ЛЧМ-ИОНОЗОНД Российский патент 2016 года по МПК G01S13/95 

Предлагаемое устройство относится к области радиотехники и может быть использовано в составе комплексов радиоэлектронных средств диапазона декаметровых волн (ДкмВ) и верхней части диапазона гектометровых волн (ГтмВ) (многоканальных узлов радиосвязи, систем загоризонтной радиолокации) для оперативного определения значений оптимальных рабочих частот (ОРЧ) в диапазоне (1,5…30,0 МГц) ионосферных радиотрасс различных протяженностей [1, 2].

Известен прототип - ионозонд с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ-ионозонд) [3, 4, 5], содержащий тракт передачи; тракт приема; контроллер; автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора на основе ПЭВМ.

Тракт передачи из состава известного ЛЧМ-ионозонда содержит последовательно соединенные эталон частоты и времени (блок синхронизации); блок управления и формирования, состоящий из цифрового автомата управления (ЦАУ) и цифроаналогового синтезатора (ЦАС) сигнала с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ-сигнала); усилитель мощности; согласующее устройство и передающую антенну.

Тракт приема из состава ЛЧМ-ионозонда содержит последовательно соединенные эталон частоты и времени (блок синхронизации); радиоприемное устройство (РПУ), состоящее из высокочастотного тракта (ВЧ-тракта) и блока преобразования, управления и обработки (БП УО), и приемную антенну.

Блок преобразования, управления и обработки (БП УО) из состава РПУ известного ЛЧМ-ионозонда содержит ЦАС ЛЧМ-сигнала и модуль цифровой обработки сигнала, а также автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора на основе ПЭВМ.

Тракт передачи из состава ЛЧМ-ионозонда работает в различных вариантах временных режимов зондирования и параметров зондирующих сигналов под управлением ЦАУ в автоматическом режиме. Параметры режимов зондирования (длительность цикла зондирования Т_ц в одном часе, длительность периода режима синхронизации Т_с, длительность периода режима снятия ионограмм Т_и) и параметры зондирующего ЛЧМ-сигнала (начальная частота, скорость изменения частоты, длительность импульса синхронизации Т_ис, продолжительность снятия ионограмм Т_и) вводятся в ЦАУ известного ЛЧМ-ионозонда оператором с помощью клавиатуры.

Обработка сигналов на выходе РПУ из состава известного ЛЧМ-ионозонда в режиме зондирования ионосферного канала поддерживается пакетом прикладных программ, содержащим диалоговую часть («меню»); ввода и преобразования данных; вычисления спектров (БПФ); формирования дистанционно-частотных характеристик (ДЧХ) и амплитудно-частотной характеристики (АЧХ и S/N); визуализации их на мониторе АРМ оператора и принтера; измерения основных параметров радиоканала и определения оптимального диапазона рабочих частот (ОРЧ) по результатам зондирования [4, 5].

Однако использование известного устройства непосредственно в составе многоканальных приемных радиоцентров (ПРц) комплексов радиоэлектронных средств (узлов радиосвязи, систем загоризонтной радиолокации) приводит при проведении сеансов зондирования к значительному возрастанию уровня помех на входах приемных трактов ПРц и усложнению электромагнитной обстановки (ЭМО) в местах размещения приемных антенн из состава ПРц [2]. Вследствие этого качество работы ПРц по выполнению текущих сеансов связи (графика загрузки ПРц) во время проведения сеансов зондировании в значительной степени снижается вследствие поступления на входы приемных трактов ПРц непреднамеренных электромагнитных помех с выхода ЛЧМ-ионозонда. Кроме того, при необходимости повышения точности оценки (измерения) характеристик ионосферы за счет повышения мощности излучаемого сигнала и (или) увеличения длительности сеанса зондирования (т.е. уменьшения скорости изменения в единицу времени значения частоты излучаемого ЛЧМ-сигнала [5]) напряженность ЭМО ПРц еще более возрастает вследствие:

- относительного увеличения мощности гармонических составляющих ЛЧМ-сигнала (второй и, особенно, третьей гармонических составляющих) на выходе усилителя мощности тракта передачи (при увеличении мощности излучаемого ЛЧМ-сигнала от Р_{изл ЛЧМ} ≤ 10 Вт до Р_{изл ЛЧМ} = 200…500 Вт уровень третьей гармонической составляющей на выходе усилителя мощности изменяется от величины минус 46 дБ до величины минус (15…11) дБ соответственно);

- более высокого значения коэффициента преобразования приемных и передающих антенн диапазонов ГтмВ и ДкмВ на частотах второй и, особенно, третьей гармонических составляющих излучаемого ЛЧМ-сигнала, что обуславливает пропорциональное увеличение уровней сигналов непреднамеренных электромагнитных помех на входе РПУ ЛЧМ-ионозонда на частотах второй и третьей гармонических составляющих излучаемого ЛЧМ-сигнала и снижение вследствие этого реальной чувствительности РПУ ЛЧМ-ионозонда;

- увеличения длительности сеанса зондирования до 24-х минут при скорости изменения частоты 20 кГц/с и до 48-ми минут при скорости изменения частоты 10 кГц/с соответственно.

