Способ построения базовой станции волоконно-эфирной телекоммуникационной системы распределенной структуры и модуль для его осуществления Российский патент 2019 года по МПК H04B10/00 

Описание патента на изобретение RU2694242C1

Предлагаемые способ и модуль относятся к области электросвязи, в частности к перспективным комбинированным системам волоконно-эфирной структуры, типичными представителями которых являются интенсивно развивающиеся локальные распределенные системы класса ROF (Radio-Over-Fiber).

Известны способы построения базовых станций волоконно-эфирной телекоммуникационной системы распределенной структуры и модуль для их осуществления (патент на полезную модель №99191; патенты РФ №№2119719, 2380834, 2472290, 2628121; патент США №6658216; патент ЕР №1643639; Белкин М.Е., Белкин Л.М. Особенности построения резистивных смесителей диапазона крайне высоких частот. Электронная техника. Сер. 2. Полупроводниковые приборы, 2010, вып. 1 (224), с. 98-104 и другие).

Из известных способов и устройств наиболее близкими к предлагаемым являются «Способ построения базовой станции волоконно-эфирной телекоммуникационной системы распределенной структуры и модуль для его осуществления» (патент РФ №2472290, Н04В 10/16, 2011), которые и выбраны в качестве прототипов.

Модуль для осуществления предлагаемого способа построен по супергетеродинной схеме, в нем одно и то же значение промежуточной частоты fпр может быть получено в результате приема сигналов на двух частотах fо и fз, т.е.

fпр=fг-fo и fпр=fз-fг.

Следовательно, если частоту настройки fо принять за основной канал приема, то наряду с ним будет иметь место зеркальный канал приема, частота fз которого отличается от частоты fо на 2 fпр и расположена симметрично (зеркально) относительно частоты fг гетеродина (фиг. 2). Преобразование по зеркальному каналу приема происходит с тем же коэффициентом преобразования Kпр, что и по основному каналу, поэтому он наиболее существенно влияет на избирательность и помехоустойчивость модуля.

Кроме зеркального существуют и другие дополнительные (комбинационные) каналы приема. В общем виде любой комбинационный канал приема имеет место при выполнении условия:

где fki - частота i-го комбинационного канала приема;

m, n, i - целые положительные числа.

Наиболее вредными комбинационными каналами приема являются каналы, образующиеся при взаимодействии первой гармоники частоты сигнала с гармониками частоты гетеродина малого порядка (второй, третьей), так как чувствительность модуля по этим каналам близка к чувствительности основного канала. Так, двум комбинационным каналам при m=1 и n=2 соответствуют частоты:

fk1=2fг-fпр и fk2=2fг+fпр.

Наличие ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным каналам, приводит к снижению избирательности и помехоустойчивости преобразователя частоты.

Технической задачей изобретения является повышение избирательности и помехоустойчивости преобразователя частоты путем подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным каналам.

Поставленная задача решается тем, что способ построения базовой станции волоконно-эфирной телекоммуникационной системы распределенной структуры, содержащей прямой канал с непосредственным оптико-электрическим преобразованием принимаемого оптического сигнала и обратный канал с электрическим преобразованием, предварительным понижающим преобразованием частоты СВЧ-диапазона, при этом принятый модулированный СВЧ-сигнал с несущей частотой fо подают на первый вход смесителя с субгармонической накачкой, на второй вход которого подают гетеродинный сигнал с частотой fг и выделяют напряжение промежуточной частоты fпр=fг-fо, которое направляют через первый отвод направленного ответвителя к первому лазеру, предназначенному для ретрансляции сигнала в оптическом диапазоне на центральную станцию, а через второй выход направленного ответвителя к второму лазеру, предназначенному для преобразования частоты СВЧ-сигнала с использованием эффекта размножения частот модуляции и соединенному с фотодиодом, в выходном спектре которого формируют модулированный сигнал с частотой 1,5fо который пропускают через устраняющую модуляцию схему восстановления несущей частоты 1,5fо для формирования гетеродинного сигнала, подаваемого в смеситель с субгармонической накачкой, отличается от ближайшего аналога тем, что выделяют напряжение суммарной частоты fΣ=fо+fг, детектируют его и используют продетектированное напряжение для разрешения дальнейшей обработки напряжения промежуточной частоты fпр.

