Цифровой широкополосный радиопередатчик

Авторы патента:

Балахонов Алексей Николаевич (RU)

Муравченко Виктор Леонидович (RU)

Кудрин Степан Владимирович (RU)

Катанович Андрей Андреевич (RU)

H04B1/04 - Передача сигналов (системы для передачи измеряемых переменных величин, управляющих или подобных сигналов G08C; анализ и синтез речи G10L; кодирование, декодирование, преобразование кода вообще H03M; радиовещание H04H;многоканальные системы связи H04J; секретная связь H04K; передача дискретной информации как таковая H04L)

Владельцы патента RU 2602974:

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ (ОПЕРАТИВНО-СТРАТЕГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ СТРОИТЕЛЬСТВА ВМФ) ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО КАЗЕННОГО ВОЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "ВОЕННЫЙ УЧЕБНО-НАУЧНЫЙ ЦЕНТР ВОЕННО-МОРСКОГО ФЛОТА, "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова (RU)

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиопередатчиках. Достигаемый технический результат - унификация радиопередатчиков в части возбудительных устройств и усилителей мощности. Цифровой широкополосный радиопередатчик содержит генератор тактовых импульсов с постоянной частотой, фильтр нижних частот, предварительный усилитель напряжения тактовых импульсов, делитель на N напряжения тактовых импульсов, N усилителей мощности тактовых импульсов, широкополосное устройство суммирования мощности высокочастотных сигналов, микропроцессор-возбудитель, N исполнительных элементов. 4 ил.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиопередатчиках.

Существующие радиопередатчики отличаются большим многообразием возбудительных устройств и схемотехнических решений усилителей мощности. Низкий уровень унификации аппаратуры одинакового назначения отрицательно сказывается на его стоимости.

Известны цифровые радиопередатчики: патент SU 1771063 от 23.10.1992, патент РФ №21532761 от 27.07.2000.

Наиболее близким по технической сущности является: патент РФ №2366074 от 27.08.2009 «Широкополосный усилитель мощности».

Общим недостатком их является то, что у них отсутствует унификация возбудительных устройств и усилителей мощности.

Целью изобретения является унификация радиопередатчиков в части возбудительных устройств и усилителей мощности.

Поставленная цель достигается тем, что в радиопередатчик, содержащий генератор тактовых импульсов с постоянной частотой, превышающей не менее чем в 2 раза верхнюю частоту рабочего диапазона и фильтр нижних частот, дополнительно включены предварительный усилитель напряжения тактовых импульсов, делитель на N напряжения тактовых импульсов, N усилителей мощности тактовых импульсов, широкополосное устройство суммирования мощности высокочастотных сигналов, микропроцессор-возбудитель, N исполнительных элементов, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с входом предварительного усилителя напряжения тактовых импульсов, выход которого соединен с входом устройства деления мощности высокочастотных сигналов, N выходов которого соединены с N первыми входами усилителей мощности тактовых импульсов, N выходов которых соединены с N входами широкополосного устройства суммирования мощности высокочастотных сигналов, выход которого соединен с входом фильтра нижних частот, к выходу которого подключается нагрузка, вход микропроцессора-возбудителя соединен с шиной управления передатчиком командами установки класса излучения, несущей частоты и информационного сигнала, выход микропроцессора-возбудителя соединен с N входами исполнительных элементов, N выходов которых соединены с N вторыми входами усилителей мощности тактовых импульсов.

Блок-схема цифрового радиопередатчика представлена на Фиг. 1.

Обозначения, принятые на Фиг. 1:

1 - генератор тактовых импульсов;

2 - предварительный усилитель;

3 - делитель напряжения;

4_n - усилители;

5 - широкополосное устройство суммирования мощности ВЧ-сигналов;

6 - фильтр нижних частот;

7 - микропроцессор-возбудитель;

8_n - исполнительные элементы.