Задачей предлагаемого технического решения является снижение напряженности ЭМО при использовании ЛЧМ-ионозонда в составе комплексов радиоэлектронных средств и повышение точности оценки параметров ионосферы по результатам зондирования.

Цель достигается тем, что в известный ЛЧМ-ионозонд [3, 4, 5], содержащий тракт передачи, тракт приема, контроллер, автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора и блок синхронизации, тракт передачи содержит последовательно соединенные блок управления и формирования (БУФ), усилитель мощности, согласующее устройство (СУ) и передающую антенну, БУФ содержит устройство управления (УУ), своими выходами соединенное с входами синезатора сигнала с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ-синтезатора), выход которого является выходом БУФ, тракт приема содержит последовательно соединенные радиоприемное устройство (РПУ), содержащее блок преобразования, управления и обработки (БП УО), своими выходами-входами соединенный с соответствующими входами-выходами высокочастотного тракта (ВЧ-тракт), вход которого является входом РПУ, и приемную антенну, соответствующие выходы блока синхронизации соединены с соответствующими входами синхронизации БУФ и БП УО, выход-вход контроллера соединен с входом-выходом БП УО, выход-вход Ethernet АРМ оператора соединен с входом-выходом Ethernet контроллера, согласно изобретению в устройство управления (УУ) введены последовательно соединенные первый элемент управления и формирователь кода частоты и модулирующей функции (КЧМф), выходы которого являются выходами УУ, второй выход первого элемента управления соединен со входом формирователя импульсов бланкирования, выход которого соединен со вторым входом формирователя КЧМф, третий управляющий выход первого элемента управления соединен с управляющим входом первого таймера, синхронизирующий вход которого соединен с выходом синхронизирующих секундных меток «1 PPS» блока синхронизации (5), выходы-входы импульсов временной задержки «UTC_выx-UTC_вх» первого таймера соединены с соответствующими входами первого элемента управления, управляющие входы-выходы которого соединены с соответствующими выходами-входами первого интерфейса внутренней шины, управляющие входы-выходы которого являются управляющими входами-выходами УУ, БП УО содержит последовательно соединенные цифровой преобразователь сигнала с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ-преобразователь), входы которого являются входами БП УО, и модуль управления и цифровой обработки (М УЦо), выходы которого являются выходами БП УО, выходы цифрового ЛЧМ-преобразователя соединены с входами блока цифровой фильтрации (БЦФ), выходы которого последовательно соединены с входами вычислителя быстрого преобразования Фурье (БПФ) и второго интерфейса внутренней шины, выходы которого являются выходами М УЦо, управляющие выходы-входы второго интерфейса внутренней шины через соответствующие входы-выходы второго элемента управления и его входы-выходы импульсов временной задержки «UTC_вх-UTC_выx» соединены с соответствующими выходами-входами второго таймера, а через соответствующие управляющие выходы соединены с управляющими входами формирователя кода частоты гетеродина (ФКЧГ), блока цифровой фильтрации (БЦФ) и ВЧ-тракта, управляющий выход второго элемента управления соединен с соответствующим входом второго таймера, на вход которого, являющийся входом БП УО синхронизирующих секундных меток «1 PPS», поступают сигналы с соответствующего выхода «1 PPS» блока синхронизации, управляющие выходы второго интерфейса внутренней шины соединены с управляющими входами вычислителя БПФ, выходы-входы управления контроллера соединены с соответствующими входами-выходами управления блока синхронизации, усилителя мощности и устройства управления. В рассмотренном выше ЛЧМ-ионозонде ЛЧМ-синтезатор, усилитель мощности и ВЧ-тракт выполнены М-канальными (М≥4), при этом М выходов каналов ЛЧМ-синтезатора через М входов-выходов независимых каналов усиления усилителя мощности соединены с соответствующими М входами СУ, каждый из которых является входом одного из М постселекторов, объединенных по выходам в две группы, каждая группа образована постселекторами с несмежными полосами пропускания, выходы постселекторов каждой из групп объединены и через вход-выход первого компенсирующего двухполюсника и вход-выход второго компенсирующего двухполюсника соответственно соединены с входами мостового сумматора, выход которого является выходом СУ, выходы делителя мощности сигналов, вход которого является входом ВЧ-тракта, через вход-выход третьего компенсирующего двухполюсника и вход-выход четвертого компенсирующего двухполюсника соединены с объединенными по входам двумя группами М преселекторов, при этом каждая из двух групп, содержащих М преселекторов, образована преселекторами с несмежными полосами пропускания, выходы которых последовательно соединены с соответствующими входами-выходами М высокочастотных усилителей с регулируемыми коэффициентами усиления и М аттенюаторами с регулируемыми коэффициентами ослабления, выходы которых являются выходами ВЧ-тракта, управляющие выходы блока управления соединены с соответствующими входами управления коэффициентов усиления М высокочастотных усилителей с регулируемыми коэффициентами усиления и входами управления коэффициентов ослабления М аттенюаторов с регулируемыми коэффициентами ослабления, а входы управления блока управления являются входами управления ВЧ-тракта.

