Способ радиосвязи

 

Использование: радиосвязь с повторным использованием частоты. Сущность изобретения в способе радиосвязи на передающей стороне осуществляется фазовая модуляция несущего первым информационным сигналом разделение мощности модулированного на фазе сигнала на две равные части, амплитудная модуляция в противофазе вторым информационным сигналом двух модулированных по фазе сигналов и получении двух сигналов двумя антензми с одинаковой поляризацией, на приемной стороне сигналы принимают двумя антенами с той же поляризацией что и на передачу, одновременное вычитание и суммирование сигналов, принятых двумя антенами, поворачивают фазу суммарного сигнала на 90°С и детектируют его по фазе, выделяя информационный сигнал, а также перемножают сигнал после поворота фазы с разностным сигналом, после чего полученный сигнал фильтрует фильтром нижних частот и выделяют второй информационный сигнал. Приемные и передающие антены располагают симметрично относительно оси на связывающей корреспондента 2 ил

(19) RU (11) (51) 5 Н04В7 02, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

ЬЭ

СР

CA (.фЭ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4863612/09 (22) 04.09.90 (46) 15.10.93 Ьол. Ия 37 — 38 (71) Воронежский научно-исследовательский институт связи (72) Заплетин ЮВ; Жеребятьев АМ.; Древаль А.В.;

Заплетина ОА (73) Воронежский научно-исследовательский институт связи (54) СПОСОБ РАДИОСВЯЗИ (57) Использование: радиосвязь с повторным использованием частоты. Сущность изобретения: в способе радиосвязи на передающей стороне осуществляется фаэовая модуляция несущего первым информационным сигналом разделение мощности модулированного на фазе сигнала на две равные части, амплитудная модуляция в противофазе вторым информационным сигналом двух модулированных по фазе сигналов и получении двух сигналов двумя антенгми с одинаковой поляризацией, на приемной стороне сигналы принимают двумя антенами с той же поляризацией, что и на передачу, одновременное вычитание и суммирование сигналов, принятых двумя антенами поворачивают фазу суммарного сигнала на 90 С и детектируют его по фазе, выделяя информационный сигнал, а также перемножают сигнал после поворота фазы с разностным сигналом, после чего полученный сигнал фильтрует фильтром нижних частот и выделяют второй информационный сигнал. Приемные и передающие антены располагают симметрично относительно оси на связывающей корреспондентоа 2 ил.

2001531

Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано в радиолиниях связи с повторным использованием частоты (ПИЧ).

Известны системы радиосвязи с ПИЧ, в которых Г1ИЧ достигается за счет обеспечения ортогональности по поляризации двух передаваемых одновременно сигналов с круговой или линейной поляризацией. Однако при таком способе радиосвязи с ПИЧ требуется использование пилот-сигнала с целью обеспечения высоких требований к ортогональности по поляризации передаваемых сигналов. Применение пилот-сигнала требует выделения дополнительного частотного канала, не совпадающего с частотным спектром передаваемого сигнала. что снижает помехоустойчивость такого способа радиосвязи с ПИЧ.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ радиосвязи ПИЧ, реализованнь!й в системе радиосвязи, принятый за прототип.

Способ-прототип радиосвязи заключается B том, что на передающей стороне генерируют сигнал несущей частоты, модулируют этот сигнал .о углу ос loBHblM информационным сигналам, модулированный по углу сигнал делят по мощности на два равных сигнал а, каждый из которых противофазно модулируют по амплитуде дополнительным информационным сигналом, один из этих сигналов излучают в пространство в горизонтальной плоскости поляризации, а другой — в вертикальной, на приемной стороне раздельно принимают сигналы с горизонтальной и вертикальной поляризациями, одновременно суммируют и вычитают эти сигналы, суммарный сигнал демодулируют по углу, получая основной информационный сигнал, перемножают суммарный и разностный сигналы, перемноженный сигнал фильтруют а области нижних частот, получая дополнительный информационный сигнал.

Однако способ-прототип имеет недостаточно высокую помехоустойчивость.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости.

