СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ В СДВ ДИАПАЗОНЕ Российский патент 2015 года по МПК H04B14/00 

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к распространению радиоволн.

Основное использование СДВ диапазона приходится на обеспечение связи с погруженными в морскую среду объектами.

Известны способы передачи информации в СДВ диапазоне с использованием радиопередающих устройств мощностью в несколько сот кВт, например радиопередатчики «РОТОР» 500 кВт, «ПРОЛОМ» 1000 кВт, и многокилометровые антенные устройства.

Известна сверхдлинноволновая радионавигационная и связная система, Патент РФ №2117399, Н04В 13/00 от 10.08.1998.

Существующий способ передачи информации включает в себя формирование в возбудителе СДВ диапазона сигнала на несущей частоте этого диапазона, усиление этого сигнала усилителем мощности, излучение передающей антенной электромагнитных сверхдлинных волн, распространение этих волн в околоземном пространстве, прием и демодуляцию сигнала СДВ диапазона.

Недостатком этого способа является дороговизна его реализации по причине существенных материальных затрат на строительство радиопередающих и антенных устройств СДВ диапазона указанной выше мощности и больших габаритов, определяемых специфическими особенностями радиопередающей аппаратуры и антенн этого частотного диапазона.

Целью изобретения является удешевление способа передачи информации в СДВ диапазоне.

Поставленная цель достигается за счет того, что предложен способ передачи информации, включающий формирование в возбудителе СДВ диапазона сигнала на несущей частоте этого диапазона, прием и демодуляцию сигнала СДВ диапазона, при этом способ включает в себя формирование однополосного сигнала на несущей частоте коротковолнового диапазона, в качестве модулирующей функции которого используется сигнал от возбудителя СДВ диапазона, усиление и излучение сформированного сигнала коротковолнового диапазона.

Радиопередатчики коротковолнового (KB) диапазона мощностью в несколько кВт могут быть установлены как на стационарных, так и на подвижных объектах и подойти, выполняя роль ретранслятора, если это необходимо, на относительно небольшое расстояние к корреспонденту, находящемуся в подводном положении. При использовании коротковолновых радиопередатчиков не потребуются такие большие мощности, как радиопередатчикам СДВ диапазонов, и существенно снижаются габариты усилителей мощности и антенных устройств, что значительно снизит материальные затраты на разработку и производство техники связи в СДВ диапазоне.

Работа радиопередатчика KB диапазона осуществляется следующим образом.

В радиопередатчике устанавливается режим усиления сигнала на несущей частоте KB диапазона с амплитудной модуляцией в одной боковой полосе частотой СДВ диапазона. Как известно (Харкевич А.А. Спектры и анализ. М.: ГИТТЛ, 1957), при воздействии на нелинейный элемент суммы гармонических колебаний возникают комбинационные колебания, в том числе и на частотах модулирующей функции. В предложенном способе модулирующей функцией является сигнал СДВ диапазона. Поскольку ионосфера представляет собой область с нелинейными параметрами, то сигнал на частотах СДВ возникает в результате нелинейных преобразований в ней (как это показано в работах: Гуревич А.В., Шварцбург А.Б. Нелинейная теория распространения радиоволн в ионосфере. М., 1972, Гуревич А.В. Нелинейные явления в ионосфере. УФН (успехи физических наук), 177, 1145-1177, 2007, Ситенко А.Г. Флуктуации и нелинейное взаимодействие волн в плазме. Киев: Наукова думка, 1977).

При нелинейном преобразовании спектра возникают комбинационные частоты

где а₁, а₂, … a_n - целочисленные положительные коэффициенты.

В рассматриваемом случае излучается сигнал, содержащий ω₀ - несущую частоту KB диапазона и ω₀+Ω при использовании верхней боковой полосы либо ω₀-Ω при использовании нижней боковой полосы, где Ω - модулирующая частота диапазона СДВ или КНЧ.

Примем ω₁=ω₀-Ω, ω₂=ω₀, ω₃=ω₀-Ω, a₁=a₂=a₃=1, тогда ω_1КТ=|ω₂-ω₁|=ω₀-(ω₀-Ω)=Ω, также как ω_2КТ=|ω₂-ω₃|=|ω₀-(ω₀+Ω)|=Ω.

Таким образом, комбинационные частоты спектра сигнала на несущей частоте ω₀ KB диапазона, модулированного по амплитуде частотой Ω СДВ или КНЧ диапазона, содержат сигнал на модулирующей частоте Ω (см. чертеж).

Ток на выходе нелинейного элемента может быть представлен разложением функции, аппроксимирующей реальную характеристику нелинейности, в ряд Тэйлора относительно некоторой точки U₀ (Котельников В.А. Научно-технический сборник, вып.14, М.: МЭИС, 1936)

где u - сумма гармонических колебаний;

i⁽ⁿ⁾(U₀) - производные аппроксимирующей функции.

Предложенный математический аппарат инвариантен к природе функции i(u), будь это ток или напряженность поля (электрическая или магнитная), поскольку описывает процесс взаимодействия суммы гармонических колебаний и нелинейности.

Общее выражение для амплитуд комбинационных тонов в случае n гармонических колебаний (См. Муравченко В.Л. «Об одном методе определения уровней комбинационных составляющих на выходе нелинейного элемента» // Радиотехника, №8, 1982 г.) следующее:

где r, l₁, l₂, … l_n-1 - индексы суммирования;

- сочетания.

Представленный выше математический аппарат подтверждает существование комбинационных частот, имеющих номинал модулирующей функции, при воздействии на нелинейный объект суммы гармонических колебаний и позволяет рассчитать амплитуды комбинационных тонов для конкретных условий передачи информации, включающих мощность радиопередатчиков и параметров нелинейности. Этим подтверждается также реализация предложенного способа передачи информации на частотах СДВ диапазона при использовании коротковолновых радиопередатчиков меньшей мощности, габаритов и стоимости.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для передачи информации в СДВ диапазоне. Технический результат состоит в обеспечении связи с подводными объектами. Для этого передают информацию в СДВ диапазоне путем амплитудной модуляции несущей частоты коротковолнового передатчика в однополосном режиме сигналом с частотой СДВ. При взаимодействии такого сигнала с неоднородностью ионосферы возникают комбинационные частоты, в том числе и сигналы с частотой модулирующей функции, т.е. с частотой СДВ. 1 ил.

Способ передачи информации в СДВ диапазоне, включающий формирование в возбудителе СДВ диапазона сигнала на несущей частоте этого диапазона, прием и демодуляцию сигнала СДВ диапазона, отличающийся тем, что передача информации осуществляется для корреспондентов, находящихся в подводном положении, при этом сформированный сигнал на несущей частоте с амплитудной модуляцией в одной боковой частотной полосе СДВ диапазона направляют в сторону ионосферы, а прием информации осуществляют на объекте, погруженном в морскую среду.