Сопоставительный анализ заявленного решения показывает, что предмет изобретения характеризуется следующими существенными отличиями от известного прототипа: в устройство управления введены последовательно соединенные первый элемент управления и формирователь кода частоты и модулирующей функции (КЧМф), выходы которого являются выходами УУ, второй выход первого элемента управления соединен со входом формирователя импульсов бланкирования, выход которого соединен со вторым входом формирователя КЧМф, третий управляющий выход первого элемента управления соединен с управляющим входом первого таймера, синхронизирующий вход которого соединен с выходом синхронизирующих секундных меток «1 PPS» блока синхронизации, выходы-входы импульсов временной задержки «UTC_выx-UTC_вх» первого таймера соединены с соответствующими входами первого элемента управления, управляющие входы-выходы которого соединены с соответствующими выходами-входами первого интерфейса внутренней шины, управляющие входы-выходы интерфейса внутренней шины являются управляющими входами-выходами УУ, БП УО содержит последовательно соединенные цифровой ЛЧМ-преобразователь, входы которого являются входами БП УО, и модуль управления и цифровой обработки (М УЦо), выходы которого являются выходами БП УО, выходы цифрового ЛЧМ-преобразователя соединены с входами блока цифровой фильтрации (БЦФ), выходы которого последовательно соединены с входами вычислителя БПФ и второго интерфейса внутренней шины, выходы которого являются выходами М УЦо, управляющие выходы-входы второго интерфейса внутренней шины через соответствующие входы-выходы второго элемента управления и его входы-выходы импульсов временной задержки «UTC_вх-UTC_выx» соединены с соответствующими выходами-входами второго таймера, а через соответствующие управляющие выходы соединены с управляющими входами формирователя кода частоты гетеродина (ФКЧГ), блока цифровой фильтрации (БЦФ) и ВЧ-тракта соответственно, управляющий выход второго элемента управления соединен с соответствующим входом второго таймера, на вход которого, являющийся входом БП УО синхронизирующих секундных меток «1 PPS», поступают сигналы с соответствующего выхода «1 PPS» блока синхронизации, управляющие выходы второго интерфейса внутренней шины соединены с управляющими входами вычислителя БПФ, выходы-входы управления контроллера соединены с соответствующими входами-выходами управления блока синхронизации, усилителя мощности и устройства управления (УУ). В предложенном ЛЧМ-ионозонде ЛЧМ-синтезатор, усилитель мощности и ВЧ-тракт выполнены М-канальными (М≥4), при этом М выходов каналов ЛЧМ-синтезатора через М входов-выходов независимых каналов усиления усилителя мощности соединены с соответствующими М входами СУ, каждый из которых является входом одного из М постселекторов, объединенных по выходам в две группы, каждая группа образована постселекторами с несмежными полосами пропускания, выходы постселекторов каждой из групп объединены и через вход-выход первого компенсирующего двухполюсника и вход-выход второго компенсирующего двухполюсника соответственно соединены с входами мостового сумматора, выход которого является выходом СУ, выходы делителя мощности сигналов, вход которого является входом ВЧ-тракта, через вход-выход третьего компенсирующего двухполюсника и вход-выход четвертого компенсирующего двухполюсника соединены с объединенными по входам двумя группами, содержащими М преселекторов, при этом каждая из двух групп, содержащих М преселекторов, образована преселекторами с несмежными полосами пропускания, выходы которых последовательно соединены с соответствующими входами-выходами М высокочастотных усилителей с регулируемыми коэффициентами усиления и М аттенюаторами с регулируемыми коэффициентами ослабления, выходы которых являются выходами ВЧ-тракта, управляющие выходы блока управления соединены с соответствующими входами управления коэффициентов усиления М высокочастотных усилителей с регулируемыми коэффициентами усиления и М аттенюаторов с регулируемыми коэффициентами ослабления, а входы управления блока управления являются входами управления ВЧ-тракта.