Поставленная цель достигается тем, что о способе, заключающемся на передающей стороне о генерировании сигнала несущей частоты, модуляции этого сигнала по углу основным информационным сигналом. разветвлении по мощности модулированного по углу сигнала на доа равных сигнала, противофазной модуляции по амплитуде каждого из этих сигналов дополнительным информационны л cur íàëîì, раздельном излучении о пространство с помощью двух

55 передающих антенн, а на приемной стороне в приеме сигналов с помощью двух приемных антенн. одновременном суммировании и оычигании принятых сигналов, демодуляции по углу для выделения основного информационного сигнала, перемножении разностного и демодулируемого по углу сигналов, фильтрации перемноженного сигнала для выделения дополнительного информационного сигнала, на приемной стороне суммарный сигнал поворачивают по фазе на 90 перед демодуляцией по углу, причем приемные и передающие антенны выполняют одной поляризации и располагают симметрично относительно прямой, совпадающей с направлением на корреспондента, а расстояние между передающи ли антеннами dT, расстояние между приемными антеннами г1д, расстояние между передающей и приемной сторонами О и длина несущей волныА связаны соотношением

DR (1 + 4n) = 2dl(dя+ d,), где n = О, 1, 2,.„.

При дополнительном поиске, проведенном авторами в соответствии с ll.52 33-1-75, «е обнаружены обьекты со сходными признаками отличительной части. Учитывая это, авторы считают, что предлагаемое решение отвечает критерию "существенные отличия".

Предлагаемый способ радиосвязи с

ПИ4 заключается в следующем. На передающей стороне генерируют сигнал несущей частоты, модулируют этот сигнал по углу основным информационным сигналом, модулированный по углу сигнал делят по мощности на доа равных сигнала, каждый из этих сигналов модулируют по амплитуде протиоофазно дополнительным информационным сигналом и излучают раздельно в пространство с помощью двух передающих антенн, а на приемной стороне принимают

cигналы с помощью двух приемных антенн, одновременно суммируют и вычитают принятые сигналы, суммарный сигнал поворачивают по фазе на 90 и демодулируют по углу для выделения основного информационного сигнала, разностный сигнал перемножают с повернутым по фазе сигналом, фильтруloT перемно>кенный сигнал в области нижних частот для выделения дополнитального информационного сигнала, причем передающие и приемные антенны выполняют с одинаковой поляризацией и располагают симметрично относительно пря лой, совпадающей с направлением на корреспондента, а расстояние между передающими антеннами dr, расстояние между приемными антенна ли бя, расстояние меж2001531 (2) (3) (4) (5) 0(i) = V, сos P(t), 50

55 ду передающей и приемной сторонами D u длина несущей волны 1 связаны соотношением

0 ). (1 + 4п) = 2d>(dR + dz), где n = 0,1,2,.„.

Для реализации предлагаемого способа может быть использовано устройство, структурная электрическая схема которого представлена на фиг,1, где приняты следующие обозначения: 1 — генератор сигналов, 2 — разветвитель мощности, 3,4 — амплитудные модуляторы, 5 — противофазный усилитель, 6,7 — передающие антенны, 8, 9— приемные антенны, 10 — сумматор, 11 — вычитатель, 12 — фазовращатель на 90О, 13— перемножитель, 14 — демодулятор основного сообщения, 15 — фильтр нижних частот (ФНЧ).

Устройство содержит на передающей стороне генератор сигналов 1, модулированных основным сообщением, выход которого соединен с входом разветвителя мощности 2, первый и второй выходы которого соответственно через первый и второй амплитудные модуляторы 3, 4 соединены с первой и второй передающими антеннами

6, 7, первый и второй выходы противофазного усилителя 5 соединены с управляющими входами амплитудных модуляторов 3, 4 соответственно, а вход является входом дополнительного сообщения устройства, на приемной стороне первую и вторую приемные антенны 8, 9, выходы которых соединены соответственно с первыми и вторыми входами сумматора 10 и вычитателя 11, выход которого через перемножитель 13 соединен с входом ФНЧ 15, выход которого является дополнительным выходом устройства, выход сумматора 10 через фаэовращатель на 90 12 соединен с другим входом перемножителя 13 и с входом демодулятора основного сообщения 14, выход которого является основным выходом устройства, Устройство работает следующим образом, Генератор сигналов 1, модулированный по фазе или частоте основным сообщением, формирует сигнал вида где Мг. — амплитуда сигнала;

Ч (т) = ttl (t) + Р (т); в — угловая частота; р (() — фун к ци я и зме н е н и я фа э ы с и гн зла. соответствующая фаэовой или частотной модуляции основным сообщением, Сигнал (1) поступает на вход разветвителя мощности 2. с выхода которого сигнал разветвляется на два канала, в которых ус5

45 тановлены амплитудные модуляторы 3, 4, выполненные в виде управляемых высокочастотных усилителей. В них амплитуда проходя щих сигналов изменяется прогивофаэно по закону дополнительного сообщения с помощью напряжений, снимаемых с противофазного усилителя 5. При этом сигналы на выходах модуляторов 3. 4 имеют вид

U3(t) = V(1 + 1(t))cosV(t)

Uq(t) = V(1 — f(t))costI (t) где V — амплитуда;

f(t) — функция изменения амплитуды сигнала, соответствующая дополнительному сообщению.