Поставленная задача решается тем, что модуль обратного канала базовой станции волоконно-эфирной телекоммуникационной системы распределенной структуры, содержащий, в соответствии с ближайшим аналогом, последовательно включенные антенну, принимающую модулированный СВЧ-сигнал с несущей частотой fо, смеситель с субгармонической накачкой, второй вход которого соединен с выходом гетеродина с частотой fг, полосовой фильтр, выделяющий промежуточную частоту fпр=fг-fо, и усилитель промежуточной частоты, последовательно включенные направленный ответвитель и первый лазер, предназначенный для ретрансляции сигнала в оптическом диапазоне на центральную станцию, последовательно подключенные к второму отводу направленного ответвителя второй лазер, фотодиод, в выходном спектре которого присутствует модулированный сигнал с частотой 1,5fо, и электронный усилитель, выход которого соединен с входом блока восстановления несущей частоты 1,5fо, устраняющий модуляцию, выходной сигнал которого используется в качестве гетеродинного сигнала, отличается от ближайшего аналога тем, что он снабжен усилителем суммарной частоты, амплитудным детектором и ключом, причем к выходу смесителя последовательно подключены усилитель суммарной частоты, амплитудный детектор и ключ, второй вход которого соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, а выход подключен к входу направленного ответвителя.

Структурная схема модуля, реализующего предлагаемый способ, представлена на фиг. 1. Частотная диаграмма, иллюстрирующая образование дополнительных каналов приема, изображена на фиг. 2.

Модуль содержит последовательно включенные приемную антенну 1, смеситель 2, второй вход которого соединен с выходом гетеродина 13, полосовой фильтр 3, усилитель 4 промежуточной частоты, ключ 7, направленный ответвитель 8 и первый лазер 9, выход которого подключен к центральной станции, к выходу смесителя 2 последовательно подключены усилитель 5 суммарной частоты и амплитудный детектор 6, выход которого соединен с вторым входом ключа 7, к второму отводу направленного ответвителя 8 последовательно подключены второй лазер 10, фотодиод 11 и электронный усилитель 12, выход которого подключен к второму входу гетеродина 13, в качестве которого используется блок восстановления несущей частоты 1,5fо.

Гетеродинный сигнал формируется из принимаемого базовой станцией сигнала обратного канала с использованием эффекта размножения частот модуляции инжекционного лазера.

Предлагаемый способ реализуют следующим образом.

Модулированный СВЧ-сигнал с несущей частотой fо от абонентского терминала улавливается приемной антенной 1 и поступает на первый вход смесителя 2, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 13 с частотой fг. на выходе смесителя 2 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 4 и 5 выделяются напряжения промежуточной (разностной) частоты fпр=fг-fо и суммарной частоты fΣ=fо+fг. При этом напряжение промежуточной частоты fпр фильтруется с помощью полосно-пропускающего фильтра 3. Напряжение суммарной частоты fΣ детектируется амплитудным детектором 6 и подается на управляющий вход ключа 7, открывая его. В исходном состоянии ключ 7 всегда закрыт.

При этом напряжение промежуточной частоты fпр с выхода усилителя 4 промежуточной частоты через открытый ключ 7 поступает на вход направленного ответвителя 8.

Сигнал с первого отвода ответвителя 8 поступает на модулирующий вход первого лазера 9, рабочая точка которого для уменьшения нелинейных искажений устанавливается в середине линейного участка его ватт-амперной характеристики. Лазер 9 служит для ретрансляции оптического сигнала в направлении центральной станции (ЦС).

Сигнал с второго отвода ответвителя 8 поступает на моделирующий вход второго лазера 10, рабочая точка которого для увлечения нелинейных искажений устанавливается несколько выше порога его ватт-амперной характеристики. Лазер 10 служит для формирования гетеродинного сигнала. Изучение лазера 10 поступает на вход фотодетектора 11.

Выходной сигнал фотодетектора 11 усиливается в электронном усилители 12 и поступает на вход настроенного на частоту 1,5fо блока 13 восстановления несущей, который представляет собой стандартный элемент приемного тракта цифровой радиосистемы и обычно строится на базе схемы фазовой автоподстройки (ФАП). Восстановленный в блоке 13 сигнал несущей подается на второй вход смесителя 2. Блок 13 восстановления несущей выполняет роль гетеродина.

Описанная выше работа модуля соответствует случаю приема полезных сигналов по основному каналу на частоте fо (фиг. 2).

