СИСТЕМА СВЯЗИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ШИРОКОПОЛОСНЫХ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫХ СИГНАЛОВ

СИСТЕМА СВЯЗИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ШИРОКОПОЛОСНЫХ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫХ СИГНАЛОВ


RU (11) 2013013 (13) C1

(51) 5 H04L5/02, H04B7/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 1994.05.15 
(21) Регистрационный номер заявки: 5015956/09 
(22) Дата подачи заявки: 1991.07.20 
(45) Опубликовано: 1994.05.15 
(71) Имя заявителя: Военная академия связи 
(72) Имя изобретателя: Коновалов Л.М.; Долматов А.В.; Привалов А.А.; Дормидонтов А.В.; Мисюра В.Р.; Ермоленко А.В. 
(73) Имя патентообладателя: Военная академия связи 

(54) СИСТЕМА СВЯЗИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ШИРОКОПОЛОСНЫХ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫХ СИГНАЛОВ 

Использование: в радиотехнике, в системах радиорелейной и спутниковой связи. Сущность изобретения: система содержит передающий и приемный управляемые коммутаторы, формирователи передающей и приемной пространственной псевдослучайной последовательности, а также передающая и приемная антенные решетки выполнены из 2N+1 антенных элементов различной электрической длины, причем разница в электрической длине соседних элементов и расстояние между ними составляют половину рабочей длины волны, а суммарная электрическая длина пар соответствующих передающих и приемных элементов одинакова. 3 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в области радиосвязи.

Известны системы связи с использованием широкополосных сигналов. В таких системах часть пропускной способности расходуется на достижение определенного значения коэффициента помехозащиты. Возникают противоречия между обеспечением заданной пропускной способности и выполнением требований по помехозащищенности радиолиний. Для преодоления этого противоречия используются различные методы пространственной обработки, в частности антенные устройства с высоким коэффициентом усиления.

Недостатком таких систем связи является то, что современными средствами радиоразведки все же обеспечивается электромагнитная доступность (ЭМД) к ним главным образом по основному и боковым лепесткам диаграммы направленности с больших расстояний.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемой системе является выбранная в качестве прототипа широкополосная цифровая система связи, содержащая источник информации, фазовый модулятор (ФМ), первый вход которого соединен с выходом источника информации, генератор фазоманипулированной псевдослучайной последовательности (ФМ ПСП), выход которого соединен с вторым входом фазового модулятора, синхронизатор, первый выход которого соединен с входом генератора ФМ ПСП, модулятор, первый вход которого соединен с выходом фазового модулятора, генератор несущей частоты (ГНЧ), выход которого соединен с вторым входом модулятора, усилитель мощности (УМ), вход которого соединен с выходом модулятора, передающую антенну, вход которой соединен с выходом УМ, приемную антенну, смеситель, первый вход которого соединен с выходом приемной антенны, гетеродин, выход которого соединен с вторым входом смесителя, усилитель промежуточной частоты (УПЧ), вход которого соединен с выходом смесителя, согласованный фильтр (СФ), вход которого соединен с выходом УПЧ, приемный синхронизатор, вход которого соединен с выходом СФ, а первый выход - с входом гетеродина, решающее устройство (РУ), первый вход которого соединен с вторым выходом приемного синхронизатора, а второй вход - с выходом СФ, получатель информации, вход которого соединен с выходом РУ.

Недостатком известной системы является следующее: повышение степени помехозащищенности системы и снижение ЭМД к ней возможны при увеличении базы применяемых широкополосных сигналов (ШПС), а это однозначно приводит к снижению информационной пропускной способности при условии сохранения линейной скорости постоянной.

Цель изобретения - повышение помехозащищенности системы связи и снижение ЭМД к ней при сохранении заданной пропускной способности за счет дополнительной пространственно-фазовой манипуляции ШПС.

