Радіорелейна система передачі аналогових телевізійних сигналів і цифрових даних

Винахід відноситься до спеціальної техніки, що забезпечує передачу інформаційних повідомлень від передавальної станції до приймальної. Відома мікрохвильова телерадіоінформаційна система ББДС, що працює в діапазоні 2,1-2,9 ГГц. Вона має ряд переваг перед кабельними й супутниковими системами, основна з яких - низька вартість. Недолік ББДС обмежена кількість каналів, що передаються, сигнал великої потужності, випромінюваний до ефіру, велике енергоспоживання. (Микроволновые технологии в телекомуникационных системах / Т.Н. Нарытник, В.П. Бабак, Н.Е. Ильченко, С.А. Кравчук. - К.: Те хніка, 2000. - С. 121-124). Відома система MITPIC (Микроволновые технологии в телекомуникационных системах /Т.Н. Нарытник, В.П. Бабак, Н.Е. Ильченко, С.А. Кравчук. - К.: Те хніка, 2000. -С. 131-137), що працює в діапазоні більш високих частот. Система МІТРІС складається з підсистеми прийому, формування й обробки інформації; центральної станції, яка складається з багатоканального НВЧ-передавача, що працює в діапазоні частот 11,7…12,5ГГц, передавальної антени, суміщеної з лінією передачі; абонентських приймальних станцій, що складаються з приймальної антени, конвертора й тюнера, а також ретрансляторів, при цьому кожен канал НВЧ-передавача включає блок частотної модуляції, суміщений з блоком фільтрації, посилення й перетворення частотно модульованого сигналу на короткохвильову частину сантиметрового діапазону, а всі канали НВЧ-передавача об'єднані таким чином, що НВЧ-виходи окремих каналів приєднані до спільного НВЧ-входу передавача через відповідні прямі лінії послідовно включених феритових циркуляторів. Недоліки системи - ненадійність складових частин багатоканального НВЧ-передавача, що працює поза помешканням, складність конструкції НВЧ-передавача. що вимагає відчутних витрат на його профілактику, обслуговування й оперативний ремонт при експлуатації, порівняно висока вартість центральної станції системи. Відома система (Патент України №44933 від 02.08.2000, опубліковано 15.03.2002 МКВ Н 04 В 7/165), вибрана за прототип, що складається з підсистем прийому, формування й обробки інформації; центральної станції, яка складається -і НВЧ-передавача, передавальної антени, суміщеної з НВЧ-лінією передачі; абонентських приймальних станцій, що складаються з антени, конвертора й тюнера, а також ретрансляторів, при цьому до складу центральної станції введений програмований конвертор - формувач групового сигналу проміжної частоти, N входів якого спряжені з N виходами блоків частотної модуляції, а вхід суміщений із входом НВЧ-передавача. що являє собою широкосмуговий НВЧ-блок фільтрації, посилення й перетворення групового сигналу на НВЧ-сигнал. Дана система на відміну від попередньої формує гр уповий сигнал у діапазоні 0,9…1,7ГГц із частотним ущільненням і частотною модуляцією кожного каналу. Після чого зазначений діапазон переноситься до діапазону 11,7...12,5ГГц за допомогою НВЧ-передавача. Це спрощує систему порівняно з попередньою. Однак формування групового сигналу з необхідним розподілом за частотою (який у загальному випадку необхідно змінювати) вимагає великих апаратурних витрат. Перестановка N центральних частот, формованих N частотними модуляторами, здійснюється програмованим конвертором і вимагає в загальному випадку N змішувачів і стільки ж перестроюваних модуляторів. Це ускладнює систему та знижує її надійність. Задача пропонованого винаходу - зниження апаратурних витрат і підвищення надійності системи. Поставлена задача досягається тим, що до відомої центральної станції введені N перестроюваних блоків частотної модуляції, ви ходи яких об'єднані через суматор, вихід якого підключений до НВЧ-передавача. При цьому кожен із N перестроюваних блоків частотної модуляції являє собою послідовно з'єднані НВЧ-генератор керований напругою з октавним діапазоном перебудови, дільник частоти, фазовий детектор, другий вхід якого підключений до опорного генератора, пропорційно-інтегруючий фільтр, суматор, вихід якого підключений до входу керування частотою генератора керованого напругою; високочастотний вихід генератора керованого напругою є виходом перестроюваного блока частотної модуляції, а другий вхід суматора є модулюючим входом перестроюваного блока частотної модуляції, при цьому вхід керування центральною частотою перестроюваного блока частотної модуляції підключений до другого входу подільника частоти - входу завантаження коефіцієнта поділу. Уведення N перестроюваних блоків частотної модуляції зазначеної структури, ви ходи яких об'єднані через суматор, сигнал із який надходить на НВЧ-передавач. дозволяє забезпечувати необхідне формування групового сигналу з необхідним розподілом за частотою (який у загальному випадку можна змінювати) без складного програмованого конвертора. Це приводить до зниження апаратурних витрат і підвищення надійності системи. На фіг.1 подана структурна схема системи, на фіг.2 - стр уктурна схема перестроюваного частотного модулятора, фіг.3 - приймальна станція. Система фіг.1 складається з підсистеми прийому, формування й опрацювання інформації 1; центральної