СИСТЕМА ДЕКАМЕТРОВОЙ СВЯЗИ ЧЕРЕЗ ИОНОСФЕРУ Российский патент 2019 года по МПК G01S13/00 

Изобретение относится к области радиотехники и может найти применение в адаптивных системах декаметровой связи через ионосферу.

Известен способ формирования декаметрового ионосферного радиоканала высокой помехоустойчивости (Патент на изобретение № RU 2297643 С2), заключающийся в использовании на восходящем участке наклонной траектории поляризации падающей на ионосферу волны, максимально близкой к круговой и согласованной по направлению вращения вектора напряженности поля с обыкновенной характеристической волной.

Однако данный способ не учитывает в конкретный период работы радиолинии концентрацию свободных электронов Nэ в переотражающем объеме ионосферы и координаты станций, что существенно влияет на устойчивость связи.

Технический результат предлагаемой системы достигается введением данных предварительного расчета угломестных и азимутальных направлений диаграмм направленности приемных и передающих устройств радиостанций, а также адаптации обработки сигнала к изменениям помеховой обстановки, уменьшением потерь информации при приеме и повышением помехозащищенности рассматриваемой радиолинии.

Адаптивная радиолиния передачи данных декаметрового диапазона радиоволн предназначена для передачи информации, используя принцип пространственно-временного способа формирования направления связи с автоматическим выбором оптимального направления на область переизлучения сигнала в ионосфере.

Наиболее близким техническим решением является устройство, описанное в статье «Одноэтапное оценивание местоположения источника радиоизлучения пассивной системой, состоящей из узкобазовых подсистем» (ж. Радиотехника и электроника, том 49, №2, 2004 г., стр. 156-170) - прототип.

Данное устройство содержит N приемных антенн, первый и второй аналого-цифровой преобразователь и вычислитель.

Цель изобретения - построение радиолинии декаметровой связи через ионосферу с расчетом азимутальных и угломестных углов диаграмм направленности приемных и передающих фазированных антенных решеток.

Результат достигается предварительным расчетом угломестных и азимутальных параметров направленности фазированных антенных решеток приемо-передающих станций в зону переотражения от ионосферного слоя, а также централизованной обработкой сигналов, полученных в результате приема электромагнитных колебаний.

Поставленная цель достигается тем, что в систему, содержащую в составе узкобазовой подсистемы (i,j)-ю станции декаметрового диапазона радиоволн, каждая из которых состоит из N приемных фазированных антенных решеток (ФАР), первый и второй аналого-цифровой преобразователь (АЦП), вычислитель, отличающуюся тем, что в нее дополнительно введены для каждой (i,j)-й станции малошумящий усилитель, N входов которого соединены с N приемными ФАР, первый и второй многоканальные синхронные квадратурные приемники, входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами малошумящего усилителя, а выходы - с первыми входами первого и второго аналого-цифровых преобразователей, первый и второй каналы обработки информации, первые входы которых соединены с выходами аналого-цифровых преобразователей, а выходы подключены к вычислителю; управляющий контроллер, подключенный по входу к вычислителю, первый выход которого подключен ко второму входу первого многоканального синхронного квадратурного приемника, ко второму входу первого аналого-цифрового преобразователя и ко второму входу первого канала обработки информации, а второй выход - ко второму входу второго многоканального синхронного квадратурного приемника, ко второму входу второго аналого-цифрового преобразователя и ко второму входу второго канала обработки информации; диаграммообразующее устройство (ДОУ), N входов которого соединены с N приемными ФАР; блок радиомодемов, первый вход которого соединен с выходом диаграммообразующего устройства; устройство формирования выходного сигнала, входы которого соединены с выходами блока радиомодемов; передающая ФАР, входы которой соединены с выходами устройства формирования выходного сигнала; локальная система передачи данных, первый вход которой подключен к выходу вычислителя, а выходы - ко второму входу диаграммообразующего устройства, ко второму и третьему входам блока радиомодемов; диспетчер связи, включающий процессор, предназначенный для обеспечения команд управления между сопряженными устройствами для передачи по заданным направлениям связи, при этом процессор выполнен с возможностью вычисления азимутальных углов, вычисления критической частоты и угломестного угла второй станции, вычисления расстояний между станциями и северным полюсом, вычисления дальности, вычисления угломестного угла первой станции; оперативное запоминающее устройство, постоянное запоминающее устройство, объединенные между собой шиной адреса и данных; сеть передачи данных, первый и второй входы которой соединены с входами/выходами станций, третий вход - с выходом диспетчера связи и вторым входом локальной системы передачи данных, а выход - с входом диспетчера связи.

