Приймач-передавач нвч системи зв’язку з частотною модуляцією несучої частоти

Приймач-передавач НВЧ системи зв'язку з частотною модуляцією несучої частоти, що містить послідовно з'єднані збуджувач і підсилювач потужності, а також послідовно з'єднані приймач НВЧ і приймач ПЧ, при цьому збуджувач складається з частотно-модульованого генератора, на вхід якого подається модулюючий сигнал, а також послідовно з'єднаних змішувача частоти з опорним генератором, вихід якого підключений до другого входу змішувача частоти, смугового фільтра, малопотужного підсилювача потужності, спрямовуючого відгалужувача, перший вихід якого підключений до другого входу змішувача частоти приймача НВЧ, а другий вихід підключений до входу комутатора, вихід якого підключений до входу підсилювача потужності, який складається з послідовно з'єднаних попереднього підсилювача потужності, атенюатора, кінцевого підсилювача потужності, широкосмугового фільтра, вихід якого є першим виходом приймач-передавача, при цьому на керуючі входи комутатора збуджувача та U 2 (19) 1 3 11864 4 частотного модулятора, змішувача частоти з сигПри відсутності ІЗ, коли його амплітуда дорівналом гетеродину, фільтра та підсилювача промінює нулю (режим прийому), запирається комутажних частот (ПЧ), помножувача частот ПЧ до вихітор збуджувача і атенюатор підсилювача потужнодних НВЧ (передавач). При прийомі НВЧ сигнал сті, при цьому НВЧ сигнал надходить на вхід підсилюється в малошумовому підсилювачі, переприймача НВЧ, підсилюється і перетворюється з творюється на ПЧ в змішувачі частоти за допомодопомогою гетеродина в сигнал ПЧ, поступає на гою гетеродину, фільтрається та підсилюється на приймач ПЧ, де фільтрається, демодулюється, ПЧ, демодулюється і подається на вихід приймача підсилюється та у вигляді відеосигналу подається [Михайлов А.В. Высокоэффективные оптимальные на вихід ПП. системы связи. - М.: Связь, 1980, с.19-23]. Формується сигнал з смугою випромінення, При передачі дискретних (цифрових) сигналів яка визначається формулою (1) при передачі дисгенерується на кожній із несучих з допомогою часкретних повідомлень [Андрусенко Н.И., Гузь В.И., тотно-маніпульованого генератора (ЧМГ) одна із Липатов В.П. и др. Приемопередатчик системы двох частот, відповідно, f0, 1 або f0, -1 в залежності связи I-диапазона с частотной модуляцией несувід додавальної чи від'ємної полярності модулюющей. Труды 14-ой Международной Крымской кончого сигналу передаваемої посилки. ференции СrіМіСо-2004, с.256-257]: Недолік описаних ПП полягає в збільшенні 2 sin2 (k 2) смуги спектру випромінення при формуванні ЧМ 1 Q Aк , (1) сигналу з двополярною девіацією частоти, що (k )(k )2 приводить до зменшення відношення (сиг1 2 Q Q нал/шум)вих та завадозахищеності прийому. де - AК - рівень складових спектру ЧМ сигналу Найбільш близьким по технічній сутності і тому (спектру потужності); вибраний як прототип є приймач-передавач НВЧ, Q T / и - скважність МС; и, Т - тривалість описаний в роботі [Андрусенко Н.И., Гузь В.И., та період МС; Липатов В.П. и др. Приемопередатчик системы связи I-диапазона с частотной модуляцией несуF0 и(1 Q); F0 и / Q; 2 F0 - де1 щей. Труды 14-ой Международной Крымской конвіація частоти, k=0,±1,±2,... ференции СrіМіСо-2004, с.256-257]. Так, наприклад, при F0 =±1,5МГц; и =6,6мкс; Прототип складається з декількох функціонаТ=13,2мкс (Q=2) та двополярному МС ширина льних блоків, а саме збуджувача, який в свою чергу складається з послідовно з'єднаних вузлів ЧМГ, спектру ЧМ сигналу Aк згідно (1) по рівню мінус змішувача частоти (ЗЧ) з опорним генератором 30дБ від немодульованої несучої дорівнює (ОГ), вихід якого підключений до другого входу ЗЧ, 4,8МГц. смугового фільтра (СФ), малопотужного підсилюПри цьому гранична чутливість приймача при вача (МПП), спрямовуючого відгалужувача (СВ), коефіцієнті шуму Кш (раз) дорівнює комутатора (К), та послідовно з'єднаного з ним Pгран k T0 Kш fПЧ, (2) підсилювача потужності, який складається з попереднього підсилювача потужності (ППП), атенюатора (AT), кінцевого підсилювача потужності (КПП), широкосмугового фільтра (ШСФ), працюючих на передачу, а також приймача НВЧ, який складається з послідовно з'єднаних ШСФ, захисного пристрою (ЗП), малошумового підсилювача (МШП), ЗЧ, на другий вхід якого подається гетеродинний сигнал з другого виходу СВ, та послідовно з'єднаного з ним приймача ПЧ, який складається з послідовно з'єднаних фільтра зосередженої селекції (ФЗС), МПП, обмежувача амплітуди, частотного демодулятора (ЧД), відеопідсилювача (ВП), працюючих на прийом інформації. Прототип працює наступним чином. Використовується розподіл сигналів за частотою та часом за допомогою сигналів управління (СУ). При СУ “Вкл.f1(fn)" в збуджувачі формується несуча частота f1(fn), яка змінюється по частоті модулюючим сигналом (МС) під час роботи ПП на передачу. З допомогою ЧМГ формується ЧМ сигнал на ПЧ, який переноситься з допомогою змішувача частоти в надвисокочастотний діапазон і підсилюється в підсилювачі потужності та подається на вихід ПП. За допомогою сигналу управління "Імпульс запуску" (ІЗ) регулюється режим передачі та прийому сигналу. Позитивне значення ІЗ (режим передачі) відкриває комутатор в збуджувачі та атенюатор в підсилювачі потужності. де k - постійна Больцмана [Вт(Гц.°К)]-1; Т0 - стандартна температура [°К]; fПЧ - смуга частот приймача ПЧ [Гц]. При, наприклад, Кш=4дБ (2,5 рази) згідно (2) при урахуванні Aк та нестабільності несучих та гетеродинних частот ~0,2МГц в НВЧ діапазоні Ргран=1,38.10-23.290.2,5.5.106[Вт]=5.10-14 Вт або в дБВт Ргран=10lg(5.10-14)=-133дБВт. Недолік прототипу полягає в використанні (формуванні) підвищеної смуги частот сигналу передавача та, відповідно, росту шумової смуги приймача ПП, що призводить до зниження чутливості прийому та відношення (сигнал/шум)вих, тобто до зниження завадозахищеності ПП. В основу корисної моделі поставлено завдання зменшення смуги частот випромінення, підвищення чутливості прийому та відношення сигнал/шум вихідного сигналу, отже підвищення вірогідності прийому сигналу (зменшення вірогідності помилки прийому сигналу). Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в приймач-передавач, що містить в собі збуджувач, який складається з ЧМГ, на вхід якого подається модулюючий сигнал (МС), послідовно з'єднаних ЗЧ з ОГ, вихід якого підключений до другого входу ЗЧ, СФ, МПП, СВ, перший вихід якого підключений до другого входу змішувача частоти 5 11864 6 (гетеродинний вхід) приймача НВЧ, а другий вихід імпульс запуску; приймач НВЧ (III) складається з підключено до входу комутатора, вихід якого є послідовно з'єднаних широкосмугового фільтра виходом збуджувача, підключений до входу підси16, захисного пристрою 17, малошумового підсилювача потужності, який складається з послідовно лювача 18, вузькосмугового фільтра 19, змішувача з'єднаних ППП, атенюатора, КПП, ШСФ, вихід якочастоти 20, вихід якого підключений до входу го є першим виходом ПП, при цьому до керуючих приймача ПЧ (IV), а другий вхід підключений до входів комутатора збуджувача та атенюатора піддругого виходу спрямовуючого відгалужувача збусилювача потужності подається СУ імпульс запусджувача; приймач ПЧ (IV) складається з послідовку, а також приймач НВЧ, на вхід якого подається но з'єднаних фільтра зосередженої селекції 21, НВЧ сигнал, який складається з послідовно з'єдмалопотужного підсилювача потужності 22, обменаних ШСФ, ЗП, МШП, а також змішувача частоти, жувача амплітуди 23, частотного демодулятора 24 вихід якого подається на приймач ПЧ, який склата відеопідсилювача 25, вихід якого є другим видається з послідовно з'єднаних ФЗС, МПП, обмеходом приймача-передавача (виходом сигналу жувача амплітуди сигналу, ЧД, ВП, вихід якого