Снижение напряженности ЭМО при использовании предлагаемого ЛЧМ-ионозонда в составе комплексов радиоэлектронных средств достигается за счет бланкирования (существенного уменьшения мощности) излучаемого ЛЧМ-сигнала на выходе тракта передачи [6]:

- для значений рабочих частот основных каналов приема радиоприемных устройств из состава ПРц;

- для значений запрещенных по международным соглашениям частот бедствия и служб безопасности, стандартов частоты и службы единого времени, радиоастрономической службы и т.д.

Бланкирование (существенное уменьшение от максимума до минимума мощности излучаемого ЛЧМ-сигнала при достижении значения бланкируемой частоты) производится плавно (передний и задний фронты бланкирующего импульса изменяются по синусоидальному закону), что обеспечивает минимизацию помех переходного процесса бланкирования.

Снижение напряженности ЭМО при использовании ЛЧМ-ионозонда в составе комплексов радиоэлектронных средств осуществляется за счет:

- подавления уровней вторых и третьих (наиболее мощных) гармоник каждой из М парциальных составляющих излучаемого ЛЧМ-сигнала с помощью М полосно-пропускающих фильтров (ППФ) из состава согласующего устройства, разбитых на две подгруппы, причем выходы подгрупп ППФ объединены и через соответствующие компенсирующие двухполюсники (КД) соединены с входами мостового сумматора, выход которого является выходом согласующего устройства;

- одновременным излучением М парциальных составляющих ЛЧМ-сигнала, суммарный диапазон изменения частоты которых (т.е. парциальных составляющих излучаемого ЛЧМ-сигнала) равен диапазону рабочих частот ЛЧМ-ионозонда, а величина изменения частоты каждой из М парциальных составляющих ЛЧМ-сигнала совпадает с характеристической полосой пропускания соответствующего ППФ. Каждая из подгрупп образуется набором полосно-пропускающих фильтров (ППФ) с несмежными характеристическими полосами пропускания, что, в совокупности с последовательно включенными соответствующими компенсирующими двухполюсниками (КД), обеспечивает постоянство выходного сопротивления групп ППФ и необходимую развязку между парциальными каналами формирования излучаемого ЛЧМ-сигнала [7].

Использование рассмотренных выше технических решений обеспечивает:

- гарантированное снижение относительного уровня третьих (наиболее опасных) гармоник каждой из М парциальных составляющих излучаемого ЛЧМ-сигнала до величины минус (60…70) дБ относительно пиковой мощности сигнала на входе передающей антенны Ρ_∑пик≤1000 Вт;

- уменьшение длительности цикла зондирования Т_ц (а следовательно, и напряженности ЭМО ПРц за счет уменьшения времени воздействия излучаемого ЛЧМ-сигнала на входы РПУ ПРц) в два и более раз (при М=8 длительность цикла зондирования Т_ц уменьшается более чем в три раза). Значение парциальных коэффициентов перекрытия по частоте» k_ƒM при разбиении диапазона рабочих частот ЛЧМ-ионозонда по принципу «равных парциальных коэффициентов перекрытия по частоте» определяется выражением:

где k_F=(ƒ_макс/ƒ_мин) - коэффициент перекрытия по частоте от ƒ_мин до ƒ_макс диапазона рабочих частот ЛЧМ-ионозонда. Такой алгоритм зондирования обеспечивает снижение скорости перестройки по частоте в нижних парциальных каналах излучаемых сигналов (при М=8 скорость перестройки по частоте в нижнем парциальном канале уменьшается более чем в четыре раза), что способствует, при прочих равных условиях, повышению точности измерения параметров ионограммы в каждом из парциальных каналов, а следовательно, и во всем диапазоне рабочих частот предлагаемого ЛЧМ-ионозонда.

