+m₂(t)]·Cos(ω_ct+φ_с2), 0≤t≤Т_С2,

который поступает на первый вход фазового манипулятора 5.2, на второй вход которого подается модулирующий код M₂(t) (фиг.4, г) с выхода источника 6.2 дискретных сообщений. На выходе фазового манипулятора 5.2 формируется сложный сигнал с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией (AM-ФМн) (фиг.4, д)

U₆(t)=υ_c2·[1+m₂(t)]·Cos[ω_ct+φ_k2(t)+φ_с2], 0≤t≤Т_С2,

который поступает на первый вход первого смесителя 9.2, на второй вход которого подается напряжение первого гетеродина 8.2

U_Г2(t)=υ_г2·Cos(ω_г2t+φ_г2).

На выходе смесителя 9.2 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 10.2 выделяется напряжение третьей промежуточной (разностной) частоты

U₇(t)=υ₇·[1+m₂(t)]·Cos[(ω_пр3t-φ_k2(t)+φ_пр3], 0≤t≤Т_С2,

где υ₇=1/2·K₁·υ_c2·υ_г2;

ω_пр3=ω_г2-ω_c - третья промежуточная (разностная) частота;

ω_пр3=φ_c-φ_г2.

Это напряжение после усиления в усилителе 11.2 мощности через дуплексер 12.2 поступает в приемопередающую антенну 13.2 и излучается ею в эфир на частоте ω₂=ω_пр3=ω_г1, улавливается приемопередающей антенной 13.1 и через дуплексер 12.1 и усилитель 15.1 мощности поступает на первый вход смесителя 17.1. На второй вход смесителя 17.1 подается напряжение U_Г2(t) гетеродина 16.1 пункта контроля и управления. На выходе смесителя 17.1 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 18.1 выделяется напряжение второй промежуточной (разностной) частоты

U_ПР3(t)=υ_пр3·[1+m(t)]·Cos[ω_пр2t+φ_k2(t)+φ_пр3], 0≤t≤Т_С2,

где υ_пр3=1/2·K₁·υ₇·υ_г2;

ω_пр2=ω_г2-ω₂ - вторая промежуточная (разностная) частота;

φ_пр4=φ_пр3-φ_г2,

которое поступает на вход амплитудного ограничителя 19.1 и на первый (информационный) вход синхронного детектора 20.1. На выходе амплитудного ограничителя 19.1 образуется напряжение (фиг.4, е)

U₈(t)=υ₀·Cos[ω_пр2t+φ_k2(t)+φ_пр4],

которое поступает на опорный вход синхронного детектора 20.1 и на первый вход перемножителя 21.1.

На выходе синхронного детектора 20.1 образуется низкочастотное напряжение (фиг.4, е)

U_H9(t)=υ_н5·[1+m₂(t)], 0≤t≤Т_С2,

где υ_н5=1/2·К₂·υ_пр3·υ₀,

пропорциональное модулирующей функции m₂(t) (фиг.4, б).

На второй вход перемножителя 21.1 подается напряжение U_г1(t) гетеродина 8.1. На выходе перемножителя 21.1 образуется напряжение

U₉(t)=υ₉·Cos[ω_г2t+φ_k2(t)+φ_г2], 0≤t≤T_C2,

где υ₉=1/2·К₃·υ₀·υ_г1.

которое представляет собой ФМн-сигнал на частоте ω_г2 гетеродина 16.1. Это напряжение выделяется полосовым фильтром 22.1 и поступает на информационный вход фазового детектора 23.1, на опорный вход которого подается напряжение U_Г2(t) (фиг.4, и) гетеродина 16.1. На выходе фазового детектора 23.1 образуется низкочастотное напряжение (фиг.4, к)

U_H10(t)=υ_н6·Cosφ_k2(t), 0≤t≤Т_С2,

где υ_н6=1/2·К₄·υ₉·υ_г2,

пропорциональное модулирующему коду M₂(t) (фиг.4, г).