інформації-СІ). являється другим виходом ПП - виходом сигналу Робота приймача-передавача НВЧ системи інформації (СІ), згідно корисної моделі, додатково зв'язку з частотною модуляцією несучої ведеться введені в блок збуджувач другий ЧМГ2, комутатори парами частот f1(fn) та f2(fn+1), при цьому одна із К1, К3 та суматор, при цьому послідовно з'єднані частот f1(fn) використовується на передачу, а друга перший комутатор (К1) та суматор підключені між частота пари f2(fn+1) - на прийом, або навпаки, яквиходом ЧМГ1 та першим входом ЗЧ, а послідовно що друга частота пари f2(fn+1) використовується з'єднані другий ЧМГ2, комутатор (К3) підключені для передачі, то перша f1(fn) - на прийом. Так, при між входом МС та другим входом суматора, при передачі дискретних (цифрових) сигналів інфорцьому відповідно керуючий вхід К1 підключено до мації (МС) на нижній із частот пари, наприклад, f1 СУ "Вкл. F1 (fn)", а керуючий вхід К3 підключено до при подачі команди "Вкл. f1" відкривається комутаСУ "Вкл. F2 (fn+1)", а в приймач НВЧ додатково тор K1 та формується на виході ЧМГ1 ПЧ f1' з довведений вузькосмуговий фільтр (ВСФ), включедатнім значенням девіації частоти F0 . На вихоний між виходом малошумового підсилювача та ді ЗЧ 4 з допомогою ОГ з частотою fОГ формується входом змішувача частоти. несуча f1 = f1' + fОГ з додатнім значенням девіації Така побудова ПП дозволяє виконати поставчастоти F0 на час передачі, який регулюється лену вимогу (ціль) до ПП, а саме звузити спектр імпульсом запуску, який подається на комутатор К2 випромінення та смугу частот ПЧ (ФЗС), зменшити збуджувача та на атенюатор підсилювача потужнаведені шуми на приймач від передавача (збуності (II), при цьому ця ж частота f1 з виходу спряджувача) на час прийому, завдяки чому підвищумовоючого відгалужувача збуджувача подається ється чутливість прийому та збільшується віднона змішувач частоти приймача НВЧ, яка являється шення сигнал/шум вихідного сигналу ПП (сигналу частотою гетеродину при прийомі. інформації), відповідно збільшується вірогідність Якщо ж формується вища із несучих частот прийому сигналу. пари, наприклад f2, то на цій несучій забезпечуєтьСуть корисної моделі роз'яснюється наступним ся ЧМ сигнал з від'ємним значенням девіації часописом та кресленнями, де на Фіг.1 представлена тоти завдяки дії введених додатково ЧМГ2, К3 та блок-схема приймача-передавача НВЧ системи суматора. Ця ж частота f2 подається на змішувач зв'язку з частотною модуляцією несучої. частоти приймача НВЧ на час прийому. Запропонований приймач-передавач НВЧ сисПри цьому різниця частот |f1(fn)-f2(fn+1)l дорівтеми зв'язку з частотною модуляцією несучої нює значенню проміжної частоти fПЧ приймача ПЧ. (Фіг.1) складається з чотирьох блоків: збуджувача При ЧМ на частоті f1(fn) маємо значення ПЧ: (І), підсилювача потужності (II), приймача НВЧ (III) та приймача ПЧ (IV), при цьому збуджувач (І) fПЧ f2 (f1 F0 ) f2 f1 F0 fПЧ F0. складається з послідовно з'єднаних першого ЧМГ При ЧМ на частоті f2(fn+1) fПЧ=(f2- F0 )–f1=fПЧ1, першого комутатора 2, суматора 3, змішувача F0 , тобто незалежно від того, яка із несучих часчастоти 4, смугового фільтра 5, малопотужного підсилювача 6, спрямовуючого відгалужувача 7, тот модульована по частоті, маємо на виході другого комутатора 8, вихід якого підключений до приймача ПЧ сигнал однієї полярності, а ширина входу підсилювача потужності, та послідовно з'єдспектру сигналу дорівнює значенню девіації частонаних другого ЧМГ 9, третього комутатора 10, вхід ти плюс значення розширення спектру за рахунок яких з'єднаний з входом першого ЧМГ 1, на вхід ЧМ заданим МС. якого подається модулюючий сигнал, а вихід підкТак, наприклад, якщо вибрана різниця частот лючений до другого входу суматора, а також міс|f1(fn)-f2(fn+1)|=fПЧ=30МГц, то при ЧМ на f1(fn) зі знатить в собі опорний генератор 11, вихід якого підкченням девіації