На фиг. 1 показана функциональная электрическая схема предлагаемого ЛЧМ-ионозонда. ЛЧМ-ионозонд содержит: 1 - тракт передачи; 2 - тракт приема; 3 - контроллер; 4 - автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора; 5 - блок синхронизации (БС). Тракт передачи 1 содержит (последовательно соединенные) 6 - блок управления и формирования (БУФ); 7 - усилитель мощности; 8 - согласующее устройство (СУ); 9 - передающую антенну. Блок управления и формирования - БУФ 6 (из состава тракта передачи 1) содержит 10 - устройство управления (УУ), 11 - ЛЧМ-синтезатор, выход которого является выходом БУФ 6. Тракт приема 2 содержит последовательно соединенные 12 - радиоприемное устройство (РПУ), содержащее 13 - блок преобразования, управления и обработки (БП УО) и 14 - высокочастотный тракт (ВЧ-тракт), а также 15 - приемную антенну.

На фиг. 2 показана функциональная электрическая схема устройства управления (УУ) 10 блока управления и формирования (БУФ) 6 из состава тракта передачи ЛЧМ-ионозонда. Устройство управления (УУ) 10 содержит: 16 - первый элемент управления; 17 - формирователь кода частоты и модулирующей функции; 18 - формирователь импульсов бланкирования; 19 - первый таймер; 20 - первый интерфейс внутренней шины (VME).

На фиг. 3 показана функциональная электрическая схема блока преобразования, управления и обработки (БП УО) 13 из состава РПУ 12 тракта приема 2 ЛЧМ-ионозонда. БП УО 13 содержит последовательно соединенные: 21 - цифровой ЛЧМ-преобразователь и 22 - модуль управления и цифровой обработки (М УЦО), содержащий 23 - блок цифровой фильтрации; 24 - вычислитель быстрого преобразования Фурье (БПФ); 25 - второй интерфейс внутренней шины (VME), выход которого является выходом БП УО 13; 26 - второй элемент управления; 27 - формирователь кода частоты гетеродина; 28 - второй таймер.

На фиг. 4 показана схема функциональная электрическая согласующего устройства (СУ) 8, содержащего 29₁…29_М - М постселекторов [полосно-пропускающих фильтров (ППФ)]; 30 - первый компенсирующий двухполюсник (1-й КД); 31 - второй компенсирующий двухполюсник (2-й КД); 32 - мостовой сумматор.

На фиг. 5 показана схема функциональная электрическая ВЧ-тракта (14), содержащего 33 - делитель мощности сигналов; 33 - третий компенсирующий двухполюсник (3-й КД); 34 - четвертый компенсирующий двухполюсник (4-й КД); 36₁…36_М - М преселекторов [полосно-пропускающих фильтров (ППФ)]; 37₁…37_М - М усилителей с регулируемым коэффициентом усиления; 38₁…38_М - М аттенюаторов с регулируемыми коэффициентами ослабления; 39 - блок управления. На входы управления блока управления 39 поступают сигналы кодов коэффициентов усиления усилителей 37₁…37_М с регулируемыми коэффициентами усиления и кодов коэффициентов ослабления аттенюаторов 38₁…38_M с регулируемыми коэффициентами ослабления.

ЛЧМ-ионозонд работает следующим образом.

Обработка сигналов на выходе тракта приема в режиме зондирования ионосферного канала так же, как и в прототипе, поддерживается пакетом прикладных программ - специальным программным обеспечением (СПО), содержащим диалоговую часть («меню»); ввода и преобразования данных; вычисления спектра свертки ЛЧМ-сигнала; формирования ионограммы и ее «очистки» от аддитивных помех; визуализации их на мониторе АРМ оператора; измерения основных параметров радиоканала и определения оптимального диапазона рабочих частот (ОРЧ) по результатам зондирования [6, 8].

Перед началом сеанса зондирования с помощью диалоговой части («меню») СПО оператором в ПЭВМ из состава АРМ 4 вводятся исходные данные проводимого сеанса зондирования (номер сеанса, вид сеанса, дата начала сеанса, время начала сеанса, нижняя частота зондирования, верхняя частота зондирования, количество бланкируемых (запрещенных) частот, значения бланкируемых частот). По команде оператора (или автоматически, по сигналу точного времени блока синхронизации 5) ЛЧМ-синтезатор 11 под управлением выходных сигналов УУ 10 БУФ 6 из состава тракта передачи 1 формирует ЛЧМ-сигнал, который через усилитель мощности 7 и согласующее устройство 8 излучается антенной 9 тракта передачи 1.