Принцип работы рассматриваемого радиопередатчика состоит в том, что в нем используется формирование высокочастотного (ВЧ) сигнала путем амплитудной модуляции меандра, представляющего собой последовательность прямоугольных тактовых импульсов с постоянной частотой, превышающей не менее чем в 2 раза верхнюю частоту рабочего диапазона радиопередатчика с учетом требований теоремы Котельникова к частоте дискретизации функций. Число усилителей N выбирается из условия обеспечения заданной линейности усиления (Муравченко В.Л. Оценка мощности высших гармоник при ключевом формировании гармонических колебаний. Радиотехника, №6, 2007).

При амплитудной модуляции в спектре сигнала присутствует спектр модулирующей функции и спектры гармоник тактовой частоты. В спектре отсутствуют гармоники модулирующей функции, в качестве которой используется информационный сигнал на несущей частоте. В этом легко убедиться при анализе аналитического соотношения приведенного ниже (см. Манаев Е.И. Основы радиоэлектроники. М.: Радио и связь, 1985):

u(t)=U₀[1+m·ƒ₁(t)]·ƒ₂(t)

где: U₀ - амплитуда сигнала;

ƒ₁(t) - модулирующая функция;

ƒ₂(t) - модулируемая функция, сигнал генератора тактовых импульсов;

m - индекс модуляции.

Рассмотрим случай, когда модулирующая функция имеет вид ƒ₁(t)=cosΩt, а сигнал генератора тактовых импульсов

где: α_k - коэффициенты гармоник.

В этом случае функция u(t) имеет вид:

Как видно из выражения u(t), в спектре есть сигнал модулирующей функции (второе слагаемое) и нет сигналов с частотами 2Ω, 3Ω, 4Ω.., т.е. отсутствуют гармоники модулирующей функции частоты Ω. Третье слагаемое это гармоники тактовой частоты ω₀. Четвертое слагаемое это колебания с частотами kω₀±Ω, результат перемножения cosΩt·coskω₀t.

Спектр этого сигнала показан на Фиг. 2.

Для того чтобы спектры гармоник тактовой частоты не попали в эфир, достаточно на выходе радиопередатчика поставить фильтр нижних частот.

Работа радиопередатчика производится следующим образом.

По шине управления на микропроцессор 7, который в предложенном варианте построения широкополосного радиопередатчика выполняет роль возбудительного устройства, последовательно подаются сигнал-команда об установке класса излучения (модуляции, манипуляции - амплитудной телеграфии (AT), частотной (ЧТ), фазовой (ФТ), комбинированной манипуляции), сигнал - команда установки несущей частоты и информационная последовательность.

В случае появления новых классов излучения проблема их установки решается на программном уровне, не требующем замены, либо технической модернизации микропроцессора-возбудителя, что обеспечивает унификацию этих устройств.

На основании полученной информации с учетом всех трех факторов (несущая частота, вид манипуляции и цифровой информационной последовательности) микропроцессор-возбудитель решает задачу определения амплитуды каждого дискретного импульса тактовой последовательности.

В соответствии с определенной амплитудой микропроцессор-возбудитель формирует команду на включение соответствующего этой амплитуде числа усилителей мощности тактовых импульсов 4. Эта команда поступает на исполнительные элементы 8, которые в зависимости от поступившей команды открывают либо запирают усилители (например, коммутируя напряжение запирания во входной цепи усилителей).

Изложенный выше принцип работы усилителя мощности соответствует ключевому режиму усиления при всех классах излучения, сохраняя при этом высокую линейность усиления благодаря предлагаемому принципу модуляции (манипуляции), исключающему появления гармоник на несущей частоте передатчика (см. Муравченко В.Л. Метод снижения паразитного излучения на гармониках широкополосных усилителей мощности. Радиотехника, 1989, №1). Эта универсальность предложенного широкополосного усилителя мощности позволяет осуществить их унификацию.