Сравнение с прототипом показывает, что заявляемая система отличается наличием новых блоков и их связями между ними. Таким образом, заявляемая система соответствует критерию «новизна».

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что перечисленные элементы, используемые в блоках, являются известными, однако их введение в указанной связи с остальными элементами приводит к расширению функциональных возможностей системы.

Это подтверждает соответствие технического решения критерию «существенные отличия».

На фиг. 1 представлена общая схема предлагаемого решения, на фиг. 2 - структура декаметровой связи через ионосферу i-й станции с приемной фазированной антенной решеткой (ФАР) на широтах > 50⁰ при уверенном приеме отраженного от ионосферного слоя F сигналов передающих j-x радиостанций с ФАР_пер, установленных на корабле, вертолете и самолете; на фиг. 3 показано удаление ионосферного слоя (точка D^j) от сферического треугольника ABC; на фиг. 4 представлена структура i(j)-й станции декаметрового диапазона радиоволн 1, на фиг. 5 показана структура Диспетчера связи 2; на фиг. 6 представлена структура узкобазовой подсистемы (УП) 1-1, на фиг. 7 представлен блок радиомодемов 1-3, на фиг. 8 - структура устройства формирования выходного сигнала (УФВС) 1-4, на фиг. 9 представлена структура квадратурного амплитудно-фазового модулятора, на фиг. 10 показано преломление электромагнитных волн в ионосфере, фиг. 11 иллюстрирует изменение области переотражения в зависимости от угла облучения β.

Система включает (фиг. 1):

1. i-ю и j-ю станции 1 декаметрового диапазона радиоволн в составе (фиг. 4):

- узкобазовой подсистемы (УП) 1-1 (фиг. 6), состоящей из:

антенно-фидерной системы (АФС) 1-1-1, малошумящего усилителя (МШУ) 1-1-2, первого и второго многоканальных синхронных квадратурных приемников (МСКП) 1-1-3; первого и второго аналого-цифровых преобразователей (АЦП) 1-1-4; управляющего контролера 1-1-6, вычислителя 1-1-7, первого и второго каналов обработки информации 1-1-5;

- диаграммо-образующего устройства (ДОУ) 1-2;

- блока радиомодемов 1-3 (фиг. 7) в составе:

- 16-ти преселекторов коротких волн (АПКВ) 3-1;

- 16-ти модемов МСВМ-138-0 3-2;

- модуля мультиплексора и оптических передатчиков 3-3;

- опорного генератора 3-4;

- устройства формирования выходного сигнала (УФВС) (фиг. 8) 1-4 в составе:

- модуля управления и демультиплексирования 4-1;

- 2-х сплиттеров 4-2;

- 64-х модулей синтезатора 4-3;

- устройства управления и синхронизации 4-4;

- контрольно-измерительного приемника 4-5;

- опорного генератора 3-4;

- 64-х усилителей мощности (УМ) 4-7;

- передающей фазированной антенной решетки (ФАР) 1-5;

- локальной системы передачи данных (СПД) 1-6;

2. Сеть передачи данных 3.

3. Диспетчер связи 2 (фиг. 5) в составе: первый порт ввода 2-1; блок клавиатуры 2-2, блок индикации 2-3, процессор 2-4, первый порт вывода 2-8, блок вычисления критической частоты ƒ_к и угломестного угла j-й станции 2-9, блок вычисления расстояний d_ij, c_j, b_i 2-10, блок вычисления дальности DC 2-11, блок вычисления угла 2-12, блок вычисления углов и 2-13, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 2-5, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 2-6, шина адреса и данных 2-7.

Система работает следующим образом.