Отраженнный от ионосферы ЛЧМ-сигнал поступает на антенну 15 тракта приема 2 и через ВЧ-тракт 14 поступает на вход БП УО 13. После обработки в цифровом ЛЧМ-преобразователе 21, БЦФ 23, вычислителе БПФ 24 преобразованный сигнал поступает через интерфейс внутренней шины 25 и контроллер 3 на ПЭВМ АРМ оператора 4. Подпрограмма обработки СПО ПЭВМ АРМ оператора 4 обеспечивает визуализацию результатов обработки (ионограмму) отраженного ЛЧМ-сигнала и результаты оценки значения ОРЧ на экране монитора из состава АРМ оператора 4.

При совпадении значения частоты излучаемого сигнала с значением нижней границы зоны i-й запрещенной (бланкируемой) частоты f_ЗЧi, равной f_ЗЧi-Δf_ЗЧ (Δf_ЗЧ=10 кГц - половина регламентированного защитного интервала запрещенных частот f_ЗЧ [6]), на выходе формирователя импульсов бланкирования 18 по команде, поступившей от ПЭВМ АРМ 4 через контроллер 3, входы-выходы последовательно соединенных интерфейса 20 внутренней шины VME и первого элемента управления 16, вырабатывается импульс бланкирования, поступающий на вход формирователя кода частоты и модулирующей функции 17. Под воздействием этого импульса формирователь кода частоты и модулирующей функции 17 вырабатывает последовательность кодов модулирующей по амплитуде функции, поступающей на вход (входы) ЛЧМ-синтезатора 11 и обеспечивающей формирование переднего фронта импульса бланкирования длительностью τ_ф (существенного уменьшения мощности) излучаемого ЛЧМ-сигнала на соответствующем выходе тракта передачи 1 ЛЧМ-ионозонда на частоте f_ЗЧi. При этом формирование кодов частоты, поступающих на вход (входы) ЛЧМ-синтезатора 11 с выхода формирователя кода частоты и модулирующей функции 17 и обеспечивающих заданный закон изменения частоты на выходе (выходах) ЛЧМ-синтезатора, не нарушается. При достижении момента времени, соответствующего прохождению значения i-й запрещенной частоты f_ЗЧi, с выхода формирователя кода частоты и модулирующей функции 17 на вход (входы) ЛЧМ-синтезатора поступает последовательность кодов модулирующей по амплитуде функции, соответствующая формированию заднего фронта импульса бланкирования длительностью τ_ф. Процесс бланкирования производится плавно (передний и задний фронты бланкирующего импульса изменяются по синусоидальному закону), что обеспечивает минимизацию помех переходного процесса бланкирования.

Все процессы формирования и обработки ЛЧМ-сигнала синхронизированы выходными сигналами «1 PPS» и «Синхр» блока синхронизации 5 из состава ЛЧМ-ионозонда.

С практической точки зрения все составные части предлагаемого ЛЧМ-ионозонда реализуемы, что подтверждается результатами испытаний макета цифрового приемника ЛЧМ-сигнала, приведенными в [8].

В качестве АРМ оператора 4 использована ПЭВМ типа Notebook ASUS N71V с минимальными требованиями к конфигурации ПЭВМ и ПО: тип процессора - не хуже Intel Core-2 dual, 2,2 ГГц; объем ОЗУ - не менее 2-х Гбайт; объем жесткого диска - не менее 80 Гбайт и т.д. Контроллер 3 реализован на основе модуля O25V.3031.00000000.03М УРАГ.467444.154, имеющего в своем составе интерфейсы как внутренней шины VME для взаимодействия с функциональными элементами ЛЧМ-ионозонда, так и шины ЛИС Ethernet (Gigabit Ethernet 10/100/1000 Мбит/с) для взаимодействия с АРМ оператора 4. Блок синхронизации выполнен на основе блока антенного и GPS/ГЛОНАСС-приемника, а также формирователей импульсов «1 PPS» и импульсов синхронизации «Синхр». Устройство управления 10 выполнено на базе модуля ADP201V5, а ЛЧМ-синтезатор 11 - на базе модуля ADMQM9857 СКУЮ.468173.007. Блок преобразования, управления и обработки (БП УО) 13 из состава радиоприемного устройства 12 выполнен на основе субмодуля ADM DDC4×16 СКУЮ.468157.022, содержащего АЦП LTC 2207, цифровой конвертор частоты DDC GC4016 и модуль ADP201V5 СКУЮ.467459.038.