Указанная цель достигается тем, что в системе связи с использованием ШПС, содержащей источник информации, фазовый модулятор, первый вход которого соединен с выходом источника информации, генератор ФМ ПСП, выход которого соединен с вторым входом фазового модулятора, синхронизатор, первый вход которого соединен с входом генератора ФМ ПСП, модулятор, первый вход которого соединен с выходом фазового модулятора, генератор несущей частоты, выход которого соединен с вторым входом модулятора, усилитель мощности, вход которого соединен с выходом модулятора, передающую антенну, вход которой соединен с выходом усилителя мощности, приемную антенну, смеситель, первый вход которого соединен с выходом приемной антенны, гетеродин, выход которого соединен с вторым входом смесителя, усилитель промежуточной частоты, вход которого соединен с выходом смесителя, согласованный фильтр, вход которого соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, приемный синхронизатор, вход которого соединен с выходом согласованного фильтра, а первый выход -с входом гетеродина, решающее устройство, первый вход которого соединен с вторым выходом приемного синхронизатора, а второй вход - с выходом согласованного фильтра, получатель информации, вход которого соединен с выходом решающего устройства, передающая и приемная антенны выполнены в виде эквидистантных решеток из 2N+1 антенных элементов различной электрической длины, причем разница в электрической длине соседних элементов и расстояние между ними составляет половину средней длины волны рабочего диапазона /2, а суммарная электрическая длина пар соответствующих передающих и приемных элементов одинакова, и в систему связи дополнительно введены первый управляемый коммутатор, вход которого соединен с выходом усилителя мощности, а выходы соединены с входами соответствующих АЭ, формирователь передающей пространственной псевдослучайной последовательности, вход которого соединен с вторым выходом синхронизатора, а 2N+1 выходов - с соответствующими входами управляемого коммутатора, второй управляемый коммутатор 2N+1 входов которого соединены с выходами соответствующих приемных антенных элементов, а выход соединен с первым входом смесителя, формирователь приемной пространственной псевдослучайной последовательности, вход которого соединен с третьим выходом приемного синхронизатора, а 2N+1 выходов - с соответствующими входами управляемого коммутатора.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая система отличается наличием новых блоков: первого и второго управляемых коммутаторов, формирователей пространственных ПСП на приемном и передающем концах радиолинии и их связями с соответствующими блоками схемы и структурой построения передающей и приемной антенны.

На фиг. 1 представлена структурная схема системы связи с использованием ШПВС; на фиг. 2 - вариант исполнения антенной системы; на фиг. 3 - пример выполнения формирователя пространственной ПСП.

Система связи с использованием ШПВС (фиг. 1) содержит источник 1 информации, фазовый модулятор 2, первый вход которого соединен с выходом ИИ 1, генератор 3 ФМ ПСП, выход которого соединен с вторым входом фазового модулятора 2, синхронизатор 4, первый выход которого соединен с входом генератора 3 ФМ ПСП, модулятор 5, первый вход которого соединен с выходом фазового модулятора 2, генератор 6 несущей частоты, выход которого соединен с вторым входом модулятора 5, усилитель 7 мощности, вход которого соединен с выходом модулятора 5, первый управляемый коммутатор 8, сигнальный вход которого соединен с выходом УМ 7, формирователь 9 пространственной ПСП, вход которого соединен с вторым выходом синхронизатора 4, а каждый из 2N+1 выходов соединен с соответствующими управляющими входами первого управляемого коммутатора 8, передающую антенну 10, выполненную в виде решетки из 2N+1 антенных элементов 101. . . 102n+1, представляющих собой в общем случае излучатели различной длины ln, где n - номер антенного элемента (АЭ), причем l2= l1+ /2;

l3= l2+ /2;

. . . , ln+1= ln+ /2;

ln+2= ln+1- /2= ln

. . . , l2n+1= l2n- /2= l1 расстояние между соседними излучателями l= /2, где - средняя длина волны рабочего диапазона, входы антенных элементов 101-102n+1 соединены с соответствующими сигнальными выходами управляемого коммутатора 8, приемную антенну 11 выполненную в виде решетки из 2N+1 антенных элементов 111. . . 112n+1 из волноводных излучателей различной длины ln, причем l2= l2n= l1- /2

l3= l2n-1= l2- /2; . . . , ln+1= ln- /2;