Ионосфера - слой на высоте 50-20000 км. Под воздействием космического излучения и ультрафиолетовых лучей Солнца в ионосфере молекулы воздуха ионизируются, образуя свободные электроны. Чем больше концентрация свободных электронов Nэ, тем сильнее они влияют на распространение радиоволн. Nэ меняется по высоте. На нижних слоях она мала, так как недостаточно энергии ионизации. На больших высотах также мала вследствие малой плотности газа в атмосфере. Nэ максимальна на высотах 300-400 км. По своим свойствам выделяют четыре слоя: Д, Е, F1, F2.

Слой Д (высота 60-90 км). Существует только в дневные часы, когда активность Солнца велика. Слой Е (высота 100-120 км). Концентрация Nэ изменяется со временем года и суток. Днем опускается, ночью поднимается. Слои F1 и F2 (высота 120-450 км) имеют наибольшую концентрацию Nэ.

Максимальная концентрация электронов и ионов в области F находится на высотах 250-400 км. Здесь плотность заряженных частиц достигает своего максимума - 10⁵-10⁶ см^-3

Таким образом, указанные слои имеют различную концентрацию Nэ, и радиоволны, переходя из среды с одной концентрацией в среду с другой концентрацией, преломляются и при определенных условиях могут отразиться от ионосферы и вернуться на Землю.

Степень преломления лучей электромагнитных волн (ЭМВ) в слоях ионосферы зависит от угла падения β₁ ЭМВ на слои ионосферы и от частоты излучения.

Угол падения β_K, при котором ЭМВ не проходит через ионосферу и распространяется вдоль нее, называется критическим (фиг. 10).

Если β₁<β_K, ЭМВ проникает через ионосферу в космос. Если β₁>β_K, ЭМВ отражается от ионосферы и возвращается на Землю.

Чем выше частота ЭМВ, тем меньше степень преломления. УКВ волны вообще не преломляются в ионосфере и уходят в космос. При наклонном падении отражающие свойства ионосферы более существенны.

Частота ЭМВ, излученной по касательной к горизонту, в 3-5 раз выше критической частоты, при которой преломленный луч отражается. Такая частота называется максимально применимой частотой (МПЧ) ƒ_МПЧ. ЭМВ с частотами выше МПЧ от ионосферы не отражаются.

Частота, для которой критический угол β_K равен нулю, называют критической частотой ƒ_к. Очевидно, что критическая частота ƒ_к- это максимальная частота радиоволны, которая вертикально падает на ионосферу и отражается от нее. Она зависит от электронной концентрации Nэ и увеличивается с ростом ее электронной плотности. Полагая β_K=0, получим выражение для критической частоты

Это значит, что на критической частоте относительная диэлектрическая проницаемость ионосферы равна нулю.

Критическая частота и угол падения радиоволны на ионосферу однозначно определяют частоту радиоволны ƒ, которая падает на ионосферу под углом β_K и отражается от нее: ƒ=ƒ_к sec β_К.

Для критического угла β_K можно определить максимальную рабочую частоту (МРЧ) ƒ_МПЧ, при которой волны отразятся от ионосферы для заданных электронной плотности Nэ и угле падения β_K:

Для β_1,2>β_K справедливо равенство:

Если ƒ > ƒ_K, то при нормальном падении волны на ионосферу отражение не происходит и волна уходит в космическое пространство, и коэффициент отражения равен нулю.

Если ƒ = ƒ_K, то коэффициент отражения от ионосферы меняется в зависимости от частоты скачком.

Если ƒ < ƒ_K, то происходит полное отражение волны от ионосферного слоя и коэффициент отражения равен единице.

При наклонном падении волны ионосфера прозрачна для частот, превышающих ƒ_K.

Рассмотрим сферический треугольник ABC (фиг. 1, 3), у которого сторона c_i=АВ представляет собой длину дуги от точки стояния i-й станции до северного полюса (СП), b_j=АС - от j-й станции до СП и d_ij=ВС - расстояние между i-й и j-й станциями.

Пусть являются географическими широтой и долготой i-й станции, j-й станции и северного полюса.

Расстояния d_ij, c_i и b_j для сферы радиуса R_з (фиг. 1; 3), измеряемое в радианах длиной дуги большого круга земного шара, определяются зависимостями:

На фиг. 11 показано, как изменяется объем области переотражения от ионосферного слоя F. Расстояние до слоя F1 при вертикальном излучении сигнала ФАР составляет 120 км, а до слоя F2 - 450 км. При луче в 5⁰ диаметр луча при входе в зону F1 составляет 2AC=2*120*tg2,5⁰ (км), а в зоне F2 - 2BD=2*450*tg2,5⁰ (фиг. 11). При отклонении луча на угол β₁ дальность до ионосферного слоя F обратно пропорциональна cos β₁. То есть, чем больше угол отклонения луча от вертикали, тем больше дальность до слоя F.