Если в эфире действует узкополосная помеха

U_П3(t)=υ_п3·Cos(ω_п3t+φ_п3),

частота ω_п3 которой незначительно отличается от второй промежуточной частоты

ω_п3-φ_пр2=Δω₃≤Δω_ф3,

где Δω_ф3 - полоса пропускания синхронных детекторов 20.1, 29.1 и 30.1, то аддитивная смесь принимаемого AM-ФМн-сигнала U_ПР3(t) и узкополосной помехи U_П3(t)

U_Σ3(t)=U_ПР3(t)+U_П3(t),

с выхода усилителя 18.1 второй промежуточной частоты поступает на первые входы синхронных детекторов 20.1, 29.1 и 30.1.

Опорное напряжение U₈(t) (фиг.4, е) с выхода амплитудного ограничителя 19.1 одновременно поступает на опорный вход синхронного детектора 20.1 и на входы фазовращателей 25.1 и 26.1 на +30° и -30°. На выходе фазовращателей 25.1 и 26.1 на +30° и -30° образуются соответствующие напряжения:

U₈'(t)=υ₀·Cos[ω_пр2t-φ_k2(t)+φ_пр4+30°],

U₈''(t)=υ₀·Cos[ω_пр2t-φ_k2(t)+φ_пр4-30°].

Эти напряжения подаются на вторые входы синхронных детекторов 29.1 и 30.1 соответственно. На выходе синхронных детекторов 20.1, 29.1 и 30.1 в этом случае выделяются следующие низкочастотные напряжения соответственно:

U_H10(t)=υ_н5·[1+m₂(t)]+υ_н6·Cos[(ω_п3-ω_пр2)t+φ_п3-φ_пр4],

U_H11(t)=υ_н5·[1+m₂(t)]+υ_н6·Cos[(ω_п3-ω_пр2)t+φ_п3-φ_пр4+30°],

U_Н12(t)=υ_н5·[1+m₂(t)]+υ_н6·Cos[(ω_п3-ω_пр2)t+φ_п3-φ_пр4-30°],

где υ_н6=1/2·K₂·υ_н3·ν₀.

На выходе первого блока 33.1 вычитания образуется следующее разностное напряжение

ΔU_H6(t)=U_H11(t)-U_H12(t)=υ_н6·{Cos[(ω_п3-ω_пр2)t+φ_п3-

-φ_пр4+30°]-Cos[(ω_п3-ω_пр2)t+φ_п3-φ_пр4-30°]}=

=2υ_н6·Sin[(ω_п3-ω_пр2)t+φ_п3-φ_пр4]·Sin 30°=

=υ_н6·Sin[(ω_п3-ω_пр2)t+φ_п3-φ_пр4].

Анализ полученного разностного напряжения ΔU_Н6(t) показывает, что оно представляет собой оценку помеховой составляющей, которая отличается от помеховой составляющей в основном канале поворотом по фазе на +90°.

Разностное напряжение ΔU_Н6(t) с выхода блока 33.1 вычитания поступает на вход фазовращателя 35.1 на +90°, на выходе которого образуется напряжение

ΔU_H7(t)=υ_н6·Sin[(ω_п3-ω_пр2)t+φ_п3-φ_пр4+90°]=

=υ_н6·Cos[(ω_п3-ω_пр2)t+φ_п3-φ_пр4],

которое поступает на второй вход второго блока 37.1 вычитания. На первый вход блока 37.1 вычитания подается напряжение U_Н10(t) с выхода первого синхронного детектора 20.1. На выходе второго блока 37.1 вычитания образуется следующее разностное напряжение

ΔU_H8(t)=U_H10(t)-ΔU_H7(t)=υ_н5·[1+m₂(t)],

в котором помеховая составляющая уже отсутствует.

Это напряжение поступает на первый вход исполнительного блока 24.1.

Если в эфире действует узкополосная помеха

U_П4(t)=υ_п4·Cos(ω_п4t+φ_п4),

частота ω₄ которой незначительно отличается от частоты ω_г2 гетеродина 16.1

ω_п4-ω_г2=Δω₄≤Δω_ф4,

где Δω_ф4 - полоса пропускания фазовых детекторов 23.1, 31.1 и 32.1, то аддитивная смесь принимаемого ФМн-сигнала U₈(t) и узкополосного сигнала U_П4(t)

U_Σ4(t)=U₈(t)+U_П4(t),

с выхода полосового фильтра 22.1 поступает на первые (информационные) входы фазовых детекторов 23.1, 31.1 и 32.1.