Усиленные прямоугольные импульсы тактовой частоты ƒ₀ поступают на широкополосное устройство сложения мощности высокочастотных сигналов 5, выполненное, например, так, как описано в работе Моделя З.И. «Устройства сложения и распределения мощностей высокочастотных колебаний». М.: Сов. радио, 1980. С выхода устройства сложения мощностей 5 высокочастотный сигнал, содержащий спектр меандра, промодулированного по амплитуде, поступает на фильтр низких частот 6, граничная частота которого равна верхней частоте рабочего диапазона радиопередатчика, и таким образом часть спектра сигнала, содержащая все гармоники тактовой частоты, попадает в полосу непрозрачности фильтра в отличие от модулирующего сигнала рабочей частоты радиопередатчика, для частотного спектра которого фильтр прозрачен. С выхода фильтра низких частот 6 сигнал на рабочей частоте радиопередатчика поступает в нагрузку.

Блок-схема алгоритма функционирования микропроцессора приведена на Фиг. 3а, 3б.

Обозначения, принятые в блок-схеме алгоритма функционирования микропроцессора:

I(m) - амплитуда m-го импульса;

Ω - рабочая частота радиопередатчика;

И.С. - низкочастотный информационный сигнал;

И.Э. - исполнительный элемент.

Цифровой широкополосный радиопередатчик, содержащий генератор тактовых импульсов с постоянной частотой, превышающей не менее чем в 2 раза верхнюю частоту рабочего диапазона и фильтр нижних частот, отличающийся тем, что в него включены предварительный усилитель напряжения тактовых импульсов, делитель на N напряжения тактовых импульсов, N усилителей мощности тактовых импульсов, широкополосное устройство суммирования мощности высокочастотных сигналов, микропроцессор-возбудитель, N исполнительных элементов, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с входом предварительного усилителя напряжения тактовых импульсов, выход которого соединен с входом устройства деления мощности высокочастотных сигналов, N выходов которого соединены с N первыми входами усилителей мощности тактовых импульсов, N выходов которых соединены с N входами широкополосного устройства суммирования мощности высокочастотных сигналов, выход которого соединен с входом фильтра нижних частот, к выходу которого подключается нагрузка, вход микропроцессора-возбудителя соединен с шиной управления передатчиком командами установки класса излучения, несущей частоты и информационного сигнала, выход микропроцессора-возбудителя соединен с N входами исполнительных элементов, N выходов которых соединены с N вторыми входами усилителей мощности тактовых импульсов.

Похожие патенты:

Подавитель помех // 2602669

Изобретение относится к радиотехнике. Технический результат - улучшение подавления помех и устранения искажения полезного сигнала.

Устройство подавления широкополосных помех // 2602508

Изобретение относится к технике радиосвязи и может быть использовано в системах радиосвязи, работающих в условиях воздействия источников широкополосных помех, отличающихся от сигнала пространственными характеристиками В реальных условиях работы ДН антенно-фидерных систем (АФС) часто подвержены неконтролируемым изменениям, что может приводить к ошибкам в определении значений весовых коэффициентов, с помощью которых производится формирование корректирующих сигналов.

Радиопередатчик // 2601142

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться как радиопередатчик. Технический результат- обеспечение повышения стабильности частоты при разных условиях использования при расширении диапазона напряжения питания.

Дозиметрическая система, способы и компоненты // 2599980

Изобретение относится к области дозиметрии. Техническим результатом является экономия энергии аккумулятора персонального дозиметра с функцией беспроводной связи.

Коммуникационный элемент интеллектуальной транспортной системы // 2599953

Настоящее изобретение относится к области транспортной связи. Технический результат - упрощение инфраструктуры, архитектуры и коммуникационных связей транспортной коммуникационной системы с возможностью выбора режима работы дорожных приемо-передающих устройств.

Схемное устройство для компенсации затухания, возникающего в антенном сигнальном соединении между оконечным устройством мобильной связи и антенной, а также способ компенсации // 2599781

Описано схемное устройство (1) для компенсации затухания (Ко, Ка, Ка1, Ка2), возникающего в антенном сигнальном соединении (2) между оконечным устройством (3) мобильной связи и антенной (4), с по меньшей мере одним усилителем (5а, 5b) антенного сигнала в антенном сигнальном соединении (2) и с блоком (8) управления для установки коэффициента усиления (V), на который антенный сигнал, проходящий через соответствующий усилитель (5а, 5b) антенного сигнала, усиливается или ослабляется.