Если ложный сигнал (помеха) поступает по зеркальному каналу на частоте fз, то на выходе смесителя 2 образуется напряжения промежуточной частоты fпр=fз-fг и первой суммарной частоты fΣ1=fг+fз. Частота настройки fн1 усилителя 4 промежуточной (разностной) частоты выбирается равной fн2=fΣ=fo+fг.

В этом случае напряжение промежуточной частоты fпр выделяется усилителем 4 промежуточной частоты. Однако напряжение первой суммарной частоты fΣ1=fг+fз не попадает в полосу пропускания усилителя 5 суммарной частоты. Это объясняется тем, что частота fΣ1 отличается от частоты настройки fн2=fΣ на удвоенное значение промежуточной частоты fΣ1-fΣ=2fпр.

Ключ 7 в этом случае не открывается и ложный сигнал (помеха), принимаемый по зеркальному каналу на частоте fз, подавляется.

По аналогичной причине подавляются и ложные сигналы (помеха), принимаемые по первому комбинационному каналу на частоте fк1 и по второму комбинационному каналу на частоте fк2.

Таким образом, предлагаемые способ и устройство по сравнению с прототипами и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивают повышение избирательности и помехоустойчивости преобразователя частоты. Это достигается путем подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным каналам, за счет использования метода суммарной частоты.

Следует отметить, что смеситель реализует тригонометрическую формулу.

Как правило, используется только напряжение промежуточной (разностной) частоты.

В предлагаемых технических решениях напряжение суммарной частоты используется для подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным каналам, реализуя метод суммарной частоты.

Авторы: Дикарев В.И., Ефимов В.В., Гурьянов А.В., Рябов А.С., Берлик С.А.

Похожие патенты RU2694242C1

название год авторы номер документа
АКУСТООПТИЧЕСКИЙ ПРИЕМНИК 1998
  • Дикарев В.И.
  • Вреев А.В.
  • Селимгаев Р.Р.
RU2134490C1
СПОСОБ ПОСТРОЕНИЯ БАЗОВОЙ СТАНЦИИ ВОЛОКОННО-ЭФИРНОЙ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ СТРУКТУРЫ И МОДУЛЬ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2011
  • Белкин Михаил Евсеевич
  • Белкин Леонид Михайлович
RU2472290C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ 1999
  • Дикарев В.И.
  • Доронин А.П.
  • Петроченко В.М.
RU2163025C2
УСТРОЙСТВО ОБНАРУЖЕНИЯ ВИДА ФАЗОМАНИПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ 1991
  • Воронин Анатолий Владимирович
  • Дикарев Виктор Иванович
  • Федоров Валентин Васильевич
  • Шилим Иван Тимофеевич
RU2010435C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ ЭПИЦЕНТРА ОЖИДАЕМОГО ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ 2000
  • Заренков В.А.
  • Дикарев В.И.
RU2172968C1
УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ПО РАДИОТЕХНИКЕ 2006
  • Дикарев Виктор Иванович
  • Доронин Александр Павлович
  • Кузнецов Владимир Александрович
  • Шереметьев Роман Викторович
  • Арзаманов Дмитрий Николаевич
RU2302012C1
УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ПО РАДИОТЕХНИКЕ 2007
  • Дикарев Виктор Иванович
  • Альжанов Артур Булатович
  • Дрожжин Владимир Васильевич
  • Доронин Александр Павлович
  • Арзаманов Дмитрий Николаевич
RU2319218C1
УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ПО РАДИОТЕХНИКЕ 2007
  • Дикарев Виктор Иванович
  • Альжанов Артур Булатович
  • Теремов Михаил Петрович
RU2324983C1
УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ПО РАДИОТЕХНИКЕ 2004
  • Андреев А.М.
  • Дикарев В.И.
  • Зайцев И.Е.
  • Свистунов Ф.Н.
  • Лудиков А.В.
RU2260193C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ В ЗАДАННОЙ ОБЛАСТИ ИОНОСФЕРЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2001
  • Заренков В.А.
  • Заренков Д.В.
  • Дикарев В.И.
RU2208814C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 694 242 C1

Реферат патента 2019 года Способ построения базовой станции волоконно-эфирной телекоммуникационной системы распределенной структуры и модуль для его осуществления

Изобретения относятся к технике электросвязи, в частности к перспективным комбинированным системам волоконно-эфирной структуры, типичными представителями которых являются интенсивно развивающиеся локальные распределенные системы класса ROF (Radio-Over-Fiber). Технический результат состоит в повышении помехоустойчивости преобразователя частоты путем подавления ложных сигналов, помех, принимаемых по дополнительным каналам. Для этого модуль содержит приемную антенну 1, смеситель 2, полосовый фильтр 3, усилитель 4 промежуточной частоты, усилитель 5 суммарной частоты, амплитудный детектор 6, ключ 7, направленный ответвитель 8, первый 9 и второй 10 лазеры, фотодиод 11, электронный усилитель 12 и блок 13 восстановления несущей частоты. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Формула изобретения RU 2 694 242 C1

1. Способ построения базовой станции волоконно-эфирной телекоммуникационной системы распределенной структуры, содержащий прямой канал с непосредственным оптико-электрическим преобразованием принимаемого оптического сигнала и обратный канал с электрооптическим преобразованием, предварительным понижающим преобразованием частоты СВЧ-диапазона, при этом принятый модулированный СВЧ-сигнал с несущей частотой fo подают на первый вход смесителя с субгармонической накачкой, на второй вход которого подают гетеродинный сигнал с частотой fг и выделяют напряжение промежуточной частоты fпp=fг-fo, которое направляют через первый отвод направленного ответвителя к первому лазеру, предназначенному для ретрансляции сигнала в оптическом диапазоне на центральную станцию, а через второй выход направленного ответвителя к второму лазеру, предназначенному для преобразования частоты СВЧ-сигнала с использованием эффекта размножения частот модуляции и соединенному с фотодиодом, в выходном спектре которого формируют модулированный сигнал с частотой 1,5fo, который пропускают через устраняющую модуляцию схему восстановления несущей частоты 1,5fo для формирования гетеродинного сигнала, подаваемого в смеситель с субгармонической накачкой, отличающийся тем, что выделяют напряжение суммарной частоты fпp=fo+fг, детектируют его и используют продетектированное напряжение для разрешения дальнейшей обработки напряжения промежуточной частоты fпр.

2. Модуль обратного канала базовой станции волоконно-эфирной телекоммуникационной системы распределенной структуры, содержащий последовательно включенные антенну, принимающую модулированный СВЧ-сигнал с несущей частотой fо; смеситель с субгармонической накачкой, второй вход которого соединен с выходом гетеродина с частотой fг, полосовой фильтр, выделяющий промежуточную частоту fпp=fг-fo, и усилитель промежуточной частоты, последовательно включенные направленный ответвитель и первый лазер, предназначенный для ретрансляции сигнала в оптическом диапазоне на центральную станцию, последовательно подключенные к второму отводу направленного ответвителя второй лазер, фотодиод, в выходном спектре которого присутствует модулированный сигнал с частотой 1,5fo, и электронный усилитель, выход которого соединен с входом блока восстановления несущей частоты 1,5fo, устраняющий модуляцию, выходной сигнал которого используется в качестве гетеродинного сигнала, отличающийся тем, что он снабжен усилителем суммарной частоты, амплитудным детектором и ключом, причем к выходу смесителя последовательно подключены усилитель суммарной частоты, амплитудный детектор и ключ, второй вход которого соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, а выход подключен к входу направленного ответвителя.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2019 года RU2694242C1

СПОСОБ ПОСТРОЕНИЯ БАЗОВОЙ СТАНЦИИ ВОЛОКОННО-ЭФИРНОЙ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ СТРУКТУРЫ И МОДУЛЬ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2011
  • Белкин Михаил Евсеевич
  • Белкин Леонид Михайлович
RU2472290C1
СПОСОБ ВЫБОРА ФУНГИЦИДОВ, НЕ УХУДШАЮЩИХ ПОСЕВНЫХ КАЧЕСТВ СЕМЯН ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР 2015
  • Федотов Геннадий Николаевич
  • Федотова Магдалина Федоровна
  • Шоба Сергей Алексеевич
  • Шалаев Валентин Сергеевич
  • Батырев Юрий Павлович
RU2585859C1
Изложница с суживающимся книзу сечением и с вертикально перемещающимся днищем 1924
  • Волынский С.В.
SU2012A1
Способ приготовления лака 1924
  • Петров Г.С.
SU2011A1
Способ приготовления мыла 1923
  • Петров Г.С.
  • Таланцев З.М.
SU2004A1

RU 2 694 242 C1

Авторы

Дикарев Виктор Иванович

Ефимов Владимир Васильевич

Гурьянов Андрей Владимирович

Рябов Александр Сергеевич

Берлик Сергей Анатольевич

Даты

2019-07-10Публикация

2018-10-31Подача