станції 2, що включає суматор сигналів 3, N входів якого з'єднані з N виходами перестроюваних блоків частотної модуляції 4, а вихід суматора сигналів 3 з'єднаний із входом НВЧ-передавача 5, вихід якого через лінію передачі 6 з'єднаний з передавальною антеною 7; а також приймальної станції 8, що складається з приймальної антени 9, конвертора 10 і тюнера 11. Перестроюваний блок частотної модуляції фіг.2 являє собою послідовно з'єднані: генератор керований напругою 12, подільник частоти 13, фазовий детектор 14, пропоріцйно-інтегруючий фільтр 16, суматор 17, вихід якого підключений до входу керування частотою генератора керованого напругою 12 (ГКН), а високочастотний вихід ГКН 12 є виходом перестроюваного блока частотної модуляції 4, а другий вхід суматора 17 є модулюючим входом перестроюваного блока частотної модуляції 4, при цьому вхід керування центральною частотою перестроюваного блока частотної модуляції 4 підключений до другого входу подільника частоти 13 - входу завантаження коефіцієнта розподілу. Система працює наступним чином: підсистема формування й обробки інформації 1 здійснює обробку сигналів, прийнятих від різних джерел, і перетворює їх на відео- та звукові сигнали, що подаються у вигляді композитного сигналу - ПКТС на входи перестроюваних частотних модуляторів 4 центральної станції 2. Перестроюваний частотний модулятор 4 складається з ГКН 12, охопленого інерційною петлею фазового автопідстроювання частоти (ФАПЧ): подільник 13, фазовий детектор 14, другий вхід якого підключений до опорного генератора 15, пропорційно-інтегруючий фільтр (ПІФ) 16, суматор 17. При цьому код коефіцієнта поділу, завантажений до подільника 13, визначає центральну частоту перестроюваного модулятора 4. При завантаженні свого коду до кожного з N перестроюваних частотних модуляторів 4 здійснюється відстройка кожного перестроюваного модулятора одне від одного на однаково вибраний частотний проміжок (без додаткового конвертора, як у прототипі), тобто здійснюється формування пакета сигналів. При цьому модулюючі сигнали відео й аудіо утворюють композитний сигнал -повний колірний телевізійний сигнал (ПКТС), що надходить на другий вхід суматора 17. За умови, що смуга пропорційно-інтегруючого фільтра 16 вибрана значно меншою за 50 Гц, петля ФАПЧ не встигає реагувати на сигнали відео й аудіо, і тим самим здійснюється частотна модуляція ГКН 12. Сам генератор керований напругою виконується високочастотним, і він повинен перестроюватися в діапазоні частот 0,9...1,8ГГц керуючою напругою. Центральна частота частотного модулятора, зібраного за вищенаведеним алгоритмом, легко встановлюється в зазначеному діапазоні частот (шляхом завантаження коду до подільника 13), а її довгострокова стабільність виявляється дуже високою. Застосування ГКН із настільки інерційною петлею ФАПЧ (обумовленою одним з видів сигналу аналогового сигналу, що передається) погіршує його короткочасну стабільність (необхідну при передачі цифрових потоків, наприклад E1, E2). однак проведені експерименти з вищеописаним перестроюваним частотним модулятором 4 підтвердили, що погіршення короткочасної стабільності порівняно з «типовим» способом реалізації частотних модуляторів (типовий спосіб полягає у формуванні частотно-модульованого сигналу на проміжній частоті (ПЧ) 70-140МГц (відносний догляд ПЧ за рахунок дестабілізуючих чинників: температура навколишнього середовища, пульсації з харчування, старіння елементів тощо - буде не великий), див., наприклад, модемну й каналотвірну частину системи МІТРІС (Микроволновые технологии в телекомуникационных системах / Т.Н. Нарытник, В.П. Бабак, Н.Е. Ильченко, С.А. Кравчук. - К: Те хніка, 2000. - С. 215-218), див. також формування частотно-модульованого сигналу в радіорелейній станції аналогового радіомовлення “Екліптика” й “Еврика” виробників НПП Сатурн та ІЕС У АННП, с. 255-257 тієї ж літератури; формування ж частотно-модульованого сигналу в діапазоні 0,9...1,7ГГц здійснюється переносом сигналу з проміжної частоти 70МГц до 0,9...1,7ГГц (за допомогою опорного генератора, стабілізованого кварцовим резонатором) і наступною його фільтрацією) не позначається на якості переданого зображення та звуку (експеримент проведений у Росії, у місті Коломна, муніципальне підприємство “Гарант” -була здійснена передача 10 телевізійних каналів на відстань 10-15км із розносом між несучими каналів 35МГц), а в цифровій передачі даних не приводять до істотних помилок (проводилася експериментальна передача даних потоків Е1 і E2 на відстань до 30км з імовірністю помилки 10-9 на приймальному кінці, Україна, м. Донецьк, ООО ТК “Дейта-Экспресс”). При передачі цифрових потоків це пояснюється застосуванням на приймальному кінці регенераторів потоку Е1 і E2, що стійко працюють при спотворених формах цифрового потоку, який надходить (див. мікросхеми LXT-360 виробництва INTEL для потоку E1 і ТХС-02050 виробництва TRANSWICH для потоку Е2). Уведення до відомого пристрою перестроюваного частотного модулятора з зазначеною структурою виключає складний програмований конвертор, значно спрощує сам частотний модулятор, що приводить до підвищення надійності всієї радіорелейної системи.