Адаптивный режектор пассивных помех // 2599621

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиоприемных устройствах когерентно-импульсных радиолокационных систем для выделения сигналов движущихся целей на фоне пассивных помех при вобуляции периода повторения зондирующих импульсов.

Бортовая информационная система с мобильной радиоантенной // 2599617

Изобретение относится к бортовой информационной системе с антенной мобильной радиосвязи (2) для регистрации, по меньшей мере одного релевантного для транспортного средства параметра.

Способ и устройство для оценки текущего отношения сигнал-шум // 2598693

Изобретение относится к области цифровых систем приема и обработки сигналов и предназначено для оценки текущего значения отношения сигнал-шум. Способ включает следующие этапы: прием аддитивной смеси y(t)=s(t)+n(t) последовательности символов заданной длины с фазовой манипуляцией s(t) и АБГШ n(t), выделение квадратурных компонент комплексной огибающей принимаемого сигнала IY и QY в квадратурном смесителе, определение среднего квадрата синфазной компоненты , здесь и далее черта сверху означает расчет среднего по времени значения соответствующего параметра для заданной длительности выборки, определение среднего квадрата квадратурной компоненты , определение квадрата среднего модуля (абсолютного значения) синфазной компоненты , определение квадрата среднего значения квадратурной компоненты , определение текущего значения модуля (длины вектора) комплексной огибающей сигнала , определение оценки текущего отношения сигнал-шум.

Система радиоприемника с разнесением // 2597325

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах беспроводной связи. Технический результат состоит в повышении пропускной способности каналов передачи.

Схема преобразования с понижением частоты // 2605369

Изобретение относится к области преобразования с понижением частоты для схемы радиоприемника. Достигаемый технический результат - подавление гармонического содержимого, преобразованного с понижением частоты сигнала. Схема преобразования с понижением частоты содержит первый и второй пассивные переключающие смесители, выполненные с возможностью понижения частоты принятого радиочастотного сигнала и имеющие соответственно первый и второй рабочие циклы, гетеродин, пассивную выходную цепь объединителя, оперативно соединенную с выходными портами первого и второго пассивных переключающих смесителей, при этом пассивная выходная цепь объединителя является настраиваемой, чтобы регулировать амплитуды и фазы первого и второго преобразованных с понижением частоты сигналов. Также раскрыты схема квадратурного преобразования с понижением частоты, схема приемника, устройство связи и способ калибровки. 5 н. и 16 з.п. ф-лы, 12 ил.

Способ, устройство и система для обработки сигналов помех // 2605455

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано для обработки сигналов помех. Способ обработки сигналов помех содержит этапы, на которых: принимают радиосигнал, причем сигнал содержит сигнал собственных помех от передающей антенны, содержащий первый сигнал собственных помех и второй сигнал собственных помех; выполняют первичную обработку подавления помех с использованием первого опорного сигнала применительно к принимаемому сигналу для устранения первого сигнала собственных помех; и выполняют вторичную обработку подавления помех с использованием второго опорного сигнала применительно к сигналу, полученному после первичной обработки подавления помех, для устранения второго сигнала собственных помех. Технический результат - устранение сигнала помех в полнодуплексной системе связи. 3 н. и 24 з.п. ф-лы, 14 ил.

