Радиопередающее устройство наземной радионавигационной станции длинноволнового диапазона, обеспечивающее формирование и сложение стандартного сигнала и сигнала повышенной точности для определения координат потребителей Российский патент 2017 года по МПК H04B7/00 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиопередающем устройстве наземной радионавигационной станции (РНС) длинноволнового диапазона в интересах повышения точности определения координат местоположения потребителей.

Известно радиопередающее устройство [1] - прототип, состоящее из возбудителя-формирователя сигнала, усилителя мощности, согласующего устройства и антенны. Данное радиопередающее устройство предназначено для формирования радиочастотных сигналов, их усиления и последующей передачи этих сигналов для использования потребителем.

Подобное радиопередающее устройство используется при излучении навигационного сигнала наземной передающей станции радионавигационной цепи РНС «Марс-75» [2], излучающей навигационные сигналы в соответствии с временной диаграммой, приведенной на фиг. 2. Навигационный сигнал, излучаемый передающим устройством каждой наземной станции РНС, состоит из 23-х радиочастотных импульсов , разнесенных по частоте на 1,22 кГц и последовательно излучаемых ведущей (Вщ) и ведомыми (Вм) станциями. Временной интервал (цикл) излучения пачки радиочастотных импульсов передающим устройством каждой из ведомых станций и составляет 1,44 с. Кроме того, в начале каждого временного интервала излучения ведущей станции излучается дополнительно командный сигнал общей длительностью 180 мс, состоящий из 2-х радиочастотных импульсов , используемых для передачи информации об исправности наземных станций. Временной интервал (цикл) излучения пачки радиочастотных импульсов передающим устройством ведущей станцией составляет 1,62 с. Между пачками импульсов, излучаемых каждой станцией, существуют паузы . Длительность каждого радиочастотного импульса . Пауза между ними .

Недостатком данного передающего устройства является большая длительность импульсов , ограничивающая их количество в стандартном навигационном сигнале и соответственно потенциально достижимую точность навигационных определений.

Из статистической радиотехники [3] известно, что среднеквадратическое отклонение минимальной погрешности определения времени прихода пачки из n высокочастотных импульсов сигнала определяется выражением

зависит только от несущей частоты и отношения помеха/сигнал в импульсе и не зависит от длительности импульса.

Из выражения (1) следует, что точность навигационных измерений будет увеличена, если вместо каждого из радиочастотных импульсов излучать фазокодоманипулированные (ФКМн) последовательности длительностью . В качестве манипулирующих могут быть выбраны M - последовательность, код Голда, код Баркера или др. Длительность элементарного импульса не должна превышать 30-40 мкс, чтобы обеспечить возможность отсечки пространственного сигнала, отраженного от ионосферы, методом временного стробирования в приемных устройствах навигационной аппаратуры потребителей (НАП) РНС. В этом случае потенциально достижимая точность навигационных определений возрастает более чем в 30 раз.

Целью изобретения является создание радиопередающего устройства, осуществляющего формирование и сложение стандартного навигационного сигнала с сигналом повышенной точности (ПТ), для определения координат потребителей. При этом сохранение стандартного навигационного сигнала обеспечивает возможность навигационных определений стандартной точности с использованием существующего парка навигационной аппаратуры потребителей (НАП). Излучение навигационного сигнала повышенной точности обеспечивает санкционированное повышение точности навигационных определений автономным потребителям, в комплект навигационной аппаратуры которой входят соответствующие приемоизмерители.

Техническое решение достигается тем, что в известное радиопередающее устройство, состоящее из возбудителя, усилителя мощности, согласующего устройства и антенны дополнительно между генератором и усилителем мощности вводятся фазосдвигающее устройство, блока суммирования (сумматор), блок формирования сигнала ПТ содержащий делитель напряжения, генератор псевдослучайной последовательности (ПСП), умножитель.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 показана функциональная схема радиопередающего устройства наземной радионавигационной станции длинноволнового диапазона, обеспечивающего формирование и сложение стандартного сигнала и сигнала повышенной точности, для определения координат потребителей, на фиг. 2 показаны излучающие навигационные сигналы в соответствии с временной диаграммой передающей станции радионавигационной цепи РНС «Марс-75», на фиг. 3-5 показаны результаты функционирования предлагаемого радиопередающего устройства.

Радиопередающее устройство наземной радионавигационной станции длинноволнового диапазона, обеспечивающее формирование и сложение стандартного сигнала и сигнала повышенной точности для определения координат потребителей (далее по тексту Радиопередающее устройство), состоит из генератора 1, блока формирования сигнала ПТ 2, фазосдвигающего устройства 3, сумматора, усилителя мощности 4, согласующего устройства 5, антенны 6. Блок формирования сигнала ПТ 2 содержит делитель напряжения 7, генератор ПСП 8, умножитель.

Радиопередающее устройство имеет следующие связи.

Выход генератора 1 соединен с входом фазосдвигающего устройства 3 и с входом блока формирования сигнала ПТ 2. Выход фазосдвигающего устройства 3 соединен с одним из входов сумматора. Выход блока формирования сигнала ПТ 2 соединен с другим входом сумматора, выход которого соединен с входом усилителя мощности 4. Выход усилителя мощности 4 соединен с согласующим устройством 5, выход которого соединен с антенной 6.

