Приемопередающее устройство

 

Изобретение относится к области радиотехники и может найти применение в системах передачи информации. В предлагаемом устройстве обеспечивается одновременная передача узкополосного аналогового сигнала и цифрового низкоскоростного сигнала, передаваемого с использованием широкополосного фазоманипулированного сигнала в общей, выделенной для данного канала полосе частот. Достигаемый технический результат - обеспечение возможности скрытной передачи аналогового и цифрового сигналов, устранение их взаимного влияния, помехоустойчивости передачи цифрового сигнала. Устройство содержит усилитель низкой частоты, модулятор, возбудитель, усилитель мощности, две антенны, два синтезатора частот, усилитель высокой частоты, тракт промежуточных частот, демодулятор, сумматор, два элемента задержки, два перемножителя, режекторный фильтр, коммутатор, приемник широкополосного фазоманипулированного (ШПФМн) сигнала, формирователь ШПФМн сигнала, формирователь копии ШПФМн сигнала. 4 ил.

Изобретение относится к области радиотехники и может найти применение в системах передачи информации.

Известны приемопередающие устройства, представляющие собой серийно выпускаемые радиостанции Р-168-2,5, Р-159, описанные в технических описаниях: "Радиостанция Р-168-2,5. Техническое описание и инструкция по эксплуатации, ШИ1.106.047 ТО"; "Радиостанция Р-159. Техническое описание и инструкция по эксплуатации, ИП1.100.063 ТО", недостатками которых являются низкая помехоустойчивость и скрытность.

Наиболее близкой к предлагаемому устройству является радиостанция Р-163-50К, описанная в техническом описании "Радиостанция Р-163-50К. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ДЛЯ.201.005 ТО", недостатками которой являются низкая помехоустойчивость и скрытность передачи информации, а также ее малый объем.

Структурная схема прототипа приведена на фиг.1, где обозначено: 1 - усилитель низкой частоты; 2 - модулятор; 3 - возбудитель" 4 - усилитель мощности; 5 - передающая антенна; 6 - первый синтезатор частот; 7 - приемная антенна; 8 - усилитель высокой частоты; 9 - тракт промежуточных частот,
10 - второй синтезатор частот;
11 - демодулятор.

Устройство-прототип имеет следующие функциональные связи.

Передающая часть содержит последовательно соединенные усилитель низкой частоты 1, вход которого является первым информационным входом устройства, выходом присоединенный к первому сигнальному входу модулятора 2, выходом присоединенный к первому сигнальному входу возбудителя 3, усилитель мощности 4 и передающую антенну 5, а также первый синтезатор частот 6, первый выход которого соединен с вторым опорным входом модулятора 2, а второй и третий выходы первого синтезатора частот 6 соединены с вторым и третьим опорными входами возбудителя 3 соответственно; приемная часть содержит последовательно соединенные приемную антенну 7, усилитель высокой частоты 8, выходом присоединенный к первому сигнальному входу тракта промежуточных частот 9, выход которого соединен с входом демодулятора 11, выход которого является первым информационным выходом устройства, и, кроме того, второй синтезатор частот 10, первый и второй выходы которого соединены с вторым и третьим опорными входами тракта промежуточных частот 9 соответственно.

Устройство-прототип работает следующим образом.

Аналоговая речевая информация поступает на вход блока 1, где усиливается. С выхода блока 1 она поступает на первый сигнальный вход блока 2, на второй опорный вход которого поступает гармоническое колебание с первого выхода блока 6, которое модулируется (по частоте, фазе или амплитуде) с аналоговым сигналом, поступающим от блока 1.

С выхода блока 2 сигнал, промодулированный речевой информацией, поступает на первый сигнальный вход блока 3, на второй и третий опорные входы которого поступают гармонические колебания разных частот от блока 6. В блоке 3 с их использованием осуществляется перенос модулированного колебания сначала на первую, а затем на вторую промежуточную частоту, которая, являясь выходной частотой, усиливается в блоке 4 по мощности и излучается передающей антенной 5.

В приемной части устройства сигнал с выхода приемной антенны 7 подается на блок 8, где усиливается, после чего поступает на первый сигнальный вход блока 9, на второй и третий опорные входы которого подаются гармонические колебания от блока 10. С использованием этих напряжений в блоке 9 осуществляется преобразование сигнала сначала на первую, а затем на вторую промежуточные частоты. Сигнал на второй промежуточной частоте с выхода блока 9 подается на блок 11, где после демодуляции поступает на выход приемной части устройства.