Сигналы (2) и (3) излучаются в пространство передающими антеннами 6, 7.

На фиг.2 показано расположение в пространстве передающих 6, 7 и приемных 8, 9 энтенн, Передающие и приемные антенны располагаются симметрично относительно оси

00, соединяющей середины баэ антенн dT, dR. Мы рассматриваем случай, когда нет развязки между передающими 6, 7 и приемными 8, 9 антеннами, что имеет место при

Z, «d<, ZR «dR, где Zt, ZR — размеры апертур передающих и приемных антенн.

В этом случае диаграммы направленности антенн практически полностью перекрываются.

На выходах приемных антенн 8, 9 получим сигналы

Up(t) = Up(1 + f(t)) cosV(t) + Vp(1—

- f(t)) сов(Ч(с) — Лp ) Ug(t) = Vn(1 — f(t)) cosV(t) +

+\/ (1+ ®) соэЧ((т) — Лр ), где V — амплитуда сигнала в месте приема, обусловленная излучением одной из передающих антенн;

Ap — разность фаз, возникающих от разности хода лучей.

ОпределимЛф

Al

AlP =ВЛТ =и> —, С где At — время, необходимое для определения радиоволной расстояния А (разности хода лучей);

С вЂ” скорость света. и 2лЛ!

Так как с = k, то Лр = — т — (6) Л

Иэ геометрических построений на фиг.2 следует, что

2001531

Al=Отs(n0= (7) 20

А1=2 (Б. (17) Подставив (7) в (6) получим где Л вЂ” длина волны;

0 — расстояние между передающей и приемной сторонами.

Для примера рассчитаем по формуле (8) расстояние между приемными антеннами

dR, если расстояние между передающими антеннами ds = 1 м, расстояние между передающей и приемной сторонами D = 1 км, длина волны Л = 1 см, при которой h,rp=

=90О

Лрату-рФ

dR б 45м т

На выходах сумматора 10 и вычитателя

11 будут действовать сигналы

U y(t) = 2ЧП(совV(t) + cos(gt)—

- p (9) U д(с) = 2V()f(t)(cosV(t) — соз(Ч т) — Л р )), (10)

После преобразований получим

U 2. (i) - 4V.coo+ COS (rP (t ) — йРи2 )(11)

U f)(f) = 4V,f(t) Sin+ Sin (P (t) — ArPl2 ), Л (12) Из выражений (11), (12) видно, что сигнал с выхода сумматора 10 имеет только угловую модуляцию функцией ) (1) (поскольку Ч (t) = e(t) + (р (t)) а сигнал с выхода вычитателя 11 имеет как угловую, так и амплитудную модуляцию функцией f(t), Необходимо отметить, что эта амплитудная модуляция есть результат пространственной модуляции сигнала, излучаемого передающими антеннами.

Радиолинию связи с дополнительной пространственной модуляцией сигнала можно рассматривать как двухканальную, Очевидно, что коэффициенты передачи сигналов в каналах угловой и пространственной модуляции являются периодическими функциями сдвига фаз Ь р который является функцией расстояний между антеннами на передающей и приемной сторонах d> и

dR, дальности связи О и длины волны Л при

Л(р.— = + 2л)) эти коэффициенты передаЛ чи равны, при этом

U y(t) = 2 V2Vgcos(Ч С) — ч ) (13)

И д (т) = г V2V.f(t)s(n(9t) — 4) (14)

Амплитудно-модулированный сигнал (12) с выхода вычитателя 11 поступает на вход цепочки последовательно включенных перемножителя 13 и ФНЧ 15, Эта цепочка играет роль синхронного демодулятора (см.

В.С.Андреев. Теория нелинейных электрических цепей, М., "Радио и связь", 1982, стр,100), на выходе которого выделяется дополнительное сообщение. передававшееся по каналу пространственной модуляции.