Способ выделения сигнала в условиях воздействия помех путем компенсации помехи за счет аппроксимации значения ее амплитуды // 2608553

Изобретение относится к радиотехнике и может найти применение в системах связи. Техническим результатом является повышение помехоустойчивости систем связи в условиях воздействия помех и повышение скорости передачи информации. Способ выделения сигнала в условиях воздействия помех путем компенсации помехи за счет аппроксимации значений ее амплитуды заключается в том, что формируют сигнал методом бинарной фазовой манипуляции и передают на фиксированной или соответствующей рабочей частоте, если используется перестройка рабочей частоты, сигналы передают с паузой в начале передачи и между сигналами, длительность которой составляет от двух до пяти периодов изменения сигнала, аддитивную смесь сигнала и помехи фильтруют полосовым фильтром; полученную смесь сигнала и помехи усиливают в усилителе и формируют в цифровом виде отсчеты смеси сигнала и помехи, первый и второй отсчеты берут, когда сигнал отсутствует, через время, равное периоду изменения сигнала, отсчеты берут в моменты, когда значение амплитуды сигнала, если бы он в данные моменты существовал, принимало бы максимальное значение, последний - третий отсчет, берется в момент, когда присутствует сигнал, через время, равное периоду изменения сигнала, по значениям отсчетов, взятых, когда сигнал отсутствует, рассчитывается значение амплитуды помехи в момент взятия третьего отсчета с использованием метода линейной аппроксимации, рассчитанное значение амплитуды помехи вычитается из значения амплитуды последнего отсчета, полученное значение сравнивается с нулем, в случае, если полученное значение больше нуля, принимается решение о том, что присутствует «единица», в противном случае, принимается решение о том, что присутствует «ноль». 3 ил., 4 табл.

Автоматизированный корабельный комплекс связи // 2608562

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к технике управления корабельными радиокомплексами, и может быть использовано для организации внутренней и внешней связи на кораблях, судах и других подвижных объектах. Технический результат состоит в повышении качества каналов передачи информации, надежности и живучести. Для этого введены комплект из девятнадцати адаптеров, дублированная локальная информационно-вычислительная сеть Ethernet, первое и второе автоматизированные рабочие места операторов, центр обработки данных, программное обеспечение, обеспечивающее автоматизацию работы оператора связи, подсистема электропитания. 1 ил.

Входное устройство однотрактового многодиапазонного радиоприемника // 2610835

Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано в радиоприемниках диапазона сверхдлинных волн (СДВ). Технический результат - повышение избирательности радиоканала. Входное устройство одноканального многодиапазонного радиоприемника содержит соединенные последовательно антенный вход, фильтр нижних частот, входное коммутационное устройство, частотно-селективную систему, содержащую М каналов, выходное коммутационное устройство, усилитель радиочастоты, управляемый аттенюатор и аналого-цифровой преобразователь, при этом вход аттенюатора подключен к выходу усилителя радиочастоты, а выход соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, у которого выход соединен с выходом входного устройства, а управляющий выход соединен с входом управления аттенюатора. В частотно-селективном устройстве каждый канал содержит общую шину и соединенные последовательно входную потенциальную клемму, поддиапазонный полосовой фильтр, второй управляемый аттенюатор, второй усилитель радиочастоты, перестраиваемый полосовой фильтр и выходную потенциальную клемму. Поддиапазонный и перестраиваемый полосовой фильтры выполнены с использованием обобщенного конвертора сопротивлений, при этом перестраиваемый полосовой фильтр выполнен в виде полосового фильтра четвертого класса по затуханию. 5 ил.

Система автоматизированного управления пропуском транспорта // 2610925

Изобретение относится к системам контроля и управления доступом и охранной сигнализации, предназначено для защиты охраняемых объектов от несанкционированного доступа транспортных средств, организации пропуска транспорта через автотранспортные контрольно-пропускные пункты (АКПП). Техническим результатом является повышение эффективности и надежности осуществления контроля и управления проездом автотранспорта через АКПП. Для этого система автоматизированного управления пропуском транспорта содержит от одного до двух оборудованных автотранспортных контрольно-пропускных пункта с периферийными устройствами, каждый автотранспортный контрольно-пропускной пункт включает не менее одного шлюзового устройства с автоматизированным контролем доступа на охраняемый объект по индивидуальным идентификационным признакам с управляемыми преградами, установленными на входе и выходе из шлюзового устройства. В качестве преград могут быть использованы шлагбаумы, распашные ворота, откатные ворота, противотаранные устройства. Система также содержит пульт управления автотранспортным контрольно-пропускным пунктом и по меньшей мере одно управляющее устройство, выполненное в виде контроллера управления автотранспортным контрольно-пропускным пунктом и включающее по крайней мере не менее одного контроллера управления приводами для управления периферийными устройствами и блок связи данного управляющего устройства с пультом управления автотранспортным контрольно-пропускным пунктом. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Радиостанция // 2612277