Используя теорему косинусов, определим длину стороны DC (фиг. 3) (расстояние от j-й радиостанции до слоя F):

Из теоремы синусов следует:

Делая преобразования, получим уравнение для вычисления угла ориентации приемной ФАР (i-я станция) в зону переотражения сигнала от передающей ФАРпер (j-я станция) в области ионизированного слоя F (фиг. 3):

Определим углы и - суть азимутальные направления между i-й и j-й станциями и северным полюсом (СП) (фиг. 3).

По теореме косинусов сторон сферического треугольника ABC имеем:

Вычисления азимутальных и угломестных углов ориентации приемных и передающих фазированных антенных решеток (ФАР) производятся у диспетчера связи 2 (фиг. 5).

Данные по координатам станций передаются от каждой станции через IP сеть 3 (фиг. 1) на вход диспетчера связи 2 (вход 1) и далее на вход первого порта ввода информации 1. На второй порт ввода 2 подаются данные о концентрации свободных электронов Nэ в ионосферном слое F.

В статье «Зондирование ионосферы с использованием искусственных спутников земли с пассивным ответом» (http://science.snauka.ru/2014/11/8498) рассмотрена задача определения вертикального профиля электронной концентрации Nэ. В этом случае для зондирования ионосферы могут использоваться любые «подходящие» спутники, без каких-либо требований к установленной на них аппаратуре. Получены соотношения, выражающие электронную концентрацию и полное электронное содержание в ионосфере. При сравнительно несложном исполнении приемно-передающей аппаратуры можно обеспечить относительную погрешность измерения, как электронной концентрации, так и полного электронного содержания на уровне 0,1.

В блоке 2-9 диспетчера связи 2 происходит вычисление критической частоты ƒ_K (формула 1) и угла (формула 2) ориентации ФАР в зону переотражения сигнала в области ионизированного слоя F.

В блоке 2-10 вычисляются расстояния d_ij, c_i, b_j (формула 3) между станциями и северным полюсом. Блок 2-11 предназначен для вычисления дальности DC (фиг. 3) j-й станции до ионизированного слоя (формула 4). В блоке 2-12 вычисляется угол (формула 5), а в блоке 2-13 - азимутальные углы ориентации ФАР (формула 6).

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 2-6 предназначено для хранения в памяти данных о координатах станций и команд для процессора 2-4.

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 2-5 предназначено для хранения информации, связанной с режимом работы диспетчера связи 2.

Порт вывода информации 2-8 предназначен для организации вывода данных (выход 1); подключен к шине адреса и данных.

Данные поступают на входы i-й и j-й станций через сеть передачи данных 3 и далее на второй вход локальной СПД 1-6 (фиг. 4), обеспечивая настройку частоты ƒ < ƒ_K и фазированных антенных решеток станций в область переотражения от ионосферы.

Узкобазовая подсистема (УП) 1-1 (фиг. 4, 6) представляет собой технически единую приемную станцию, реализующую многоканальный прием в отдельных точках приема (ТП).

УП 1-1 состоит из антенно-фидерной системы (АФС) 1-1-1, блока малошумящих усилителей (МШУ) 1-1-2, двух многоканальных синхронных квадратурных приемников (МСКП) 1-1-3, двух блоков аналого-цифровых преобразователей (АЦП) 1-1-4, первого и второго каналов обработки информации 1-1-5, управляющего контроллера 1-1-6 и вычислителя 1-1-7, соединенного линией связи (выход 2) с локальной СПД 1-7 (фиг. 4). Блок МШУ 1-1-2 осуществляет предварительное усиление сигналов до его передачи на входы МСКП 1-1-3. Блоки МСКП, АЦП являются программно-управляемыми, режим работы которых задается управляющими сигналами вычислителя 1-1-7.