Что касается подтверждения возможности практической реализации многоканальных согласующего устройства 8 из состава тракта передачи 1 и ВЧ-тракта 14 из состава тракта приема 2 предлагаемого ЛЧМ-ионозонда, то в [7] приведены примеры реализации и испытаний многоканальных полосовых фильтрующих устройств с количеством каналов фильтрации от 6 до 45-ти. Для случая одинаковых значений коэффициентов перекрытия по частоте для каждого из каналов фильтрации k_ƒM [так как это определено выше выражением (1)] отклонение номинальных входных сопротивлений каналов фильтрации не превышает ±5% от заданных значений, что обеспечивает высокий уровень согласования согласующего устройства 8 с передающей 9 и ВЧ-тракта 14 с приемной 15 антеннами ЛЧМ-ионозонда.

Возможность реализации многоканального приема ЛЧМ-сигнала, отраженного от ионосферы, реализована и проверена в ходе успешного проведения натурных испытаний четырехканального приемника ЛЧМ-сигналов.

Источники информации

1. Рябова Н.В., Бастракова М.И., Мальцев А.В. Исследование надежности декаметровых систем связи на трассах протяженностью 2,6-5,7 мм на основе данных панорамного зондирования ионосферных радиолиний. / Сборник докладов XIII-й Международной научно-технической конференции «Радиолокация. Навигация. Связь» - «RLNC - 2007» (17-19 апреля 2007 г., Воронеж). - Воронеж: Изд. НПФ «САКВОЕЕ» ООО, 2007. - ISBN 978-5-9900659-2-5. - Т. 2. - С. 1187-1196.

2. Будяк В.С., Кисмерешкин В.П., Шадрин Б.Г. Развитие принципов построения автоматизированных модульных узлов радиосвязи // Сборник докладов II-й Международной научно-технической конференции «Радиотехника, электроника и связь» - «РЭиС - 2013» (1-4 октября 2013 г., Омск). - Омск: Изд. «Радиотехника», 2013. - 479 с. - ISBN 978-5-88070-357-9. - С. 92-97.

3. Иванов В.А., Малышев Ю.Б., Нога Ю.В. и др. Автоматизированный ЛЧМ-комплекс для ионосферных исследований // Радиотехника, 1991. - №4. - С. 69-72.

4. Иванов В.А., Рябова Н.В., Урядов В.П., Шумаев В.В. Аппаратура частотного обеспечения в адаптивной системе KB радиосвязи // Электросвязь, 1995. - №11. - С. 30-32.

5. Иванов В.А., Рябова Н.В., Шумаев В.В. Основы радиотехнических систем ДКМ диапазона: Учебное пособие. / Под общей ред. проф. В.А. Иванова. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 1998. - ISBN 5-230-00424-Х. - 204 с.

6. Свешников Ю.К. Общие принципы построения сети ЛЧМ-зондов // Научно-технический сборник «Техника радиосвязи» ФГУП «ОНИИП», 2004. - Выпуск 9. - 104 с. - С. 61-68.

7. Зиновьев А.Г. Расчет многоканальных частотно-разделительных устройств фильтрового типа // Научно-технический сборник «Техника средств связи», серия «Техника радиосвязи». - М.: ЦООНТИ «ЭКОС», 1986. - 60 с. - Выпуск 6. - С. 49-55.