Недостатком прототипа является низкая помехоустойчивость и скрытность передачи информации, а также ее малый объем.

Указанный недостаток устраняется за счет того, что в приемопередающее устройство, содержащее в передающей части последовательно соединенные усилитель низкой частоты, вход которого является первым информационным входом устройства, и модулятор, последовательно соединенные возбудитель, усилитель мощности и передающую антенну, а также первый синтезатор частот, первый выход которого соединен с вторым опорным входом модулятора, а второй и третий выходы первого синтезатора частот соединены с вторым и третьим входами возбудителя; в приемной части последовательно соединенные приемную антенну, усилитель высокой частоты и тракт промежуточных частот, второй и третий опорные входы которого соединены с первым и вторым выходами второго синтезатора частот соответственно, и демодулятор, выход которого является первым информационным выходом устройства, в передающую часть введены сумматор и формирователь широкополосного фазоманипулированного сигнала, вход которого является вторым информационным входом устройства, а выход формирователя широкополосного фазоманипулированного сигнала соединен с вторым входом сумматора, первый вход которого соединен с выходом модулятора, а выход сумматора соединен с первым сигнальным входом возбудителя. В приемную часть введены приемник широкополосного фазоманипулированного сигнала, формирователь копии широкополосного фазоманипулированного сигнала, второй элемент задержки, коммутатор и последовательно соединенные первый элемент задержки, первый перемножитель, режекторный фильтр, второй перемножитель, выход которого соединен с вторым сигнальным входом коммутатора, выход которого соединен с входом демодулятора; выход тракта промежуточных частот соединен с первым сигнальным входом коммутатора и с входами первого элемента задержки и приемника широкополосного фазоманипулированного сигнала, первый выход которого соединен с третьим управляющим входом коммутатора и первым управляющим входом формирователя копии широкополосного фазоманипулированного сигнала, второй информационный вход которого соединен с вторым выходом приемника широкополосного фазоманипулированного сигнала, являющегося вторым информационным выходом устройства. Кроме того, выход формирователя копии широкополосного фазоманипулированного сигнала соединен с вторым опорным входом первого перемножителя непосредственно, а через второй элемент задержки - с вторым опорным входом второго перемножителя.

Структурная схема предлагаемого устройства приведена на фиг.2, где обозначено следующее:
1 - усилитель низкой частоты;
2 - модулятор;
3 - возбудитель;
4 - усилитель мощности;
5 - передающая антенна;
6 - первый синтезатор частот;
7 - приемная антенна;
8 - усилитель высокой частоты;
9 - тракт промежуточных частот;
10 - второй синтезатор частот;
11 - демодулятор;
12 - сумматор;
13, 21 - первый и второй элементы задержки;
14, 16 - первый и второй перемножитель;
15 - режекторный фильтр;
17 - коммутатор;
18 - приемник широкополосного фазоманипулированного сигнала;
19 - формирователь широкополосного фазоманипулированного сигнала;
20 - формирователь копии широкополосного фазоманипулированного сигнала.

Предлагаемое устройство в передающей части содержит последовательно соединенные усилитель низкой частоты 1, вход которого является первым информационным входом устройства, и модулятор 2, выход которого соединен с первым входом сумматора 12, выход которого соединен с первым сигнальным входом возбудителя 3, выход которого через усилитель мощности 4 соединен с входом передающей антенны 5; причем второй опорный вход модулятора 2 соединен с первым выходом первого синтезатора частот 6, второй и третий выходы которого соединены с вторым и третьим опорными входами возбудителя 3, кроме того, второй вход сумматора 12 соединен с выходом формирователя широкополосного фазоманипулированного сигнала 19, вход которого является вторым информационным входом устройства. Приемная часть устройства содержит последовательно соединенные приемную антенну 7, усилитель высокой частоты 8, тракт промежуточных частот 9, первый элемент задержки 13, первый перемножитель 14, режекторный фильтр 15, выход которого соединен с первым сигнальным входом второго перемножителя 16, выход которого соединен с вторым сигнальным входом коммутатора 17, выход которого через демодулятор 11 соединен с первым информационным выходом устройства; при этом первый сигнальный вход коммутатора 17, вход первого элемента задержки 13 и вход приемника широкополосного фазоманипулированного сигнала 18 соединены между собой; первый выход приемника широкополосного фазоманипулированного сигнала 18 соединен с третьим управляющим входом коммутатора 17 и первым управляющим входом формирователя копии широкополосного фазоманипулированного сигнала 20, второй информационный вход которого соединен с вторым выходом приемника широкополосного фазоманипулированного сигнала 18, являющегося также и вторым информационным выходом устройства; первый и второй выходы второго синтезатора частот 10 соединены к второму и третьему опорным входам тракта промежуточных частот 9 соответственно; выход формирователя копии широкополосного фазоманипулированного сигнала 20 соединен с вторым опорным входом первого перемножителя 14 и через второй элемент задержки 21 - с вторым опорным входом второго перемножителя 16.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