ln+2= ln+1+ /2; . . . , l2n+1= l2n+ /2, передающая и приемная антенны могут быть реализованы также в виде эквивалентной решетки излучателей, в тракты которой включены линии задержки с величинами задержки n (фиг. 2); второй управляемый коммутатор 12, 2N+1 входов которого соединены с соответствующими выходами АЭ 111. . . 112n+1, смеситель 14, первый вход которого соединен с выходом второго управляемого коммутатора 12, гетеродин 15, выход которого соединен с вторым входом смесителя 14, усилитель 16 промежуточной частоты (УПЧ), вход которого соединен с выходом смесителя 14, согласованный фильтр (СФ) 18, вход которого соединен с выходом УПЧ 16, приемный синхронизатор 17, вход которого соединен с выходом согласованного фильтра 18, первый выход соединен с входом гетеродина 15, третий выход соединен с входом формирователя 13 пространственной ПСП, решающее устройство (РУ) 19, первый вход которого соединен с выходом СФ 18, а второй вход - с вторым выходом синхронизатора 17, получатель 20 информации, вход которого соединен с выходом решающего устройства 19.

Система работает следующим образом.

Источник 1 информации вырабатывает информационную последовательность двоичных единиц и нулей, которая поступает на вход ФМ 2, на второй вход ФМ 2 поступает фазоманипулированный сигнал от генератора ФМ ПСП 3. Фазоманипулированный сигнал ПСП представляет собой последовательность видеоимпульсов длительностью n= T/k где k - число импульсов, T - длительность информационной посылки. База этого сигнала B= T/n= k. Ширина спектра ФМ ПСП сигнала составляет F= 1/n. Синхронизатор 4 осуществляет управление работой генератора ФМ ПСП путем формирования необходимых сигналов управления и частоты. Информационная ФМ ПСП с выхода ФМ 2 поступает на балансный модулятор 5, на второй вход которого поступает колебание с выхода генератора 6 несущей частоты. Поступающий с выхода модулятора 5 сигнал на рабочей частоте усиливается усилителем 7 мощности и поступает на вход управляемого коммутатора 8. Управляемый коммутатор 8 представляет собой устройство с одним входом и числом выходов, равным числу АЭ, т. е. 2N+1. С второго выхода синхронизатора 4 на вход формирователя пространственной ПСП поступают необходимые сигналы частоты и управления, формирователь 9 пространственной ПСП формирует по закону, близкому к случайному, и распределяет на своих 2N+1 выходах последовательности управляющих импульсов, которые, воздействуя на соответствующие входы УК 8, обеспечивают подключение соответствующих входов АЭ 10. . . , 10. . . . к выходу УМ 7.

Таким образом, сигнал, излучаемый передающей антенной 10, имеет сложную структуру.

airect[t-(k-1)n-Ti-1] n(t-n)expj, (1) где (t, )- угол в азимутальной плоскости между направлением излучения (приема) и направлением, совпадающим с осью излучателей; i - номер элемента в информационной последовательности,

Ti-1 - длительность информационного элемента;

n= - номер антенного элемента;

ai= { 1; -1} - значение информационных элементов;

rect (t) - импульсы единичной амплитуды и фиксированной длительности n;

n(t-n 1) - закон пространственной ПСП;

fn= { 0; } - значение фазы ФМ ШПС в k-й момент времени;

fпфм - значение фазы пространственной ПСП.

В свою очередь fпфм= ndSin(45-) (2) где - средняя длина волны рабочего диапазона;

n - номер АЭ;

d= l - расстояние между АЭ и разница в длине между соседними АЭ.