Чтобы использовать выходной сигнал сумматора 10 в качестве опорного для синхронного демодулятора, его необходимо сфаэировать с входным сигналом этого демодулятора. Для этого служит фазовращатель на 90 12.

Сигнал с выхода фазовращателя 12 модулирован только по углу. Поэтому он поступает для демодуляции по углу на демодулятор основного сообщения 14, на выходе которого выделяется основное сообщение, передававшееся по каналу угловой модуляции, Для сравнения помехоустойчивости передачи информации по предлагаемому способу и по способу-прототипу, рассмотрим помехоустойчивость реализующих их устройств. устройство, реализующее способпрототип, приведено в описании изобретения к авт. св. М 1141978. В этом описании приведены выражения, описывающие сигнал на выходе сумматора и вычитателя. При угле рассогласования по поляризации а, равном нулю, эти выражения примут соответственно вид

U g (t) = 2Чл cosV(t)

0 g (t) = 2Чп) f(t)cos Ч т) где Чл — амплитуда сигнала на выходе каж1 дой из двух приемных антенн. Этот сигнал порожден излучением мощности P/2, где P — полная мощность, излучаемая передатчиком.

В выражениях (13). (14), которые соответствуют выражениям (15), (16) и которые относятся к устройству, реализующему предлагаемый способ, Чт) — амплитуда сигнала, также порожденного излучением мощности P/2. Поэтому Ч„- Чт) Иэ (13) видно, что амплитуда сигнала (обозначим ее А1) на выходе сумматора предлагаемого устройства равна

2001531

10 (20) Иэ выражения (15) видно, что амплитуда сигнала (обозначим ее Az) на выходе сумматора прототипа равна

Az = 21/и = 2Vn (18)

Иэ сравнения А1 и Az видно, что амплитуда сигнала. поступающего на демодулятор основного сообщения, в предлагаемом устройстве в V2 р а э б6о л ь ш е, чем в прототипе.

Из (14) видно, что амплитуда сигнала (обозначим ее Аз) на выходе вычитателя предлагаемого устройства равна

Аз = 2 1/2 1/и (19)

Из (16) видно, что амплитуда сигнала (обозначим ее А ) на выходе вычитателя прототипа равна

A4=2Чп =2Vи

Формула изобретения спосоь гддиосвязи, заключающийся в том, что на передающей стороне генерируют сигнал несущей частоты, модулируют этот сигнал по фазе основным информационным сигналом, модулированный по фазе сигнал несущей частоты делят по мощности на два равных сигнала, каждый иэ которых модулируют по амплитуде в противофазе дополнительным информационным сигналом и излучают в пространство с помощью соответствующих передающих антенн, на приемной стороне принимают сигналы с помощью двух приемных антенн, одновременно суммируют и вычитают принятые сигналы, осуществляют фазовую демодуляцию суммарного сигнала, сформированного при суммировании двух принятых сигналов, для выделения основного информационного сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения

Иэ сравнения Лз и Ад видно, что амплитуда сигнала, поступающего на демодулятор дополнительного сообщения, в предлагаемом устройстве в V2 раэ больше, 5 чем в прототипе.

Такой результат объясняется использованием в предлагаемом способе радиосвязи с ПИЧ явления интерференции, Таким образом, помехоустойчивость пе10 редачи как основной, так и дополнительной информации в предлагаемом способе выше, чем в прототипе. В этом и заключается технико-экономическая эффективность предлагаемого решения.

15 (56) Патент Японии М54-41851, кл. Н 04

Б 7/02.

20 помехоустойчивости, на приемной стороне перед фаэовой демодуляцией суммарного сигнала изменяют его фазу на 90, перемножают разностный сигнал. сформированный при вычитании двух принятых

25 сигналов, с суммарным сигналом, фаза которого повернута на 90, осуществляют фильтрацию перемножен ного сигнала в области нижних частот для выделения дополнительного информационного сигнала.

30 причем приемные и передающие антенны располагают симметрично относительно прямой. совпадающей с направлением на корреспондента, расстояние между передающими антеннами dT, расстояние между

35 приемными антеннами бя. расстояние между передающей и приемной сторонами

0 и длина волны несущей частоты 1 связаны соотношением Dk(1+2n)=2d< дт „где

40 п=0,1,2,...,m

2001531

Составитель H.Âàñèëüåâà

Редактор Т,Лошкарева Техред М.Моргентал Корректор Н,Король

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Заказ 3133

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101