СПОСОБ ИМИТАЦИИ РАДИОКАНАЛА КОСМИЧЕСКИХ СИСТЕМ Российский патент 2022 года по МПК H04B17/391 

Изобретение относится к области радиотехники и техники связи и может быть использовано в процессе наземной отработки совместного функционирования компонентов наземных и бортовых комплексов космических систем, а также при испытаниях наземных систем орбитальных испытаний полезных нагрузок космических аппаратов, проверке и аттестации контрольно-проверочной аппаратуры модулей полезных нагрузок космических аппаратов.

Известен способ имитации радиоканала в реальном времени на основе цифровой обработки сигналов, реализуемый устройством N5106A РХВ [Keysight Technologies. Контрольно-измерительные решения. Каталог 2016, стр. 46]). Недостаток данного способа, заключается в том, что на его основе не реализуется возможность работы с входными высокочастотными аналоговыми сигналами.

Известен способ имитации радиоканала, реализуемый устройством, описанным в [Бакланов И.Г. Методы измерений в системах связи. ЭКО-ТРЕНДЗ, Москва, 1999, стр. 187]. Недостатком данного способа является то, что он обладает ограниченными функциональными возможностями имитации, а также не учитывает возможное изменение имитируемых условий прохождения сигналов в течение сеанса связи в космических системах.

Наиболее близким к заявляемому является способ имитации радиоканала космических систем, реализуемый в устройстве по патенту RU №181746, который включает перенос входного сигнала по частоте вниз, его преобразование в цифровую форму, цифровую обработку в соответствии с имитируемыми условиями прохождения, преобразование сигнала в аналоговую форму, обратный перенос по частоте вверх и установку заданного уровня мощности.

Недостатком данного способа является то, что он не учитывает в процессе имитации возможное изменение во времени в течение сеанса связи условий прохождения сигнала в космических системах.

В основу изобретения положена задача расширения функциональных возможностей имитации условий прохождения сигналов в космических системах.

Поставленная задача решается тем, что в способе имитации радиоканала космических систем, перенос входного сигнала по частоте вниз, его преобразование в цифровую форму, цифровую обработку в соответствии с имитируемыми условиями прохождения, преобразование сигнала в аналоговую форму, обратный перенос по частоте вверх и установку заданного уровня мощности, дополнительно осуществляют управление цифровой обработкой сигналов на основе задаваемого закона изменения во времени имитируемых условий прохождения сигнала.

На фиг. 1 изображена возможная функциональная схема устройства, реализующего заявляемый способ.

Устройство содержит управляющую электронно-вычислительную машину (УЭВМ) 7, преобразователь частоты вниз (ПЧ вниз) 1, сигнальный вход которого является входом устройства, а выход соединен с сигнальным входом аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 2, выход аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 2 подключен к сигнальному входу устройства цифровой обработки (УЦО) 3, выход устройства цифровой обработки (УЦО) 3, в свою очередь, подключен к сигнальному входу цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 4, сигнальный выход которого соединен с сигнальным входом преобразователя частоты вверх (ПЧ вверх) 5, выход преобразователя частоты вверх (ПЧ вверх) 5 соединен с сигнальным входом управляемого аттенюатора (УА) 6, являющимся выходом устройства, управляющая электронно-вычислительная машина (УЭВМ) 7 по выходам управления соединена с преобразователем частоты вниз (ПЧ вниз) 1, аналого-цифровым преобразователем (АЦП) 2, устройством цифровой обработки (УЦО) 3, цифроаналоговым преобразователем (ЦАП) 4, преобразователем частоты вверх (ПЧ вверх) 5 и управляемым аттенюатором (УА) 6. В состав измерительно-управляющей ЭВМ (УЭВМ) 7 входит программный модуль (ПМ) 8, который реализует изменение во времени значений управляющих параметров имитируемых условий прохождения сигнала, подаваемых измерительно-управляющей ЭВМ (УЭВМ) 7 на управляющий вход устройства цифровой обработки (УЦО) 3.

Функционирование устройства по предлагаемому способу в процессе имитации условий прохождения сигналов в космических системах рассматривается на примере наземной отработки совместного функционирования абонентских терминалов связи (АТ1, АТ2) 9 и 10 в направлении АТ1→АТ2 и осуществляется следующим образом. Сигнал с выхода абонентского терминала АТ1 (9), например, через направленный ответвитель, управляемый аттенюатор или любое другое устройство, обеспечивающее приведение уровня выходного сигнала AT1 к входному диапазону работы устройства (на фиг. 1 не показаны), поступает на вход ПЧ вниз 1, который является входом устройства. ПЧ вниз 1 осуществляет функцию переноса сигнала в промежуточную полосу частот необходимую для последующей оцифровки в АЦП 2. Оцифрованный сигнал поступает на вход УЦО 3, выполненного на основе перепрограммируемой логической интегральной схемы (ПЛИС). В устройстве цифровой обработки осуществляется преобразование сигнала в соответствии с заданным алгоритмом, определяемым загруженным по входу управления от УЭВМ 7 файлом конфигурации ПЛИС и сформированными в текущий момент времени ПМ 8 параметрами имитируемых условий прохождения сигнала Y (уровень затухания, доплеровский сдвиг, частотные характеристики канала, уровень шума, уровень нелинейных искажений, задержка и др.).

С выхода УЦО 3 обработанный сигнал в цифровом виде поступает на вход ЦАП 4, где осуществляется его преобразование в аналоговую форму в промежуточной полосе частот и при помощи ПЧ вверх 5 переносится обратно в исходную в полосу частот (полосу частот занимаемым входным сигналом). На основе УА 6 осуществляется установка необходимого уровня мощности сигнала на выходе устройства. Сигнал с выхода устройства подается на вход AT2 (10).

В процессе функционирования устройства программный модуль ПМ 8 формирует значения управляющих параметров имитируемых условий прохождения сигнала, подаваемых при помощи УЭВМ на управляющий вход УЦО 3 в заданные моменты времени. Формирование текущих значений управляющих параметров Y с их привязкой к шкале времени в течении сеанса связи осуществляется на основе алгоритма, задаваемого оператором устройства и представленного в рамках заявки в общем виде функцией f(t).

Функциональная зависимость Y = f(t) задается в соответствии с параметрами орбитального движения КА, параметрами движения абонентских терминалов, атмосферных явлений и особенностей рельефа местности в местах их нахождения и пр., а также в соответствии с их возможным изменением в течение сеанса связи и может быть представлена в аналитическом виде или табличной форме на основе известных методик, программных средств моделирования, или систем компьютерной математики, что в целом не влияет на суть заявляемого изобретения.

В соответствии с вышеизложенным, заявляемый способ реализует расширение функциональных возможностей имитации условий прохождения сигналов в космических системах при наземной отработке совместного функционирования отдельных компонентов наземного и бортовых комплексов (или их испытаниях), например посредством изменения во времени (в течение сеанса связи) скорости движения транспортных средств-носителей абонентских терминалов и/или аппаратуры ретрансляции, климатических условий местности, изменения режимов работы ретранслятора КА и пр. Тем самым обеспечивается решение положенной в основу изобретения задачи.

Изобретение относится к области радиотехники и техники связи и может быть использовано в процессе наземной отработки совместного функционирования компонентов наземных и бортовых комплексов космических систем. Технический результат состоит в расширении функциональных возможностей имитации условий прохождения сигналов в космических системах. Для этого цифровую обработку в соответствии с имитируемыми условиями прохождения сигнала осуществляют посредством перепрограммируемой логической интегральной схемы (ПЛИС) путем формирования значения управляющих параметров имитируемых условий прохождения сигнала, подаваемых для обработки в заданные моменты времени. 1 ил.

Способ имитации радиоканала космических систем, включающий перенос входного сигнала по частоте вниз, его преобразование в цифровую форму, цифровую обработку в соответствии с имитируемыми условиями прохождения, преобразование сигнала в аналоговую форму, обратный перенос по частоте вверх и установку заданного уровня мощности, отличающийся тем, что цифровую обработку в соответствии с имитируемыми условиями прохождения сигнала осуществляют посредством перепрограммируемой логической интегральной схемы (ПЛИС) путем формирования значения управляющих параметров имитируемых условий прохождения сигнала, подаваемых для обработки в заданные моменты времени.