На первый вход передающей части устройства подается аналоговый речевой сигнал, который усиливается в блоке 1, с выхода которого подается на блок 2, где он модулирует (по амплитуде или частоте) гармоническое колебание, поступающее на опорный вход блока 2 с первого выхода блока 6. С выхода блока 2 модулированный сигнал подается на первый сигнальный вход блока 12, на второй сигнальный вход которого подается широкополосный фазоманипулированный сигнал, сформированный в блоке 19, на вход которого, являющийся вторым информационным входом передающей части устройства, подается низкочастотный цифровой сигнал. Суммарный сигнал с выхода блока 12 подается на первый сигнальный вход блока 3, на второй и третий опорные входы которого подаются гармонические колебания от блока 6, с использованием которых осуществляется перенос суммарного сигнала сначала на промежуточную частоту, а затем на выходную частоту, которая усиливается по мощности в блоке 4 и излучается блоком 5.

В приемной части устройства сигнал принимается блоком 7, усиливается в блоке 8, после чего подается на первый сигнальный вход блока 9, где с использованием гармонических колебаний, поступающих на второй и третий его опорные входы с выходов блока 10, осуществляется перенос входной частоты сначала на первую, а затем на вторую промежуточные частоты. С выхода блока 9 сигнал на второй промежуточной частоте поступает одновременно на первый сигнальный вход блока 17 непосредственно, на второй его сигнальный вход через последовательно соединенные блоки 13, 14, 15 и 16, а также на вход блока 18 непосредственно. В блоке 18 осуществляется прием и демодуляция широкополосного фазоманипулированного сигнала, выделенный на втором выходе блока 18 информационный сигнал подается на второй выход приемной части устройства и одновременно на второй информационный вход блока 20, на первый управляющий вход которого с первого выхода блока 18 подается команда "сигнал синхронизации", свидетельствующая о вхождении в синхронизм с широкополосным фазоманипулированным сигналом блока 18, а также определяющая начальную фазу псевдослучайных последовательностей в блоке 18. С использованием указанных сигналов в блоке 20 осуществляется полное восстановление принятого широкополосного сигнала, то есть формирование копии принятого сигнала, который с выхода блока 20 подается на второй опорный вход блока 14 непосредственно, а на второй опорный вход блока 16 - через блок 21.

В блоке 14 осуществляется перемножение принятого суммарного сигнала (на второй промежуточной частоте), поступающего с выхода блока 9 через блок 13, с копией широкополосного фазоманипулированного сигнала, синхронной с входным широкополосным сигналом. Результат перемножения (свертка широкополосного сигнала) режектируется в блоке 15 и поэтому не проходит на вход блока 11. В то же время узкополосный сигнал в блоке 14 модулируется (перемножается) копией широкополосного фазоманипулированного сигнала, сформированного блоком 20, за счет чего его спектр расширяется, малая часть расширенного спектра режектируется блоком 15. Основная часть расширенного спектра подается на блок 16, где за счет перемножения с тем же опорным широкополосным фазоманипулированным сигналом манипуляция снимается, при этом на выходе блока 16 узкополосный сигнал восстанавливается практически полностью.

Действительно, в блоке 14 осуществляется перемножение широкополосного фазоманипулированного сигнала и его копии, поэтому полоса режекции блока 15 чрезвычайно узка, блок 15 представляет собой режекторный фильтр. Таким образом, на второй сигнальный вход блока 17 поступает узкополосный модулированный сигнал, очищенный от широкополосного фазоманипулированного сигнала, который с выхода блока 17 подается на вход блока 11, где он после демодуляции поступает на первый информационный выход устройства.

Управление блоком 17 осуществляется командой "сигнал синхронизации", поступающей с первого выхода блока 18. При наличии синхронизации в блоке 18 команда "сигнал синхронизации" принимает значение "1", по этой команде к выходу блока 17 подключается его второй вход.