При приеме электромагнитные колебания превращаются в аналоговый электрический радиосигнал, который поступает на вход МШУ 1-1-2, с выхода которого радиосигнал поступает на входы МСКП 1-1-3. В результате синхронного детектирования на выходах МСКП формируется аналоговый видеосигнал, поступающий в форме пар квадратур на входы АЦП 1-1-4, на выходе которых формируется цифровой сигнал в форме отсчетов.

Отличительными характеристиками МСКП являются центральная частота, перестраиваемая в пределах: от 5 МГц до 30 МГц, и широкая полоса частот демодулируемого сигнала, что определяет сигнал как широкополосный в верхней части диапазона центральной частоты, и как сверхширокополосный в его нижней части. Для достижения требуемого качества приема независимое цифровое управление усилением каждого канала осуществляется с шагом 0,5 дБ, а синхронизация каждой пары каналов квадратурного приемника должна обеспечивать фазовое различие точности квадратур не более 2 градусов по абсолютной величине. Для получения технического результата применяется многоканальный 16-разрядный многоканальный АЦП с перестраиваемой частотой дискретизации, при этом максимальная частота составляет 100 МГц, что с учетом защитных интервалов согласуется с максимальной полосой принимаемого радиосигнала.

Синхронность взятия отсчетов в различных каналах АЦП должна обеспечивать рассогласование моментов времени не более 0,05 от используемого периода дискретизации. Вычислитель 1-1-7 реализуется на основе высокопроизводительной многопроцессорной рабочей станции, оснащенной не менее чем двумя многоядерными универсальными процессорами класса Intel Xeon с рабочей частотой не менее 1,8 ГГц, и оперативным запоминающих устройством (ОЗУ), объемом не менее 8 ГБ. Вычислитель 1-1-7 в структуре осуществляет функции управления работой УП 1-1 за счет задания функциональных режимов отдельных блоков. Кроме этого вычислитель 1-1-7 выполняет предварительную цифровую обработку принятых сигналов, а также их компрессию перед передачей по линии связи.

Антенная система УП 1-1 размещается на вертикальной мачте, высота которой составляет от 1,5 до 18 м. В верхней части мачты, на протяжении участка длины L, размещаются от одной до девяти кольцевых антенных подрешеток (КАПР). Минимальное расстояние между планарными КАПР составляет 0,5 м, что обуславливается технологическими особенностями крепления, а максимальное ограничено протяженностью рабочего участка мачты L.

Структурная организация распределенной приемной системы позволяет сформировать на приеме необходимое пространственное распределение электромагнитного поля переотраженного сигнала.

Цифровые отсчеты всех принятых сигналов передаются по высокоскоростным линиям связи в локальную СПД 1-6. Цифровые сигналы, принятые отдельными ТП, рассматриваются совместно и формируют многомерный цифровой сигнал.

Каждая из антенн УП 1-1 подключена к входу МШУ 1-1-2, который обеспечивает согласование импедансов антенного элемента и соединительного кабеля. Каждый выход МШУ 1-1-2 подключен к своему приемному тракту, который образован одним из каналов многоканального синхронного квадратурного приемника (МСКП) 1-1-3 и аналого-цифровым преобразователем (АЦП) 1-1-4. Таким образом, сформирован индивидуальный цифровой канал отсчетов сигнала с одного элемента решетки.

АЦП 1-1-4 сигнала одновременно выполняет выборку сигнала по множеству каналов. Размер этого множества определяется числом элементов антенной решетки 1-1-1. Например, в зависимости от требований точности определения координат можно выбрать 16, 26 или 32 канала. Так, для решетки из 16 элементов потенциальная точность устройства составляет около 6 угловых минут. При увеличении числа элементов точность возрастает.

Приемная фазированная антенная решетка (ФАР).

Фазированная антенная решетка состоит из нескольких взаимно-когерентных антенных элементов с антенными усилителями для размещения на мачте. Каждая мачта устанавливается на местности случайным образом на заданном расстоянии между собой.

Один антенный элемент (АЭ) имеем два идентичных горизонтальных вибратора, каждый из которых взаимно перпендикулярен друг к другу и ориентирован в решетке по географическому меридиану и широте.

Антенные элементы имеют укороченный вид и собственный усилитель сигналов (УС) с высоким динамическим диапазоном по напряжению. УС выполняет согласование АЭ с волновым сопротивлением питающего радио кабеля и через него подается питания от вынесенного источника напряжения.