В приемной части системы сигнал S(t) поступает на вход приемной антенны 11, элементы которой при помощи управляемого коммутатора 12 подключаются к входу смесителя 14 по закону, определяемому управляющими сигналами с выходов формирователя 13 пространственной ПСП (этот закон совпадает с законом коммутации передающих АЭ). Сигнал с выхода управляемого коммутатора 12 поступает на первый вход смесителя 14, на второй вход которого воздействует напряжение определенной частоты с выхода гетеродина 15. Сигнал с выхода смесителя 14 усиливается УПЧ 16 и обрабатывается СФ 18. Сигнал с выхода СФ поступает на вход синхронизатора 17 и решающее устройство 19. Синхронизатор осуществляет поиск сигнала по пространству, частоте и времени и обеспечивает синхронное переключение АЭ передающей и приемной антенн. Далее благодаря синхронному переключению АЭ осуществляется согласованное с передающей стороной подключение выходов АЭ 111. . . 112n+1 через управляемый коммутатор 12 к входу смесителя 14. Таким образом снимается пространственно-фазовая манипуляция сигнала и обеспечивается восстановление его исходной структуры на входе смесителя 14. Для поиска сигнала по частоте синхронизатор 17 осуществляет перестройку гетеродина 15. По окончании поиска по пространству и частоте и вхождения в синхронизм на выходе решающего устройства 19 появляется информационная последовательность двоичных символов, которая передается на вход получателя 20 информации.

Формирователи 9 и 13 передающей и приемной пространственной ПСП могут быть выполнены (фиг. 3) в виде последовательно соединенных генератора ПСП, регистра и дешифратора. Генераторы ПСП управляются синхронизатором. Управляющие импульсы с выходов дешифратора поступают на соответствующие входы управляемых коммутаторов, подключающих соответствующие антенные элементы. Первый и второй управляемые коммутаторы могут быть реализованы в виде логических коммутаторов.

Сложная структура сигнала (1) обеспечивает дополнительное расширение его пространственного спектра за счет компоненты fпфм (4), что позволяет снизить его спектральную плотность мощности и как следствие этого ЭМД к системе связи. Согласованные переключения АЭ передающей и приемной антенн позволяет на выходе УК 12 получить сигнал без пространственной ФМ. Кроме того, при воздействии на систему связи помехи последняя вследствие переключения АЭ 11. . . , 11. . . приобретает дополнительную ПФМ с фазовым сдвигом fпфм (2), что приводит к принудительному расширению ее спектра (4), а следовательно, к снижению ОСП в полосе приема и повышению помехозащищенности системы связи. При этом сохраняется пропускная способность системы связи, определяемая значением базы ШПС ГФМ ПСП 3. Кроме того, в отличии от известных систем осуществляется пространственная селекция помех направления, прихода которых совпадают с направлением прихода полезного сигнала.

Применение заявляемой системы связи позволяет получить при сохранении пропускной способности устройства дополнительный выигрыш в помехозащищенности 5. . . 8 дб и добиться уменьшения вероятности энергетического обнаружения, которая является критерием ЭМД на 0,2. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



СИСТЕМА СВЯЗИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ШИРОКОПОЛОСНЫХ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫХ СИГНАЛОВ, содержащая на передающей стороне последовательно соединенные источник информации, фазовый модулятор, модулятор и усилитель мощности, а также синхронизатор, выход которого через генератор фазоманипулированной псевдослучайной последовательности соединен с гетеродинным входом фазового манипулятора и генератор несущей частоты, выход которого соединен с гетеродинным входом модулятора, а также передающую антенну, а на приемной стороне - приемную антенну, последовательно соединенные смеситель, усилитель промежуточной частоты, согласованный фильтр, решающий блок и выделитель информации, а также синхронизатор, выход которого через генератор соединен с вторым входом смесителя, а вход синхронизатора - с выходом согласованного фильтра, отличающаяся тем, что на передающей стороне введены управляемый коммутатор и формирователь псевдослучайной последовательности (ПСП), причем выход усилителя мощности через управляемый коммутатор соединен с передающей антенной, а выход синхронизатора через формирователь ПСП - с входом управления управляемого коммутатора, а на приемной стороне введены управляемый коммутатор и формирователь ПСП, причем выход приемной антенны через управляемый коммутатор соединен с входом смесителя, а выход синхронизатора через формирователь ПСП - с входом управления управляемого коммутатора, при этом передающая и приемная антенны выполнены в виде эквидистантных решеток из 2N + 1 антенных элементов различной электрической длины, причем разница в электрической длине соседних антенных элементов и расстояние между ними составляют половину средней длины волны рабочего диапазона / 2 , а суммарная электрическая длина пар элементов соответственно передающей и приемной антенн одинакова.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru