Приемопередающий модуль полнодиапазонной радиорелейной станции Российский патент 2022 года по МПК H04B7/155 H04B1/40 

Область техники, которой относится изобретение

Изобретение относится к области к технике радиосвязи и может быть использовано для построения полнодиапазонной цифровой радиорелейной станции (ЦРРС), работающей в частотном дуплексе.

Уровень техники

Известен многоканальный радиочастотный модуль с частотным разнесением приема и передачи (патент RU № 2631224, опубл. 19.09.2017 г.), который содержит, по меньшей мере, два излучающих элемента; по меньшей мере, два фильтра принимаемого сигнала, каждый из которых настроен на пропускание принимаемого сигнала в определенной полосе частот; по меньшей мере, два фильтра передаваемого сигнала, каждый из которых настроен на пропускание передаваемого сигнала в определенной полосе частот; по меньшей мере, два радиочастотных приемника, каждый из которых соединен с фильтром принимаемого сигнала, и, по меньшей мере, два радиочастотных передатчика, каждый из которых соединен с фильтром передаваемого сигнала, при этом каждый из излучающих элементов имеет два входных порта, один из которых соединен с фильтром принимаемого сигнала, а другой – с фильтром передаваемого сигнала, причем полосыпропускания этих фильтров не пересекаются.

Данное решение осуществляет электронное управление лучом за счет использования большого количества трансиверов с частотным разнесением приема и передачи, что позволяет исключить цепи коммутации сигнала и тем самым минимизировать потери в тракте, являющимися значительными на частотах выше 40 ГГц. Но данное решение не определяет способ коммутации фильтров для обеспечения работы в полном диапазоне, что не позволяет его применить для решения этой задачи.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является полнодиапазонная цифровая радиорелейная станция МИК-РЛ6/8Р+, входящая в состав мобильного комплекса связи Р-431-АМ-Е АО «НИИССУ» [Электронный ресурс]. – URL: [https://niissu.ru/products/bazovyiy_kompleks_ apparatnyih_svyazi_i_apparatnyih_upravleniya_svyazyu_integrirovannoy_ tsifrovoy_polevoy_sistemyi_svyazi_oszu_i_ozu/r_431_am_e] дата обращения 24.03.2021), где весь диапазон частот перекрывается путём коммутации сигнала на два дуплексера с помощью комплекта электро-механических СВЧ реле. Применение СВЧ реле в такой схеме обусловлено высокими требованиями к развязке более 70 дБ между выводами реле 40 и 50, что на монолитных переключателях получить невозможно. При меньшем уровне развязки сигнал передатчика проникает в канал приемника с довольно большим уровнем, что приводит к нелинейным искажениям принимаемого сигнала и ухудшению чувствительности приемника.

Недостатками данного решения являются большие габариты СВЧ реле, большое количество коаксиальных кабелей.

Сущность изобретения

Задачей настоящего изобретения является разработка малогабаритного приемо-передающего модуля полнодиапазонной радиорелейной станции без применения громоздких и дорогостоящих СВЧ реле.

Техническим результатом предложенного решения является увеличение количества частотных комбинаций приема/передачи, что дает больше возможных комбинаций частот прием/передача и, соответственно, больше возможностей для выбора частот, свободных от мешающих сигналов.

Основной технический результат достигается тем, что приемопередающий модуль радиорелейной станции содержит приемник и передатчик, каждый из которых включает последовательно соединенные полосовой фильтр промежуточной частоты, смеситель и полосовой фильтр зеркального канала, монолитный переключатель, к смесителю подключен генератор несущей частоты, при этом в оконечных каскадах передатчика и приемника встроены, соответственно, два усилителя мощности нижнего и верхнего поддиапазонов и два малошумящих усилителя мощности нижнего и верхнего поддиапазонов, работающих в половине отведенного диапазона и коммутируемые с монолитным переключателем, усилители мощности передатчика соединены с первым блоком переключаемых фильтров, малошумящие усилители мощности приемника соединены со вторым блоком переключаемых фильтров, выполненных идентичными и включающие четыре литерных фильтра, коммутируемые переключателями на pin-диодах, при этом между собой блоки переключаемых фильтров соединены коаксиальным кабелем и каждый блок переключаемых фильтров через переключатель на pin-диодах, к которому подключены четыре литерных фильтра, соединен с блоком сопряжения, состоящим из циркулятора и детектора мощности и имеющим разъем для подключения к антенне.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 представлена функциональная схема приемопередающего модуля, на фиг. 2 представлена схема разбиения диапазона частот на литеры и варианты комбинаций частот приема/передачи.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 и 2 обозначено:

1 – передатчик;

2 – приемник;

3 – блок переключаемых фильтров;

4 – блок сопряжения фильтров;

5 – полосовой фильтр промежуточной частоты;

6 – смеситель;

7 – полосовой фильтр зеркального канала;

8 – генератор несущей частоты;

9 – монолитный переключатель SPDT (Single Pole Double Throw (один полюс, два направления);

10 – усилитель мощности нижнего поддиапазона;

11 – усилитель мощности верхнего поддиапазона;

12 – малошумящий усилитель нижнего поддиапазона;

13 – малошумящий усилитель верхнего поддиапазона;

14 – коммутируемый переключатель на pin-диодах SP3T (один полюс, три направления);

15 – литерные фильтры (Л1-Л4);

16 – переключатель на pin-диодах SP4T (один полюс, четыре направления);

17 – аттенюатор;

18 – сумматор;

19 – циркулятор;

20 – направленный ответвитель;

21 – детектор мощности;

22 – разъем подключения к антенне;

23 – цифровой модем.

Приемопередающий модуль радиорелейной станции состоит из передатчика 1, приемника 2, двух идентичных блоков переключаемых фильтров 3, блока сопряжения фильтров 4.

Передатчик 1 и приемник 2 содержат последовательно соединенные полосовой фильтр промежуточной частоты 5 смеситель 6 и полосовой фильтр зеркального канала 7, к смесителю подключен генератор несущей частоты 8. На оконечном каскаде передатчика 1 встроены усилители мощности 10 и 11 нижнего и верхнего поддиапазонов, коммутируемые с монолитным переключателем 9 SPDT, подключенным к полосовому фильтру зеркального канала 7. На оконечном каскаде приемника 2 встроены малошумящие усилитель 12 и 13 нижнего и верхнего поддиапазонов, коммутируемые монолитным переключателем 9 SPDT, подключенным к полосовому фильтру зеркального канала 7. Усилители мощности 10 и 11 передатчика 1 подключены к первому блоку переключаемых фильтров 3, малошумящие усилители 12 и 13 приемника 2 подключены ко второму блоку переключаемых фильтров 3. Первый и второй блоки переключаемых фильтров 3 идентичны и содержат четыре литерных фильтра 15 (Л1– Л4), коммутируемых переключателями 14 на pin-диодах SP3T и переключателем 16 на pin-диодах SP4T. Блоки переключаемых фильтров 3 соединены с блоком сопряжения 4 фильтров, состоящего из циркулятора 19, детектора мощности 21 и направленного ответвителя 20. Блок сопряжения фильтров 4 содержит разъем 22 для подключения антенны или устройства суммирования стволов.

С цифрового модема 23 сигнал промежуточной частоты приходит на передатчик 1, который выполняет функции переноса модулированного спектра в область СВЧ и усиления сигнала по мощности встроенными усилителями мощности 10 и 11, каждый из которых предназначен для работы в половине рабочего диапазона частот, коммутируемых с помощью монолитного переключателя 9 SPDT. Приемник 2 выполняет функции усиления сигнала посредством малошумящих усилителей 12 и 13, каждый из которых предназначен для работы в половине рабочего диапазона частот, коммутируемых с помощью монолитного переключателя 9 SPDT. Два блока переключаемых фильтров 3 с набором из четырех литерных фильтров 15 (Л1, Л2, Л3, Л4) перекрывают ¼ диапазона частот, коммутируемых переключателями 14, 16. За счет использования отдельных блоков переключаемых фильтров 3 для передатчика 1 и приемника 2, достигается требуемая развязка между входом приемника 2 и передатчика 1, при этом их сигналы объединяются на общий антенный разъем 22 только в циркуляторе 19.

Использование коммутируемых переключателей 14, усилителей мощности 10, 11 и малошумящих усилителей 12, 13, работающие только в половине диапазона частот, улучшают развязку между соседними литерами Л1 и Л4 блока переключаемых фильтров 3, что позволяет увеличить количество частотных комбинаций приема/передачи, что дает больше возможных комбинаций частот прием/передача и, соответственно, больше возможностей для выбора частот, свободных от мешающих сигналов.

Блоки переключаемых фильтров 3 соединены между собой коаксиальным кабелем, по которому совместно с аттенюаторами 17 и сумматорами 18 осуществляется проверка работоспособности полнодиапазонной радиорелейной станции методом шлейфования без излучения в антенну.

Изобретение позволяет исключить применение дорогостоящих и громоздких СВЧ реле для коммутации сигналов приемника 2 и передатчика 1, так как в предложенном решении используется два набора коммутируемых литерных фильтров с переключателями на pin-диодах с относительно небольшой развязкой между портами. В оконечных каскадах приемника 2 и передатчика 1 используется по два усилителя, каждый из которых работает только в половине диапазона частот, что позволяет лучше согласовать их с линией передачи, что особенно критично для диапазонов с перекрытием более 10% по отношению к средней несущей частоте. Кроме того, такое построение обеспечивает достаточную развязку между соседними литерными фильтрами Л1 и Л4, что расширяет число комбинаций частот прием/передача на 50% при работе с переменным дуплексным разносом.

Очевидно, что данное изобретение описывает схему коммутации сигналов от оконечных каскадов передатчика 1 и приемника 2 до разъема 22 и не затрагивает варианты подключения к модему 23. В других вариантах вместо смесителей 6 могут использоваться квадратурный модулятор/демодулятор и преобразование может осуществляться на «нулевую» промежуточную частоту с двумя квадратурными сигналами.

Таким образом, практическая реализация этой предложенного технического решения занимает меньший объем и приемопередающее устройство становится компактнее.

Настоящее изобретение не ограничено конкретными вариантами реализации, раскрытыми в данном описании лишь в иллюстративных целях, и охватывает все модификации и варианты, не выходящие за рамки объема и сущности изобретения, которые определены указанной формулой изобретения.

Изобретение относится к области техники радиосвязи и может быть использовано для построения полнодиапазонной цифровой радиорелейной станции (ЦРРС), работающей в частотном дуплексе. Техническим результатом изобретения является увеличение количества частотных комбинаций приема/передачи. Приемопередающий модуль радиорелейной станции состоит из передатчика, приемника, двух идентичных блоков переключаемых фильтров, блока сопряжения фильтров. В оконечных каскадах передатчика и приемника встроены усилители мощности и малошумящие усилители нижнего поддиапазона и верхнего поддиапазона, коммутируемые с монолитным переключателем. Малошумящие усилители приемника и усилители мощности передатчика подключены к соответствующим блокам переключаемых фильтров, которые соединены между собой коаксиальным кабелем, выполнены идентичными и включают четыре литерных фильтра, коммутируемых переключателями на pin-диодах. Блоки переключаемых фильтров подключены к блоку сопряжения, состоящему из циркулятора и детектора мощности и имеющему разъем для подключения к антенне. 2 ил.

Приемопередающий модуль радиорелейной станции, содержащий приемник и передатчик, каждый из которых включает последовательно соединенные полосовой фильтр промежуточной частоты, смеситель и полосовой фильтр зеркального канала, монолитный переключатель, к смесителю подключен генератор несущей частоты, при этом в оконечных каскадах передатчика и приемника встроены соответственно два усилителя мощности нижнего и верхнего поддиапазонов и два малошумящих усилителя мощности нижнего и верхнего поддиапазонов, работающих в половине отведенного диапазона и коммутируемых с монолитным переключателем, усилители мощности передатчика соединены с первым блоком переключаемых фильтров, малошумящие усилители приемника соединены со вторым блоком переключаемых фильтров, выполненных идентичными и включающих четыре литерных фильтра, коммутируемых переключателями на pin-диодах, при этом между собой блоки переключаемых фильтров соединены коаксиальным кабелем и каждый блок переключаемых фильтров через переключатель на pin-диодах, к которому подключены четыре литерных фильтра, соединен с блоком сопряжения, состоящим из циркулятора и детектора мощности и имеющим разъем для подключения к антенне.