Диаграммо-образующее устройство (ДОУ) 1-2 (фиг. 4)

Диаграммо-образующее устройство выполнено на базе сосредоточенных компонентов по управлению фазовыми задержками радиосигнала при его прохождении по внутренним каналам обработки.

Принцип действия ДОУ основан на возможности раздельного управления амплитудами и фазами сигналов каждого элемента антенной системы с последующим их суммированием для создания амплитудно-фазового распределения, соответствующего заданной диаграмме направленности антенной решетки.

Основным элементом диаграммо-образующего устройства (ДОУ) 1-2 является квадратурный амплитудно-фазовый модулятор, структурная схема которого приведена на фиг. 9.

Входной сигнал поступает на квадратурный фазовращатель 5-1, где расщепляется на две ортогональные составляющие. Каждая квадратурная составляющая при помощи двух противофазных фазовращателей 0⁰-180⁰ 5-2 и ключей 5-3 дополнительно «доворачиваются» в нужный квадрант. Перестраиваемые аттенюаторы 5-4 производят формирование амплитуд ортогональных составляющих, позволяя изменять амплитуду и фазу сигнала в пределах заданного квадранта на выходном сумматоре 5-5.

Блок радиомодемов (БРМ) 1-3

БРМ предназначен для предварительной аналоговой селекции радиосигнала, усиления и переноса спектра сигнала на промежуточные частоты с фильтрацией и его преобразования в цифровой вид с последующей цифровой обработкой сигнально-кодовой конструкции (СКК) рабочего сигнала радиомодема в демодуляторе модема.

Рабочий сигнал модулятора модема после кодирования и формирования выходной сигнально-кодовой конструкции преобразуется в цифровой вид отсчетов спектра сигнала на нулевой частоте и передается на устройство формирования выходного сигнала (УФВС) 1-4 (фиг. 4).

Одновременно с цифровыми сигналами отсчетов СКК через оптический канал в сторону УФВС 1-4 передается сигнал высокостабильной опорной частоты от опорного генератора БРМ 1-3.

БРМ 1-3 может принимать и формировать несколько рабочих сигналов, которые преобразуются в последовательный вид для переноса на высоких скоростях в сторону УФВС 1-4 по оптическому кабелю.

Сигналы от приемной ФАР 1-1-1 через ДОУ 1-2 могут приниматься в БРМ 1-3 на нескольких каналах приема.

Каждый из приемных каналов состоит из активного преселектора коротких волн (АПКВ) 3-1 (фиг. 7), в котором выполняется предварительная аналоговая селекции радиосигнала, его усиление, перенос спектра сигнала на промежуточные частоты с фильтрацией.

Выходной сигнал АПКВ подается на свой канал демодулятора модема МСВМ-138-0 (3-2) (МСВМ-138 - Модуль Специального Вычислителя Модема -138 (на базе процессора ОМАР- 138, dsp & arm 138 серии фирмы Ti), 0 - версия исполнения) (фиг. 7), где выполняется преобразование сигнала в цифровой вид и его последующая обработка.

От модуля МСВМ-138-0 (3-2) в сторону модуля мультиплексора и оптических приемо-передатчиков 3-3 формируется выходной сигнал модема в цифровой форме в виде пакетов от каждого модема.

В модуле мультиплексора 3-3 к каждому пакету добавляется пакет информации о направлении передачи в виде расчетных значений фазы для синтезатора сигнала на несущей частоте. Дополнительно в оптический канал добавляется пакет управляющих команд УФВС 1-4.

Устройство формирования выходного сигнала (УФВС) 1-4 (фиг. 4, 8)

Устройство формирования выходного сигнала выполняет многоканальное и многочастотное формирование спектра рабочих сигналов на нулевой частоте и на частоте связи. Такое преобразование выполняется для пространственного сложения энергии усилителей мощности с передающих элементов ФАР 1-5 в заданном направлении.

Входной демультиплексор 4-1 и устройство управления и синхронизации 4-4 УФВС 1-4 принимает цифровой поток сигналов из оптического кабеля, разбирает пакеты и направляет их в каналы обработки, где происходит преобразование потока в отсчеты канала связи с номера радиомодема и параметров направления связи (фаза сигнала несущей, значение несущей частоты и ее амплитуда).