частоти F0 =1,5МГц fПЧ1=f2 лючений до другого входу змішувача частоти 4; (f1+ F0 )=fПЧ- F0 =30-1,5=28,5МГц, а при ЧМ на підсилювач потужності (II) складається з послідовно з'єднаних попереднього підсилювача потужносf2(fn+1) при тому ж абсолютному значенню девіації ті 12, атенюатора 13, кінцевого підсилювача потуF0, fПЧ2=(f2- F0 )частоти, але іншого знаку жності 14 та широкосмугового фільтра 15, вихід f1=fПЧ- F0 =30-1,5=28,5МГц, тобто спектр ЧМ сигякого являється першим виходом приймачапередавача, при цьому на керуючий вхід другого налу на ПЧ займає смугу навколо значення ПЧ, комутатора 8 збуджувача та атенюатора 13 підсияка змінюється за рахунок девіації частоти на велювача потужності подається сигнал управління 7 11864 8 підсилювача потужності передавача розраховані личину F0 =1,5МГц, в той час як у прототипу має на передачу-прийом всієї смуги частот приймачамісце зміна частоти на ПЧ± F0 , тобто з урахуванпередавача НВЧ системи зв'язку з частотною моням розглянутого прикладу на 3МГц, плюс-мінус дуляцією несучої". бічні складові ЧМ сигналу, які обумовлені спектром Таким чином, ПП, що заявляється, має технічМС. ні переваги над найближчим аналогом, а саме: Отже, незалежно від знаку девіації частоти ПП забезпечує формування спектру частот, який при ЧМ на ПЧ сигнал займає смугу частот, яка займає меншу смугу частот, ніж у прототипа. дорівнює смузі енергетичного спектру ЧМ сигналу Збуджувач, підсилювач потужності, приймач з однополярною девіацією частоти і, згідно з (1) та НВЧ, приймач ПЧ можуть бути реалізовані аналотими ж параметрами МС, що й у прототипу, ширигічно описаних в вищезгаданих роботах. ЧМГ1, ЧМГ2 можуть бути побудовані по одному на спектру ЧМ A к =3МГц, тобто менше ніж у проз відомих методів формування ЧМ-сигналу - прятотипу згідно розглянутого прикладу на ~2МГц. мим, непрямим або комбінованим методом ЧМ з При цьому згідно з (2) гранична чутливість прий. -14 використанням для стабілізації частоти кварцових мача дорівнює 3 10 Вт або -135,2дБВт, тобто резонаторів або на НВЧ діелектричних резонатовиграш у чутливості дорівнює (135,2-133)=2,2дБ рах, описаних в [Верещагин Е.М., Никитенко Ю.Г. відносно параметрів прототипу. На цю величину Частотная и фазовая модуляция в технике связи. підвищується відношення сигнал/шум сформоваМ.: Связь, 1974]. Комутатори К1, К2, К3 можуть бути них коливань, таким чином вірогідність помилки реалізовані на р-і-n діодах, при цьому комутація прийому ЧМ сигналу зменшується на півпорядка, сигналів ЧМГ1, ЧМГ2 (K1, К3) може бути виконана тобто, наприклад, Рпом=10-3, при (сигнал/шум)вх=10 . -4 шляхом комутації напруги живлення відповідно Б до Рпом=5 10 при (сигнал/шум)вх=12,2Б [Пенин вузлів ЧМГ1 або ЧМГ2 блока збуджувач. П.И. Системы передачи цифровой информации. Результати макетування довели ефективність М.: Советское радио, 1976, с.126-131], а завдяки запропонованого приймача-передавача НВЧ сисвведеноню вузькосмугового фільтра перед змішутеми зв'язку з частотною модуляцією несучої. вачем частоти в приймачі НВЧ, який розрахований У НДІ "Квант-Радіолокація" розроблена техніна пропускання смуги частот, рівній |f1(fn)-f2(fn+1)| з чна та конструкторська документація, а також виурахуванням спектру ЧМ сигналу, заглушаються готовлені діючі макети пристроїв приймачашуми дзеркальних та інших за межами фільтра передавача НВЧ. Відпрацювання технічних рішень частот, на час прийому зменшуються наведені на макетах підтверджують технічні переваги заявшуми, а, отже, реалізується потенціальні можлиленого приймачів-передавача НВЧ системи зв'язку вості за чутливістю та максимальному відношенню з частотною модуляцією несучої над найближчим сигнал/шум приймача приймача-передавача НВЧ аналогом. системи зв'язку з ЧМ несучою. Широкосмугові фільтри ШСФ на вході приймача НВЧ та на виході Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601