Изобретение относится к технике радиосвязи. Технический результат состоит в создании радиостанции, конструкция которой предусматривает возможность совместной компоновки с аппаратурой, включающей ее системы. Для этого радиостанция состоит из блока питания (БП) и устройства приемопередающего (ППУ), выполненного с возможностью приема/передачи данных по радио- и кабельному каналам и распознавания данных, принятых по кабельному каналу. На верхней и нижней поверхностях радиостанции расположены направляющие, ППУ и БП закреплены на общей передней панели радиостанции с ручкой. В ППУ имеются плата автоматики (ПА), соединенная с платой приемопередающего тракта (ППТ), а усилитель мощности (УМ) установлен на дне основания в месте, обеспечивающем оптимальный отвод тепла. От ППТ на переднюю панель выведены хотя бы один индикатор и элементы подключения, один из которых предназначен для приема/передачи данных по радиоканалу, другой - для питания и приема/передачи данных по кабельному каналу. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Радиопередатчик свч // 2612356

Изобретение относится к области электричества, в частности к передающим устройствам СВЧ, и может быть использовано в транзисторных радиопередатчиках. Технический результат - повышение надежности в работе посредством улучшения теплоотдачи. Достигается тем, что радиопередатчик СВЧ содержит корпус, в котором расположен каскад транзисторных СВЧ-усилителей мощности, размещенных на теплоотводящем радиаторе, объединенных по входам делителем и по выходам сумматором мощности, и набор конденсаторов электропитания, объединенных в блок и закрепленных, например, на корпусе радиопередающего устройства. При этом конденсаторы соединены с транзисторными СВЧ-усилителями мощности электропроводной шиной, обеспечивающей передачу импульсного тока с заданными временными параметрами. 1 ил.

Способ формирования помехоустойчивых сигналов // 2613923

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для формирования помехоустойчивых сигналов. Технический результат - повышение помехоустойчивости радиосигнала в системах связи путем увеличения ширины полосы, занимаемой им частот. Способ формирования помехоустойчивых сигналов основан на формировании широкополосного сигнала, для которого используют расширение спектра методом псевдослучайной последовательности, которую модулируют вейвлет-функциями, при этом модуляция логических элементов «1» и «0» псевдослучайной последовательности осуществляется соответствующими вейвлет-функциями, отличающимися друг от друга порядком производной от функции Гаусса. 8 ил.

Маломощный радиочастотный приемник, преобразующий радиочастотный сигнал в цифровую форму // 2613932

Изобретение относится к системам связи, в частности к приемнику, преобразующему радиочастотный сигнал в цифровую форму, и предназначено для уменьшения соотношения сигнал-шум приемника. Приемник, преобразующий радиочастотный сигнал в цифровую форму, содержит модулятор, дискретизирующий сигнал на первой частоте. Приемник содержит по меньшей мере один обрабатывающий блок. Обрабатывающий блок содержит множество цифровых полосовых фильтров, разделяющих сигнал и восстанавливающих сигнал на частоте, меньшей первой частоты. Обрабатывающий блок содержит цифровой понижающий преобразователь, регулирующий частотный сдвиг или центрирующий сигнал на частоте, меньшей первой частоты. Приемник содержит по меньшей мере одно буферное управляющее устройство для управления частотой, соединенное с соседними обрабатывающими блоками при размещении в приемнике по меньшей мере двух обрабатывающих блоков. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 9 ил.