Каждое направление связи формирует свой поток отсчетов модулятора модема на несколько синтезаторов по числу размерности ФАР 1-5, где у каждого синтезатора устанавливается начальная фаза несущей частоты связи в цифровом виде.

Выходной поток всех направлений связи, состоящий из отсчетов несущих частот, суммируется на входе цифро-аналогового преобразователя антенного элемента (ЦАП АЭ).

Сложный сигнал с выхода ЦАП через фильтр и усилитель мощности подается на антенный элемент ФАР 1-5.

В модуле синтезатора происходит перенос сигнально-кодовой конструкции (СКК) рабочего сигнала модулятора модема на несущую частоту, которая задается для одного из направлений связи.

Передающая ФАР 1-5

Передающая ФАР состоит из антенных элементов, размещенных в фиксированных точках пространства, к которым подводится радиосигнал с выходных широкополосных усилителей мощности.

Координаты установки антенного элемента выбираются исходя из требуемой зоны излучения ФАР 1-5.

Локальная сеть передачи данных (СПД) 1-6 Локальная СПД обеспечивает транспорт команд управления между сопряженными устройствами для передачи по заданным направлениям связи.

Таким образом, рассматриваемая система декаметровой радиосвязи через ионосферу обеспечивает скрытое ее функционирование за счет принципа пространственно-временного формирования направления связи с автоматическим выбором оптимального направления на область переизлучения.

Изобретение относится к области радиотехники и может найти применение в адаптивных системах декаметровой связи через ионосферу. Технический результат состоит в расширении функциональных возможностей за счет обеспечения возможностей вычисления параметров станций в системах декаметровой связи. Для этого процессор станции выполнен с возможностью вычисления азимутальных углов, вычисления критической частоты и угломестного угла второй станции, вычисления расстояний между станциями и северным полюсом, вычисления дальности, вычисления угломестного угла первой станции. 11 ил.

Система декаметровой связи через ионосферу, содержащая в составе узкобазовой подсистемы (i,j)-е станции декаметрового диапазона радиоволн, каждая из которых состоит из N приемных фазированных антенных решеток (ФАР), первый и второй аналого-цифровой преобразователь (АЦП), вычислитель, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены для каждой (i,j)-й станции малошумящий усилитель, N входов которого соединены с N приемными ФАР, первый и второй многоканальные синхронные квадратурные приемники, входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами малошумящего усилителя, а выходы - с первыми входами первого и второго аналого-цифровых преобразователей, первый и второй каналы обработки информации, первые входы которых соединены с выходами аналого-цифровых преобразователей, а выходы подключены к вычислителю; управляющий контроллер, подключенный по входу к вычислителю, первый выход которого подключен ко второму входу первого многоканального синхронного квадратурного приемника, ко второму входу первого аналого-цифрового преобразователя и ко второму входу первого канала обработки информации, а второй выход - ко второму входу второго многоканального синхронного квадратурного приемника, ко второму входу второго аналого-цифрового преобразователя и ко второму входу второго канала обработки информации; диаграммообразующее устройство, N входов которого соединены с N приемными ФАР; блок радиомодемов, первый вход которого соединен с выходом диаграммообразующего устройства; устройство формирования выходного сигнала, входы которого соединены с выходами блока радиомодемов; передающая ФАР, входы которой соединены с выходами устройства формирования выходного сигнала; локальная система передачи данных, первый вход которой подключен к выходу вычислителя, а выходы -ко второму входу диаграммообразующего устройства, ко второму и третьему входам блока радиомодемов; диспетчер связи, включающий процессор, предназначенный для обеспечения команд управления между сопряженными устройствами для передачи по заданным направлениям связи, при этом процессор выполнен с возможностью вычисления азимутальных углов, вычисления критической частоты и угломестного угла второй станции, вычисления расстояний между станциями и северным полюсом, вычисления дальности, вычисления угломестного угла первой станции; оперативное запоминающее устройство, постоянное запоминающее устройство, объединенные между собой шиной адреса и данных; сеть передачи данных, первый и второй входы которой соединены с входами/выходами (i,j)-й станции, третий вход - с выходом диспетчера связи и вторым входом локальной системы передачи данных, а выход - с входом диспетчера связи.