Опорное напряжение U_Г2(t) с выхода гетеродина 16.1 поступает на второй (опорный) вход фазового детектора 23.1 и на входы фазовращателей 27.1 и 28.1 на +30° и -30°.

На выходе фазовращателей 27.1 и 28.1 на +30° и -30° образуются следующие напряжения соответственно:

U_Г2'(t)=υ_г2·Cos[ω_г2t+φ_г2+30°],

U_Г2''(t)=υ_г2·Cos[ω_г2t+φ_г2-30°].

которые подаются на вторые входы фазовых детекторов 31.1 и 32.1 соответственно. На выходе фазовых детекторов 23.1, 31.1 и 32.1 в этом случае выделяются следующие низкочастотные напряжения соответственно:

U_Н13(t)=υ_н6·Cosφ_k2(t)+υ_н7·Cos[(ω_п4-ω_г2)t+φ_п4-φ_г2],

U_H14(t)=υ_н6·Cos[φ_k2(t)+30°]+υ_н7·Cos[(ω_п4-ω_г2)t+φ_п4-φ_г2+30°],

U_H15(t)=υ_н6·Cos[φ_k2(t)-30°]+υ_н7·Cos[(ω_п4-ω_г2)t+φ_п4-φ_г2-30°],

где υ_н7=1/2·К₄·υ_п4·υ_г2.

Напряжения U_H14(t) и U_Н15(t) поступают на входы блока 34.1 вычитания, на выходе которого образуется следующее разностное напряжение

ΔU_H9(t)=U_H14(t)-U_H15(t)=υ_н7·{Cos[(ω_п4-ω_г2)t+φ_п4-

-φ_г2+30°]-Cos[(φ_п4-ω_г2)t+φ_п4-φ_г2-30°]}=

=2υ_н7·Sin[(ω_п4-ω_г2)t+φ_п4-φ_г2]·Sin 30°=

=υ_н4·Sin[(ω_п4-ω_г2)t+φ_п4-φ_г2].

Анализ полученного разностного напряжения ΔU_Н9(t) показывает, что оно представляет собой оценку помеховой составляющей, которая отличается от помеховой составляющей в основном канале поворотом по фазе на +90°.

Разностное напряжение ΔU_H9(t) с выхода блока 34.1 вычитания поступает на вход фазовращателя 36.1 на +90°, на выходе которого образуется напряжение

ΔU_H10(t)=υ_н7·Sin[(ω_п4-ω_г2)t+φ_п4-φ_г2+90°]=

=υ_н7·Cos[(ω_п4-ω_г2)t+φ_п4-φ_г2],

которое поступает на второй вход блока 38.1 вычитания. На первый вход блока 38.1 вычитания подается напряжение U_Н13(t) с выхода первого фазового детектора 23.1. На выходе блока 38.1 вычитания образуется следующее разностное напряжение

ΔU_H11(t)=U_Н13(t)-ΔU_Н10(t)=υ_н6·Cos φ_k2(t),

в котором помеховая составляющая уже отсутствует.

Это напряжение поступает на второй вход исполнительного блока 24.1.

Между пунктом контроля и управления и территориально-распределенными объектами устанавливается дуплексная радиосвязь на двух частотах ω₁ и ω₂ с использованием сложных сигналов с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией (АМ-ФМн) на одной несущей частоте ω_c.

С точки зрения обнаружения данные сигналы обладают высокой энергетической и структурной скрытностью.

Энергетическая скрытность сложных AM-ФМн-сигналов обусловлена их высокой сжимаемостью во времени и по спектру при оптимальной обработке, что позволяет снизить мгновенную излучаемую мощность. Вследствие этого сложный AM-ФМн-сигнал в точке приема может оказаться замаскированным шумами и помехами. Причем энергия сложного сигнала отнюдь не мала, она просто распределена по частотно-временной области так, что в каждой точке этой области мощность сигнала меньше мощности шумов и помех.