Содержащиеся в блоке формирования сигнала ПТ 2 элементы имеют связь между собой и с радиопередающим устройством. Вход делителя напряжения 6 является входом блока формирователя сигнала ПТ 2. Выход делителя напряжения 6 соединен с одним из входов умножителя. Выход генератора ПСП 7 соединен с другим входом умножителя, выход которого является выходом блока формирования сигнала ПТ 2 и соединен с входом сумматора.

Радиопередающее устройство работает следующим образом.

Генератор 1 формирует стандартной точности СТ радиоимпульсы навигационного сигнала и подает их на фазосдвигающее устройство 3 и на делитель напряжения 6. Делитель напряжения 6 делит пополам амплитуду навигационного сигнала СТ и подает их на один из входов умножителя. Генератор ПСП 7 формирует псевдослучайную последовательность биполярных импульсов и подает ее на другой вход умножителя. Выходной сигнал умножителя поступает на сумматор.

Фазосдвигающее устройство 3 сдвигает начальную фазу несущего импульса на π/4 и подает выходной сигнал на сумматор.

Сумматор осуществляет оптимальное по энергетике формирование комплексного навигационного сигнала, включающего сигнал СТ и сигнал ПТ.

Сформированный сигнал поступает на усилитель мощности 4, где происходит его усиление и передача на согласующее устройство 5.

Согласующее устройство 5 обеспечивает согласование выходного каскада усилителя мощности 4 с передающей антенной 6.

Результаты работы радиопередающего устройства показаны на фиг. 3-5.

На фиг. 3 показан фрагмент несущей импульса , выходящего из генератора 1. На фиг. 4 показаны фрагменты выходного сигнала генератора ПСП 7 импульсов и выходного сигнала умножителя, нормированные относительно амплитуды несущей генератора ПСП 7. На фиг. 5 показаны фрагменты выходного сигнала генератора ПСП 7 импульсов и суммы сигнала СТ и сигнала ПТ.

Литература

1. Е.Г. Пименов, Г.Т. Пименов, Обзор структурных схем построения РПДУ и методов анализа его параметров http://el-project.ucoz.ru/publ/1-1-0-2.

2. Радионавигационная система МАРС-75 http://podlodka.info/education/35-technical-aids-to-navigation/710-mars75.html.

3. М. Сколник. Введение в технику радиолокационных систем. // М., Мир, 1965, 747 с.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиопередающем устройстве наземной радионавигационной станции (РНС) длинноволнового диапазона. Достигаемый технический результат - повышение точности навигационных определений автономным потребителям. Технический результат достигается тем, что в радиопередающее устройство, состоящее из возбудителя, усилителя мощности, согласующего устройства и антенны, дополнительно между генератором и усилителем мощности вводятся фазосдвигающее устройство, блок суммирования (сумматор), блок формирования сигнала повышенной точности, содержащий делитель напряжения, генератор псевдослучайной последовательности (ПСП), умножитель. При этом генератор формирует сигнал стандартной точности (СТ), делитель напряжения делит пополам амплитуду навигационного сигнала СТ, генератор ПСП формирует ПСП биполярных импульсов, перемножитель формирует фазокодоманипулированный (ФКМн) сигнал, фазосдвигающее устройство сдвигает начальную фазу несущего импульса на π/4, сумматор формирует навигационный сигнал, включающий сигнал СТ и сигнал ПТ, что позволяет сохранить стандартный навигационный сигнал, обеспечивая возможность навигационных определений стандартной точности с использованием существующего парка навигационной аппаратуры потребителей. 5 ил.

Радиопередающее устройство наземной радионавигационной станции длинноволнового диапазона, обеспечивающее формирование и сложение стандартного сигнала и сигнала повышенной точности для определения координат потребителей, состоящее из возбудителя-формирователя сигнала (генератора), усилителя мощности, согласующего устройства, антенны, отличающееся тем, что дополнительно между генератором и усилителем мощности вводятся фазосдвигающее устройство, блок суммирования (сумматор), блок формирования сигнала повышенной точности (ПТ), содержащий делитель напряжения, генератор псевдослучайной последовательности (ПСП), умножитель, имеющие между собой связи, выход генератора соединен с входами фазосдвигающего устройства и с входом блока формирования сигнала ПТ, являясь входом делителя напряжения, выход которого соединен с одним из входов умножителя, выход генератора ПСП соединен с другим входом умножителя, выход которого, являясь выходом блока формирования сигнала ПТ, соединен с одним из входов сумматора, выход фазосдвигающего устройства соединен с другим входом сумматора, выход которого соединен с входом усилителя мощности, выход которого соединен с входом согласующего устройства, выход которого соединен с антенной, при этом генератор формирует сигнал стандартной точности (СТ), делитель напряжения делит пополам амплитуду навигационного сигнала СТ, генератор ПСП формирует ПСП биполярных импульсов, перемножитель формирует фазокодоманипулированный (ФКМн) сигнал, фазосдвигающее устройство сдвигает начальную фазу несущего импульса на π/4, сумматор формирует навигационный сигнал, включающий сигнал СТ и сигнал ПТ.