При отсутствии синхронизации в блоке 18 команда с его первого управляющего выхода подается на третий управляющий вход блока 17, который по этой команде выход блока 9 соединяет с входом блока 11, при этом сигнал с выхода блока 9 через блок 17 подается на вход блока 11.

Варианты аппаратурной реализации блоков 19 и 20 приведен на фиг.3 (а и б), где обозначено:
31 - генератор несущей и тактовых частот;
32 - генератор синхропоследовательности;
33, 36 - первый и второй перемножители;
34 - сумматор;
35 - генератор информационной последовательности;
37 - фазовращатель на 90^o;
38 - фазовый манипулятор;
39 - устройство фазирования.

Блок 19, представленный на фиг.3а, содержит последовательно соединенные генератор синхропоследовательности 32 и первый перемножитель 33, а также последовательно соединенные генератор информационной последовательности 35 и второй перемножитель 36, а также генератор несущей и тактовых частот 31, фазовращатель на 90^o 37, фазовый манипулятор 38, устройство фазирования 39 и сумматор 34, выход которого является выходом блока.

Первый выход блока 31 соединен с первыми входами блоков 32 и 35, второй его выход соединен с вторым входом блока 33 через блок 37, а с вторым входом блока 36 через блок 38. Выход блока 33 соединен с первым входом блока 34, а выход блока 36 соединен с вторым входом блока 34. Выходы блока 39 соединены с управляющими входами блоков 32 и 35.

Блок 19 работает следующим образом.

Тактовая частота, формируемая блоком 31, подается на блоки 32 и 35, обеспечивая формирование в них псевдослучайных последовательностей разной структуры. Первая из них, формируемая блоком 32, используется для формирования широкополосного фазоманипулированного синхросигнала за счет перемножения ее в блоке 33 с несущей частотой, поступающей с второго выхода блока 31 через блок 37, где осуществляется поворот ее фазы на 90^o. Вторая информационная псевдослучайная последовательность, формируемая блоком 35, перемножается в блоке 36 с несущей, формируемой в блоке 31 и манипулированной информационным сигналом в блоке 36, за счет этого формируется широкополосный фазоманипулированный информационный сигнал, который суммируется с синхросигналом в блоке 34.

Установку начальных фаз блоков 32 и 35 осуществляет блок 39.

Структурная схема блока 20 приведена на фиг.3б, которая аналогична фиг. 3а с тем лишь отличием, что установка начальных фаз блоков 32 и 35 осуществляется не устройством фазирования 39, как это показано на фиг.3а, а командой "сигнал синхронизации", поступающей от блока 18.

Структурная схема блока 18 приведена на фиг.4, где обозначено:
41 - устройство синхронизации;
42 - генератор синхропоследовательности;
43, 45 - первый и второй перемножители;
44 - генератор информационной последовательности;
46, 48 - первый и второй полосовые фильтры;
47 - фазовый детектор.

Блок 18 содержит последовательно соединенные первый перемножитель 43 и первый полосовой фильтр 46, последовательно соединенные второй перемножитель 45 и второй полосовой фильтр 48, выходы блоков 46 и 48 соединены соответственно с первым и вторым входами фазового детектора 47, выход которого является информационным выходом блока, содержит генератор синхропоследовательности 42, генератор информационной последовательности 44, устройство синхронизации 41, при этом вход устройства соединен одновременно с входами блоков 41, 43, 45, выход блока 41 соединен с управляющими входами блоков 42 и 44 и является управляющим выходом блока 18,
Блок 18 работает следующим образом.

Входная смесь, содержащая широкополосный фазоманипулированный и узкополосный сигналы, поступает на блоки 41, 43 и 45. В блоке 41 осуществляется синхронизация с синхропоследовательностью, представляющей собой периодический широкополосный сигнал. Команда "сигнал синхронизации", формируемая блоком 41, подается на управляющие входы блоков 42 и 44, обеспечивая синхронность их с входными широкополосными синхро- и информационными сигналами. В блоке 43 осуществляется свертка широкополосного синхросигнала в узкополосный гармонический сигнал за счет перемножения входной смеси с опорным сигналом блока 42, результат свертки фильтруется в блоке 46, с выхода которого поступает на опорный вход блока 47, где используется при фазовом детектировании информационного сигнала, который выделяется за счет перемножения в блоке 45 входной смеси с опорным сигналом блока 44 и его фильтрации в блоке 48. Выход блока 41 является первым управляющим выходом блока 18, выход блока 47 является вторым информационным выходом блока 18.