Структурная скрытность сложных AM-ФМн-сигналов обусловлена большим разнообразием их форм и значительными диапазонами изменений параметров, что затрудняет оптимальную или хотя бы квазиоптимальную обработку сложных AM-ФМн-сигналов априорно неизвестной структуры с целью повышения чувствительности приемника.

Сложные AM-ФМн-сигналы открывают новые возможности в технике передачи сообщений. Указанные сигналы позволяют применять новый вид селекции - структурную селекцию.

Следует также отметить, что на пункте контроля и управления сложные AM-ФМн-сигналы излучаются на частоте

ω₁=ω_пр1=ω_г2,

а принимаются на частоте

ω₂=ω_пр3=ω_г1.

На каждом территориально-распределенном объекте, наоборот, сложные AM-ФМн-сигналы излучаются на частоте ω₂, а принимаются на частоте ω₁.

Частоты ω_г1 и ω_г2 гетеродинов разнесены на значение второй промежуточной частоты

ω_г2-ω_г1=ω_пр2.

Таким образом, предлагаемая система по сравнению с прототипом обеспечивает повышение помехоустойчивости и достоверности обмена аналоговой и дискретной информацией между пунктом контроля и управления и территориально-распределенными объектами. Это достигается подавлением узкополосных помех фазокомпенсационным методом.

Настоящее изобретение относится к системам радиосвязи и может быть использовано для передачи сигналов управления и сигнализации с пункта контроля и управления большой группе территориально-распределенных объектов, а также для сбора информации с указанных объектов для централизованного управления технологическими процессами территориально-распределенных объектов (стационарных и мобильных, например, снабжающих водоресурсами мегаполис). Между пунктом контроля и управления и территориально-распределенными объектами устанавливается дуплексная радиосвязь на двух частотах с использованием сложных сигналов с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией на одной несущей частоте. Технический результат заключается в повышении помехоустойчивости и достоверности обмена аналоговой и дискретной информации между пунктом контроля и управления и территориально-распределенными объектами путем подавления узкополосных помех. 4 ил.

Региональная информационная система связи, содержащая пункт контроля и управления и территориально-распределенные объекты, при этом каждый из них состоит из блока регистрации и анализа, первого синхронного детектора, два входа которого соединены с выходами усилителя второй промежуточной частоты и амплитудного ограничителя соответственно, и последовательно включенных источника аналоговых сообщений, амплитудного модулятора, второй вход которого соединен с выходом генератора несущей частоты, фазового манипулятора, второй вход которого соединен с выходом источника дискретных сообщений, первого смесителя, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, усилителя первой промежуточной частоты, первого усилителя мощности, дуплексера, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, второго усилителя мощности, второго смесителя, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, усилителя второй промежуточной частоты, амплитудного ограничителя, перемножителя, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, полосового фильтра и первого фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, отличающаяся тем, что пункт контроля и управления и каждый территориально-распределенный объект снабжены двумя фазовращателями на +30°, двумя фазовращателями на -30°, двумя фазовращателями на +90°, четырьмя блоками вычитания, вторым и третьим синхронными детекторами, вторым и третьим фазовыми детекторами, причем к выходу амплитудного ограничителя последовательно подключены первый фазовращатель на +30°, второй синхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом усилителя второй промежуточной частоты, первый блок вычитания, первый фазовращатель на +90° и второй блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом первого синхронного детектора, а выход подключен к первому входу блока регистрации и анализа, к выходу амплитудного ограничителя последовательно подключены первый фазовращатель на -30° и третий синхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом усилителя второй промежуточной частоты, а выход подключен к второму входу первого блока вычитания, к выходу второго гетеродина последовательно подключены второй фазовращатель на +30°, второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом полосового фильтра, третий блок вычитания, второй фазовращатель на +90° и четвертый блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом первого фазового детектора, а выход подключен к второму входу блока регистрации и анализа, к выходу второго гетеродина последовательно подключены второй фазовращатель на -30° и третий фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом полосового фильтра, а выход подключен к второму входу третьего блока вычитания.