8. Патронова Е.С., Свешников Ю.К., Сизиков В.Д. и др. Способ обработки сигнала наклонного ЛЧМ-зондирования ионосферы // Научно-технический сборник «Техника радиосвязи» ФГУП «ОНИИП», 2007. - Выпуск 12. - 136 с. - С. 35-49.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в составе комплексов радиоэлектронных средств диапазона декаметровых волн и верхней части диапазона гектометровых волн (многоканальных узлов радиосвязи, систем загоризонтной радиолокации) для оперативного определения значений оптимальных рабочих частот в диапазоне 1,5…30,0 МГц ионосферных радиотрасс различных протяженностей. Достигаемый технический результат - снижение напряженности электромагнитной обстановки при использовании линейно-частотно-модулированного (ЛЧМ)-ионозонда в составе комплексов радиоэлектронных средств и повышение точности оценки параметров ионосферы по результатам зондирования. Указанный результат достигается тем, что ЛЧМ-ионозонд содержит тракт передачи, тракт приема, контроллер, автоматизированное рабочее место оператора и блок синхронизации (БС). Перечисленные средства выполнены и соединены между собой определенным образом. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Ионозонд с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ-ионозонд), содержащий тракт передачи, тракт приема, контроллер, автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора и блок синхронизации (БС), тракт передачи содержит последовательно соединенные блок управления и формирования (БУФ), усилитель мощности, согласующее устройство (СУ) и передающую антенну, БУФ содержит устройство управления (УУ), своими выходами соединенное с входами ЛЧМ-синтезатора, выход которого является выходом БУФ, тракт приема содержит последовательно соединенные радиоприемное устройство (РПУ), содержащее блок преобразования, управления и обработки (БП УО), своими выходами-входами соединенный с соответствующими входами-выходами высокочастотного тракта (ВЧ-тракт), вход которого является входом РПУ, и приемную антенну, соответствующие выходы БС соединены с соответствующими входами синхронизации БУФ и БП УО, выход-вход контроллера соединен с входом-выходом БП УО, выход-вход Ethernet АРМ оператора соединен с входом-выходом Ethernet контроллера, отличающийся тем, что выходы-входы управления контроллера соединены с соответствующими входами-выходами управления БС, усилителя мощности, устройства управления (УУ), которое содержит последовательно соединенные первый элемент управления и формирователь кода частоты и модулирующей функции (КЧМф), выходы которого являются выходами УУ, второй выход первого элемента управления соединен со входом формирователя импульсов бланкирования, выход которого соединен со вторым входом формирователя КЧМф, третий управляющий выход первого элемента управления соединен с управляющим входом первого таймера, синхронизирующий вход которого соединен с выходом синхронизирующих секундных меток «1 PPS» БС, выходы-входы импульсов временной задержки «UTC_вых-UTC_вх» первого таймера соединены с соответствующими входами первого элемента управления, управляющие входы-выходы которого соединены с соответствующими выходами-входами первого интерфейса внутренней шины, управляющие входы-выходы которого являются управляющими входами-выходами УУ, БП УО содержит последовательно соединенные цифровой преобразователь сигнала с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ-преобразователь), входы которого являются входами БП УО, и модуль управления и цифровой обработки (М УЦо), выходы которого являются выходами БП УО, выходы цифрового ЛЧМ-преобразователя соединены с входами блока цифровой фильтрации (БЦФ), выходы которого последовательно соединены с входами вычислителя быстрого преобразования Фурье (БПФ) и второго интерфейса внутренней шины, выходы которого являются выходами М УЦо, управляющие выходы-входы второго интерфейса внутренней шины через соответствующие входы-выходы второго элемента управления и его входы-выходы импульсов временной задержки «UTC_вх-UTC_вых» соединены с соответствующими выходами-входами второго таймера, а через соответствующие управляющие выходы соединены с управляющими входами формирователя кода частоты гетеродина (ФКЧГ), блока цифровой фильтрации (БЦФ) и ВЧ-тракта, управляющий выход второго элемента управления соединен с соответствующим входом второго таймера, на вход которого, являющийся входом БП УО синхронизирующих секундных меток «1 PPS», поступают сигналы с соответствующего выхода БС, управляющие выходы второго интерфейса внутренней шины соединены с управляющими входами вычислителя БПФ.

2. ЛЧМ-ионозонд по п. 1, отличающийся тем, что ЛЧМ-синтезатор, усилитель мощности и ВЧ-тракт выполнены М-канальными (М≥4), при этом М выходов каналов ЛЧМ-синтезатора через М входов-выходов независимых каналов усиления усилителя мощности соединены с соответствующими М входами СУ, каждый из которых является входом одного из М постселекторов, объединенных по выходам в две группы, каждая группа образована постселекторами с несмежными полосами пропускания, выходы постселекторов каждой из групп объединены и через вход-выход первого компенсирующего двухполюсника и вход-выход второго компенсирующего двухполюсника соответственно соединены с входами мостового сумматора, выход которого является выходом СУ, выходы делителя мощности сигналов, вход которого является входом ВЧ-тракта, через вход-выход третьего компенсирующего двухполюсника и вход-выход четвертого компенсирующего двухполюсника соединены с объединенными по входам двумя группами, содержащими М преселекторов, при этом каждая из двух групп, содержащих М преселекторов, образована преселекторами с несмежными полосами пропускания, выходы которых последовательно соединены с соответствующими входами-выходами М высокочастотных усилителей с регулируемыми коэффициентами усиления и М аттенюаторами с регулируемыми коэффициентами ослабления, выходы которых являются выходами ВЧ-тракта, управляющие выходы блока управления соединены с соответствующими входами управления коэффициентов усиления М высокочастотных усилителей с регулируемыми коэффициентами усиления и М аттенюаторов с регулируемыми коэффициентами ослабления, а входы управления блока управления являются входами управления ВЧ-тракта.