За счет корреляционной обработки в блоке 18 осуществляется подавление узкополосного аналогового сигнала. Действительно, в блоках 43 и 45 узкополосный сигнал, входящий в состав входной смеси, манипулируется псевдослучайными последовательностями блоков 42 и 44 соответственно, в результате чего спектр узкополосного аналогового сигнала расширяется, после чего производится фильтрация расширенного спектра узкополосными фильтрами 46 и 48, при этом происходит подавление узкополосного аналогового сигнала на входе блока 47.

Величина задержки блоков 13 и 21 подбирается в процессе настройки таким образом, чтобы обеспечивалась синхронность перемножаемых широкополосных сигналов в блоках 14 и 16 (с учетом задержки сигналов в аппаратуре).

В устройстве-прототипе осуществляется передача сигнала с использованием узкополосных методов модуляции (АМ, ФМ, ЧМ), при этом не обеспечивается скрытность и помехоустойчивость передачи сообщений, кроме того, обеспечивается передача только одного канала. В предлагаемом устройстве одновременно с узкополосным сигналом в той же выделенной для связи полосе частот излучается широкополосный фазоманипулированный сигнал той же мощности. При этом обеспечивается маскирование и зашумление узкополосного сигнала и невозможность качественного его приема без знания структуры псевдослучайных последовательностей, используемых при формировании широкополосного фазоманипулированного сигнала, за счет чего обеспечивается скрытность передаваемого речевого сигнала. Кроме того, в заявляемом устройстве обеспечивается передача низкоскоростной информации, помехоустойчивость передачи которой обеспечивается использованием шумоподобного фазоманипулированного сигнала. Действительно, пусть заданная полоса Δf, в которой передается узкополосный и широкополосный фазоманипулированные сигналы, составляет Δf= 10 кГц, а скорость передачи цифрового сигнала V=10 Бит/с. Тогда база широкополосного сигнала составляет Б= 10•10³/10= 10³, при этом в блоке 18 обеспечивается подавление помех в 10³ раз.

Таким образом, в заявляемом устройстве увеличивается объем передаваемой информации и обеспечивается повышение скрытности и помехоустойчивости.

Формула изобретения

Приемопередающее устройство, содержащее в передающей части последовательно соединенные усилитель низкой частоты, вход которого является первым информационным входом устройства, и модулятор, последовательно соединенные возбудитель, усилитель мощности и передающую антенну, а также первый синтезатор частот, первый выход которого соединен с вторым опорным входом модулятора, а второй и третий выходы первого синтезатора частот соединены с вторым и третьим входами возбудителя; в приемной части последовательно соединенные приемную антенну, усилитель высокой частоты и тракт промежуточных частот, второй и третий опорные входы которого соединены с первым и вторым выходами второго синтезатора частот соответственно, и демодулятор, выход которого является первым информационным выходом устройства, отличающееся тем, что в передающую часть введены сумматор и формирователь широкополосного фазоманипулированного сигнала, вход которого является вторым информационным входом устройства, а выход формирователя широкополосного фазоманипулированного сигнала соединен с вторым входом сумматора, первый вход которого соединен с выходом модулятора, а выход сумматора соединен с первым, сигнальным входом возбудителя; в приемную часть введены приемник широкополосного фазоманипулированного сигнала, формирователь копии широкополосного фазоманипулированного сигнала, второй элемент задержки, коммутатор и последовательно соединенные первый элемент задержки, первый перемножитель, режекторный фильтр, второй перемножитель, выход которого соединен с вторым сигнальным входом коммутатора, выход которого соединен с входом демодулятора; выход тракта промежуточных частот соединен с первым сигнальным входом коммутатора и с входами первого элемента задержки и приемника широкополосного фазоманипулированного сигнала, первый выход которого соединен с третьим управляющим входом коммутатора и первым управляющим входом формирователя копии широкополосного фазоманипулированного сигнала, второй информационный вход которого соединен с вторым выходом приемника широкополосного фазоманипулированного сигнала, являющегося вторым информационным выходом устройства; кроме того, выход формирователя копии широкополосного фазоманипулированного сигнала соединен с вторым опорным входом первого перемножителя непосредственно, а через второй элемент задержки - с вторым, опорным входом второго перемножителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4